Nieuw onderzoek: baanbrekende ontdekking herschrijft evolutie van zenuwstelselcomponenten

AmsterdamNieuw onderzoek door wetenschappers van Penn State heeft ons begrip van bepaalde eiwitten die belangrijk zijn voor elektrische signalen in het zenuwstelsel veranderd. Men dacht vroeger dat ionenkanalen uit de Shaker-familie zich samen met het zenuwstelsel ontwikkelden en pas verschenen toen dieren ingewikkelder werden. Het nieuwe onderzoek toont echter aan dat deze kanalen al bestonden lang voordat het zenuwstelsel zich ontwikkelde. De studie ontdekte dat deze eiwitten veel ouder zijn dan voorheen werd aangenomen.

Kaliumkanaalfamilie Shaker ontstond voor de gemeenschappelijke voorouder van alle dieren in eencellige organismen. Choanoflagellaten, eencelligen nauw verwant aan dieren, beschikken over genen voor Shaker-kanaal familie. De diversiteit aan ionkanalen was het grootst in de oudste levende dieren met eenvoudige zenuwnetwerken.

Ionkanalen reguleren de beweging van ionen over celmembranen en zijn cruciaal voor elektrische signalen die essentieel zijn voor communicatie binnen het zenuwstelsel. De kanalen van de Shaker-familie zorgen er specifiek voor dat kaliumionen de cel verlaten om actiepotentialen te beëindigen. Deze kanalen kunnen open of dicht gaan als er veranderingen zijn in het elektrische veld.

Lees ook:

Vandaag · 03:23

Nieuw onderzoek: Mechanische signalering in de hersenen biedt hoop op Alzheimer-behandeling

Uit het onderzoek blijkt dat de genen voor Shaker-ionkanalen in choanoflagellaten nauwer verwant zijn aan Kv2-, Kv3- en Kv4-types dan eerder gedacht. Dit betekent dat deze types eigenlijk het oudst zijn. De gemeenschappelijke voorouder van dieren had waarschijnlijk zowel Kv1-kanalen (aangetroffen in kamkwallen) als Kv2-4-achtige kanalen (aangetroffen in choanoflagellaten). Sommige vroege dieren, zoals kamkwallen en sponzen, hebben sinds die tijd de genen voor Kv2-4-achtige kanalen verloren.

Deze ontdekking daagt het gangbare geloof over de complexiteit van evolutie uit. Het toont aan dat veel essentiële onderdelen voor een zenuwstelsel al aanwezig waren voordat dieren bestonden. Het vinden van deze ionkanalen in eencellige organismen suggereert dat de evolutie vaak gebruik maakt van bestaande onderdelen in plaats van nieuwe te creëren.

Inzicht in hoe ionkanalen door de tijd heen zijn veranderd, helpt ons hun functies beter te begrijpen. Dit is cruciaal voor de behandeling van aandoeningen zoals hartaritmieën en epilepsie, die ontstaan door problemen met ionkanalen. Genetische sequencing, waarmee genverliezen in verschillende soorten kunnen worden opgespoord, speelt een belangrijke rol bij deze ontdekkingen en laat zien dat evolutie niet altijd een rechte lijn volgt.