Jak nicienie wykrywają zapachy? Rozwiązano 30-letnią zagadkę

Nicienie żyjące w glebie są zależne od swojego wyszukanego zmysłu węchu, który pozwala im na rozróżnienie ponad tysiąca zapachów. Problem polega na tym, że mechanizm molekularny stojący za tym zjawiskiem pozostawał zagadką dla naukowców przez dekady. Aż do teraz.
Jak nicienie rozróżniają zapachy? W końcu to wiemy
Jak nicienie rozróżniają zapachy? W końcu to wiemy

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Toronto pod kierownictwem prof. Dereka van der Kooya odkrył mechanizm molekularny stojący za zmysłem węchu u nicieni. Uczeni zasugerowali, że jest on związany z białkiem, które u ludzi bierze udział w procesie widzenia. Badania zostały przeprowadzone na nicieniu Caenorhabditis elegans, a ich wyniki opublikowano w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Dr Daniel Merritt, pierwszy współautor, który pracował w laboratorium prof. Dereka van der Kooya, mówi:

Nicienie mają niesamowity zmysł węchu. Mogą wykryć bardzo szeroką gamę związków, takich jak cząsteczki uwalniane z gleby, owoców, kwiatów i bakterii. Potrafią nawet wyczuć materiały wybuchowe i biomarkery nowotworowe w moczu pacjentów.

Węch doskonały

Nicienie Caenorhabditis elegans są powszechnie znane jako organizmy obdarzone znakomitym węchem, dzięki obecności 1300 receptorów zapachowych. Dla przykładu – ludzie mają ich zaledwie 400.

Ludzkie nosy są wyłożone setkami neuronów czuciowych, z których każdy wyraża tylko jeden typ receptora. Kiedy substancja zapachowa aktywuje dany neuron, sygnał wędruje w głąb mózgu wzdłuż jego długiego odcinka (aksonu), gdzie jest odbierany jako zapach. Rozróżnianie zapachów jest możliwe dzięki fizycznemu oddzieleniu przewodów aksonalnych przenoszących różne sygnały zapachowe.

Czytaj też: Świetnie się z kimś dogadujesz? To zasługa zapachu

Nicienie mają jednak tylko 32 neurony węchowe, które mieszczą wszystkie 1300 receptorów. Jak nicienie potrafią wykrywać różne zapachy wyczuwane przez ten sam neuron?

Dr Merritt dodaje:

Najwyraźniej strategia jeden neuron – jeden zapach nie zadziała w tym przypadku. Wydaje się, że wszystkie informacje, które są wyczuwane przez ten neuron, zostają skompresowane w jeden sygnał, a mimo to nicień potrafi w jakiś sposób rozróżnić składowe.

Naukowcy zasugerowali, że nicienie nie wyczuwają samą obecność danych zapachów, a ich intensywność. Ważną rolę odgrywają białka zwane aresztinami, które u ludzi pomagają regulować widzenie w intensywnym świetle poprzez tłumienie sygnałów w siatkówce. U nicieni mechanizm jest podobny, ale w odniesieniu do zapachów. To bardzo ważne odkrycie, które pokazuje, że aresztina może regulować wiele różnych wrażeń zmysłowych.

Dr Merritt podsumowuje:

W biologii nie znano wcześniej przypadku, w którym aresztinę wykorzystywano by do rozróżniania sygnałów zewnętrznych wobec komórki. Nasza praca dostarcza jednego elementu układanki, jak działa niesamowity zmysł węchu nicieni, ale także informuje o naszym zrozumieniu, jak cała sygnalizacja działa szerzej w obrębie zwierząt.