Una nueva investigación muestra que los crustáceos como los camarones, las langostas y los cangrejos tienen más en común con sus parientes de insectos de lo que se pensaba anteriormente, en lo que respecta a la estructura de sus cerebros.
Según el estudio, dirigido por el neurocientífico de la Universidad de Arizona Nicholas Strausfeld, tanto los insectos como los crustáceos poseen estructuras cerebrales en forma de hongo conocidas en los insectos que se requieren para el aprendizaje, la memoria y posiblemente la negociación de entornos tridimensionales complejos.
La investigación, publicada en la revista de acceso abierto eLife desafía la creencia generalizada en la comunidad científica de que estas estructuras cerebrales, llamadas "cuerpos de hongos", están notablemente ausentes de los cerebros de los crustáceos.
En 2017, el equipo de Strausfeld informó un análisis detallado de los cuerpos de hongos descubiertos en el cerebro del camarón mantis, mantis Squilla. En el documento actual, el grupo proporciona evidencia de que las características neuroanatómicas que definen los cuerpos de hongos, en un momento pensaronpara ser una característica evolutiva propia de los insectos: están presentes en todos los crustáceos, un grupo que incluye más de 50,000 especies.
Se sabe que los crustáceos y los insectos descienden de un ancestro común que vivió hace aproximadamente medio billón de años y que se extinguió hace mucho
"El cuerpo del hongo es una estructura cerebral increíblemente antigua y fundamental", dijo Strausfeld, profesor regente de neurociencia y director del Centro de Ciencia de Insectos de la Universidad de Arizona. "Cuando miras a través de los artrópodos como un grupo, está en todas partes".
Además de insectos y crustáceos, otros artrópodos incluyen arácnidos, como escorpiones y arañas, y miriápodos, como milpiés y ciempiés.
Caracterizados por sus esqueletos externos y apéndices articulados, los artrópodos constituyen el grupo de animales más rico en especies conocido, poblando casi todos los hábitats imaginables. Hace unos 480 millones de años, el árbol genealógico de los artrópodos se dividió, con un linaje produciendo los arácnidos y otroEl segundo grupo se dividió nuevamente para proporcionar el linaje que conduce a los crustáceos modernos, incluidos los camarones y las langostas, y las criaturas de seis patas, incluidos los insectos, el grupo más diverso de artrópodos que viven en la actualidad.
Décadas de investigación han desenredado las relaciones evolutivas de los artrópodos utilizando datos morfológicos, moleculares y genéticos, así como evidencia de la estructura de sus cerebros.
Se ha demostrado que los cuerpos de hongos en el cerebro son las unidades centrales de procesamiento donde convergen las entradas sensoriales. La visión, el olfato, el gusto y el tacto están integrados aquí, como lo han demostrado los estudios sobre las abejas melíferas. Dispuestos en pares, cada cuerpo de hongo consiste en unporción en forma de columna, llamada lóbulo, cubierta por una estructura en forma de cúpula, llamada cáliz, donde convergen las neuronas que transmiten la información enviada desde los órganos sensoriales del animal. Esta información se transmite a las neuronas que suministran miles de fibras nerviosas que se cruzan en los lóbulosque son esenciales para computar y almacenar recuerdos.
Investigaciones recientes de otros científicos también han demostrado que esos circuitos interactúan con otros centros cerebrales para fortalecer o reducir la importancia de un recuerdo a medida que el animal recoge experiencias de su entorno.
"Los cuerpos de los hongos contienen redes donde se están haciendo asociaciones interesantes que dan lugar a la memoria", dijo Strausfeld. "Así es como el animal da sentido a su entorno".
Un grupo de crustáceos más evolutivamente "moderno" llamado Reptantia, que incluye muchas langostas y cangrejos, parece tener centros cerebrales que no se parecen en nada al cuerpo del hongo insecto. Esto, sugieren los autores, ayudó a crear elidea errónea crustáceos carecen de las estructuras por completo.
El análisis cerebral de los crustáceos ha revelado que si bien los cuerpos de hongos que se encuentran en los crustáceos parecen más diversos que los de los insectos, sus elementos neuroanatómicos y moleculares definitorios están allí.
Utilizando muestras de cerebro de crustáceos, los investigadores aplicaron anticuerpos etiquetados que actúan como sondas, enfocando y destacando proteínas que han demostrado ser esenciales para el aprendizaje y la memoria en las moscas de la fruta. Las técnicas sensibles de tinción de tejidos permitieron aún más la visualización de los cuerpos de los hongos 'arquitectura intrincada.
"Sabemos de varias proteínas que son necesarias para el establecimiento del aprendizaje y la memoria en las moscas de la fruta", dijo Strausfeld, "y si usas anticuerpos que detectan esas proteínas en las especies de insectos, los cuerpos de los hongos se iluminan cada vez".
El uso de este método reveló que las mismas proteínas no son exclusivas de los insectos; aparecen en los cerebros de otros artrópodos, incluidos los ciempiés, los milpiés y algunos arácnidos. Incluso los vertebrados, incluidos los humanos, los tienen en una estructura cerebral llamada hipocampo,Un centro conocido para la memoria y el aprendizaje.
"Los centros cerebrales correspondientes, el cuerpo de hongo en artrópodos, gusanos marinos, gusanos planos y, posiblemente, el hipocampo de los vertebrados, parecen tener un origen muy antiguo en la evolución de la vida animal", dijo Strausfeld.
Entonces, ¿por qué los crustáceos más comúnmente estudiados tienen cuerpos de hongos que pueden parecer tan drásticamente diferentes de sus contrapartes de insectos? Strausfeld y sus coautores tienen una teoría: las especies de crustáceos que habitan ambientes que exigen conocimiento sobre áreas tridimensionales elaboradas sonprecisamente aquellos cuyos cuerpos de hongos se parecen más a los de los insectos, un grupo que también ha dominado el mundo tridimensional al evolucionar para volar.
"No creemos que sea una coincidencia", dice Strausfeld. "Proponemos que la complejidad de habitar un mundo tridimensional puede exigir redes neuronales especiales que permitan un nivel sofisticado de cognición para negociar ese espacio en tres dimensiones"."
Las langostas y los cangrejos, por otro lado, pasan la vida confinados principalmente al fondo marino, lo que puede explicar por qué históricamente se dice que carecen de cuerpos de hongos.
"A riesgo de ofender a los colegas que son partidarios de los cangrejos y las langostas: veo a muchos de ellos como habitantes del mundo plano", dice Strausfeld. "Los estudios futuros podrán decirnos cuáles son más inteligentes: los camarones mantis que viven en los arrecifes, un depredador superior o la langosta solitaria ".
Strausfeld fue coautor del artículo con dos de sus antiguos alumnos: Gabriella Wolff, ahora becaria postdoctoral en la Universidad de Washington, y Marcel Sayre, ahora estudiante de doctorado en la Universidad de Lund en Suecia. Esperan que el estudiode los cuerpos de hongos ayudará aún más a resolver cómo los cerebros pueden haber evolucionado y qué condiciones ambientales dieron forma a ese proceso.
"Esta investigación nos acerca a responder la última pregunta", dice Strausfeld. "Queremos saber: ¿Cómo fue el primer cerebro?"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Arizona . Original escrito por Daniel Stolte. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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