Információ

17.21: Az idegrendszerek sokfélesége – biológia

17.21: Az idegrendszerek sokfélesége – biológia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Az állatvilág idegrendszerei szerkezetükben és összetettségükben különböznek, amint azt az 1. ábrán bemutatott állatok sokfélesége is mutatja. Másoknak, mint például a medúzáknak, nincs valódi agyuk, és ehelyett különálló, de összekapcsolt idegsejtekből (neuronokból) állnak. idegháló. ” A tüskésbőrűeknek, például a tengeri csillagoknak idegsejtjei vannak, amelyek idegszálakká kötődnek össze.

A Platyhelminthes törzs laposférgeinek központi idegrendszere (CNS) van, amelyek egy kis „agyból” és két idegszálból állnak, valamint egy perifériás idegrendszer (PNS), amely az egész testre kiterjedő idegrendszert tartalmazza. A rovarok idegrendszere összetettebb, de meglehetősen decentralizált is. Agyat, ventrális idegzsinórt és ganglionokat (összekapcsolt idegsejtek) tartalmaz. Ezek a ganglionok az agy bemenete nélkül is képesek irányítani a mozgásokat és viselkedéseket. A polipoknak a gerinctelenek közül a legbonyolultabb idegrendszerük lehet – olyan neuronjaik vannak, amelyek speciális lebenyekben és szemekben szerveződnek, amelyek szerkezetileg hasonlóak a gerinces fajokhoz.

A gerinctelenekhez képest a gerincesek idegrendszere összetettebb, centralizáltabb és specializáltabb. Bár a különböző gerinces idegrendszerek között nagy a sokszínűség, mindegyiknek alapvető szerkezete van: az agyat és a gerincvelőt tartalmazó központi idegrendszer, valamint a perifériás érzékszervi és motoros idegekből álló PNS. Az egyik érdekes különbség a gerinctelenek és a gerincesek idegrendszere között az, hogy sok gerinctelen idegzsinórja ventralisan, míg a gerinces gerincvelő dorsalisan helyezkedik el. Az evolúciós biológusok között vita folyik arról, hogy ezek a különböző idegrendszeri tervek külön -külön alakultak -e ki, vagy a gerinctelen testterv elrendezése valahogy „megfordult” a gerincesek fejlődése során.

Nézze meg ezt a videót Mark Kirschner biológusról, aki a gerinces evolúció „megforduló” jelenségéről beszél.

Egy YouTube-elem ki lett zárva a szöveg ebből a verziójából. Itt megtekintheti online: pb.libretexts.org/biom2/?p=663


A biodiverzitás találkozik az idegtudományokkal: a szekvenáló hajótól (Ship-Seq) az idegrendszerek párhuzamos fejlődésének megfejtéséig Omic korában

Az idegrendszerek és a központi agyak eredete az evolúció egyik fő átmenete. Ezek az események 570-600 millió év alatt többször előfordulhatnak. Az idegi áramkörök konvergens evolúciója nyilvánvaló a ctenoforok, cnidarians, acoels, puhatestűek és a bazális deuterostomák által megvalósított egyedi adaptációs stratégiák sokféleségéből. De a biológiai sokféleség kutatásának és az idegtudománynak további integrációja szükséges a kritikus események megfejtéséhez, amelyek komplex integrációs és kognitív funkciók kialakulásához vezetnek. Itt felvázoljuk a referenciafajokat és az interdiszciplináris megközelítéseket az idegrendszer evolúciójának rekonstruálásában. Az „omic” korszakban ma már lehetőség van teljesen működőképes genomikai laboratóriumok létrehozására óceáni hajókon, és az adatok szekvenálását és valós idejű elemzését végezni bármely óceáni helyen (itt Ship-Seq néven). Ennek során a törékeny, ritka, rejtélyes és planktonikus élőlények, vagy akár egész tengeri ökoszisztémák a modern elemzési eszközök segítségével közvetlenül hozzáférhetővé válnak a kísérleti és élettani elemzésekhez. Így most abban a helyzetben vagyunk, hogy teljes mértékben kihasználhatjuk a természet számtalan „kísérletéből” származó, 3,5 milliárd éves biológiai evolúció során elvégzett kísérletet. A számítási és összehasonlító genomika, az evolúciós idegtudomány, a proteomikus és a fejlődésbiológia terén elért haladással együtt egy új, meglepő kép rajzolódik ki, amely az idegrendszerek fejlődésének számos módját tárja fel. Ennek eredményeként ez a szimpózium egyedülálló lehetőséget kínál a biológiai komplexitás eredetével kapcsolatos régi kérdések újragondolására.

© The Author 2015. Kiadja az Oxford University Press a Society for Integrative and Comparative Biology megbízásából. Minden jog fenntartva. Az engedélyekért írjon e -mailt: [email protected]

Ábrák

Feltörekvő referenciafajok az összehasonlításhoz…

Feltörekvő referenciafajok az összehasonlító és evolúciós idegtudományok számára. Ezek szemléltető példák arra, hogy…

Az állatfajták genealógiája…

Az állatok filogenetikájának genealógiája. ( A ) Ernst Haeckeltől: Geneological Tree…

Analitikai megközelítések, amelyek felfedik a molekuláris…

Analitikai megközelítések, amelyek felfedik a neuronok molekuláris portréit. A fényképen látható az egyik…

A sorozat az óceánon…

A szekvenálás az óceáni hajó fedélzetén Copasetic vagy Ship-Seq 2014. január–áprilisban.


Degeneráció a celluláris rendszerekben

A polipeptidek és polinukleotidok genetikai kódhoz kapcsolódó szekvenciái degeneráltak, mivel sokkal több hármas kodon található, mint a kódolt aminosavmaradékok. Következésképpen hatalmas számú szerkezetileg elkülönülő mRNS -fajt lehet lefordítani, hogy bármelyik fehérje aminosavszekvenciáját előállítsuk. A szerkezeti változatosság ezen foka csupán a jéghegy csúcsának tekinthető, különösen, ha kiszélesítjük a degeneráció definícióját a polinukleotid szekvenciák olyan változataira, amelyek funkcionálisan egyenértékű géntermékeket eredményeznek. Például ma már nyilvánvaló, hogy a polipeptidlánc sok helyén az egyik aminosavmaradék másikkal való helyettesítése kevés hatással van az általános fehérje konformációra vagy funkcióra. Következtetésként feltételezhetjük, hogy a különböző aminosavszekvenciák csillagászati ​​száma egyenlő mértékben hozzájárulhat a faj túléléséhez.

Egyre nyilvánvalóbb azonban, hogy ez a nézet, amely a biológiai struktúrák lehetséges degenerációjának mértékén alapul, viszonylag szűk. Egyre inkább nyilvánvalóvá vált, hogy sok biológiai funkció nem rendelhető hozzá a sejtek összetevőihez egy-egy módon. Ehelyett több géntermék járul hozzá szinte bármilyen megfigyelt viselkedéshez vagy funkcióhoz, és minden génnek megvan a lehetősége a pleiotróp hatásoknak.

A degeneráció minden szinten és az élő sejtekben található folyamatok többségében megtalálható (néhány példát lásd az 1. táblázatban). Például egy génről általában nem lehet úgy gondolni, hogy csak egyetlen szekvenciával rendelkezik, rögzített végekkel és hosszúsággal. Sok esetben a transzkripció több különböző 5′-es kezdőhelyen (11) kezdődhet, vagy több 3′-es hely egyikén (12, 13) is végződhet, sőt, az átírt termék különböző RNS-splicing mintázatokon megy keresztül, hogy eredményt kapjon. degenerált izoformák halmaza (14). Az előállított izoformák pontos mintázatát az intragén szegmensek szabályozzák, amelyeket splicing -fokozóknak neveznek, és az ilyen elemek a szív troponin génjében funkcionális redundanciát mutatnak (15). Úgy tűnik, hogy magát az RNS-szintézist katalizáló RNS-polimeráz holoenzim nem egyetlen, jól meghatározott entitás, hanem inkább különböző polipeptidlánc-összetételű komplexek degenerált populációja (16).

Degeneráció a biológiai szervezet különböző szintjein

Gyakran előfordul, hogy a géntranszkripció sebességét meghatározó DNS-szekvencia-elemek degenerált halmaza egy adott eukarióta gén felfelé vagy lefelé, vagy kódoló vagy nem kódoló szegmenseiben található. Számos, különböző polinukleotid motívum található ezekben a promóter és fokozó elemekben, és bizonyos esetekben „funkcionálisan redundánsnak” mondják őket (17–21). Számos kísérleti rendszerben az ezekhez a szekvenciákhoz kötődő fehérje-transzkripciós faktorokról is kiderült, hogy degeneráltan hatnak – azaz úgy tűnik, hogy az egyes szabályozó tényezőknek funkcionálisan átfedő szerepük van (22–24). Hasonló módon kimutatták, hogy a specifikus intramolekuláris motívumok degenerált halmazai stabilizálják az mRNS-t (25), valamint termékeit a megfelelő celluláris kompartmentekbe helyezik (26–28). Az ezen mRNS-ek felhasználásával szintetizált fehérjemolekulák intracelluláris lokalizációját is kimutatták, hogy degenerált jelek határozzák meg, amelyek ezekben az esetekben a polipeptidláncukban találhatók (29, 30).

Ezeknek a degenerált struktúráknak és azoknak a mechanizmusoknak a bonyolultsága, amelyek biztosítják, hogy egy adott gén termékei meghatározott mennyiségben fejeződjenek ki a szervezet egyes sejtjeinek meghatározott részeiben, úgy tűnik, alátámasztja azt az előfeltevést, hogy a kérdéses génnek döntő szerepet kell játszania a szervezet vagy faj túlélésében. Az, hogy egy ilyen gén gyakran teljesen inaktiválható anélkül, hogy jelentős hatással lenne a szervezet fenotípusára, ezért kezdetben meglepő volt. Ennek egyik oka már említésre került: bizonyos géntermékek önmagukban degenerált halmazt alkotnak, amelyek funkciói átfedik egymást. Még azok a fehérjék is, amelyeknek nincs látszólagos szerkezeti, fiziológiai vagy evolúciós kapcsolatuk, együtt elfajult szerepet játszhatnak. Például a fasciclin, egy sejt-adhéziós fehérje, amely a felületén található Drosophila neuronok, nincs nyilvánvaló szerkezeti vagy funkcionális hasonlóság az ugyanazon állatokban előállított citoplazmatikus Abelson tirozin -kinázzal. E két fehérje bármelyikének génjének teljes törlése nem okoz súlyos rendellenességeket az idegrendszer fejlődésében, míg mindkét fehérje hiánya jelentős hibákhoz vezet (31).


Nézd meg a videót: Idegrendszer felépítése (Október 2022).