Forscher identifizieren einen neuartigen Weg, um zu studieren artspezifischen Fortpflanzungsverhalten

Forscher am California Institute of Technology (Caltech) und die University of California, San Diego (UCSD) haben entdeckt, dass die Injektion eines einfachen Hormons in Blutegel schafft eine neue Art und Weise zu studieren, wie Hormone und das Nervensystem arbeiten zusammen, um zu produzieren artspezifische Fortpflanzungsverhalten.

Ein Papier beschreibt die Arbeit erscheint in der März-11 online-Ausgabe der Zeitschrift Current Biology.

Daniel Wagenaar, Breite Senior Research Fellow in der Gehirn-Schaltung, bei Caltech und den ersten Autor des Papiers, fand, dass die Injektion eines bestimmten Hormons in einem medizinischen Blutegel (Hirudo verbana) induziert eine Reihe von Bewegungen, die genau imitieren die Natürliche Fortpflanzungsverhalten, einschließlich eine stereotype 180-Grad-Verdrehung des Körpers. Wagenaar – Studien wurden initiiert, die an der UCSD.

Die Verdrehung, die Auftritt, mit einer Periode von etwa fünf Minuten-und ist damit einer der langsamsten Verhaltens-Rhythmen, die jemals entdeckt wurden, abgesehen von täglichen und jährlichen Rhythmen-dient zum ausrichten der reproduktiven Poren auf der ventralen (unter -) Seite von einem Blutegel, der mit der komplementär-Poren auf der Bauchseite des Partners, wodurch die Begattung. Ohne dieses Verhalten, Begattung scheitern würden.

„In vielen Tierarten, die sexuelle Fortpflanzung beinhaltet sehr spezifische und komplexe Verhaltensweisen in allen Phasen von der Balz, der Kopulation und darüber hinaus,“ Wagenaar sagt. „Die meisten Tiere führen diese Verhaltensweisen, ohne zu lernen, was stark darauf hindeutet, dass sich das Verhalten irgendwie ‚fest verdrahtet‘ in Ihrem Nervensystem.“

Die Beziehung zwischen der Aktivität von Nervenzellen und störendes Verhalten wurde sehr gut untersucht, und die Einfachheit des Blutegel-Nervensystems, die enthält nur etwa 15.000 Neuronen-Größenordnungen weniger als noch ein Moskito-hat deutlich erleichtert diese Arbeit.

Die Studien beschrieben, in Wagenaar ‚ s Papier wurden inspiriert von der Kombination der komplexen Verhaltensweisen von Blutegel-Zucht im Labor und seiner relativ einfachen Nervensystem.

Fortpflanzung ist eine der wichtigsten Aktivitäten, die von allen Tierarten, Wagenaar Noten, aber in den Blutegel wie in anderen sexuell reproduzierenden Spezies, hat es sich als schwierig erwiesen, um zu verstehen, wie das kritische Verhalten wird produziert, indem die Aktivität des Nervensystems.

„Einige Tiere ausführen, das reproduktive Verhalten, während Sie ausgesetzt neurobiologische Aufnahme-Methoden,“ Wagenaar sagt.

Wagenaar und seine Kollegen haben um die relative Zurückhaltung der Blutegel durch die Injektion von Ihnen mit einer Art von Hormon findet sich in einer Vielzahl von Tieren. In den Menschen und in anderen Säugetieren, werden zwei Versionen dieser hormone vasopressin und oxytocin spielen eine wichtige Rolle in der reproduktiven Physiologie und-pair-bonding. Blutegel produzieren auch ein Mitglied dieses Hormon Familie, genannt hirudotocin. Die Gruppen an der UCSD und Caltech entdeckten, dass das Hormon spielt eine Rolle in der normalen leech Paarungsverhalten.

Innerhalb von Minuten nach einer Blutegel erhielt eine Injektion von hirudotocin, zeigt es eine Vielzahl von Balz-Verhalten, auch wenn es allein in einem container. Während der Balz, Blutegel öffnen Ihre Münder breit und erkunden den Körper der potenziellen Partner durch, läuft der Mund entlang der Haut, während auch verdrehen Ihre Körper wie einen Korkenzieher. Diese Verhaltensweisen waren dafür bekannt, ausgelöst durch hirudotocin und andere eng Verwandte Mitglieder der vasopressin-molecular-Familie.

„Hirudotocin wird produziert, indem die Blutegel, die aber unter normalen Bedingungen, kann es in sehr geringen Mengen,“ Wagenaar sagt. „Durch die Injektion wird eine relativ große Menge des Hormons, können wir, in einem Sinn, das system überlasten. Während die kleinen Dosen erhöhen die Neigung zu Verhalten, dass andere cues, um es zu überschreiben (wie im natürlichen Fall), größere Dosen machen diese Tendenz so stark, dass nichts anderes in den Weg kommen kann.“

Mit zunehmend reduziert Blutegel Vorbereitungen-das heißt, kleinere und kleinere Stücke von einem Blutegel, die Wissenschaftler identifiziert den Teil seiner zentralen Nervensystems verantwortlich für die Generierung der Paarung Verhalten. „Eine der Attraktionen der niederen Wirbellosen Tiere ist, dass Sie buchstäblich schneiden Sie in Stücke, und die einzelnen Stücke mehr oder weniger halten, ausführen der Funktion, die ausgeführt hätte, in das ganze Tier,“ Wagenaar erklärt.

„Wir begannen die Untersuchung des Verhaltens von ganzen Tieren, dass wir einfach injiziert, die das Hormon. Dann schneiden wir Blutegel in Drittel und injiziert jeder Teil mit Hormon -, und fand, dass das Hormon gehandelt, nur im zentralen Teil, der enthält die Fortpflanzungsorgane. Dann schneiden wir offen, dass der zentrale Teil und streckte die Haut so konnten wir studieren im detail die der Muskelkontraktion zugrunde, das Verhalten des ganzen Tieres.“

„Endlich“, sagt er, „wir entfernten den Körper vollständig, behalten nur das Nervensystem, und festgestellt, dass auch die körperlose zentrale Nervensystem“, insbesondere die Ganglien (Cluster von zellkörpern) befindet sich in der fertilen Segmente der Blutegel-„produziert, die entsprechenden Nervensignale zu erzeugen, die Muster der Muskelaktivität hatten wir beobachtet werden.“

„Unser Nächstes Projekt zu verwenden, Spannungs-sensitive Farbstoffe zur Erfassung von Signalen aus einer großen Bruchteil aller Neuronen in der reproduktiven Ganglien, zu finden, welche dazu beitragen die Generierung und Aufrechterhaltung das Verhalten“, fügt er hinzu.

Wagenaar und seine Kollegen glauben, dass diese Studien schaffen die Blutegel als neues Modellsystem für das studieren, wie Hormone wirken auf das Nervensystem zu produzieren, Paarungsverhalten, und zum entziffern der spezifische neuronale schaltkreise, die das Verhalten Steuern.

„Die Erkenntnisse aus diesen Studien,“ fügt Studie Co-Autor Kathleen französischen von UCSD, „wird erwartet, wirft ein neues Licht auf die Wechselwirkungen von Hormonen und Neuronen, die in controlling -, Balz-und Fortpflanzungsverhalten in einer Vielzahl von sexuell reproduzierenden Arten, von den Elenden Blutegel für den Menschen in einer Single-bar.“

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