章鱼和鱿鱼发现他们的下一顿饭如何

沿着八臂,章鱼有高度敏感的吸盘,使系统的探索海底,因为他们寻找营养的“味觉,触觉”的方法。鱿鱼,另一方面,使用不同的策略来发现他们的下一顿饭:耐心地隐藏,直到他们伏击猎物迅速破灭。

独特的分析,提供了一个了解新动物特征的起源故事,一对研究由加州大学圣地亚哥分校和哈佛大学的科学家追踪章鱼和鱿鱼的进化适应传感功能。的研究,在4月13日的《自然》杂志的封面,揭示人类大脑进化与受体。

研究人员与瑞恩希布斯的新成立的实验室在加州大学圣地亚哥分校生物科学学院(原设在德克萨斯大学西南医学中心)哈佛大学的尼古拉斯Bellono的实验室分析了章鱼和鱿鱼,动物被称为头足类动物,通过一个全面的镜头,横跨整个功能生物原子水平的蛋白质结构。他们专注于感官受体作为一个关键地点进化生态学创新在十字路口,神经处理和行为。

通过观察章鱼和鱿鱼海洋环境的方式,研究人员发现了新的感官受体家庭和决定他们如何驱动不同的环境中的行为。与低温电子显微镜技术,它使用低温下捕捉生物过程和结构以独特的方式,他们表明,适应性可以帮助推动新的行为。

“头足类动物是众所周知的错综复杂的感觉器官,复杂的神经系统和复杂的行为与复杂的脊椎动物,但完全不同的组织,“海布斯说,神经生物学的教授。海布斯带来专业知识结构的蛋白质在人类家庭调解大脑神经元之间的通信和其他神经元之间和肌肉细胞等领域。“头足类动物提供惊人的趋同和趋异进化的例子,可用于理解新颖性在组织水平的生物的分子基础。”

在大自然的一个研究中,研究团队首次描述结构的章鱼chemotactile(即化学和触摸)受体,这章鱼武器用于taste-by-touch探索。这些chemotactile受体类似于人类大脑和肌肉神经递质受体,但通过进化适应帮助评估在海洋环境可能的食物来源。

“在章鱼,我们发现这些chemotactile受体身体接触表面来确定动物应该吃一个潜在的食物来源或拒绝它,“海布斯说。“通过其结构,我们发现这些油腻的分子受体被激活,包括类固醇与胆固醇相似。与进化、生物物理和行为分析,我们展示了惊人的小说结构适应促进受体在神经传递从一个祖先的过渡作用的新函数contact-dependent chemosensation油腻的环境化学物质。”

第二天性的研究集中于鱿鱼和他们完全不同的伏击策略捕捉食物。研究人员结合遗传学、生理学和行为实验发现一个新类内的古代chemotactile受体和确定一个结构类。他们还进行了适应性进化分析联系在章鱼的鱿鱼受体更复杂的扩张。他们当时能chemotactile和祖先进化的神经递质受体时间表和描述了进化适应新的行为的发展。

“我们发现了一个新家庭的细胞表面受体的进化提供了一个罕见的镜头感觉因为他们代表最近,只有从神经递质功能驯良的转变环境受体在整个动物王国,“海布斯说。“我们这些独特的头足类动物受体结构为主要功能的机械的理解奠定基础转换在深进化时间和生物新奇的起源。”

海布斯说,把新的研究提供了一个很好的例子的好奇心在有趣的生物如何导致见解的重要生物学,即如何proteins-life新建blocks-adapt调解功能和行为。

“这些研究成为一个科学家是一个伟大的例子是所有about-wonder,探索和理解组件的工作原理,”他说。