רשום פופולרי

בחירת העורך - 2019

אנושי כמו 'עין' ב פלנקטון חד תאיים: מיטוכונדריה, פלסטידים התפתחו יחד

Anonim

מדענים הציצו לתוך המבנה דמוי העין של פלנקטון ימית חד תאית הנקרא "אזהרות" ומצאו שהוא מכיל הרבה מרכיבים בעין מורכבת.

פרסומת


פלנקטון ימית חד תאית, חיידק טורפים, נושאת כתם סגול כהה המכונה ocelloid. הוא מזכיר את העין הרב-תאיתית של בעלי-החיים עד כדי כך שטעה בתחילה כחלק מחיה שאכלו האזהרובים.

המכון הקנדי למחקר מתקדם בחורים בריאן לינדר ופטריק קילינג פיקח על המחבר הראשי גרג גאבליס מאוניברסיטת קולומביה הבריטית, ובשיתוף עם עמיתו הבכיר של קרטיס סאוטל הראה כי מבנה דמוי עיניים זה מכיל אוסף של תת-אורגנים תת-קרקעיים שנראים ממש כמו העדשה, הקרנית, איריס ורשתית של עיניים רב תאיות, אשר יכולות לזהות עצמים - הידועים כעיני מצלמה - הנמצאות בבני אדם ובעלי חיים גדולים אחרים.

החוקרים אספו תאים בודדים של אזהרות מפני החופים של בי.סי ויפן, רצף הגנום שלהם, וניתח כיצד העיניים נבנות באמצעות שיטות חדשות במיקרוסקופ אלקטרונים המאפשרים שחזור של מבנים תלת מימדיים ברמה תת-תאית.

הם מצאו כי שכבה של מיטוכונדריה, האברונים המקושרים, המספקים אנרגיה לתאים, מקיפה עדשה חזקה ומרכיבה את המקבילה של האזהרה לקרנית. בנוסף, רשת של פלסטידים מחוברים שמקורם סימביוזה עתיקה עם אדום אצה להקרין מהגוף ברשתית.

לפלסטידים יש גנום משלהם והם אחראים לקציר אנרגיה מאור במפעלי פוטוסינתטיים ואצות. המדענים קבעו כי גוף הרשתית מכיל גנום פלסטטי המציע רכיבים של מכונות קצירת האור עשויים להיות מותאמים לשימוש באיתור אור לתפקודים חושיים במקום לרכוש אנרגיה.

מדענים עדיין לא יודעים בדיוק איך האנטרוביידים משתמשים במבנה דמוי העין, אבל רמזים על אופן חייהם חיזקו ספקולציות משכנעות. מזהירים אחרים, רבים מהם שקופים. יש להם נמטוסיסטיות גדולות, שאותן מתאר לינדר כ"צלצלונים קטנים", לתפוס טרף. ולכמה מהם יש בוכנה - זרוע שיכולה להאריך ולסגת מהר מאוד - עם פונקציה לא ידועה שעשויה להימלט או להאכיל.

הצוות מניח כי מבנים דמויי עיניים מסייעים לאזהרות לזהות את טרף הדינופלגלאט שלהם ולשלוח מסרים כימיים כדי לתקשר עם חלקים אחרים של התא. לדינופלגלטים יש גרעין גדול במיוחד עם כרומוזומים ארוזים היטב שיכולים לשנות את הקיטוב של האור העובר דרכם. אפשרות אחת יכולה להיות כי מזהירים יכול לזהות את האור של שינוי כיוון כשהוא עובר דרך טרף שקוף שלהם, מראה להם לאיזה כיוון לצוד.

"הארגון הפנימי של הרשתית מזכיר את המסננים המקוטבים על עדשות המצלמות ומשקפי השמש", אומר לינדר. "מאות קרומים ארוזים מקבילים בשורה במקביל."

עדויות סופיות לגבי האופן שבו הפונקציה ocelloids נשאר חמקמק לעת עתה, כי זהירות קשה מאוד למצוא מעולם לא גדל במעבדה. הצוות התגבר על בעיה זו על ידי עריכת החקירה שלהם על תאים בודדים מבודדים מהטבע. סככות העבודה שופכות אור חדש על האופן שבו אורגניזמים שונים מאוד יכולים לפתח תכונות דומות בתגובה לסביבות שלהם, תהליך המכונה אבולוציה מתכנסת. מבנים דמויי עיניים התפתחו באופן עצמאי פעמים רבות בסוגים שונים של בעלי חיים ואצות עם יכולות שונות כדי לזהות את עוצמת האור, הכיוון או החפצים.

"כאשר אנו רואים מורכבות מבנית דומה כזו ברמות שונות של ארגון באופן בסיסי בשושלות הקשורות מאוד זו לזו, במקרה זה מזהירים ובעלי חיים, אז אתה מקבל הבנה עמוקה יותר של ההתכנסות", אומר לינדר.

"הפרויקט הוקל על ידי שילוב של המומחיות השונים שנמצאו במעבדות של שלושה עמיתים CIFAR ו Tula חוקרים", אומר לינדר. אלה היו מעבדות Suttle במרכזים על וירוסים ימיים, מעבדות Keeling מרכזים על גנומיקה השוואתית, ואת Labander Lab מרכזים על מורפולוגיה אבולוציונית. Keeling, סאטל ו Leander הם כולם חלק מתוכנית CIFAR משולב ביולוגי המגוון.

המחקר יפורסם בגליון 9 ביולי של Nature .

פרסומת



מקור הסיפור:

חומרים המסופקים על ידי המכון הקנדי למחקר מתקדם . הערה: ניתן לערוך תוכן עבור סגנון ואורך.


עיון ביומן :

  1. גרגורי ס. גאווליס, שיו הייקאווה, ריצ'ארד א. וייט השלישי, טאקאשי גוגובורי, קרטיס א. סאטל, פטריק ג'יי קילינג ובריאן ס. לינדר. עיניים כמו ocelloids בנויים מרכיבים שונים שנרכשו endosymbiotically . Nature, 2015 DOI: 10.1038 / nature14593