Nowe badania: przeglądanie linii ewolucyjnych kluczowych składników układu nerwowego - prastare początki kanałów jonowych

WarsawNowe badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii zmieniły nasze pojmowanie pewnych białek kluczowych dla sygnalizacji elektrycznej w układzie nerwowym. Dotychczas sądzono, że kanały jonowe z rodziny Shaker ewoluowały równocześnie z układem nerwowym i pojawiały się wraz z rozwojem bardziej złożonych organizmów. Jednak nowe badania wykazują, że te kanały istniały na długo przed rozwojem układu nerwowego. Odkrycie pokazuje, że te białka są znacznie starsze, niż dotychczas sądzono.

Rodzina kanałów potasowych Shaker pojawiła się u organizmów jednokomórkowych przed wspólnym przodkiem wszystkich zwierząt. Choanoflagellaty, jednokomórkowe organizmy blisko spokrewnione ze zwierzętami, posiadają geny dla kanałów jonowych rodziny Shaker. Różnorodność kanałów jonowych była najwyższa u najstarszych żyjących zwierząt z prostymi sieciami nerwowymi.

Kanały jonowe regulują przepływ jonów przez błony komórkowe, co jest kluczowe dla przesyłania sygnałów elektrycznych niezbędnych dla funkcjonowania układu nerwowego. Rodzina kanałów Shaker pełni szczególną rolę w procesie opuszczania komórki przez jony potasu w celu zakończenia potencjału czynnościowego. Te kanały mogą się otwierać lub zamykać w odpowiedzi na zmiany pola elektrycznego.

Zobacz również:

Dzisiaj · 03:23

Nowe podejście do choroby Alzheimera: odkrycia dotyczące mechanizmów i potencjalnych terapii

Badanie wykazało, że geny dla kanałów jonowych rodziny Shaker w choanoflagellatach są bliżej spokrewnione z typami Kv2, Kv3 i Kv4, niż wcześniej sądzono. Oznacza to, że te typy są w rzeczywistości najstarsze. Wspólny przodek zwierząt prawdopodobnie posiadał zarówno kanały Kv1 (spotykane u żebropławów), jak i kanały podobne do Kv2-4 (występujące u choanoflagellatów). Niektóre wczesne zwierzęta, takie jak żebropławy i gąbki, utraciły później geny dla kanałów podobnych do Kv2-4.

Odkrycie to kwestionuje powszechne przekonanie o złożoności ewolucji. Wskazuje, że wiele kluczowych elementów niezbędnych do powstania układu nerwowego było już obecnych zanim pojawiły się zwierzęta. Odkrycie tych kanałów jonowych w organizmach jednokomórkowych sugeruje, że ewolucja często korzysta z już istniejących części, zamiast tworzyć nowe.

Zrozumienie ewolucji kanałów jonowych pozwala lepiej poznać ich funkcje, co jest istotne w leczeniu schorzeń takich jak arytmie serca czy padaczka, które wynikają z zaburzeń w obrębie kanałów jonowych. Sekwencjonowanie genetyczne, które umożliwia wykrywanie utraty genów w różnych gatunkach, odegrało kluczową rolę w tych odkryciach i pokazuje, że ewolucja nie zawsze przebiega w linii prostej.