生物学家引起扁虫头和其他物种的大脑生长

塔夫斯大学的生物学家已经成功地诱导一种扁形虫生长另一种扁形虫的头部和大脑特征在不改变基因序列。工作揭示生理电路作为一种新型的表观遗传学——现有的基因组序列以外的信息,决定了大规模的解剖学。

发现头形状不是天生的基因组,但可以被操纵体内电突触表明不同的物种可能会在一定程度上取决于生物电活动的网络。这项发现可能有助于改善出生缺陷和再生的理解,揭示新途径控制复杂的模式形成。它早就知道,神经网络利用生物电的突触和重写信息存储在大脑。

“人们普遍认为,染色质的序列和结构-材料组成染色体决定有机体的形状,但是这些结果表明,生理的功能网络可以覆盖特有的默认解剖学,”论文的高级和相应的作者迈克尔·莱文说,博士,谁持有Vannevar Bush椅子在生物学和再生和发育生物学中心主任在塔夫茨大学艺术与科学学院。通过调节细胞通过电突触的连接,我们可以获得头大脑形态和模式属于一个完全不同的物种从一个动物正常的基因组。”

了解形状确定和如何影响它是很重要的,因为生物学家可以使用这些知识,例如,修复出生缺陷或造成新的生物结构增长在受伤后,莱文补充道。“这些发现提出重要的问题关于基因和生物网络互动来构建复杂的身体结构,”他说。

使用Girardia dorotocephala——独立生存的真涡虫的扁虫,有非凡的再生能力——人员能够诱导不同种特异的头形状的发展打断缝隙连接,这是蛋白质通道,使细胞相互沟通来回通过电信号。变化比皮肤更深刻;他们不仅包括整个头部的形状还大脑的形状和蠕虫的成体干细胞的分布。

的一个特定的形状可以诱导从g . dorotocephala蠕虫与目标的距离成正比虫进化时间表。相关的两个物种越近,就越容易变化的影响。这个观察加强连接的进化史,这表明生理的调制电路可能是一个工具利用进化改变动物身体的计划。

但是,与莱文实验室先前的工作,在不同种类的涡虫可以永久地改变了双头形态,这种形状改变只是暂时的。周后涡虫再生完成其他物种的头部形状,蠕虫再次开始重建,获得他们的原始形态。还需要更多的研究来确定这种情况发生。作者还提出了一个计算模型,解释了细胞间通讯的变化可以产生不同形状类型。

第一作者在纸上是塔夫茨大学的玛雅Emmons-Bell,一位主修生物学。“我们已经表明,细胞之间的电气连接导致的头部的模式提供重要的信息在真涡虫的再生扁虫,”她说。“这类信息将为再生医学的进步是至关重要的,以及更好地理解进化生物学。作为一个大学生,这是一个非凡的经验进行重要研究作者主要生物学家。”

美国涉及的跨学科研究欧洲和加拿大生物学家和数学家。