O singură peptidă ajută stelele de mare să scape de un membru atunci când sunt atacate

Îl poți avea –

O moleculă de semnalizare care este atât de puternică la animalele injectate poate cădea mai mult de un membru.

Pentru multe creaturi, a avea un membru prins în gura unui prădător este de obicei o condamnare la moarte. Nu stele de mare, totuși – pot desprinde membrul și pot lăsa prădătorul ceva de mestecat în timp ce se târăște departe. Dar cum pot ei să reușească asta?

Stelele de mare și alte animale (inclusiv șopârlele și salamandrele) sunt capabile de autonomie (renunțarea unui membru atunci când sunt atacate). Biologia din spatele acestui fenomen în stele de mare a fost în mare parte necunoscută până acum. O echipă internațională de cercetători condusă de Maurice Elphick, profesor de fiziologie animală și neuroștiință la Universitatea Queen Mary din Londra, a descoperit că un neurohormon eliberat de stelele de mare este în mare măsură responsabil pentru detașarea membrelor care ajung în fălcile unui prădător.

Deci, cum face acest neurohormon (în special o neuropeptidă) lasă steaua de mare să scape? Atunci când o stea de mare este stresată de un atac de prădător, acest hormon este secretat, stimulând un mușchi de la baza brațului animalului care permite brațul să se rupă.

Cercetătorii au confirmat că această neuropeptidă „acţionează ca un factor de promovare a autotomiei la stelele de mare şi este prima neuropeptidă care a fost identificată ca un regulator al autotomiei la animale”, după cum au spus într-un studiu. studiu publicat recent în Current Biology.

Ținând-o

Echipa lui Elphick a studiat modul în care neuropeptida cunoscută sub numele de ArSK/CCK1 facilitează autonomia stelelor de mare europene, Asterias rubens. ArSK/CCK1 este deja cunoscut că inhibă comportamentul de hrănire în A. rubens determinând contractarea stomacului, iar contracția musculară joacă un rol în pierderea membrelor. Cercetătorii au descoperit că capacitatea sa de a declanșa contracții depășește hrănirea.

Steaua de mare a fost supusă unui experiment care a simulat condiții în care maxilarul unui prădător s-a prins pe un braț. Clemele au fost plasate pe una dintre cele trei secțiuni pe un singur braț, fie la capăt, la mijloc, fie la locul din bază unde se știe că are loc autotomia, cunoscută și sub numele de planul autotomiei. Stelele de mare au fost apoi suspendate de aceste cleme deasupra unui vas de sticlă cu apă de mare. În prima parte a experimentului, stelele de mare au fost lăsate să reacționeze în mod natural, dar în timpul celei de-a doua părți au fost injectate cu ArSK/CCK1.

Fără injecție, autotomia a fost observată mai ales la animalele care aveau brațe care erau prinse cel mai aproape de planul autotomiei. Nu a existat nicio reacție a stelelor de mare atunci când brațele erau prinse în mijloc sau în capăt.

În a doua jumătate a experimentului, strângerea utilizată anterior a fost combinată cu o injecție de ArSK/CCK1. Pentru comparație, unele au fost injectate cu neuropeptida asociată ArSK/CCK2. O uluitoare 85% dintre animalele injectate cu ArSK/CCK1 care au fost prinse în mijlocul brațului sau mai aproape de planul autotomiei au prezentat autonomie, iar unele brațe suplimentare au fost autotomizate. Acest lucru sa întâmplat doar la aproximativ 27 la sută dintre cei injectați cu ArSK/CCK2.

Dă drumul

În timp ce ArSK/CCK1 s-a dovedit a fi cel mai eficient declanșator chimic pentru autotomie, activitatea sa în planul autotomiei depinde de anumite aspecte ale anatomiei unei stele de mare.

La fel ca toate echinodermele, stelele de mare au endoschelete construite din oase minuscule, sau ossicule, legate prin mușchi și fibre de colagen care permit animalelor să își schimbe postura și să se miște. Două caracteristici exclusive găsite doar în planul autotomiei permit acestei structuri să se rupă. Sub pielea planului autotomiei, există o regiune în care mănunchiurile de fibre de colagen sunt poziționate la distanță unul de celălalt pentru a ușura ruperea. A doua dintre aceste caracteristici este o bandă de mușchi aproape de regiunea fasciculelor de colagen. Cunoscut sub numele de mușchiul garoului, acest mușchi este responsabil pentru constricția care permite căderea unui braț aflat în pericol.

Analiza țesutului brațului stelelor de mare în timp ce acesta era în curs de autotomie a oferit oamenilor de știință o nouă perspectivă asupra acestui proces. Imediat după ce o stea de mare are brațul prins de un prădător, ArSK/CCK1 le spune nervilor din mușchiul garoului să înceapă să se constrângă în regiunea de lângă planul de autonomie. În timp ce se întâmplă acest lucru, colagenul din peretele corpului din acea regiune se înmoaie și se rupe, la fel și mușchii și ligamentele care țin împreună oselele. Acum se crede că ArSK/CCK1 este implicat și în înmuierea acestui țesut care îl pregătește pentru rupere.

După ce stelele de mare autotomizează un membru, acel membru se regenerează în cele din urmă. Același lucru se întâmplă și la alte animale care pot folosi autotomia în avantajul lor (cum ar fi șopârlele, cărora le cresc și coada înapoi). În viitor, a afla de ce unele animale au capacitatea de a se regenera ne poate spune de ce fie nu am evoluat niciodată, fie unii dintre strămoșii noștri și-au pierdut capacitatea. Elphick a recunoscut că ar putea exista încă alți factori neidentificați care lucrează împreună cu ArSK/CCK1, dar o perspectivă suplimentară ne-ar putea oferi într-o zi o imagine mai clară a acestui proces.

„Autotomia este o adaptare cheie pentru supraviețuire care a evoluat în mai multe taxoni animale”, a spus echipa de cercetare în același timp. studiu,”[and] concluziile acestui studiu oferă o perspectivă fundamentală asupra mecanismelor neuronale care controlează acest proces biologic remarcabil.

Current Biology, 2024. DOI: 10.1016/j.cub.2024.08.003