[논문] 특정 눈과 뇌 세포를 추적하는 Zebrafish 유충의 위장 제어

주변 환경의 밝기에 맞춰 역동적으로 색을 바꾸는 일부 동물의 능력은 자연의 위대한 생존 도구 중 하나입니다. 광어는 해저 모래에 섞이고, 개구리는 연못 바닥에 적응하고, 카멜레온은 자신이 앉은 나뭇잎의 색조에 적응할 수 있습니다. 이러한 능력을 배경 적응이라고 합니다.

막스 플랑크 생물학 지능 연구소(Max Planck Institute for Biological Intelligence)의 유전자-회로-행동 부서 연구원들은 이제 이 반응의 기초가 되는 세포와 연결을 찾아냈습니다. 제브라피시 유충프로세스 추적 빛 감지 눈의 피부색 변화.

밝은 환경을 헤엄칠 때 이 작은 물고기는 수십 분에 걸쳐 창백해져 포식자의 원치 않는 관심을 피하는 데 도움이 됩니다. 이전 연구에서는 제브라피시에서 이러한 색 변화가 감지하는 망막 세포와 관련되어 있음을 발견했습니다. 주변광 그리고 피부를 밝게 하거나 어둡게 하는 물고기의 뇌에서 구동되는 호르몬이 있지만 특정 유형의 세포와 피부를 밝게 만드는 모든 중간 단계는 호르몬 분비 해결되지 않았습니다. 새로운 연구, 출판됨 ~에 현재 생물학는 이러한 퍼즐에 대한 중요한 새로운 통찰력을 제공했습니다.

경로 추적

제브라피시 유충의 경우 멜라노포라고 불리는 특수 피부 세포에서 색상 변화가 발생합니다. 멜라닌 입자(피부와 머리카락에서 발견되는 것과 동일한 색소)가 서로 뭉쳐서 물고기를 더 창백하게 만들거나 퍼져서 어둡게 만듭니다. 새로운 연구에서는 망막의 빛을 감지하고 뇌의 호르몬 변화를 조절하여 제브라피시가 밝은 배경 위로 헤엄칠 때 이러한 변화를 일으키는 세포 종류를 확인했습니다.

“눈의 망막 신경절 세포는 빛을 감지하고 이 신호를 신경 활동의 형태로 뇌의 시상하부에 있는 신경 세포에 전달합니다. 그러면 호르몬이 생성되어 혈류로 분비되어 물고기의 몸이 가벼워집니다. 동시에 다시 작용합니다. 망막 신경절 세포막스 플랑크 생물학 지능 연구소의 선임 과학자이자 논문의 제1저자인 크라시미르 슬란체프(Krasimir Slanchev)는 “빛은 피부를 어둡게 만드는 다양한 뉴런 집단의 다양한 호르몬을 억제합니다. 이 시스템은 두 개의 제어 장치가 반대 방향으로 작동하는 조광기 스위치처럼 작동합니다”라고 덧붙였습니다.

탐지부터 위장까지

색 변화를 시작하는 망막 세포는 눈의 기존 광수용체에 의존하지 않고 멜라놉신이라는 감광성 단백질을 통해 직접 주변광의 강도를 감지합니다. 그들은 물고기의 두 가지 멜라닌 농축 호르몬 중 하나를 조절합니다. 하나는 위장을 조절하고 다른 하나는 배고픔과 에너지 균형을 조절합니다. 포유류는 잃었다 색상 변경 그러나 이 경로를 이해하면 과학자들이 척추동물의 뇌가 어떻게 번역되는지에 대한 기본 원리를 탐구하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시각정보 호르몬 신호로

팀이 사용한 유전 공학 연결을 시각화하고, 특정 세포를 제거하고, 눈에서 뇌를 통해 개별 뉴런을 추적하는 형광 라벨링이 포함됩니다. Zebrafish 유충은 이 연구에 이상적인 것으로 입증되었습니다. 뇌 구조의 여러 측면이 인간에서 발견되는 것과 유사하고, 게놈을 수정하여 유전자 기능을 테스트할 수 있으며, 투명성이 뛰어나 살아있는 동물을 현미경으로 자세히 검사할 수 있습니다.

막스 플랑크 생물학 지능 연구소(Max Planck Institute for Biological Intelligence)의 유전자-회로-행동 부서 책임자인 Herwig Baier는 “일부 동물이 포식자를 피하고, 짝을 찾고, 사냥하고, 삶을 탐색하는 방식에 색상 변화가 매우 중요합니다.”라고 말합니다. “그러나 어떤 세포가 이것을 제어하고 어떻게 연결되어 있는지는 여전히 매혹적인 수수께끼를 안고 있습니다.

“이 연구는 감각 정보가 어떻게 호르몬 신호로 변환되는지 그리고 포유류가 진화할 때 이 고대 척추동물의 반응이 어떻게 사라졌는지에 대한 더 광범위한 질문을 열어줌으로써 우리 조상들이 남긴 생존 메커니즘에 대한 창을 제공합니다. 이러한 비교 통찰력은 뇌가 우리가 감지한 것을 우리가 하는 것으로 변환하는 방법에 대한 기본 원리를 밝힐 수 있습니다.”