Πυξίδα στον εγκέφαλο

Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά σε ζώο, στον νηματώδη σκώληκα, ειδικός αισθητήρας που συντονίζεται με το μαγνητικό πεδίο της Γης

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  03/07/2015 05:45

Οι νηματώδεις σκώληκες (C. elegans) όχι μόνο έχουν μαγνητική αίσθηση αλλά και διαθέτουν ειδικό αισθητήρα-πυξίδα για να προσανατολίζονται μέσα στο χώμα με βάση το μαγνητικό πεδίο της Γης

 

Ενας ειδικός αισθητήρας που «συντονίζεται» με το μαγνητικό πεδίο της Γης ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά σε ζώο από αμερικανούς επιστήμονες. Η μικροσκοπική δομή εντοπίστηκε στον εγκέφαλο του ταπεινού νηματώδους σκώληκα (C. elegans) και προσφέρει την πρώτη «απτή» λύση στο μυστήριο του πώς προσανατολίζονται τα σκουλήκια μέσα στο χώμα. Οι ειδικοί θεωρούν ότι μια ανάλογη δομή, η οποία αποτελεί το βασικό κλειδί για τη λειτουργία μιας εσωτερικής πυξίδας, θα πρέπει να υπάρχει επίσης στον εγκέφαλο και των άλλων ζώων που επιδεικνύουν δεινή αίσθηση προσανατολισμού.

Αλάνθαστες μετακινήσεις

Είναι γνωστό ότι πολλά ζώα, από τις αγριόχηνες, τα περιστέρια και τις πεταλούδες-μονάρχες ως τις θαλάσσιες χελώνες και τους λύκους, χρησιμοποιούν ως σημείο αναφοράς για τις μετακινήσεις τους το μαγνητικό πεδίο της Γης. Παρά το γεγονός ότι κάποιες πτυχές αυτού του μηχανισμού έχουν ανακαλυφθεί σε ορισμένα από αυτά τα είδη, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ως τώρα όλες τις λεπτομέρειές του ούτε το πώς ακριβώς λειτουργεί. Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Οστιν εντόπισαν για πρώτη φορά έναν αισθητήρα ειδικά αφιερωμένο σε αυτόν τον σκοπό στον εγκέφαλο του νηματώδους σκώληκα. Οπως αναφέρουν χαρακτηριστικά σε σχετικό δελτίο Τύπου, πρόκειται για μια δομή που μοιάζει με κεραία τηλεόρασης στη νανοκλίμακα και βρίσκεται στην άκρη ενός νευρώνα στον εγκέφαλο των σκουληκιών.

«Είναι πολύ πιθανόν ότι τα ίδια μόρια θα χρησιμοποιούνται και από πιο χαριτωμένα ζώα όπως οι πεταλούδες ή τα πουλιά» δήλωσε ο Τζον Πιρς-Σιμομούρα, επίκουρος καθηγητής Νευροεπιστήμης στο Κολέγιο Φυσικών Επιστημών του Πανεπιστημίου και μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Η ανακάλυψη αυτή μας προσφέρει μια πρώτη βάση για να κατανοήσουμε πλήρως πώς λειτουργεί η μαγνητική αίσθηση και σε άλλα ζώα».

Αριστα στην υπόγεια γεωγραφία

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τέξας μελετούν εδώ και αρκετά χρόνια τους νηματώδεις σκώληκες στο πλαίσιο της έρευνάς τους σχετικά με τη νόσο του Αλτσχάιμερ και τις εξαρτήσεις. Κατά τη διάρκεια αυτών των μελετών ήταν οι πρώτοι που ανακάλυψαν ότι τα σκουλήκια μπορούν να αισθανθούν την υγρασία. Αυτό τους οδήγησε στο να διερευνήσουν ποιες άλλες αισθήσεις μπορεί να έχουν αυτοί οι οργανισμοί που ζουν μέσα στο χώμα και κυρίως το ενδεχόμενο να έχουν μαγνητική αίσθηση για να προσανατολίζονται.

Οπως παρατήρησαν, τα σκουλήκια που βρίσκονταν μέσα σε σωλήνες γεμισμένους με ζελατίνη στο εργαστήριό τους όταν πεινούσαν έτειναν να πηγαίνουν προς το κάτω μέρος του σωλήνα - προφανώς αυτή ήταν μια στρατηγική τους όσον αφορά την αναζήτηση τροφής. Οταν ωστόσο στο εργαστήριο έφθασαν σκουλήκια από διάφορα μέρη του πλανήτη, οι επιστήμονες είδαν ότι δεν μετακινούνταν όλα προς τα κάτω. Περαιτέρω παρατηρήσεις έδειξαν ότι, ανάλογα με το μέρος από το οποίο προέρχονταν οι νηματώδεις σκώληκες, μετακινούνταν με άξονα το μαγνητικό πεδίο της Γης σε μια ακριβή γωνία η οποία θα αντιστοιχούσε με το «κάτω» αν βρίσκονταν στην πατρίδα τους - τα σκουλήκια από την Αυστραλία, δηλαδή, προχωρούσαν προς τα πάνω. Ο ακριβής προσανατολισμός του μαγνητικού πεδίου ως προς το «πάνω» και το «κάτω» διαφέρει από το ένα σημείο της Γης στο άλλο, όπως όμως διαπίστωσαν οι ειδικοί το μαγνητοαισθητικό σύστημα των σκουληκιών ήταν απόλυτα συντονισμένο με το περιβάλλον στο οποίο είχαν αναπτυχθεί έτσι ώστε να μπορούν να ξεχωρίζουν αυτές τις κατευθύνσεις.

Προκειμένου να ελέγξουν τις μαγνητοαισθητικές ικανότητες των σκουληκιών οι ειδικοί χρησιμοποίησαν ένα σύστημα που άλλαζε το μαγνητικό πεδίο γύρω από τα πειραματόζωα και παρατήρησαν τις αλλαγές στη συμπεριφορά τους. Οπως αναφέρουν στη μελέτη τους που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «eLife», ο αισθητήρας του γήινου μαγνητικού πεδίου ανακαλύφθηκε στον νευρώνα ADP, ο οποίος, όπως είναι ήδη γνωστό, εμπλέκεται επίσης στην αίσθηση των επιπέδων του διοξειδίου του άνθρακα και της θερμοκρασίας. Νηματώδεις σκώληκες που τροποποιήθηκαν γενετικά ώστε ο ADP να μη λειτουργεί έχασαν την ικανότητα να ξεχωρίζουν το «πάνω» από το «κάτω» και δεν μπορούσαν να προσανατολιστούν όπως τα υγιή σκουλήκια. Επίσης απεικονίσεις ασβεστίου έδειξαν ότι οι μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο ενεργοποιούσαν τον νευρώνα ADP.

 

ΑΝΑΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ ΑΠΟ ΤΟ ΒΗΜΑ 5/7/2015