วิวัฒนาการของสัตว์เริ่มต้นด้วยวิถีชีวิตนักล่าหรือไม่?

0


สัตว์กลุ่มแรกเป็นผู้ล่าหรือผู้ให้อาหารแบบกรองเหมือนฟองน้ำที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรปัจจุบันหรือไม่? และสาหร่ายมีบทบาทอย่างไรเช่นเดียวกับปะการังที่สร้างแนวปะการัง? การค้นพบที่น่าแปลกใจจากการวิจัย กลุ่มที่นำโดยดร. โธมัส ดับเบิลยู. โฮลชไตน์ จากมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กเกี่ยวกับการพัฒนาดอกไม้ทะเล ชี้ให้เห็นว่าวิถีชีวิตแบบนักล่าได้หล่อหลอมวิวัฒนาการของดอกไม้ทะเล และมีผลกระทบสำคัญต่อต้นกำเนิดของระบบประสาทของพวกมัน นักวิจัยสามารถแสดงให้เห็นว่าช่วงชีวิตวัยอ่อน (ตัวอ่อน) ของดอกไม้ทะเลขนาดเล็ก Aiptasia กินเหยื่อที่มีชีวิตและไม่ได้ขึ้นอยู่กับสาหร่าย เพื่อจับเหยื่อ ตัวอ่อนของดอกไม้ทะเลจะใช้เซลล์กัดพิเศษและโครงข่ายประสาทเทียมแบบธรรมดา

ในการพัฒนาตัวอ่อนในระยะแรกของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ระบบทางเดินอาหารมีบทบาทสำคัญ “ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด gastrula พัฒนาจากเซลล์ทรงกลมกลวง บลาสทูลา ก่อตัวเป็นระยะตัวอ่อนที่มีลำไส้และปาก ลองจินตนาการถึงการดันลูกบอลเข้าด้านในด้านหนึ่ง สัตว์ทุกตัวผ่านระยะแกสทรูลานี้ ซึ่งอาจมีอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการวิวัฒนาการของสัตว์ก็ได้” โฮลชไตน์ นักชีววิทยาด้านพัฒนาการและวิวัฒนาการที่ศูนย์ศึกษาสิ่งมีชีวิต (COS) ที่รูเปอร์โต คาโรลา อธิบาย Ira Mägele สมาชิกในกลุ่มวิจัยของเขา ประสบความสำเร็จในการพิสูจน์ว่าในระยะ gastrula ปลาย ตัวอ่อนของดอกไม้ทะเล Aiptasia จับเหยื่อที่มีขนาดเหมาะสมด้วยเซลล์ที่กัดของพวกมัน กินพวกมันด้วยปาก และย่อยพวกมันในลำไส้ดั้งเดิม .

ดอกไม้ทะเล Aiptasia เป็นระบบต้นแบบสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับภาวะเอนโดซิมไบโอซิสในปะการังและสัตว์จำพวกไนดาเรียนอื่นๆ “ปะการังอาศัยอยู่ในน้ำที่มีสารอาหารต่ำ และในฐานะตัวอ่อนหรือติ่งเนื้ออ่อน จะดูดซับเซลล์สาหร่ายที่อยู่ร่วมกันได้ อย่างไรก็ตาม ใน Aiptasia กระบวนการนี้มีความสำคัญสำหรับผู้ใหญ่แต่ไม่ได้นำไปสู่การเจริญเติบโตและการตั้งถิ่นฐานของตัวอ่อน ซึ่งบ่งบอกว่าโภชนาการเป็นขั้นตอนสำคัญในการปิดวงจรชีวิต” Thomas Holstein กล่าว การศึกษาสภาวะทางโภชนาการในห้องปฏิบัติการพบว่าอาหารสำหรับตัวอ่อน Aiptasia ตัวเล็ก ๆ จะต้องมีขนาดเล็กเพียงพอและยังมีชีวิตอยู่ ตัวอ่อน Nauplius ของ Tisbe Copepods ซึ่งมีขนาดเล็ก 50 ถึง 80 ไมโครเมตร มีขนาดใกล้เคียงกับตัวอ่อน Aiptasia ทำให้เป็นอาหารในอุดมคติ

ตัวอ่อนจะมีขนาดเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว ตามด้วยการตกตะกอนบนพื้นผิวและการเปลี่ยนแปลงเป็นติ่งหลัก “ด้วยวิธีนี้ เราจึงสามารถปลูกติ่งเนื้อที่โตเต็มที่รวมทั้งลูกหลานของพวกมันได้เป็นครั้งแรก” Ira Mägele อธิบาย ดร. Elizabeth Hambleton นักวิจัยที่เข้าร่วมจากมหาวิทยาลัยเวียนนา (ออสเตรีย) เน้นว่า “การปิดวงจรชีวิตของ Aiptasia ในที่สุดก็จะเป็นไปได้ที่จะดำเนินการทดลองทางพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับการศึกษาเชิงหน้าที่ของแบบจำลองเอนโดซิมไบโอติกที่สำคัญนี้ สิ่งมีชีวิต” ดร. Annika Guse จาก Ludwig Maximilian University of Munich ซึ่งเป็นผู้ร่วมเขียนการศึกษา มองว่าแนวทางการทดลองนี้เป็นความก้าวหน้าในการทำงานในระบบแบบจำลองนี้

ตามที่โฮลชไตน์เน้นย้ำ ข้อมูลที่ได้แสดงให้เห็นภาพใหม่ของการดำเนินชีวิตแบบนักล่าซึ่งเป็นลักษณะหลักของสัตว์กินเนื้อในกระเพาะอาหาร นักทฤษฎีวิวัฒนาการ Ernst Haeckel (พ.ศ. 2377 ถึง พ.ศ. 2462) ได้วาง “สมมติฐานของกระเพาะอาหาร” เป็นครั้งแรก “แต่กระเพาะอาหารสมมุติของ Haeckel นั้นเป็นสิ่งมีชีวิตที่กรองอนุภาคได้เหมือนกับฟองน้ำ ในทางตรงกันข้าม gastrula ที่กินสัตว์อื่นของ Aiptasia และสัตว์จำพวก cnidarian อื่นๆ มีเซลล์กัดเฉพาะที่ใช้สำหรับจับเหยื่อ” วิถีชีวิตที่กินสัตว์อื่นในรูปแบบคล้ายกระเพาะอาหารที่มีออร์แกเนลล์ที่ขับออกมาซึ่งขับสารพิษและพบได้ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและหนอนธรรมดานักชีววิทยาของไฮเดลเบิร์กกล่าวเสริมว่าอาจเป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญของการวิวัฒนาการในช่วงแรกของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และการพัฒนาที่ซับซ้อน ,จัดระบบประสาท

ผลการศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร พนส. กองทุนวิจัยเยอรมันได้รับทุนสนับสนุนโดยเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์วิจัยความร่วมมือ “กลไกและหน้าที่ของการส่งสัญญาณ Wnt” ของมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก รวมถึงทุน ERC Consolidator Grant “SYMCELLS—Resolution the Molecular Mechanism of intracell coral-algal symbiosis” ที่นำโดย Guse

– ข่าวประชาสัมพันธ์นี้เผยแพร่ครั้งแรกบนเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *