Thermotaxis in an apolar, non-neuronal animal.
Thermotaxis in an apolar, non-neuronal animal.
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DOI：
10.1098/rsif.2023.0279
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发表时间：
2023-09
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通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
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作者：
神经元回路是动物世界中复杂决策过程的标志。没有神经元的动物如何处理信息和对环境线索做出反应，为研究我们今天所知的神经元控制的前体和神经系统的起源提供了一个新的窗口。动物的稳健决策，例如趋化性或趋热性，通常需要由动物的给定身体计划自然提供的内部对称性破坏（例如前后（AP）轴）。在这里，我们报告了在 Trichoplax adhaerens 中发现的强大的趋热行为，这是一种早期分化的神秘动物，没有前后对称性破缺（非极性），也没有已知的神经元或肌肉。我们在 Placozoa 中提出了一种定量且稳健的行为反应测定，它呈现出非极性平坦的几何形状。通过在长期成像设置下将 T. adhaerens 暴露于热梯度中，我们观察到在数小时的时间内发生的强大趋热性，与任何昼夜节律无关。我们量化 T. adhaerens 可以检测到至少 0.1°C cm−1 的热梯度。在 17°C 至 22.5°C 的基线温度范围内观察到正趋热性，并且通过单指数拟合很好地描述了趋热性和控制条件的瞬时速度分布。有趣的是，生物体在进行趋热性时并不保持固定的方向。利用成体生物体尺寸（100微米到几毫米）的自然多样性，我们发现在生物体尺寸的一个数量级上，趋热行为没有明显的尺寸依赖性。先前报道了几种瞬时受体电位（TRP）家族同源物在后生动物中保守，包括在 T. adhaerens 中。我们发现柚皮素（一种已知的 TRPM3 拮抗剂）可抑制 T. adhaerens 的趋热性。在 T. adhaerens 中发现的强大的趋热性为询问无脑动物的信息处理提供了一个易于处理的手柄。由于海洋温度迅速上升，了解不同的海洋动物如何处理热信号也至关重要。
Neuronal circuits are hallmarks of complex decision-making processes in the animal world. How animals without neurons process information and respond to environmental cues promises a new window into studying precursors of neuronal control and origin of the nervous system as we know it today. Robust decision making in animals, such as in chemotaxis or thermotaxis, often requires internal symmetry breaking (such as anterior–posterior (AP) axis) provided naturally by a given body plan of an animal. Here we report the discovery of robust thermotaxis behaviour in Trichoplax adhaerens, an early-divergent, enigmatic animal with no anterior–posterior symmetry breaking (apolar) and no known neurons or muscles. We present a quantitative and robust behavioural response assay in Placozoa, which presents an apolar flat geometry. By exposing T. adhaerens to a thermal gradient under a long-term imaging set-up, we observe robust thermotaxis that occurs over timescale of hours, independent of any circadian rhythms. We quantify that T. adhaerens can detect thermal gradients of at least 0.1°C cm−1. Positive thermotaxis is observed for a range of baseline temperatures from 17°C to 22.5°C, and distributions of momentary speeds for both thermotaxis and control conditions are well described by single exponential fits. Interestingly, the organism does not maintain a fixed orientation while performing thermotaxis. Using natural diversity in size of adult organisms (100 µm to a few millimetres), we find no apparent size-dependence in thermotaxis behaviour across an order of magnitude of organism size. Several transient receptor potential (TRP) family homologues have been previously reported to be conserved in metazoans, including in T. adhaerens. We discover naringenin, a known TRPM3 antagonist, inhibits thermotaxis in T. adhaerens. The discovery of robust thermotaxis in T. adhaerens provides a tractable handle to interrogate information processing in a brainless animal. Understanding how divergent marine animals process thermal cues is also critical due to rapid temperature rise in our oceans.
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影响因子：
56.9
作者：
ANDERSON, PW
通讯作者：
ANDERSON, PW
DOI：
10.1073/pnas.1522656113
发表时间：
2016-04-12
影响因子：
11.1
作者：
Cai, Danfeng;Dai, Wei;Montell, Denise J.
通讯作者：
Montell, Denise J.
DOI：
10.1016/j.bbrc.2020.12.011
发表时间：
2021-06-16
影响因子：
3.1
作者：
Brembs, Bjorn
通讯作者：
Brembs, Bjorn
DOI：
10.1073/pnas.1419845112
发表时间：
2015-03-17
影响因子：
11.1
作者：
Held, Katharina;Kichko, Tatjana;Vriens, Joris
通讯作者：
Vriens, Joris
影响因子：
14.8
作者：
Gorelik, Roman;Gautreau, Alexis
通讯作者：
Gautreau, Alexis