इन मांसपेशियों की कोशिकाओं रहे हैं guideposts में मदद करने के लिए पुनर्योजी flatworms वापस जाना उनकी आँखों — ScienceDaily


अगर कुछ होता है के लिए आंखों के छोटे, मीठे पानी में रहने वाली planarian Schmidtea माया, वे विकसित कर सकते हैं उन्हें वापस कुछ ही दिनों के भीतर. कैसे वे करते हैं यह एक वैज्ञानिक पहेली-एक है कि पीटर Reddien की लैब में व्हाइटहेड संस्थान का अध्ययन किया गया है साल के लिए.

लैब की नवीनतम परियोजना के लिए कुछ अंतर्दृष्टि प्रदान करता है: एक पेपर में प्रकाशित विज्ञान जून 26, शोधकर्ताओं में Reddien प्रयोगशाला की पहचान की है के एक नए प्रकार का सेल है कि संभावना में कार्य करता है के रूप में एक पेड़ की मदद करने के लिए मार्ग axons आँखों से मस्तिष्क के लिए के रूप में कीड़े पूरा करने के कठिन कार्य regrowing उनके तंत्रिका circuitry.

Schmidtea माया की आंखों से बना रहे हैं प्रकाश पर कब्जा करने के फोटोरिसेप्टर न्यूरॉन्स कनेक्ट करने के लिए मस्तिष्क के साथ लंबी, पतली प्रक्रियाओं कहा जाता है axons. वे का उपयोग करने के लिए अपनी आँखें करने के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए प्रकाश नेविगेट करने में मदद अपने पर्यावरण.

कीड़े, कर रहे हैं, जो लोकप्रिय मॉडल में अनुसंधान के लिए उत्थान, regrow कर सकते हैं सुंदर बहुत किसी भी उनके शरीर का हिस्सा; आँखों में एक दिलचस्प हिस्सा हैं का अध्ययन करने के लिए, क्योंकि regenerating के दृश्य प्रणाली की आवश्यकता है कीड़े rewire अपने न्यूरॉन्स के लिए उन्हें कनेक्ट करने के लिए मस्तिष्क.

जब तंत्रिका प्रणाली में विकसित भ्रूण, पहली तंत्रिका तंतुओं कहा जाता है, पायनियर axons, सांप के माध्यम से अपने तरीके से ऊतक फार्म करने के लिए circuitry के लिए आवश्यक अनुभव और व्याख्या बाहरी उत्तेजनाओं. Axons के मदद कर रहे हैं उनके साथ जिस तरह से विशेष कोशिकाओं बुलाया guidepost कोशिकाओं. इन विशेष कोशिकाओं पर तैनात कर रहे हैं पसंद अंक — स्थानों पर जहां अक्षतंतु की राह सकता कांटा अलग अलग दिशाओं में.

कई जीवों में, इन guidepost कोशिकाओं नहीं कर रहे हैं एक प्राथमिकता अब एक बार विकास के समाप्त हो गया है, और आम तौर पर नहीं कर रहे हैं नए सिरे से वयस्कता के माध्यम से. कि एक कारण है कि क्यों, जब मनुष्य अनुभव मस्तिष्क या तंत्रिका क्षति, चोट आमतौर पर स्थायी है.

“यह एक मौलिक रहस्य के उत्थान है कि हम भी नहीं था के बारे में सोच रहा है,” कहते हैं Reddien, वरिष्ठ लेखक के कागज है, जो भी एक प्रोफेसर के जीव विज्ञान पर मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और एक अन्वेषक के साथ हावर्ड ह्यूजेस चिकित्सा संस्थान है. “कैसे कर सकते हैं एक वयस्क जानवर को पुनर्जीवित एक कार्यात्मक तंत्रिका तंत्र जब मूल तंत्रिका तंत्र के विकास आम तौर पर एक संख्या शामिल है का संकेत कर रहे हैं कि सोचा था कि किया जा करने के लिए क्षणिक?”

तो, 2018 में, Reddien प्रयोगशाला वैज्ञानिक Lucila Scimone पाया आश्चर्य की बात कुछ में planarians: समूहों के रहस्यमय कोशिकाओं की तरह देखा कि वे हो सकता है में एक भूमिका निभा मार्गदर्शक बढ़ रही axons. मैंने देखा है इस समूह की कोशिकाओं क्योंकि वे co-दो जीनों व्यक्त नहीं अक्सर एक साथ देखा और कुछ थे conspicuously आँखें बंद करने के लिए.

“मैं मोहित हो गया था इन कोशिकाओं,” वह कहते हैं । वे में दिखाई दिया बहुत छोटी संख्या (एक सामान्य कीड़ा हो सकता है, चारों ओर 5; एक बड़े से एक हो सकता है अप करने के लिए 10) में हर planarian वह जांच की । वे में विभाजित किया गया है दो अलग-अलग समूहों में से कुछ के आसपास flatworms’ आँखें, और दूसरों के बाहर स्थान दिया गया मार्ग के किनारे करने के लिए मस्तिष्क के केंद्र. जब वह पता लगाया पथ के मौजूदा axons से प्रमुख planarians’ आंखों के लिए अपने मस्तिष्क, वे के साथ आया पदों के इन कोशिकाओं के बिना अपवाद नहीं है ।

जब शोधकर्ताओं विशेषता कोशिकाओं, वे पाया है कि वे व्यक्त नहीं किया के किसी भी कर रहे हैं कि जीन की पहचान फोटोरिसेप्टर न्यूरॉन्स; इसके बजाय, वे था मार्करों अक्सर मांसपेशियों के ऊतकों में पाया. “था कि बहुत हड़ताली है, क्योंकि मांसपेशियों की कोशिकाओं-नहीं है कि वे क्या कर में सबसे अधिक पशुओं,” Scimone कहते हैं.

में अन्य जीवों, पेड़ कोशिकाओं अक्सर न्यूरॉन्स या glia. यह असामान्य होगा के लिए मांसपेशियों की कोशिकाओं के रूप में सेवा करने के लिए guideposts, लेकिन अतीत में काम Reddien प्रयोगशाला में दिखाया गया था कि planarian मांसपेशियों की कोशिकाओं खेला अन्य विशेष भूमिकाओं के लिए, इस तरह के रूप में स्रावित बाह्य मैट्रिक्स. शोधकर्ताओं ने अब आश्चर्य है कि क्या वे जोड़ सकता है भूमिका के पेड़ की लंबी सूची के लिए planarian मांसपेशी कोशिका का कार्य करता है ।

परीक्षण करने के लिए उनकी परिकल्पना, शोधकर्ताओं डिजाइन प्रयोगों की एक श्रृंखला. “हम विकसित किया है एक नेत्र प्रत्यारोपण विधि ले सकते हैं, जहां एक आँख से एक और पशु में यह प्रत्यारोपण के लिए एक जानवर कहते हैं,” Reddien लैब postdoc Kutay Deniz Atabay. “जब आप यह करते हैं, axonal अनुमानों से है कि आंख मूल रूप से, अगर तैनात उचित रूप से, सही ढंग से तार खुद को मस्तिष्क में उत्पादन, एक कार्यात्मक राज्य,”

शोधकर्ताओं ने यह भी बनाया आनुवंशिक रूप से इंजीनियर planarians था कि मांसपेशियों की कोशिकाओं, लेकिन कोई आँखें, और फिर प्रतिरोपित आंखों पर उनके अंधा के प्रमुख हैं. यकीन है कि पर्याप्त है, न्यूरॉन्स के रूप में हुई सामान्य, snaking के प्रति कोशिकाओं और फिर समायोजन उनके trajectories के बाद उन्हें सामना.

के बिना कोशिकाओं के लिए, यह एक अलग कहानी थी. जब शोधकर्ताओं प्रत्यारोपित आँखों के लिए दूर के भागों planarians’ शरीर के बिना एक जनसंख्या के इन मांसपेशियों की कोशिकाओं, फोटोरिसेप्टर न्यूरॉन्स कनेक्ट नहीं किया मस्तिष्क के लिए केंद्र. इसी तरह, जब वे प्रत्यारोपित आँखों में planarians था कि संशोधित किया गया है नहीं करने के लिए इन मांसपेशियों की कोशिकाओं, उनके फोटोरिसेप्टर न्यूरॉन्स अभी भी वृद्धि हुई है-लेकिन वे नहीं किया था के तार ठीक से मस्तिष्क तक पहुंचने के लिए.

इन निष्कर्षों संयुक्त सुझाव दिया है कि कोशिकाओं को पूरी तरह से स्वतंत्र दृश्य प्रणाली के-वे फार्म नहीं था, क्योंकि आंखों के फोटोरिसेप्टर या न्यूरॉन्स, लेकिन संभावना है स्थापित से पहले खुद को न्यूरॉन्स की वृद्धि हुई-जो प्रदान की और अधिक सबूत के लिए guidepost भूमिका है ।

के पेड़ की तरह की गतिविधि इन कोशिकाओं को फिर विनती प्रश्न: कैसे कोशिकाओं को खुद, जहां पता करने के लिए हो सकता है? “हमने पाया है कि वहाँ एक पैटर्न संकेतन अणुओं के रूप में मांसपेशियों में है कि स्थापित कर रहा है, जहां इन कोशिकाओं को होना चाहिए,” Reddien कहते हैं. “अगर हम उपद्रव वैश्विक स्थितीय जानकारी की प्रणाली के साथ, इन कोशिकाओं में रखा गया हो गलत की स्थिति, और फिर axons के लिए जाने के लिए गलत पदों-तो हम लगता है कि वहाँ एक स्थितीय जानकारी की रूपरेखा देता है कि कोशिकाओं के दौरान उत्थान, और अनुमति देता है कि उन्हें काम करने के लिए guideposts के रूप में सही स्थानों में.”

इस बिंदु पर, शोधकर्ताओं नहीं जानते कि वास्तव में कैसे कोशिकाओं संवाद करने में सक्षम हैं के साथ बढ़ रही axons की सेवा करने के लिए guideposts के रूप में. वे हो सकता है जारी करने के कुछ प्रकार के संकेत दे अणु को आकर्षित करती है कि axons है, या वे हो सकता है उपयोग से संवाद स्थापित करने ट्रांस झिल्ली प्रोटीन.

“हो जाएगा कि एक रोमांचक दिशा में भविष्य के लिए,” Reddien कहते हैं. “अब हम की पहचान की transcriptome कोशिकाओं के लिए इसका मतलब है, जो हम सभी जानते हैं जीन है कि इन कोशिकाओं को व्यक्त. है कि हमें प्रदान करता है के साथ एक पेचीदा सूची के जीन जा सकता है कि जांच कार्यात्मक, के लिए देखने के लिए प्रयास करें, जो लोगों को कर रहे हैं, मध्यस्थता का कार्य इन कोशिकाओं.”

इस अध्ययन से एक कदम आगे है में काम का एक शरीर का उद्देश्य है कि क्षमताओं का विस्तार करने के पुनर्योजी दवा है । “एक स्थिति की कल्पना कीजिए, जहां किसी अनुभवों में से एक रीढ़ की हड्डी में चोट या एक आंख की चोट या स्ट्रोक की ओर जाता है कि नुकसान के एक तंत्रिका सर्किट कहते हैं,” Atabay. “कारण है कि हम नहीं कर सकते पूरी तरह से इलाज इन मामलों में से एक आज है कि हम कमी बुनियादी जानकारी के बारे में कैसे इन प्रणालियों को पुनर्जीवित कर सकते हैं. देख पुनर्योजी जीवों का एक बहुत प्रदान करता अंतर्दृष्टि. इस मामले में, हम देखते हैं कि regenerating खो प्रणाली पर्याप्त नहीं हो सकता है; आप भी करने के लिए की जरूरत को पुनर्जीवित कर रहे हैं कि सिस्टम ठीक से patterning है कि प्रणाली है।”



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