nl.3b-international.com
Sea Worm daagt de theorie uit van hoe de hersenen evolueerden
Als je ver genoeg teruggaat langs de tak van de evolutionaire levensboom waar mensen op zitten, dan kom je bij het deel bij de stam waar verterbrates (wezens met stekels) zich splitsen van ongewervelden (wezens zonder stekels). De huidige theorieën suggereren dat de complexe hersenen die we delen met onze gewervelde familieleden na dit punt verschenen, maar nu, dankzij een mariene worm met een slurf die in zand op de zeebodem graaft, daagt een nieuwe studie uit de VS die visie uit.
Ons brein is veel ouder dan we denken, suggereren onderzoekers van Stanford en de University of Chicago, die schrijven over hun bevindingen in het online nummer van 14 maart Natuur.
Studie auteur Chris Lowe, een evolutionair bioloog op Stanford's Hopkins Marine Station in Pacific Grove, Californië, vertelde de pers:
"Dit artikel zal de manier veranderen waarop mensen denken over de evolutie van de hersenen."
Een van de eerste stadia van de hersenontwikkeling in het embryo van gewervelde dieren is de opkomst van een genetisch "onderstel" van signaleringscentra die bepalen hoe chemische signalen worden verzonden in de zich ontwikkelende hersenen. Het huidige denken is dat belangrijke elementen van dit schavot alleen te vinden zijn in gewervelde dieren zoals mensen, omdat je ze niet ziet in andere wezens, zelfs naaste familieleden van gewervelde dieren.
Maar als je je net breed genoeg werpt, vind je blijkbaar bewijsmateriaal van essentiële genetische machinerie waarvan wordt gedacht dat die exclusief is voor gewervelde dieren, in andere wezens. Lowe en collega's vonden het bewijs van deze chemische signaleringscentra op de meest verrassende plaats: een zee-woning, eivormige worm met bodemvoeding, genaamd Saccoglossus kowalevskii.
De hersenen van deze zeewormen zijn niet zoals die van gewervelde dieren, en in feite begonnen ze meer dan 500 miljoen jaar geleden los van gewervelden te evolueren. Ze behoren zelfs tot een ander phylum, de hemichordaten. (Een phylum is een tak bij de stam van de boom des levens: de rangorde is Leven (de stam), Domein, Koninkrijk, Stam, Klasse, Orde, Familie, Soort en Soort.)
Lowe, een assistent-professor in de biologie, zei:
"Hoe dichterbij we keken, hoe meer overeenkomsten we vonden tussen deze vreemde wormen en gewervelde hersenen in hun onderliggende moleculaire blauwdrukken."
"Dit suggereert dat essentiële delen van deze blauwdrukken, waarvan eerder werd gedacht dat ze uniek zijn voor complexe hersenen, veel vroeger evolutionair van aard zijn," voegde hij eraan toe.
Lowe en collega's zeggen dat hun bevindingen aantonen dat we meer moeten kijken, en dat we ondergedefinieerde en verschillend uitziende dieren gaan onderzoeken, om het hele beeld te zien van hoe we allemaal zijn geëvolueerd. We moeten er rekening mee houden dat moderne dieren bepaalde oude processen en eigenschappen kunnen hebben verloren, zeggen ze.
We kunnen meer van dergelijke ontdekkingen zien, omdat de evolutionaire biologie als een veld rijpt en nieuwe biomedische technologieën oplevert die op een totaal andere manier naar de levensboom kijken: buiten het oppervlak van levende wezens en hun vorm, naar de genetische blauwdrukken die uiteindelijk controle over de groei van anatomische structuren.
Lowe en zijn collega's hebben bijvoorbeeld eerder al ontdekt dat veel belangrijke genen in embryo's met eikelwormen actief zijn in vergelijkbare delen van het lichaam als bij muizen en andere gewervelde dieren, ondanks dat ze anatomisch heel anders zijn.
Voor deze studie keken ze naar de oorsprong van de hersenen en zochten naar de moleculaire signatuur van drie vertebrate hersensignalerende centra die een raamwerk bieden voor het organiseren van eiwitten en cellen.
Door eiwitten te labelen met markers, ontdekten ze dat embryonale eikelwormen drie eiwitcombinaties in vergelijkbare gebieden van het embryo vertelden als gewervelde dieren tijdens de ontwikkeling van hun driedelige hersenen.
In embryo's van gewervelde dieren bepalen de hersensignaleringscentra waar de voorhersenen, de middenhersenen en de achterhersenen zich in latere ontwikkelingsstadia zullen vormen.
In embryo's met eikelwormen is er een voorhersenen-achtig signaleringscentrum dat de slurf bestuurt, een andere middenhersenenachtige die een weefselband net onder de slurf bestuurt, en een achterlijfachtige in de buurt van waar de kraag de romp van de worm raakt.
En Lowe en collega's ontdekten ook dat de eiwitten in elk signaleringscentrum op vrijwel dezelfde manier met elkaar communiceren als bij gewervelde dieren. Het belangrijkste verschil is de vorm die de hersenen in de worm opnemen: het komt nooit echt samen als een afzonderlijk brein. In plaats daarvan zijn de zenuwcellen verspreid over de proboscis en de kraag van de worm, en vormen ze wat Lowe beschrijft als een 'huidbrein'.
Biologen dachten dat signalisatiecentra voor het eerst samenkwamen in gewervelde dieren omdat ze ze niet zagen in zeeslagen of lancetten, die eigenlijk nauwere verwanten zijn dan gewervelde eikelwormen.
Lowe en collega's suggereren dat hun nieuwe bevindingen aantonen dat lancetten veel van die genetische processen hebben verloren, ook al hebben ze een vrij complex centraal zenuwstelsel dat meer lijkt op gewervelde dieren dan hun eigen deel van de boom des levens.
Dit was een van de grootste verrassingen voor hen, zei Lowe, iedereen beschouwt lancelets als een soort "levend fossiel" bewijs van hoe het gewervelde brein evolueerde.
"Deze bevindingen herinneren ons eraan dat moderne dieren zich allemaal bij de" uiteinden van de takken "van de evolutionaire boom bevinden," zei Lowe.
"En als we op zoek zijn naar bewijsmateriaal over hoe onze gemeenschappelijke voorouders eruit zagen, moeten we alle vestigingen bekijken om de juiste aanwijzingen te vinden," voegde hij eraan toe.
Geschreven door Catharine Paddock PhD
Second Hand Smoke tijdens de zwangerschap schaadt de neurodevelopment bij baby's
Pasgeborenen van wie de moeders tijdens het gebruik van de zwangerschap regelmatig roken of tijdens de zwangerschap werden blootgesteld aan rook, vertonen zwakte in sensorische, motorische, fysiologische en aandachtsreacties. Een studie uit 2011 onthulde dat roken tijdens de zwangerschap kan resulteren in baby's die worden geboren met misvormde ledematen of gezichtsstoornissen. Volgens de studie, die werd gepubliceerd in het tijdschrift Early Human Development, is roken tijdens de zwangerschap in verband gebracht met een groot aantal medische problemen bij zuigelingen, waaronder Attention Deficit Disorder met hyperactiviteit (ADHD) en obesitas.
Beste chirurgen leeftijd tussen 30 en 50
Volgens een op bmj.com gepubliceerde studie bieden chirurgen tussen de 35 en 50 jaar de veiligste zorg in vergelijking met hun jongere of oudere collega's, een bevinding, die zorgen oproept over de voortdurende training en motivatie van chirurgen tijdens hun loopbaan. Experts bereiken hun topprestaties meestal tussen de leeftijd van 30 en 50 jaar of wanneer ze ongeveer 10 jaar ervaring hebben in hun speciale vakgebied.
