Nova pesquisa mostra que uma explosão de inovação evolutiva nos genes responsáveis pela comunicação elétrica entre as células nervosas no nosso cérebro ocorreu mais de 600 milhões de anos atrás em um ancestral comum de humanos e da anêmona do mar.Muitos destes genes que, quando mutados em humanos pode levar à doença neurológica, evoluiu pela primeira vez no ancestral comum de pessoas e um grupo de animais chamados cnidários, que inclui águas-vivas, corais e anêmonas do mar.
Um artigo descrevendo a pesquisa está programado para ser publicado on-line no Early Edition (EE) da revista Proceedings, da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América em algum momento durante a semana que se inicia 16 de fevereiro de 2015. Imagens de alta resolução e uma 10 segundos de vídeo estão online no http://science.psu.edu/news-and-events/2015-news/Jegla2-2015
"Nosso grupo de pesquisa vem descobrindo evidências de um longo período de tempo que a maioria dos principais sistemas de sinalização em nossos neurônios são antigos, mas nós nunca realmente sabia quando apareceu pela primeira vez", disse Timothy Jegla, um professor assistente de biologia da Penn State University , que liderou a investigação. "Nós sempre tinha assumido que eu seria capaz de rastrear a maioria desses sistemas de sinalização para os primeiros sistemas nervosos, mas neste artigo vamos mostrar que este não é o caso. Parece que a maioria desses sistemas de sinalização aparecem pela primeira vez no comum ancestral de que os seres humanos compartilham com medusas e anêmonas do mar ".
Impulsos eléctricos nas células nervosas são gerados por moléculas carregadas conhecidos como os iões em movimento para dentro e para fora da célula através de proteínas de canais iónicos altamente especializadas que formam as aberturas na membrana celular. A nova pesquisa centra-se na evolução funcional dos genes que codificam as proteínas de canais de potássio - canais iônicos que permitem potássio a fluir para fora das células nervosas, parando os impulsos elétricos do celular. "Os canais são críticos para determinar como uma célula nervosa dispara sinais elétricos", disse Jegla. "Parece que os animais, como anêmonas do mar e águas-vivas estão usando os mesmos canais que moldam os sinais elétricos em nossos cérebros essencialmente da mesma maneira."
"Os seres humanos e anêmonas do mar seguiram caminhos separados evolutivamente falando cerca de 600 milhões de anos atrás", disse Jegla ", por isso sabemos que os mecanismos que usamos para gerar impulsos em nossos neurônios deve ser pelo menos tão velho." A equipe, então, tentou traçar esses canais ainda mais para trás no tempo evolutivo - às próprias origens do sistema nervoso. "Uma das descobertas recentes emocionantes na biologia evolutiva é que o sistema nervoso pode ser muito mais velho do que o antepassado de anêmonas do mar e os seres humanos", disse Jegla. Seqüências do genoma recentes de geléias de pente, que também têm sistemas nervosos, mostrar que eles são um grupo mais antigo de animais do que anêmonas do mar e pode até mesmo ser o mais antigo tipo de animais que ainda estão vivos hoje. "Quando olhamos para geléias pente, descobrimos que os canais de potássio parecia muito diferente - a maioria dos tipos de canais encontrados em seres humanos estavam faltando", disse Jegla. "Nós poderíamos traçar apenas um tipo de canais de potássio humanos que nós verificamos em todo o caminho de volta para pentear geléias, mas encontramos quase todos eles em anêmonas do mar."
A implicação é que muitos dos mecanismos que usamos para controlar impulsos elétricos em nossos neurônios não estavam presentes nos primeiros sistemas nervosos. A equipe encontrou muitos canais de potássio em diferentes geléias pente, mas eles parecem ter evoluído de forma independente após o pente geléia linhagem divisão da dos nossos antepassados. "Nós não sabemos o quão complexa é a sinalização elétrica em geléias pente viver, mas que provavelmente não era muito complexo em nosso ancestral comum", disse Jegla. A equipe agora está interessado em descobrir o que impulsionou a explosão de inovação em canais iônicos em nosso ancestral comum com anêmonas do mar.
"Nós ainda não entendemos por que os nossos canais iônicos evoluiu na época, mas as mudanças na capacidade das células nervosas para gerar os sinais elétricos deve ter sido revolucionário", disse Jegla. "Nossa hipótese favorita atual é que os neurônios capazes de sinalização direcional pode ter evoluído neste momento." No sistema nervoso humano, a maioria das células nervosas têm uma estrutura polar com as regiões separadas para entradas e saídas. Isto permite que o fluxo de informação direccional e circuitos altamente complexas de células nervosas, mas requer uma enorme diversidade de canais de iões para formar os sinais eléctricos que passam através das células nervosas polares. "Se nossa hipótese acaba por ser correto, que pode ser capaz de ganhar alguns importantes insights sobre como as células nervosas e circuitos evoluiu estudando anêmonas do mar", disse Jegla."Há muito que resta a ser descoberto sobre a forma como construímos os neurônios polares, e podemos usar a evolução para apontar os mecanismos realmente importantes que foram conservadas através da história animal."
O Galaxy diário via Penn State University
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