bản tóm tắt: Protein Orco rất cần thiết cho sự tồn tại của tế bào thần kinh khứu giác ở kiến. Đột biến gen orco trong máy làm muối Harpegnathos của kiến ​​dẫn đến giảm đáng kể số lượng tế bào thần kinh khứu giác, làm suy yếu các tương tác xã hội của chúng.

Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của Orco trong sự phát triển thần kinh và giao tiếp xã hội ở loài kiến. Hiểu được các cơ chế này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về hành vi xã hội qua trung gian cảm giác ở cả động vật và con người.

Sự kiện chính:

• Protein Orco rất quan trọng cho sự phát triển và tồn tại của tế bào thần kinh khứu giác ở kiến.
• Những con kiến ​​đột biến thiếu Orco bị chết tế bào thần kinh đáng kể và các tương tác xã hội bị suy giảm.
• Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết mới về mối liên hệ giữa hệ thống cảm giác và hành vi xã hội ở động vật.

nguồn: Đại học New York

Mặc dù mùi đóng vai trò lớn trong các tương tác xã hội giữa con người – ví dụ như báo hiệu sự sợ hãi hoặc tạo ra sự gần gũi – nhưng đối với loài kiến, mùi lại cực kỳ quan trọng.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học New York và Đại học Florida đã phát hiện ra rằng một loại protein quan trọng có tên Orco, rất cần thiết cho chức năng tế bào khứu giác, cũng rất quan trọng cho sự sống sót của tế bào ở loài kiến.

Nghiên cứu của họ cho thấy đột biến orco Gen này ở trong harpenathus salatator Kiến nhảy làm giảm đáng kể số lượng tế bào thần kinh khứu giác, điều này cho thấy Orco rất cần thiết cho sự phát triển và sự sống của các tế bào này.

Kết quả được công bố trong Sự tiến bộ của khoa họcCung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ sở tế bào và phân tử về cách động vật giao tiếp xã hội.

Bogdan Serebrennikov, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Khoa Sinh học tại NYU và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: “Hiểu được hệ thống thần kinh phát triển như thế nào là một trong những thách thức cấp bách nhất trong khoa học thần kinh hiện đại”.

Kiến cảm nhận mùi và đột biến

Kiến đã tiến hóa gần 400 cơ quan thụ cảm mùi, một con số gần gũi với con người hơn hầu hết các loài côn trùng khác, nhờ vào việc chúng sử dụng giao tiếp bằng pheromone.

Hua Yan, trợ lý giáo sư sinh học tại Đại học Florida và là tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: “Kiến, giống như con người, có tính xã hội cao và thể hiện hành vi xã hội hợp tác, do đó cung cấp một hệ thống lý tưởng để nghiên cứu hành vi xã hội cảm giác”.

“Các gen thụ thể mùi mở rộng cho phép kiến ​​nói chuyện với nhau trong một cộng đồng lớn gồm hàng trăm, hàng nghìn hoặc lên đến một triệu cá thể.”

Ngay cả đối với con người, những người dựa vào các giác quan khác để giao tiếp, khứu giác vẫn rất cần thiết.

Yan cho biết thêm: “Sự mất chức năng của các tế bào thần kinh thụ thể mùi dẫn đến suy giảm khả năng khứu giác và thường liên quan đến sự cô lập với xã hội, các rối loạn thần kinh như tâm thần phân liệt và các rối loạn xã hội như chứng tự kỷ”.

Để hiểu rõ hơn khứu giác của kiến ​​ảnh hưởng như thế nào đến tương tác xã hội của chúng, các nhà nghiên cứu từ Đại học New York trước đây đã tạo ra những con kiến ​​biến đổi gen đầu tiên sử dụng CRISPR để sửa đổi khứu giác của chúng. orco Gen này. Những con kiến ​​”đột biến” này thiếu protein Orco, có những thay đổi trong cơ quan khứu giác và gặp khó khăn trong việc tương tác.

Yan cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng râu – 'mũi' của kiến ​​- chứa rất ít tế bào. Chúng gần như trống rỗng, cho thấy các tế bào chịu trách nhiệm về khứu giác không có ở những con kiến ​​đột biến”.

Sự tồn tại của tế bào thần kinh phụ thuộc vào Orco

Trong nghiên cứu mới của họ ở Sự tiến bộ của khoa họcCác nhà nghiên cứu đã sử dụng hồ sơ biểu hiện gen đơn nhân của râu kiến ​​và kính hiển vi huỳnh quang để phân tích sự phát triển của tế bào khứu giác. Hóa ra những loài côn trùng đột biến thiếu Orco sẽ mất hầu hết các tế bào thần kinh khứu giác trước khi trưởng thành.

Serebrennikov cho biết: “Các tế bào dường như được thiết lập bình thường và chúng bắt đầu phát triển, thay đổi hình dạng cũng như kích hoạt một số gen nhất định mà chúng sẽ cần sau này, chẳng hạn như các cơ quan thụ cảm mùi”.

“Một khi các tế bào đang phát triển kích hoạt cơ quan thụ cảm mùi, chúng sẽ nhanh chóng chết đi với số lượng lớn.”

Cái chết thần kinh này có thể là do căng thẳng. Do các thụ thể mùi ở kiến ​​đột biến không thể tạo thành phức hợp với Orco để di chuyển đến màng tế bào nên các thụ thể mới được tạo ra sẽ làm tắc nghẽn các bào quan, dẫn đến căng thẳng và tử vong.

Cái chết thần kinh như vậy cũng có thể thể hiện các mô hình đặc trưng của côn trùng sống theo bầy đàn. Kylie Sieber, nghiên cứu sinh tại Đại học Florida và là nhà nghiên cứu, cho biết: “Cho đến nay, những quá trình độc đáo này vẫn chưa được tìm thấy ở các loài côn trùng đơn độc và có thể cung cấp bằng chứng quan trọng cho thấy sự tiến hóa thần kinh đã tiến hóa để thích ứng với sự mở rộng của các gen thụ thể mùi”. . -Tác giả đầu tiên của nghiên cứu.

Điều thú vị là một số thụ thể mùi vẫn tồn tại ngay cả khi không có Orco. Các tế bào mà chúng hiện diện cũng biểu hiện các loại thụ thể khác, cho thấy rằng hoạt động mà chúng tạo điều kiện là cần thiết cho sự phát triển thần kinh.

Serebrennikov cho biết: “Một số tế bào thần kinh phải 'kích hoạt' định kỳ để phát triển bình thường. Nếu không có Orco, các tế bào khứu giác không 'kích hoạt' và hoàn thành quá trình phát triển, dẫn đến cái chết của chúng”.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng một số cơ quan thụ cảm mùi được tìm thấy trong các tế bào không liên quan đến mùi, chẳng hạn như tế bào thần kinh cảm giác cơ học phát hiện chuyển động và tế bào thần kinh đệm bao quanh tế bào thần kinh và giúp chúng thực hiện chức năng của mình.

Điều này có thể là do sự điều hòa gen không hoàn chỉnh, khiến các thụ thể mùi bị kích hoạt nhầm bởi các vùng gen gần đó vốn thường điều chỉnh các gen khác trong các tế bào khác. Ngoài ra, các thụ thể có thể có chức năng mới trong các tế bào này, chẳng hạn như các thụ thể mùi được tìm thấy trong các tế bào thần kinh đệm. C. thanh lịch Giun hoặc tinh trùng của con người.

“Việc kích hoạt các gen thụ cảm mùi trong các tế bào không cảm nhận được mùi có thể hoàn toàn vô dụng đối với sinh vật – nhưng một lần nữa, quá trình tiến hóa có xu hướng lợi dụng những lỗi đó để cung cấp cho các gen hiện có một chức năng mới, vì vậy có lẽ có một vai trò mới thú vị dành cho các thụ thể.” ,” Serebrennikov lưu ý. Mùi ở các tế bào không có mùi, điều mà chúng ta sẽ khám phá trong tương lai.

Yan cho biết: “Phát hiện của chúng tôi nâng cao hiểu biết của chúng tôi về hệ thống cảm giác của côn trùng sống theo bầy đàn, bao gồm cả sự phát triển thần kinh khứu giác tạo ra khuôn khổ cho giao tiếp xã hội”.

Tài chính: Các tác giả khác của nghiên cứu bao gồm Olena Colomba, Jakub Mlejnic và Shadi Jafari. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Viện Y tế Quốc gia (R01-DC020203, T32-DC015994), Trung tâm Hợp tác Nghiên cứu Hợp tác Đại học-Công nghiệp của Quỹ Khoa học Quốc gia về Công nghệ Quản lý Động vật chân khớp (#IIP1821914) và Chương trình Khoa học Biên giới Con người (LT000010/2020- ). ĐẾN).

Về tin tức nghiên cứu khoa học thần kinh và di truyền

tác giả: Rachel Harrison
nguồn: Đại học New York
giao tiếp: Rachel Harrison – Đại học New York
hình ảnh: Hình ảnh được ghi có vào Tin tức khoa học thần kinh

Tìm kiếm ban đầu: Mở quyền truy cập.
“Sự sống sót phụ thuộc vào Orco của các tế bào thần kinh thụ thể mùi ở kiến“Bởi Bogdan Serebrennikov và cộng sự. Sự tiến bộ của khoa học

---

một bản tóm tắt

Sự sống sót phụ thuộc vào Orco của các tế bào thần kinh thụ thể mùi ở kiến

Khứu giác là điều cần thiết cho hành vi xã hội phức tạp ở côn trùng. Để phân biệt các tín hiệu xã hội phức tạp, kiến ​​đã tiến hóa một số lượng lớn sinh vật Cơ quan thụ cảm mùi (hoặc) Gen.

Đột biến ở gen liên kết với thụ thể mùi orco Nó dẫn đến mất ~ 80% số cầu thận thùy anten ở kiến ​​nhảy harpenathus salatator. Tuy nhiên, cơ chế tế bào vẫn chưa rõ ràng.

Ở đây, chúng tôi cho thấy quá trình apoptosis lớn của các tế bào thần kinh thụ thể mùi (ORN) ở giai đoạn giữa và cuối của quá trình phát triển nhộng, có thể do căng thẳng ER khi không có Orco.

Phân tích sâu hơn về bảng điểm số lượng lớn và lõi đơn cho thấy điều này, mặc dù nó còn hơn thế nữa orco– Biểu hiện của ORN chết orco Những người cải đạo, một tỷ lệ nhỏ sống sót: Ả Rập hóa Thụ thể ionotropic (ờ) Các gen hình thành phức hợp IR.

Ngoài ra, chúng tôi nhận thấy rằng một số hoặc Các gen được biểu hiện ở tế bào thần kinh cảm giác cơ học và tế bào không phải tế bào thần kinh, có thể do sự điều hòa rò rỉ từ các tế bào không phải tế bào thần kinh gần đó.hoặc Gen.

Phát hiện của chúng tôi cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về phát triển ORN hoặc Biểu thức trong H. Salator.