Eric Carl, en su muy querido libro infantil, "La oruga muy hambrienta", nos lleva a través de la transformación de una oruga glotona en una hermosa mariposa. Para un científico, sin embargo, este libro es una caja de preguntas de Pandora. Cómo¿sabe la oruga cuándo dejar de comer? Si no hubiera comido tanto, ¿se habría mudado alguna vez al capullo?
Un grupo de investigadores del Centro Nacional de Ciencias Biológicas, Bangalore, ha descubierto la composición neuronal que determina la decisión de una larva de pupariarse, especialmente cuando se le solicita nutrientes. El grupo, dirigido por el Prof. Gaiti Hasan ha investigado esta cuestión enmoscas de la fruta para comprender cómo integran las señales nutricionales internas y ambientales para tomar decisiones sobre la pupariación.
Al igual que muchos insectos, las moscas de la fruta pasan por hitos en el desarrollo. Las larvas eclosionan de los huevos y se alimentan vorazmente hasta que alcanzan un "peso crítico". Al alcanzar el peso crítico, las larvas tienen la licencia para pupariarse, incluso si posteriormente se mueren de hambre.Comprender las condiciones pobres en nutrientes y asegurarse de que los procesos de desarrollo no se vean obstaculizados durante las etapas pupales, una fase crítica en la que la larva se prepara para transformarse en su forma adulta. Este estudio, publicado recientemente en el Revista de Neurociencia , ha identificado interruptores neuronales y moleculares que señalan el desarrollo en condiciones limitantes de nutrientes.
El trabajo previo del mismo grupo había identificado un conjunto de neuronas en el ganglio ventral larval que regula la pupariación en una dieta deficiente en proteínas. El ganglio ventral en las moscas es análogo a la médula espinal en los vertebrados. Se encontró que estas neuronas son glutamatérgicas ennaturaleza, es decir, hicieron y liberaron el neurotransmisor excitatorio, glutamato, para comunicarse con sus vecinos.
Una noche, Siddharth, uno de los autores principales de este artículo, decidió hacer un experimento divertido. Activó neuronas glutamatérgicas del ganglio ventral específico y observó que estos animales puparon prematuramente, pero murieron como adultos. Lo que comenzó como un experimento casual, resultó ser el trampolín para este estudio.
Siddharth, convencido de que ciertas neuronas glutamatérgicas de los ganglios ventrales eran centrales para este cambio en el desarrollo, decidió probar si estas neuronas podían detectar la pérdida de nutrientes ambientales. Al imitar la privación de nutrientes en una placa de Petri, Siddharth descubrió que las neuronas glutamatérgicas de los ganglios ventralesDurante las últimas etapas larvales, se observaron oscilaciones de calcio características. Los "transitorios de calcio", como también se los llama, son un lenguaje típico para la comunicación neuronal. Sin embargo, estos transitorios de calcio estaban ausentes en las neuronas de las larvas tomadas de una etapa temprana de desarrollo, lo que indica que tales respuestasfueron específicos de la etapa.
Las neuronas glutamatérgicas están anidadas en lo profundo de la red neuronal larval. ¿Cómo podrían sentir la pérdida de nutrientes en el alimento externo? Esto, según los autores, se lleva a cabo por neuronas colinérgicas, una clase de neuronas que decoran la pared del cuerpo larvaly produce el neurotransmisor, acetilcolina. Específicamente, las neuronas colinérgicas perciben la pérdida del aminoácido, la arginina, con la ayuda de un transportador de aminoácidos llamado 'Slimfast'. Utilizando la arginina como un proxy, las neuronas colinérgicas transmiten información nutricional a las neuronas glutamatérgicas, lo que resultaen esas ondas de calcio. Para complicar aún más las cosas, estas neuronas glutamatérgicas no solo tenían receptores para recibir entradas colinérgicas, sino que también albergaban receptores que podían capturar señales de neuropéptidos. Otros grupos han demostrado que los neuropéptidos se generan a partir del cerebro y otros órganos.inanición Las neuronas glutamatérgicas integran así la información nutricional del medio ambiente y del tejido interno.es.
¿Qué moléculas generan estos transitorios de calcio ?, preguntó Shlesha, otro autor principal de este artículo. Los experimentos de imágenes y secuenciación de genes de neuronas glutamatérgicas revelaron que los transitorios de calcio estaban regulados por canales iónicos en la membrana plasmática, así como aquellos ubicados dentro de la membrana intracelularcompartimentos de la célula, como el receptor de trifosfato de inositol IP3R y un sensor de calcio, STIM. De hecho, se descubrió que la función STIM regula la expresión de los genes del canal iónico en las neuronas glutamatérgicas, modulando así su cociente de "excitabilidad".
Finalmente, los autores decidieron entender cómo estas ondas de calcio en las neuronas glutamatérgicas señalaron la decisión de pupariar.
"Cuando se enfrentan con deficiencia de proteínas, se generan transitorios de calcio en ciertas neuronas glutamatérgicas. Esto sirve como una señal para la liberación de neuropéptidos similares a la insulina de las neuronas ubicadas más arriba en el cerebro larvario. La liberación de péptidos similares a la insulina es conocida porempujar a las larvas a la pupariación ", explica el profesor Gaiti Hasan, el líder del grupo.
Entonces, en ausencia de alimentos, la oruga hambrienta puede haber llegado al capullo, gracias a esta red de detección de nutrientes en su cerebro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro Nacional de Ciencias Biológicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :