Het geheugengen is 600 miljoen jaar oud

Geheugengenen en genen die essentieel zijn voor ander complex gedrag van dieren hebben een tot nu toe onbekende oorsprong. Toch speelden ze een belangrijke rol in de evolutie van dieren. Wetenschappers wilden dus precies weten wanneer ze verschenen, en gingen zo terug naar hun verschijning 600 miljoen jaar geleden. Ze publiceerden hun resultaten in het tijdschrift Natuurcommunicatie.

Het belang van monoaminen bij complex gedrag

de Monoamine Het zijn neurotransmitters afgeleid van aminozuren. Neurotransmitters zijn chemische verbindingen die vrijkomen door zenuwcellen die inwerken op andere zenuwcellen. Ze zorgen dus voor de overdracht van informatie binnen het zenuwstelsel. Monoaminen worden voornamelijk aangetroffen in het centrale zenuwstelsel, waar ze een rol spelen bij neuromodulatie. Deze moleculen zijn essentieel voor de expressie van complex gedrag en cognitieve functies. Ze zijn vooral betrokken bij leren, geheugenvorming, slaap en zelfs voedsel.

Monoamines vallen in twee klassen. Zo vinden we de catecholamines waaronder noradrenaline, dopamine en adrenaline. De andere klasse komt overeen met indolamine en telt alleen serotonine. Dopamine is betrokken bij verschillende functies, zoals spierbewegingen, weefselgroei of de werking van het immuunsysteem. Het wordt ook geassocieerd met exploratie, alertheid en plezierzoekend gedrag.

Adrenaline is een hormoon dat door het hele lichaam reist en fungeert als bemiddelaar in de communicatie tussen zenuwcellen. Dit molecuul is ook belangrijk om het lichaam voor te bereiden om snel te reageren, vooral bij dreiging. Aan de andere kant lijkt noradrenaline een gunstige basis te creëren voor ontwaken, leren, sociale connectie en gevoeligheid voor emotionele signalen. Eindelijk, serotonine Het werkt specifiek bij het reguleren van de stemming, slaap-waakafwisseling, eetlust, pijnperceptie en seksueel verlangen.

Daarom zijn monocyten essentiële moleculen voor het complexe gedrag van dieren. De genen die coderen voor de vorming ervan zijn bekend. De evolutionaire oorsprong van deze genen die nodig zijn voor monoaminemodulatie blijft echter onduidelijk.

>> Om ook te lezen: Hunker je naar suiker? Het kan de reactie van je hersenen op stress zijn.

Het geheugengen verscheen in de binaire stamgroep

Hiervoor gebruikten ze computationele methoden om de evolutionaire geschiedenis van het geheugengen en andere genen te reconstrueren. Dit wordt de aanpak genoemd Genetica. Deze methode sluit aan bij het gecombineerde gebruik van twee onderzoeksgebieden: genetica en genomics. Het omvat het gebruik van genomische gegevens en evolutionaire gevolgtrekkingen om te helpen bij fylogenetische reconstructie. Dit maakt het met name mogelijk om de oorsprong en functie van genen op de fylogenetische boom te traceren. De laatste is een soort schematische “boom” die de verwantschapsrelaties tussen groepen organismen laat zien.

Met behulp van deze methode kon het team van Dr. Viuda de evolutionaire geschiedenis van de genen aan de oorsprong van de monoaminen reconstrueren. Zo toonden de onderzoekers aan dat de meeste genen die betrokken zijn bij de productie, modificatie en ontvangst van monoaminen afkomstig waren van de diploïde stamgroep. deze groep, diodes, Ze vormen een van de grootste groepen metazoën die zowel een rechter- als een linkerzijde hebben (in tegenstelling tot bijvoorbeeld kwallen en zeesponzen). Deze groep omvat dus de meeste dieren, inclusief zoogdieren. Het oudste bewijs voor het bestaan ​​van Blaterianen komt van fossielen die ongeveer 600 miljoen jaar oud zijn.

>> Lees ook: Hoe wetenschappers de oorsprong van het leven op aarde onderzoeken

Genen die ongeveer 600 miljoen jaar oud zijn

Dus verduidelijkte het team van Dr. Viuda het werk dat eerder was gedaan door grotere monsters van verschillende taxa op te nemen. Dit zorgde voor een grotere resolutie die de evolutie van de verschillende componenten van het monoaminesysteem verklaarde.

De wetenschappers bevestigden ook dat sommige van de genen die coderen voor monoaminen alleen in Blatteria aanwezig waren. Bovendien toonden ze aan dat de meeste monoaminerge genen evolueerden door genduplicatie in de Bilateria-stamgroep. Dus dit genensysteem zal een soort nieuwe functionele module zijn, samengesteld door het combineren van oude enzymen en nieuwe genen voor bilaterianen. Het team noemt het ’tweelinginnovatie’.

De onderzoekers dateerden de opkomst van deze “innovatie” op ongeveer 650 tot 600 miljoen jaar vóór de Cambrische periode. In die tijd ervoeren de oceanen een geleidelijke toename van de zuurstofconcentratie. De algemeen aanvaarde opvatting is dat deze toename de opkomst van steeds complexere levensvormen in de hand heeft gewerkt. Daarom zou dit monoaminerge systeem, inclusief het geheugengen, een rol kunnen hebben gespeeld bij Cambrische diversificatie. De onderzoekers veronderstellen dus dat het plasticiteit in neurale circuits had kunnen brengen om interactie met de omgeving te vergemakkelijken.

Aldus concludeert dr. Fyoda. ” Deze ontdekking opent belangrijke nieuwe wegen voor onderzoek die de oorsprong van complex gedrag zullen ophelderen en bepalen of neuronen zelf beloning, afhankelijkheid, agressiviteit, voeding en slaap moduleren. “.

>> Lees ook: Volgens deze nieuwe studie is de Cambrische Explosie nooit gebeurd!