Oppdagelse utfordrer vår forståelse av utviklingen av nervesystemer

Ved hjelp av avansert teknologi har et team av forskere, ledet av Pawel Burkhardt fra Michael Sars-senteret ved Universitetet i Bergen og Maike Kittelmann fra Oxford Brookes University, avdekket måten nervesystemet til ribbemaneter er koblet sammen på.

Ribbemaneter er en av de eldste dyreslektene. Ved å rekonstruere nerveceller med 3D elektronmikroskopi oppdaget forskerne en ekstraordinær arkitektur: et kontinuerlig nettverk av nerveceller. Disse funnene utfordrer vår forståelse av nervesystemer og deres utvikling.

Endrer teorier innen nevrobiologi

Helt siden arbeidet til forskerne Santiago Ramón y Cajal og Fridtjof Nansen på 1800-tallet, har nevrobiologisk forskning blitt definert av nevrondoktrinen. Denne teorien sier at nervesystemet er sammensatt av atskilte, individuelle celler.

Camillo Golgi utfordret denne teorien ved å fremme ideen om at nerveceller i et nervesystem er koblet sammen som et kontinuerlig nettverk. Cajal og Golgi delte Nobelprisen i 1906 for sine ekstraordinære funn, selv om de var harde konkurrenter gjennom hele karrieren.

Cajals teori ble til slutt bevist riktig ved å identifisere nevronale forbindelser, såkalte synapser, takket være oppfinnelsen av elektronmikroskop på 1950-tallet, og dermed ble Golgis teori motbevist.
Disse nye funnene beviser nå at Golgi også hadde rett.

Hvorfor ribbemaneter?

Mnemiopsis leidyi-individer visualisert ved hjelp av belysning ovenfra, som forårsaker iridescens av kamplatene.

Foto/ill.:

Alexandre Jan

Ribbemaneter, også kjent som «Ctenophorer», er fascinerende organismer som har levd i verdenshavene i omtrent 600 millioner år. Da de første dyrene utviklet seg, var ribbemaneter en av de første dyrene på planeten. Innenfor tidlig evolusjon av nerveceller og nervesystemer ble det muligens etablert flere måter å lage et nervesystem på.

Tidligere forsøk å beskrive koblingsmåten av ribbemanetenes nervesystem hadde vist seg vanskelig fordi organismene er delikate og veldig skjøre, og det var svært utfordrende å undersøke deres anatomi.

Bruk av ny teknologi vekket nysgjerrighet.

Pawel Burkhardts samarbeid med Maike Kittelmann, en ekspert på 3D-elektronmikroskopi, førte til den viktige observasjonen at en enkelt nervecelle i ribbemanetenes nervenettverk hadde laget et lite nettverk ved å smelte nevronprosessene, også kjent som nevritter, til hverandre.

Pawel og Maike var nysgjerrige på å utforske denne uregelmessigheten, og samlet inn et mye større 3D-datasett.

– Ved Center for Bioimaging ved Oxford Brookes University har vi et Serial Block Face SEM (Skanning Elektronmikroskop) som tillater automatisert innsamling av hundrevis av bilder av ett dyr. Et av datasettene vi nå har tilgjengelig inkluderer fem celler av nervenettverket og deres vidt forgrenede nevritter," sier Maike. Å rekonstruere disse cellene avslørte en ekstraordinær arkitektur: de danner et kontinuerlig nevralt nettverk.

– Vi fant grunnleggende forskjeller mellom nervenettet til ribbemaneter og det til nesledyr (cnidaria) og andre dyr. Dette er ekstremt spennende. Man kan spørre: er det egentlig et nervesystem?"  Pawel Burkhardt

Til tross for sin unike arkitektur, viser ribbemanetenes nervenettverk nøkkelegenskaper som finnes i nervesystemer som nevropeptider og ionekanaler som genererer membranpotensialer.

Hva betyr funnene?

Karakteriseringen av ribbemanetenes nervenettverket har potensial til å gi oss nøkkelinformasjon om den evolusjonære opprinnelsen til nervesystemer. Gjennom å avsløre den unike anatomien til ribbemanetenes nervenett, tilbyr teamene en ny måte å tenke på nervesystemarkitekturer, og baner derved vei for en ny periode med komparativ nevrovitenskapelig forskning.