Cellen die rond de spijsverteringskamers kruipen, kunnen helpen bij het coördineren van de voeding
De spijsverteringskamers (een afgebeeld) van een spons (Spongilla lacustris) water en voedingsstoffen door het dier verplaatsen. Neuroïde cellen (één gekleurd blauw in dit elektronenmicroscopische beeld) maken nauw contact met cellulaire ranken die cilia worden genoemd (dunne zwarte ranken in het midden van het beeld), misschien om hen te vertellen te stoppen met zwaaien, ontdekten onderzoekers.
Hersenen zijn als sponzen die nieuwe informatie opslurpen. Maar sponzen kunnen ook een beetje op hersenen lijken.
Sponzen, die zeer verre evolutionaire verwanten van de mens zijn, hebben geen zenuwstelsel. Maar een gedetailleerde analyse van sponscellen duikt op wat misschien een echo is van ons eigen brein: cellen die neuroïden worden genoemd en die door de spijsverteringskamers van het dier kruipen en berichten uitzenden, rapporteren onderzoekers in de 5 november. Wetenschap.
De bevinding geeft niet alleen aanwijzingen over de vroege evolutie van meer gecompliceerde zenuwstelsels, maar roept ook veel vragen op, zegt evolutiebioloog Thibaut Brunet van het Pasteur Instituut in Parijs, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Dit is nog maar het begin”, zegt hij. “Er valt nog veel meer te ontdekken.”
De cellen lagen op de loer Spongilla lacustris, een zoetwaterspons die groeit in meren op het noordelijk halfrond. “We noemen het gekscherend de Godzilla van sponzen” vanwege het rijm met spongilla, zegt Jacob Musser, een evolutionair bioloog in de groep van Detlev Arendt aan het European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg, Duitsland.
Hoe eenvoudig ze ook zijn, deze sponzen hebben een verrassende complexiteit, zegt Musser, die hielp de sponzen van een metalen veerbootdok te wrikken met verfkrabbers. “Het zijn zulke fascinerende wezens.”
Met de verkregen sponzen zochten Arendt, Musser en collega’s naar genen die actief zijn in individuele sponscellen, en kwamen uiteindelijk tot een lijst van 18 verschillende soorten cellen, sommige bekend en sommige onbekend. Sommige van deze cellen gebruikten genen die essentieel zijn voor meer evolutionair geavanceerde zenuwcellen voor het verzenden of ontvangen van berichten in de vorm van kleine klodders cellulair materiaal die blaasjes worden genoemd.
Een dergelijke cel, een neuroïde genaamd, trok de aandacht van de wetenschappers. Nadat ze hadden gezien dat deze cel die genen gebruikte die betrokken zijn bij zenuwcelsignalering, gingen de onderzoekers nader kijken. Een blik door een confocale microscoop leverde een onverwachte locatie voor de cellen op, zegt Musser. “We realiseerden ons: ‘Mijn God, ze zijn in de spijsverteringskamers.'”
Grote, cirkelvormige spijsverteringsstructuren, choanocytkamers genaamd, helpen water en voedingsstoffen door de kanalen van sponzen te verplaatsen, deels door haarachtige trilharen-aanhangsels te verslaan (SN: 3/9/15). Neuroïden zweefden rond sommige van deze trilharen, ontdekten de onderzoekers, en sommige van de trilharen in de buurt van neuroïden waren gebogen in hoeken die suggereerden dat ze niet langer bewogen.
Het team vermoedt dat deze neuroïden signalen naar de cellen stuurden die belast waren met het voeden van de spons, misschien met behulp van blaasjes om de beweging van meestal golvende trilhaartjes te stoppen. Als dat zo is, zou dat een verfijnd niveau van controle zijn voor een dier zonder zenuwstelsel.
De bevinding suggereert dat sponzen stukjes en beetjes communicatiesystemen gebruiken die uiteindelijk samenkwamen om te werken als hersenen van andere dieren. Het begrijpen van de details kan aanwijzingen geven over hoe het zenuwstelsel is geëvolueerd. “Wat hadden dieren voordat ze een zenuwstelsel hadden?” vraagt Musser. “Er zijn niet veel organismen die ons dat kunnen vertellen. Sponzen zijn er een van.”
