Baanbrekend onderzoek heeft een fascinerend nieuw inzicht gegeven in hoe het zenuwstelsel van dieren is geëvolueerd van eenvoudige structuren tot het complexe netwerk dat signalen tussen verschillende delen van het lichaam doorgeeft.

De nieuwe studie gebruikte eenvoudige meercellige organismen genaamd Placozoa om het begin van het zenuwstelsel te onthullen dat wordt aangetroffen bij complexere dieren.

Het internationale onderzoeksteam, waaronder professor Gáspár Jékely van het Living Systems Institute van de Universiteit van Exeter, ontdekte dat Placozoa hun beweging en lichaamsvorm kunnen coördineren, bij afwezigheid van een zenuwstelsel, door signalering met kleine peptiden tussen cellen.

De studie is gepubliceerd in Huidige biologie op 18 oktober 2018.

Professor Jékely gelooft dat een peptidergisch signaleringssysteem een ​​zeer hoge complexiteit van gedragsorganisatie mogelijk maakt.

Hij zei:"Elk peptide kan afzonderlijk worden gebruikt als een ander signaal, maar de peptiden zouden ook achtereenvolgens of samen in verschillende combinaties kunnen worden gebruikt, wat een zeer groot aantal unieke signalen tussen cellen mogelijk maakt. Dit verklaart hoe Placozoans geavanceerde gedragssequenties zoals voeding kunnen coördineren."

Placozoa, de eenvoudigste van alle dieren, lijken op een kleine, harige schijf ongeveer 1 mm groot, met slechts drie cellagen. Hoewel ze geen echte zenuw- of spiercellen hebben, ze glijden schijnbaar gemakkelijk over oppervlakken in de oceaan.

De nieuwe studie onderzocht hoe dit meercellige dier zonder zenuwstelsel alle cellen in zijn lichaam kan coördineren om complex gedrag uit te voeren.

Ze ontdekten dat Placozoa-cellen een verscheidenheid aan kleine peptiden bevatten, bestaande uit 4-20 aminozuren die door één cel worden uitgescheiden en door naburige cellen worden gedetecteerd als communicatiemiddel.

Cruciaal, dit weerspiegelt hoe complexere organismen vergelijkbare peptiden gebruiken, bekend als neuropeptiden, voor signalering in het zenuwstelsel.

Universitair hoofddocent Dirk Fasshauer, van de Universiteit van Lausanne, Zwitserland en co-auteur van de studie zei:"Deze nieuwe bevindingen tonen aan dat uiterlijke schijn bedrieglijk kan zijn, omdat cellen die er hetzelfde uitzien eigenlijk met verschillende moleculen signaleren en zeer waarschijnlijk verschillende functies hebben."

Met behulp van synthetisch geconstrueerde versies van de Placozoan-signaalpeptiden, de onderzoekers konden gebruikmaken van dit verborgen signaleringssysteem om de rol van elk peptide bij het coördineren van beweging en lichaamsvorm te begrijpen.

Uit de experimenten bleek dat de peptiden het gedrag van Placozoan binnen enkele seconden veranderden. Elk peptide had een uniek effect, wat in sommige gevallen erg dramatisch was. De belangrijkste gedragsveranderingen die door de peptiden werden veroorzaakt, waren onder meer kreuken, draaien, afvlakken, en innerlijk karnen, een gedrag dat verband houdt met eten.

Dr. Frédérique Varoqueaux, ook van de Universiteit van Lausanne, toegevoegd:"Het lijkt misschien vreemd om een ​​dier zonder neuronen of synapsen te gebruiken om de evolutie van het zenuwstelsel te bestuderen, maar hoewel Placozoën zenuwloos zijn, je kunt nog steeds in hun cellen de basismoleculen vinden die nodig zijn voor communicatie in complexe zenuwstelsels.

"Dus het bestuderen van Placozoans kan ons meer vertellen over de oorsprong van neuronen en hoe ze het controlesysteem van het lichaam werden."