Vissen voelen waterbewegingen op dezelfde manier als mensen geluid voelen, volgens nieuw onderzoek van de Case Western Reserve University School of Medicine. Onderzoekers ontdekten dat een gen dat ook bij mensen wordt aangetroffen, de zebravis helpt om waterbeweging om te zetten in elektrische impulsen die voor waarneming naar de hersenen worden gestuurd. Het gedeelde gen stelt zebravissen in staat om de richting van de waterstroom te voelen, en het helpt ook de cellen in het menselijk oor om een ​​reeks geluiden waar te nemen.

Het gen codeert voor een eiwit in haarcellen, de cellen die geluid in het oor opvangen. Mutaties in het gen kunnen doofheid bij mensen veroorzaken. Behalve in hun oren, zebravissen hebben haarcellen langs hun hele lichaam om de waterstroom te voelen. Haarcellen op het oppervlak van de lichamen van zebravissen staan ​​in verschillende richtingen om te voelen dat het water overal om hen heen beweegt. Maar, de nieuwe studie wees uit dat haarcellen die in verschillende richtingen gericht zijn, niet identiek zijn zoals eerder werd gedacht - elk gebruikt het doofheidsgen iets anders.

"We ontdekten dat detectie van waterstroom vanaf de voorkant van de vis meer afhankelijk is van het zebravisgen tmc2b dan waterstroom vanaf de achterkant van de vis, " zei Brian McDermott Jr, doctoraat, universitair hoofddocent otolaryngologie aan de Case Western Reserve University School of Medicine en University Hospitals Cleveland Medical Center. "Water dat van de voorkant van de vis stroomt, begeleidt het vooruit zwemmen, daarom, het is routine. Maar water dat van achteren komt, kan duiden op een achtervolging van een roofdier. Zebravissen gebruiken daarom verschillende moleculaire mechanismen om de richting van de waterstroom te onderscheiden."

McDermott en Ruben Stepanyan, doctoraat, universitair docent otolaryngologie aan de Case Western Reserve University School of Medicine publiceerde de bevindingen vandaag in: Natuurcommunicatie . De studie duikt in mechanotransductie - hoe haarcellen mechanische geluidsgolven waarnemen, of in dit geval water golven, en zet ze om in hersensignalen. Het team van McDermott ontdekte dat haarcellen op de huid van zebravissen verschillende mechanotransductiegenen gebruiken, zoals tmc2b, afhankelijk van hun oriëntatie. "Niet alle haarcellen zijn hetzelfde. Ze zijn verschillend op basis van de richting waarin ze kijken, en dat is de sleutel tot het detecteren van de richting van de waterstroom, " zei McDermott. De studie identificeert tmc2b als centraal in mechanotransductie. Het gen is nodig voor haarcellen om signalen naar de hersenen te verzenden, wat zijn rol in genetische doofheid zou kunnen verklaren. "Onze bevindingen houden rechtstreeks verband met het menselijk gehoor, " zei McDermott. "We hebben een zebravisgen bestudeerd dat analoog is aan een menselijk gen dat doofheid veroorzaakt, en hier laten we zien dat het defect zich in het proces van mechanotransductie bevindt."

De onderzoekers gebruikten hun bevindingen om een ​​"mechanosensorische kaart" van zebravishaarcellen te maken. De kaart laat zien hoe de locatie en oriëntatie van een haarcel verband houdt met het vermogen om waterbeweging waar te nemen. Het laat ook zien hoe verschillende haarcellen nodig hebben, of zelfstandig kan functioneren, van het doofheidsgen tmc2b. De kaart zou toekomstige studies met betrekking tot mechanotransductie van menselijke haarcellen kunnen informeren, en de oorzaken van genetische doofheid.

zei McDermott, "Zebravishaarcellen zijn bijzonder toegankelijk voor experimenten, in tegenstelling tot haarcellen van het oor van zoogdieren, dus ze bieden een speciaal voordeel. De ontwikkeling en werking van intacte haarcellen kun je bij vissen op een hoger niveau bestuderen dan die van het zoogdieroor."

Verschillen in haarcellen helpen vissen om waterstroompatronen te voelen - en kunnen mensen ook helpen verschillende geluiden te voelen. "Bij zoogdieren, haarcellen zijn de sensorische cellen van het oor, " zei McDermott. "Onze bevindingen suggereren dat bij zoogdieren, inclusief mensen, er kunnen moleculaire verschillen zijn tussen haarcellen waardoor we het prachtige scala aan geluiden kunnen horen waar we van genieten."