Ny studie: Omprövning av tidslinjen för evolution av viktiga komponenter i nervsystemet

StockholmEn ny studie av forskare vid Penn State har förändrat vår förståelse av vissa proteiner viktiga för den elektriska signaleringen i nervsystemet. Tidigare trodde man att jonkanaler i Shaker-familjen utvecklades tillsammans med nervsystemet och uppstod när djur blev mer komplexa. Den nya forskningen visar dock att dessa kanaler existerade långt innan nervsystemet utvecklades. Studien fann att dessa proteiner är mycket äldre än man tidigare trott.

Kaliumjonkanaler av Shaker-familjen uppstod i encelliga organismer innan den gemensamma förfadern till alla djur. Choanoflagellater, encelliga organismer nära besläktade med djur, har gener för Shaker-familjens jonkanaler. Mångfalden av jonkanaler var som störst hos de äldsta nu levande djuren med enkla nervnät.

Jonkanaler reglerar hur joner rör sig över cellmembran och möjliggör elektriska signaler som är nödvändiga för kommunikation i nervsystemet. Shaker-familjen av kanaler bidrar specifikt till att kaliumjoner lämnar cellen för att avsluta aktionspotentialer. Dessa kanaler kan öppnas eller stängas vid förändringar i det elektriska fältet.

Läs också:

Idag · 03:23

Ny forskning visar viktiga mekaniska samband i Alzheimers – kan befintliga cancerläkemedel hjälpa?

Studien visade att generna för Shaker-familjens jonkanaler i kolflegellater är närmare besläktade med Kv2-, Kv3- och Kv4-typer än man tidigare trott, vilket innebär att dessa typer faktiskt är de äldsta. Den gemensamma anfadern till djur hade sannolikt både Kv1-kanaler (som finns i kambor) och Kv2-4-liknande kanaler (som finns i kolflegellater). Vissa tidiga djur, som kambor och svampar, har därefter förlorat generna för Kv2-4-liknande kanaler.

Denna upptäckt ifrågasätter den vanliga uppfattningen om hur komplicerad evolutionen är. Den visar att många viktiga delar som behövs för ett nervsystem redan fanns innan djur uppstod. Upptäckten av dessa jonkanaler i encelliga organismer tyder på att evolutionen ofta använder befintliga delar istället för att skapa nya.

Att förstå hur jonkanaler har förändrats över tid hjälper oss att bättre förstå deras funktioner. Detta kan vara mycket viktigt för behandling av tillstånd som hjärtarytmier och epilepsi, som uppstår på grund av problem med jonkanaler. Genetisk sekvensering, som kan upptäcka genförluster hos många olika arter, har varit avgörande för dessa upptäckter och visar att evolutionen inte alltid följer en rak väg.