Μια νέα έρευνα του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Technion-Israel εντόπισε σημαντικές διαφορές στη δομή του PVD, ενός συγκεκριμένου νευρώνα, ανάμεσα σε αρσενικούς και ερμαφρόδιτους νηματώδεις C. elegans.
Στα αρσενικά, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι ο PVD σχηματίζει διαφορετικούς κλάδους, οι οποίοι σχετίζονται με τη συμπεριφορά ζευγαρώματος. Η ορθή ανάπτυξή του επηρεάζει την ταχύτητα και τον συντονισμό των αρσενικών κατά το ζευγάρωμα. Το εύρημα ανοίγει νέες κατευθύνσεις για την κατανόηση του σεξουαλικού διμορφισμού και των νευρολογικών διαφορών ανάμεσα στα φύλα, ενώ διευρύνει την έρευνα για τη σχέση της δομής των νευρώνων με τη συμπεριφορά.
Θα είχε σημασία μια διαφορά ανάμεσα στα φύλα, ακόμη κι αν αφορούσε έναν και μόνο νευρώνα;
Το νηματώδες Caenorhabditis elegans (C. elegans) αποτελεί ένα από τα πιο χρήσιμα μοντέλα για τη μελέτη τέτοιων ερωτημάτων. Πρόκειται για ένα μικροσκοπικό σκουλήκι με αρκετά χαρακτηριστικά που το κάνουν εξαιρετικά κατάλληλο για την έρευνα· ένα από αυτά είναι πως κάθε κύτταρό του διαθέτει προκαθορισμένη ταυτότητα και γενεαλογία.
Το C. elegans, όπως και οι άνθρωποι, εμφανίζεται σε δύο φύλα. Αντί για αρσενικό και θηλυκό, όμως, τα φύλα του είναι αρσενικό και ερμαφρόδιτο. Το ερμαφρόδιτο είναι άτομο που αυτογονιμοποιείται και παράγει τόσο αρσενικούς όσο και θηλυκούς γαμέτες, δηλαδή σπέρμα και ωάρια, οπότε μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς σύντροφο.
Στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Technion-Israel, ερευνητές της Σχολής Βιολογίας διερεύνησαν τον σεξουαλικό διμορφισμό, δηλαδή τις διαφορές που σχετίζονται με το φύλο, στο C. elegans και κατέληξαν σε εντυπωσιακά ευρήματα.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences. Την πραγματοποίησαν ο Δρ. Yael Iosilevskii και ο Δρ. Menachem Katz, από το εργαστήριο του Καθηγητή Beni Podbilewicz, σε συνεργασία με τον Καθηγητή David H. Hall από το Κολλέγιο Ιατρικής Albert Einstein της Νέας Υόρκης.
Πώς διαφέρει ο νευρώνας PVD στα αρσενικά C. elegans
Ο PVD, ένας νευρώνας με πολλές διακλαδώσεις που είχε μελετηθεί προηγουμένως σε ερμαφρόδιτα, διαμορφώνεται διαφορετικά στα αρσενικά, διαπίστωσαν οι ερευνητές. Στα ερμαφρόδιτα επιτελεί κυρίως λειτουργία σχετική με την αίσθηση του πόνου, ενώ στα αρσενικά συμμετέχει επιπρόσθετα στο ζευγάρωμα. Αν διαταραχθεί η ανάπτυξή του, τα αρσενικά κινούνται πιο αργά και με μειωμένο συντονισμό. Το εύρημα αποτελεί ένα μοναδικό παράδειγμα σεξουαλικού διμορφισμού στη δομή ενός νευρώνα, που συνδέεται με διαφορές στη συμπεριφορά.
Η δομή του PVD παρουσιάζει διαφορές ανάλογα με το φύλο. Στα δεξιά απεικονίζεται ο PVD σε ενήλικο ερμαφρόδιτο (κυανό), ενώ αριστερά ο PVD σε ενήλικο αρσενικό (κυανό), δίπλα σε 18 νευρώνες.
Νευρωνικές διαφορές ανά φύλο και επιλογή μοντέλου μελέτης
Είναι γνωστό εδώ και χρόνια ότι άνδρες και γυναίκες εμφανίζουν διαφορετική ευαισθησία σε διάφορες νευρολογικές διαταραχές. Ενδεικτικά, οι γυναίκες είναι πιο επιρρεπείς στην κατάθλιψη, ενώ οι άνδρες διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο για τη νόσο του Πάρκινσον. Μπορεί οι διαφορές αυτές να σχετίζονται με τη δομή μεμονωμένων νευρώνων στον εγκέφαλο; Η απάντηση είναι δύσκολο να βρεθεί, καθώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιλαμβάνει περίπου 75 δισεκατομμύρια νευρώνες.
Ακόμη και αν εντοπιζόταν διαφορά μεταξύ των φύλων σε έναν μόνο νευρώνα, θα ήταν δύσκολο να απομονωθεί η ακριβής επίδρασή της. Ακόμη και οι πιο απλές εργασίες βασίζονται σε πολλούς νευρώνες που συνδέονται μεταξύ τους με περίπλοκο τρόπο.
Οι ερευνητές επέλεξαν τον νηματώδη C. elegans, που έχει μήκος μόλις ένα χιλιοστό, για να εξετάσουν τη σημασία της χωρικής διάταξης ενός νευρώνα. Στον οργανισμό αυτό, η ταυτότητα και των 302 νευρώνων του ερμαφρόδιτου παραμένει σταθερή. Έτσι, οι επιστήμονες μπορούν να χαρτογραφήσουν πλήρως τη θέση τους, τη χωρική τους οργάνωση και τις μεταξύ τους συνδέσεις.
«Επιπλέον», ανέφερε ο καθηγητής Podbilewicz, «εντός του πληθυσμού των νηματωδών, υπάρχουν αρσενικά με ξεχωριστή ανατομία, περισσότερους νευρώνες και διαφορετική συμπεριφορά. Αυτό δημιουργεί ένα αξιοσημείωτα απλό σύστημα όπου μπορούμε να ρωτήσουμε άμεσα: Τι καθορίζει τη δομή κάθε νευρώνα στο νευρικό σύστημα; Υπάρχουν διαφορές ανά φύλο και επηρεάζουν τη συμπεριφορά;»
Η ανάπτυξη και η χωρική οργάνωση του νευρώνα PVD
Για να διερευνήσουν τα ερωτήματα, ο Δρ. Iosilevskii και ο Δρ. Katz εξέτασαν την ανάπτυξη του αισθητηριακού νευρώνα PVD. Η μορφή του είναι ιδιαίτερα διακλαδισμένη και αποτελείται από επαναλαμβανόμενες υπομονάδες που θυμίζουν κηροπήγια. Το χαρακτηριστικό σχήμα και η ανάπτυξή του καθώς ωριμάζει ο οργανισμός τον έχουν φέρει στο επίκεντρο της έρευνας για περισσότερο από μία δεκαετία. Παρότι η ανάπτυξή του στα ερμαφρόδιτα έχει μελετηθεί εκτενώς, δεν είχε έως τώρα περιγραφεί στα αρσενικά ούτε είχε ερευνηθεί ως προς τον σεξουαλικό διμορφισμό.
Οι επιστήμονες θέλησαν να διαπιστώσουν αν οι αρσενικοί νευρώνες PVD έχουν διαφορετική χωρική οργάνωση και αν αυτή η διαφοροποίηση συνδέεται με τη συμπεριφορά των αρσενικών.
Προς έκπληξή τους, οι ερευνητές είδαν ότι στα ενήλικα αρσενικά το PVD σχηματίζει πρόσθετους κλάδους στην ουρά βεντάλια, ένα ειδικά διαμορφωμένο αρσενικό όργανο που συμμετέχει στο ζευγάρωμα. Σε συνεργασία με τον καθηγητή Hall, διαπίστωσαν πως οι συγκεκριμένοι κλάδοι διαφέρουν πλήρως από τους νευρώνες που ήταν ήδη γνωστοί στην περιοχή. Η ιδιαίτερη αυτή διακλάδωση δημιουργείται στην τελευταία πτερόρροια, κατά τη μετάβαση από το νεαρό στο ενήλικο στάδιο. Σύντομα μετά, το αρσενικό αρχίζει να εμφανίζει την ειδική για το φύλο συμπεριφορά ζευγαρώματος. Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μη φυσιολογική ανάπτυξη του PVD επηρεάζει αυτή τη συμπεριφορά, κάνοντας τα αρσενικά πιο αργά και λιγότερο συντονισμένα.
Ο σεξουαλικός διμορφισμός που εντοπίστηκε στη δομή ενός αισθητηριακού νευρώνα και συνδέεται με συμπεριφορά ειδική για τα αρσενικά αποτελεί μοναδικό εύρημα στο C. elegans. Παράλληλα, δημιουργεί νέες δυνατότητες για τη διερεύνηση των νευρωνικών διαφορών που σχετίζονται με το φύλο. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι το αποτέλεσμα θα συμβάλει στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τέτοιες δομικές διαφορές επηρεάζουν τις αποκρίσεις, τόσο σε επίπεδο μεμονωμένου κυττάρου όσο και στη συμπεριφορά του οργανισμού συνολικά.
Περισσότερες πληροφορίες: Yael Iosilevskii et al, The PVD neuron has male-specific structure and mating function in Caenorhabditis elegans, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2421376122.
Σύνοψη των βασικών σημείων
- Μελέτη του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Technion-Israel εντόπισε ουσιαστικές δομικές διαφορές στον νευρώνα PVD αρσενικών και ερμαφρόδιτων νηματωδών C. elegans.
- Στα αρσενικά, το PVD σχηματίζει διαφορετικούς κλάδους που συνδέονται με τη συμπεριφορά ζευγαρώματος και επηρεάζουν την ταχύτητα και τον συντονισμό τους κατά τη διάρκειά του.
- Το εύρημα ανοίγει νέες προοπτικές για τη μελέτη του σεξουαλικού διμορφισμού και των νευρολογικών διαφορών ανάμεσα στα φύλα.
- Η έρευνα αναδεικνύει τη σημασία της νευρωνικής δομής για τη συμπεριφορά και υποστηρίζει τη μελέτη των διαφορών που σχετίζονται με το φύλο.
- Οι επιστήμονες αξιοποιούν το C. elegans ως μοντέλο για τη μελέτη του πώς η χωρική διάταξη των νευρώνων επηρεάζει τη συμπεριφορά των αρσενικών.
Το άρθρο στο ygeiax.gr: https://www.ygeiax.gr/health/apokalyptetai-pos-diaferei-o-egkefalos-andron-kai-gynaikon/6768
