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Avispas muy jóvenes perdieron de forma independiente los núcleos de las neuronas cerebrales de al menos dos linajes

Avispas muy jóvenes perdieron de forma independiente los núcleos de las neuronas cerebrales de al menos dos linajes

Estudia la estructura del cerebro en dos tipos de camptópteros (Hymenoptera: Mymaridae) mediante tomografía matricial muestra que sus cerebros no contienen una corteza de cuerpo celular (una capa que consta de cuerpos celulares y un núcleo) como en otros insectos (Fig. que en otros insectos y cerca del número de núcleos característico de especies del genero megafragma4. Al mismo tiempo, la magnitud relativa de la neuropatía en las especies estudiadas de camptópteros alrededor del 95%, lo que también los distingue fundamentalmente de otros insectos, que se caracterizan por una proporción constante del tamaño del nervio y la cubierta del cuerpo celular, 3: 29 y similares ubicados en megafragma (Figura 1q). Estos resultados muestran que el fenómeno de descomposición de cuerpos celulares y núcleos de neuronas, descrito previamente en megafragma (Trichogrammatidae), también ocurre en camptópteros (Mymaridae).

Figura 1

Estructura cerebral y sus principales características morfológicas en diferentes himenópteros. (aj) Secciones de cabeza en especies con neuronas nucleadas (aH) con escamas del cuerpo celular bien desarrolladas (Fj); (aCY Fh) microscopía de campo claro, azul de toluidina y pronina; (DrYHYIYj) microscopía de fluorescencia, DAPI; (aYBYDrYj) cortes sagitales. (CYFgramo(secciones delanteras)HYI) secciones cruzadas. (ks) Reconstrucción cerebral en 3D (núcleos neuronales grises y opacos, semitransparentes); (kYMETROYa(vista frontal)elYnorteYs) vista lateral; (aYDrYkYel) camptópteros (camptópteros) s ; (BYMETROYnorte) C. (Euforestría) s ; (C) Megafragma polilovi; (HYaYs) METRO. Vigiani; (F) hemiptarseno s ; (gramo) Anavis Celicus; (h) Trichogramma evanescens; (I), t. telengai; (j) Oligocita s ; (sCepa de los insectos estudiados y sus números característicos de núcleos cerebrales (NN), porcentaje de volumen cerebral ocupado por nervio (RNV), porcentaje de volumen corporal ocupado por cerebro (RBV) y longitud corporal en milímetros (BL): valores tomado parcialmente de estudios publicados previamente1,3,4,10,23,24; Bilion de dolares nervio cerebral, cbr caparazón del cuerpo celular, No núcleos de células cerebrales.

La arquitectura del sistema nervioso central de los insectos en general está muy conservada, y su forma y microestructura apenas cambian durante cambios drásticos en el tamaño del cuerpo.10. Dado que la eficiencia del sistema nervioso está determinada por el número de neuronas y los contactos entre ellas, el tamaño relativo del sistema nervioso central, especialmente el cerebro, aumenta drásticamente con la disminución del tamaño del cuerpo para mantener el número de células y la estructura que son necesarios para el funcionamiento adecuado (un fenómeno que se encuentra en muchos animales, conocido como en el nombre de la regla de Haller11. El tamaño del sistema nervioso, limitado por un mínimo de neuronas y una organización conservada, es uno de los factores que limitan el tamaño corporal mínimo de los insectos.12. Algunos insectos en miniatura resuelven el problema de un cerebro demasiado grande moviéndolo de la cabeza al tórax y, a veces, incluso a las partes abdominales.10. La miniatura de himenópteros tiene un cuello estrecho y muy móvil y habría tenido que tomar un camino evolutivo completamente diferente. Tuvieron que sacrificar los cuerpos y núcleos de las neuronas después de la formación del cerebro en la etapa de pupa. Como resultado, los insectos adultos tienen cerebros casi homogéneos, en los que el 95-97% de las células están representadas solo por dendritas y axones. Debido a la descomposición de los cuerpos celulares y los núcleos de las neuronas, el volumen del cerebro adulto se reduce considerablemente y los representantes de las razas estudiadas. megafragma Y camptópteros Hacen excepciones a la regla de Haller, ya que los tamaños relativos de sus cerebros son comparables o incluso más pequeños que los de los representantes de grupos más grandes de himenópteros relacionados.

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Curiosamente, no se pudo encontrar nucleólisis ni cuerpos celulares en el sistema nervioso periférico de Hymenoptera miniaturia. La estructura detallada de los órganos de los sentidos. camptópteros Aún se desconoce, pero los resultados preliminares muestran que los receptores en sus ojos y antenas tienen núcleos. Se ha demostrado para otros himenópteros en miniatura que todas las células futuras tienen núcleos, incluso en aquellas especies que contienen neuronas nucleadas.13Y14Y15dieciséis.

Nuestros hallazgos muestran que una variante similar que ahorra espacio debido a la descomposición de los cuerpos celulares y los núcleos de las neuronas en el cerebro y otras partes del sistema nervioso central evolucionó al menos dos veces en el curso de la evolución de los insectos. Al mismo tiempo, los insectos en miniatura conservan formas complejas de comportamiento y locomoción, lo que indica que las neuronas del núcleo siguen siendo funcionales. Esto plantea la importante pregunta de cuán común es este fenómeno en otros insectos en miniatura y otros artrópodos en miniatura, por ejemplo, himenópteros de otras familias (Mymarommatidae, Scelionidae, etc.), ácaros (Eriophyidae, Microdispidae, etc.) y crustáceos (Chydoridae). , Basipodellidae, etc.). ). Una serie de otras cuestiones importantes también siguen sin resolverse. En primer lugar, se desconocen los mecanismos y el control del proceso de degradación de los cuerpos celulares y los núcleos neuronales. Y en segundo lugar, la pregunta más importante es qué tan bien están las dendritas, los axones y los núcleos residuales de las neuronas, y qué mecanismos moleculares celulares proporcionan para su funcionamiento.

Los insectos en miniatura podrían convertirse en importantes especies modelo para la neurociencia17. Por lo tanto, los estudios más completos sobre la estructura y el funcionamiento del cerebro en varios artrópodos en miniatura son de gran importancia fundamental para comprender los principios generales del funcionamiento y desarrollo del cerebro animal.

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