Kerumitan Otak Semut Didedahkan Buat Pertama Kali di Peringkat Selular Menggunakan Teknologi Sel Tunggal – Berita Neurosains

Ringkasan: Menggunakan teknologi sel tunggal, penyelidik menemui bagaimana pembahagian sosial buruh dalam koloni semut mencerminkan pengkhususan fungsi otak semut pada peringkat selular.

Sumber: Kumpulan BGI

Penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh BGI-Research China menggunakan teknologi sel tunggal untuk mengkaji otak semut, menjelaskan buat kali pertama bagaimana pembahagian sosial buruh dalam koloni semut mencerminkan pengkhususan fungsi otak mereka pada tahap selular.

Dalam satu kajian, ‘Atlas transkriptom sel tunggal menjejaki asas saraf pembahagian kerja dalam superorganisma semut’, diterbitkan dalam Nature Ecology and Evolution, saintis dari BGI-Research Kumpulan BGI, Institut Zoologi Kunming, Akademi Sains China, Universiti Copenhagen, dan lain-lain, menggunakan platform perpustakaan sel tunggal DNBeLab BGI untuk mendapatkan lebih daripada 200,000 transkriptom nukleus tunggal daripada otak semut firaun dan membina peta transkriptom sel tunggal yang meliputi semua fenotip dewasa spesies semut ini: pekerja, jantan, gynes (permaisuri dara), dan permaisuri.

Semut adalah salah satu organisma yang paling berjaya di bumi, telah wujud selama lebih daripada 140 juta tahun. Biojisim (ditentukan dengan mendarab anggaran populasi dengan purata berat ahlinya) bagi semut dianggarkan serupa dengan biojisim manusia. Kejayaan semut biasanya dikaitkan dengan tingkah laku sosial mereka yang luar biasa dengan pembahagian kerja pembiakan yang jelas.

Koloni semut telah dikonsepkan sebagai superorganisma selama lebih daripada satu abad. Kini mengambil kesempatan daripada teknologi sel tunggal, saintis telah dapat menentukan secara sistematik kerumitan selular dalam otak semut dan menilai perbezaan komposisi sel otak antara individu dalam koloni yang sama.

“Penemuan kami mencadangkan bahawa pengkhususan fungsi otak mereka nampaknya merupakan mekanisme yang mendasari pembahagian tugas sosial di kalangan semut individu,” kata Dr. Qiye Li, pengarang pertama kertas dan penyelidik di BGI-Research. “Kita manusia belajar dan melatih diri kita untuk melakukan pekerjaan yang berbeza, manakala semut dilahirkan dengan peranan khusus dalam koloni mereka.”

Pasukan penyelidik mendapati bahawa otak pekerja dan semut jantan adalah sangat khusus dan sangat saling melengkapi. Neuron yang bertanggungjawab untuk pembelajaran dan ingatan serta memproses maklumat penciuman amat banyak terdapat pada pekerja, manakala banyaknya sel lobus optik yang bertanggungjawab untuk memproses maklumat visual adalah sangat rendah. Trend ini diterbalikkan dalam otak semut lelaki di mana terdapat banyak sel lobus optik, tetapi lebih sedikit neuron untuk pemprosesan, pembelajaran dan ingatan penciuman.

“Penemuan ini menyokong pemerhatian kami di makmal bahawa pekerja semut firaun bertanggungjawab untuk semua tugas penyelenggaraan koloni yang memerlukan otak pelbagai guna, manakala lelaki tidak mengambil bahagian dalam mana-mana tugas penyelenggaraan koloni, kerana satu-satunya fungsi mereka adalah mencari dan menyemai anak dara. permaisuri.” kata Dr Weiwei Liu, penyelidik di Institut Zoologi Kunming, Akademi Sains China, dan pengarang bersama kertas kerja itu.

Analisis juga mengenal pasti perubahan ketara dalam otak gynes apabila mereka berubah menjadi ratu selepas mengawan. Sebagai contoh, kelimpahan sel lobus optik berkurangan apabila ratu menyesuaikan diri dengan kegelapan sarang, manakala neuron dopaminergik dan glia ensheathing meningkat, yang mungkin menyumbang kepada kesuburan dan umur panjang ratu.

“Ini adalah atlas sel tunggal pertama yang merangkumi semua peranan sosial dalam koloni semut. Pencapaiannya mendapat manfaat daripada pembangunan teknologi pemprofilan sel tunggal selari secara besar-besaran dengan kepekaan dan ketepatan yang tinggi pada kos yang rendah.” kata Dr. Chuanyu Liu, pengarang bersama dan penyelidik di BGI-Research.

Dengan membandingkan sel otak semut firaun dan Drosophila lalat buah, para penyelidik juga menemui banyak jenis sel yang dipelihara dalam otak serangga. Sebagai contoh, populasi sel lobus optik dalam Drosophila bertanggungjawab untuk mengesan pergerakan objek semasa berpacaran juga wujud pada semut dan terutamanya banyak terdapat pada lelaki.

Semut adalah salah satu organisma yang paling berjaya di bumi, telah wujud selama lebih daripada 140 juta tahun. Imej berada dalam domain awam

Tandatangan molekul dan lokasi spatial sel-sel ini sangat serupa dalam dua serangga yang berkait jauh, menunjukkan bahawa sel-sel ini berkemungkinan memainkan peranan yang dipelihara dalam mengawal tingkah laku mengawan lelaki dalam serangga tanpa mengira sosialiti.

“Kajian ini membantu kami memahami kerumitan otak semut dan bagaimana pengkhususan pelengkap dalam otak membolehkan semut dalam koloni berfungsi sebagai superorganisma,” kata Prof. Guojie Zhang, pengarang yang sepadan dari Pusat Penyelidikan Biologi Evolusi & Organisme, Sekolah Perubatan, Universiti Zhejiang.

“Otak pelbagai kasta dan jantina dikhususkan dalam arah yang berbeza dan saling melengkapi antara satu sama lain, membolehkan seluruh koloni semut melaksanakan pelbagai fungsi termasuk pembiakan, pemeliharaan induk, mencari makanan dan pertahanan.

“Strategi kehidupan superorganisma ini telah membolehkan semut berkembang maju dalam persaingan selama 140 juta tahun dan akhirnya menjadi kumpulan haiwan yang sangat dominan di Bumi.”

Kelulusan etika telah diterima untuk penyelidikan ini.

Mengenai berita penyelidikan neurosains ini

Pengarang: Richard Li
Sumber: Kumpulan BGI
Hubungi: Richard Li – Kumpulan BGI
Imej: Imej itu berada dalam domain awam

Penyelidikan Asal: Buka akses.
Atlas transkriptom sel tunggal yang menjejaki asas saraf pembahagian kerja dalam superorganisma semut” oleh Qiye Li et al. Ekologi Alam dan Evolusi

Lihat juga

Ini menunjukkan seorang wanita menghidu sekuntum bunga

abstrak

Atlas transkriptom sel tunggal yang menjejaki asas saraf pembahagian kerja dalam superorganisma semut

Koloni semut dengan pembahagian kerja tetap antara kasta dan peranan jantina yang sangat berbeza telah dikonsepkan sebagai superorganisma, tetapi mekanisme selular dan molekul yang menjadi pengantara kasta/pengkhususan tingkah laku khusus jantina masih tidak jelas.

Di sini kami mencirikan repertoir sel otak ratu, gynes (ratu dara), pekerja dan lelaki Monomorium pharaonis dengan mendapatkan 206,367 transkriptom nukleus tunggal.

Berbeza dengan Drosophilasel Kenyon badan cendawan banyak terdapat dalam semut dan memaparkan kepelbagaian yang tinggi dengan kebanyakan subtipe diperkaya dalam otak pekerja, kasta yang diperoleh secara evolusi.

Otak lelaki adalah khusus seperti otak pekerja tetapi dengan trend yang bertentangan dalam komposisi sel dengan kelimpahan yang lebih tinggi bagi semua subtipe neuron lobus optik, manakala komposisi otak gyne dan ratu kekal umum, mengingatkan nenek moyang yang bersendirian.

Pembezaan peranan daripada virgin gynes kepada permaisuri inseminated mendorong perubahan yang banyak dalam kira-kira 35% jenis sel, menunjukkan neurogenesis aktif dan/atau kematian sel yang diprogramkan semasa peralihan ini.

Kami juga mengenal pasti perubahan sel yang disebabkan oleh inseminasi mungkin dikaitkan dengan umur panjang dan kesuburan kasta pembiakan, termasuk peningkatan glia ensheathing dan populasi yang dikawal selia dopamin. Dh31-menyatakan neuron.

Kami menyimpulkan bahawa pembezaan kasta kekal dan pembezaan jantina yang melampau menyebabkan perubahan besar dalam litar saraf semut.

We want to give thanks to the writer of this post for this awesome web content

Kerumitan Otak Semut Didedahkan Buat Pertama Kali di Peringkat Selular Menggunakan Teknologi Sel Tunggal – Berita Neurosains


You can find our social media profiles as well as other related pageshttps://paw6.info/related-pages/