IMAGEN: La fotoradiación impulsa la apertura pilórica. Imágenes de cinco segundos (seg.) Y vista previa de 1 minuto 30 seg. más
Crédito: Universidad de Tsukuba
Tsukuba, Japón: muchas formas de vida utilizan la luz como una señal biológica importante, incluidos los animales con sistemas visuales y no visuales. Pero ahora, investigadores en Japón han descubierto que las células neuronales pueden haber evolucionado inicialmente para regular la digestión de acuerdo con la información de la luz.
En un estudio publicado este mes en Biología BMC, investigadores de la Universidad de Tsukuba revelaron que los erizos de mar utilizan la luz para regular la apertura y el cierre del píloro, que es un componente importante del tracto digestivo.
Los sistemas dependientes de la luz a menudo dependen de la actividad de las proteínas de la familia Opsin, que se encuentran en todo el reino animal, incluso en organismos con sistemas visuales y no visuales. Comprender el papel de Opsins en animales de diferentes grupos taxonómicos puede proporcionar pistas importantes sobre cómo evolucionaron los sistemas visuales / no visuales en diferentes criaturas para usar la luz como una señal externa. El papel de Opsins en grupos de animales Ambulacraria, que incluyen erizos de mar, no se ha caracterizado, algo que los investigadores pretendían abordar.
«Las funciones de los ojos y los sistemas visuales se han caracterizado bien», dijo el autor principal del estudio, el profesor Shunsuke Yaguchi. «Sin embargo, la forma en que se adquirieron y diversificaron los sistemas dependientes de la luz a lo largo de la evolución no está clara, especialmente en las deuterostomías, debido a la falta de datos sobre la vía de señalización en el grupo Ambulacraria».
Para abordar esto, los investigadores probaron si la exposición a la luz causaba cambios en la actividad del tracto digestivo en los erizos de mar. Luego realizaron experimentos microquirúrgicos y genéticos para probar si las células de Opsin en el sistema digestivo del erizo de mar median el efecto de la luz.
«Los resultados proporcionaron nueva información sobre el papel de Opsins en los erizos de mar», explica el profesor Yaguchi. «Específicamente, encontramos que la estimulación de las larvas de erizo de mar a través de la luz provocó cambios en la función del sistema digestivo, incluso en ausencia de estímulos alimentarios».
Además, los investigadores identificaron neuronas serotoninérgicas del cerebro cerca de las células que expresan Opsin, esencial para mediar en la liberación de óxido nítrico estimulada por la luz, que actúa como neurotransmisor.
«Nuestros resultados tienen implicaciones importantes para comprender el proceso de evolución, específicamente, de los sistemas dependientes de la luz controlados por neurotransmisores», dijo el profesor Yaguchi.
Los datos indican que una función temprana de las neuronas cerebrales puede haber sido la regulación del tracto digestivo en nuestros ancestros evolutivos. Dado que el consumo de alimentos y la absorción de nutrientes son esenciales para la supervivencia, el desarrollo de un sofisticado sistema regulador cerebral-intestinal puede haber sido un paso importante en la evolución animal.
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El artículo «Las larvas de erizo de mar utilizan la luz para regular la apertura pilórica» se publicó en Biología BMC en DOI: 10.1186 / s12915-021-00999-1
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