nöroid

Sünger hücreleri sinir sisteminin kökenine işaret ediyor olabilir

Süngerler basit yaratıklardır, fakat arıtma tesisi uzmanıdırlar: Her gün on binlerce ton suyu vücutlarından geçirip süzerler. Beyinleri ya da nöronları olmadığından, bu sürece hakimiyetleri çok çarpıcıdır. Science‘da yayınlanan bir çalışma, süngerlerin beslenmelerini düzenlemek ve potansiyel olarak istilacı bakterileri ayıklamak için karmaşık bir hücre iletişim sistemi kullandığını ortaya koyuyor (J. M. Musser ve diğerleri. Science https://doi.org/g4xt; 2021). Bu bulgular, araştırmacıların hayvanların sinir sistemlerinin nasıl evrimleştiğini anlamalarına yardımcı olabilir, diyor Connecticut, New Haven’daki Yale Üniversitesi’nde evrimsel biyolog olan Casey Dunn. “Bu, süngerleri yeni bir ışıkta görmemizi sağlayan gerçekten heyecan verici bir çalışma” diyor.

Credit: Willem Kolvoort/Nature Picture Library

Hücreler sıklıkla birbirleriyle iletişim kurar ve nöronlar bunu sinaps adı verilen bağlantılar aracılığıyla sinyaller ileterek yapar. Önceki araştırmalar, nöronları olmamasına karşın süngerlerin sinapsların işlev görmesine yardımcı olan proteinleri kodlayan genlere sahip olduğunu bulmuştu (M. Srivastava ve diğerleri. Nature 466, 720–726; 2010). 

Bu genlerin hangi hücrelerde ifade edildiğini keşfetmek için Almanya, Heidelberg’deki Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nda (EMBL) evrimsel biyolog olan Detlev Arendt ve meslektaşları, tatlı su süngerinin (Spongilla lacustris) çeşitli bireysel hücrelerindeki RNA dizisini çıkardılar. Süngerin 18 farklı hücre tipine sahip olduğunu buldular. Bunların birkaçında sinaptik genler etkindi ve sindirim adalarının çevresinde kümelenmişti. Bu, bir tür hücresel iletişim formunun hayvanın süzerek beslenme (arıtma tesisi) davranışını koordine ettiğini düşündürüyor.

Araştırmacılar daha sonra bu hücre tiplerinden birini incelemek için X-ışını görüntüleme ve elektron mikroskobu kullandılar ve bunlara salgısal nöroid hücreler adını verdiler. Taramalar, nöroidlerin süngerlerin koanositlere (choanocyte: süngerlerin su akışı sistemlerini yöneten ve besinlerinin çoğunu yakalayan tüy-benzeri çıkıntıları olan hücrelere) ulaşmak için uzun kollar gönderdiğini ortaya koydu. Bu kollar nöroidlerin koanosistlerle iletişim kurmasını mümkün kılıyor, böylece su akışı sistemini duraklatıp artıkları ya da yabancı mikropları temizleyebiliyorlar. Ancak, bu nöroid hücreler sinir değil ve sinaps olduklarını gösteren bir işaret de yok. 

Aslında bu hücre tipi gerçek bir sinir sisteminin öncüsü olabilir, diyor çalışmanın ortak yazarı olan EMBL’de evrimsel biyolog olan Jacob Musser. “Ara bir noktadayız, tüm bu bağımsız parçalar zaten elimizde, şimdi onları daha kapsamlı bir şekilde bir araya getirme aşamasındayız, ancak, hızlı bir sinaps oluşturmak için gereken tüm karşılıklı bağlantıları kurduğumuz da söylenemez” diyor.

Bazı bilim insanları bu hücrelere sinir sisteminin öncüsü demenin zorlama olduğunu düşünüyor. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’da evrimsel gelişim biyoloğu olan Linda Holland, “Bu sonuç ayartıcı, ama henüz kesin bir şey yok” diyor. Sinir sistemlerinin bu hücresel iletişim sisteminden mi evrimleştiğini, yoksa daha önce mi (hatta bazılarının öne sürdüğü gibi birden fazla kez mi) ortaya çıktığını kanıtlamanın zor olacağını söylüyor. Kanada, Edmonton’daki Alberta Üniversitesi’nde deniz biyoloğu olan Sally Leys’ göre, tek hücreli ökaryotlar dahil olmak üzere birçok başka organizma da aynı sinaptik genleri içeriyor.

Maine, Lewiston’daki Bates College’da gelişimsel genetikçi olan April Hill, bilim insanlarının bu çalışmayı ve yöntemlerini bu yaygın bulunan süngerin daha fazla araştırılması için bir “itici güç” olarak kullanmasını umuyor. Diğer süngerlerin de benzer bir hücresel iletişim sistemi kullanıp kullanmadığının, yanıtlanmamış önemli bir soru olmaya devam ettiğini ekliyor.

Kaynak: Kozlov M. Sponge Cells Hint at Origins of Nervous System

Nature, 599: 193.