Bagaimana cumi-cumi dan gurita mendapatkan otak besar mereka?

Empat embrio cumi-cumi di dalam kantung telurnya. Ini adalah spesies cumi-cumi Doryteuthis pealeii. Kredit: Kristen Koenig

Cephalopoda—termasuk gurita, sotong, dan sepupu sotongnya—mampu melakukan beberapa perilaku yang sangat menarik. Mereka dapat dengan cepat memproses informasi untuk mengubah bentuk, warna, dan bahkan tekstur, dan memadukannya dengan lingkungan sekitarnya. Mereka juga dapat berkomunikasi, menunjukkan tanda-tanda pembelajaran spasial, dan menggunakan alat untuk memecahkan masalah. Mereka sangat pintar, dan bahkan bisa bosan.

Bukan rahasia lagi apa yang memungkinkan hal ini: cephalopoda memiliki otak paling kompleks dari semua invertebrata di planet ini. Namun yang masih misterius adalah proses pengembangannya. Pada dasarnya, para ilmuwan selalu bertanya-tanya bagaimana ini terjadi cephalopoda Dapatkan otak mereka besar di tempat pertama. Laboratorium Harvard yang mempelajari sistem visual makhluk bertubuh lunak ini — di mana dua pertiga jaringan pemrosesan pusat terkonsentrasi — mengira mereka hampir menemukannya. Mereka mengatakan prosesnya terdengar sangat akrab.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di biologi saat ini, para peneliti dari FAS Center for Systems Biology menjelaskan bagaimana mereka menggunakan teknologi pencitraan langsung baru untuk melihat neuron yang dibuat dalam embrio dalam waktu dekat. Kemudian mereka dapat melacak sel-sel itu melalui perkembangan sistem saraf di retina. Apa yang mereka lihat mengejutkan mereka.

Ini adalah contoh data pencitraan langsung yang dihasilkan dalam makalah ini. Membran sel di mata diberi label dengan pewarna fluoresen yang memungkinkan peneliti untuk memvisualisasikan perilaku sel individu selama pengembangan. Kredit: Kristen Koenig

Itu sel induk saraf Mereka melacak perilaku yang sangat mirip dengan cara sel-sel ini berperilaku pada vertebrata saat sistem saraf mereka berkembang. Dia menyarankan bahwa vertebrata dan cephalopoda, meskipun berbeda satu sama lain 500 juta tahun yang lalu, tidak hanya menggunakan mekanisme serupa untuk membuat otak besar mereka, tetapi bahwa proses dan cara sel berfungsi, membelah, dan membentuk secara mendasar dapat menentukan skema memerlukan pengembangan jenis sistem saraf ini.

“Kesimpulan kami mengejutkan, karena banyak dari apa yang kami ketahui tentang perkembangan sistem saraf pada vertebrata telah lama dianggap aneh pada garis keturunan ini,” kata Christine Koenig, rekan senior di Universitas Harvard dan penulis senior studi tersebut.

“Dengan memperhatikan fakta bahwa prosesnya sangat mirip, apa yang dia sarankan kepada kita adalah bahwa kedua sistem ini secara independen mengembangkan sistem saraf yang sangat besar yang menggunakan mekanisme yang sama untuk membangunnya. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme itu – alat itu – itu penggunaan hewan selama perkembangan mungkin penting untuk konstruksi bangunan.” sistem saraf yang hebat.

Para ilmuwan dari laboratorium Koenig memfokuskan pada retina cumi-cumi yang disebut Doryteuthis pealeii, lebih dikenal sebagai sejenis cumi-cumi sirip panjang. Cumi-cumi tumbuh hampir satu kaki panjangnya dan berlimpah di Samudra Atlantik Barat Laut. Sebagai janin, mereka tampak hebat, dengan kepala besar dan mata besar.

Para peneliti menggunakan teknik yang mirip dengan yang telah menyebar untuk mempelajari organisme model, seperti lalat buah dan ikan zebra. Mereka menciptakan alat khusus dan menggunakan mikroskop canggih yang dapat mengambil gambar resolusi tinggi setiap sepuluh menit selama berjam-jam untuk melihat bagaimana sel-sel individu berperilaku. Para peneliti menggunakan pewarna fluoresen untuk menandai sel sehingga mereka dapat memetakan dan melacaknya.

Teknologi pencitraan langsung ini memungkinkan tim untuk memantau sel induk yang disebut neuron nenek moyangdan bagaimana itu diatur. Sel-sel membentuk jenis struktur khusus yang disebut epitel berlapis semu. Keuntungan utamanya adalah selnya memanjang sehingga bisa padat. Para peneliti juga melihat bahwa inti dari struktur ini bergerak ke atas dan ke bawah sebelum dan sesudah mitosis. Gerakan ini penting untuk menjaga jaringan tetap teratur dan untuk pertumbuhan yang berkelanjutan, kata mereka.

Jenis struktur ini bersifat universal dalam cara spesies vertebrata mengembangkan otak dan mata mereka. Secara historis, itu dianggap sebagai salah satu alasan mengapa sistem saraf vertebrata tumbuh begitu besar dan kompleks. Para ilmuwan telah mengamati contoh jenis neuroepithelium ini pada hewan lain, tetapi cumi-cumi Jaringan yang mereka lihat dalam kasus ini sangat mirip dengan vertebrata dalam ukuran, organisasi, dan penampilannya. inti dia sudah pindah.

Penelitian ini dipimpin oleh Francesca R. Naples dan Christina M. Daly, asisten peneliti di lab Koenig.

Selanjutnya, laboratorium berencana untuk melihat bagaimana berbagai jenis sel muncul di otak cephalopoda. Koenig ingin menentukan apakah itu diekspresikan pada waktu yang berbeda, bagaimana mereka memutuskan untuk menjadi satu jenis neuron versus yang lain, dan apakah tindakan ini serupa di seluruh spesies.

Konig bersemangat tentang penemuan potensial yang ada di depan.

“Salah satu hal terpenting untuk dipelajari dari pekerjaan semacam ini adalah betapa pentingnya mempelajari keanekaragaman kehidupan,” kata Koenig. “Dengan mempelajari keragaman ini, Anda benar-benar dapat kembali ke ide dasar tentang perkembangan kami dan pertanyaan terkait biomedis kami. Anda benar-benar dapat membicarakan pertanyaan itu.”

informasi lebih lanjut:
Francesca R. Napoli et al, Pengembangan retina cephalopoda menunjukkan mekanisme neurogenesis seperti vertebrata, biologi saat ini (2022). DOI: 10.1016 / j.cub.2022.10.027

kutipan: Bagaimana Cumi-cumi dan Gurita Mendapatkan Otak Besar Mereka (2022, 9 November) Diperoleh 9 November 2022 dari https://phys.org/news/2022-11-squid-octopus-big-brains.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Sekalipun ada kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.

READ  Hubble baru-baru ini menangkap pembibitan bintang besar

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *