Înot pe pistă: Găsirea unei specii model pentru cefalopode

Ai putea crede că calmarul bobtail s-ar prăbuși cu ușurință #TeamCute . Dar această imagine scanată 3D a puiului de cefalopod face ca calmarul bobtail de obicei adorabil să pară puțin mai demonic decât drăgălaș. Pentru persoana care a scanat creaturile, îngrozit nu este un cuvânt pe care l-ar folosi.

„De fiecare dată când mă uit la aceste imagini 3D, sunt atât de încântat”, spune Jeff Jolly, managerul unității de genetică moleculară condusă de profesorul Daniel Rokhsar de la Institutul de Știință și Tehnologie din Okinawa. „Îmi zic, la ce să mă uit de data asta? Sunt doar niște creaturi grozave.”

Modelele 3D și imaginile calamarului bobtail pe care le folosește laboratorul fac parte dintr-un efort de a găsi o specie model pentru cefalopode. O specie model este un organism specific care îi ajută pe cercetători să înțeleagă procesele biologice mai mari și evoluția unui grup înrudit de creaturi. Jolly și echipa analizează detaliat acești calmari pentru a-și face o idee mai bună despre cum să-i crească în laborator pentru studiu.

Un calmar bobtail. Credit: Nick Hobgood prin Wikimedia Commons

Valoarea netă de Carl Fogarty

„[O folosești] ca model pentru a înțelege [totul] lucru”, spune Jolly. „Când studiezi această linie de calmari bobtail, poți extrapola ceea ce ai învățat din asta la alte cefalopode. Să presupunem că găsiți ceva care este cu adevărat important cu acești calmari bobtail. Puteți încerca să o aplicați și să vedeți dacă merge până la caracatițe.”

Timp de peste un secol, anumite animale simbol au fost folosite din nou și din nou ca specii model în laborator. Probabil ați văzut articole de știri care spun astaun nou tratament pentru cancer a avut succes la șoareci. Sau este posibil să fi văzut un titlu similar peun studiu genetic folosind în schimb muștele de fructe. Acestea sunt specii mici, care necesită întreținere redusă și se reproduc rapid.

Cum să intri la maratonul de la Londra 2015

„În general, în știință, o specie model este ceva care necesită puțin efort”, spune Jolly. „Oamenii de știință, în general, nu au timp să le pese cu adevărat de lucruri. Deci, [ei] caută în mod constant animale sau plante care au anumite caracteristici care le fac avantajoase de studiat.”

Odată ce oamenii de știință se stabilesc pe o specie model, le pot folosi pentru a afla mai multe despre speciile înrudite (studiile pe șoareci pot ghida testele umane, experimentele timpurii pe muștele fructelor îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă că cromozomii transportă informații genetice între toate animalele etc.). Pentru cefalopode, a avea o specie model este importantă, deoarece aceste nevertebrate marine sunt atât de unice față de alte creaturi de pe Pământ. „Cu siguranță nu sunt extratereștri, dar sunt cel mai apropiat lucru pe care îl poți obține de extratereștri”, spune Jolly. „Au evoluat independent decât vertebratele. Au ochi asemănători camerei. Au tot felul de lucruri ciudate.”

Dar pentru oamenii de știință care încearcă să studieze lumea complexă a biologiei și geneticii cefalopodelor, povestea a fost puțin diferită. „Nu a existat cu adevărat o specie model pentru cefalopode, dacă doriți să studiați cât de unice sunt acestea”, spune Jolly. Asta se rezumă la câteva motive, explică el.

„Cefalopodele sunt destul de dificil de păstrat”, spune el.

Ei mănâncă mult și preferă mâncarea vie. În plus, pot deveni destul de mari, crescând în mod obișnuit până la câțiva metri în dimensiune - nu este ideal dacă încercați să păstrați multe dintre ele într-un rezervor în laborator. „De asemenea, cerneala murdărește apa și este un coșmar dacă încerci să le cultivi”, spune el.

Dar Jolly spune că cercetătorii cred că au ajuns la potul mare pentru o specie model de cefalopod la calmarii bobtail. Creatura bifează toate căsuțele. Ele nu devin mai lungi de aproximativ doi inci. Putele lor de ouă, pe care le depun aproximativ o dată pe săptămână, pot conține între 150 și 400 de ouă. Până acum, cercetătorii au avut cel mai mare succes cu specia de calmar bobtail Euprymna berryi, și i-au secvențiat genomul.

„Le vei vedea într-o scufundare de noapte. Îi vei observa și își vor ridica brațele și vor face această mică ipostază agresivă”, spune Jolly. Credit: Jeff Jolly

Din ce în ce mai multe laboratoare încep să folosească calmarul bobtail ca specie model, dar cercetătorii continuă să ajusteze modul de creștere a calamarului bobtail. Aici intervine Jolly, care ajută la capturarea și creșterea calmarului. „Vreau să încerc să aflu toate lucrurile de bază pe care ați dori să le știți”, spune el. „La ce mă pot aștepta dacă am acești tipi în laboratorul meu?”

Dar, din moment ce vorbim despre un mediu de laborator, Jolly și colegul său Yuko Hasegawa, un specialist în imagistică, necesită un nivel mai aprofundat de detaliu. Și pentru asta, are nevoie de un scaner micro-CT pentru a arunca o privire în interior.

greva Ryanair din septembrie 2018

Scanerul micro-CT realizează scanări 3D foarte detaliate ale calmarului bobtail, ceea ce oferă o idee despre ce se pot aștepta Jolly și alți cercetători de la calmar la orice vârstă. „Puteți monitoriza creșterea organelor individuale. Îi poți monitoriza creșterea ochilor sau a sistemului vizual sau a creierului și toate aceste lucruri nebunești ca atunci când devine matur sexual”, spune el.

Și, spre deosebire de încercarea de a vizualiza o imagine greoaie, 2D, a calmarului la microscop, modelele 3D îi permit lui Jolly și flexibilitatea manipulării. „Îl poți învârti. Puteți mări anumite părți. Puteți segmenta fiecare braț individual sau creierul. Este atât de frumos.”

În continuare, Jolly ar dori să compileze toate informațiile pe care le-au învățat într-un set de date publice. „Încercăm să dezvoltăm acest sistem model. Deci, scopul meu pentru aceasta este să creez un fel de aplicație la care oamenii să poată continua.” De acolo, el are în vedere aplicații ample, de la predarea anatomiei calmarului în sălile de clasă până la a servi drept referință pentru oamenii de știință care doresc să aibă grijă de ei.

„Ceea ce îmi imaginez este că oamenii care au experiență în utilizarea șoarecilor, muștelor, peștilor zebră și altele asemenea, ar putea considera bobtail-urile ca un instrument util pentru a studia câteva întrebări fundamentale. În cele din urmă, lucrăm pentru a reduce bariera de a intra în cercetarea cefalopodelor”, spune el.

Cercetătorii ar putea, de asemenea, să ia seturile de date și să facă noi descoperiri biologice și genetice. Pentru un domeniu care a fost puțin studiat în comparație cu vertebratele, aceste informații ar putea fi de mare ajutor în acest sens.

ashley roberts și giovanni

„Cum fac genele un cefalopod un cefalopod?” spune Jolly. „Înțelegerea modului în care au evoluat pentru a fi atât de ciudate – cred că acesta este unul dintre cele mai tari lucruri pentru care poți folosi calmarii bobtail, este să înțelegi ce face un cefalopod.”

Mulțumiri speciale lui Shinya Komoto de la OIST Imaging Section, care a ajutat la colectarea de date importante pentru imaginile 3D.

Alăturați-vă Science Friday’s Sea Of Support

Cu fiecare donație de 8 USD (pentru fiecare zi a Săptămânii Cefalopodelor), puteți sponsoriza un cefalopod ilustrat diferit. Insigna de cefalopod, împreună cu prenumele și orașul dvs. vor fi parte a noastră Marea suporterilor !

Donează

Lectură suplimentară

• Vezi restulde acoperire a Săptămânii Cefalopodelor.
• Află mai multe despre Unitatea de Genetică Moleculară de la OIST.
• Urmărește un videoclipdespre cum calamarii bobtail folosesc bacteriile bioluminiscente pentru a rămâne ascunși de prădători.