Utilizando tecnologías avanzadas, un equipo de científicos dirigido por Pawel Burkhardt, del Centro Michael Sars de la Universidad de Bergen, y Maike Kittelmann, de la Universidad Oxford Brookes, ha desvelado la conectividad del sistema nervioso de los ctenóforos, uno de los linajes animales más antiguos. Reconstruyendo las neuronas de la red nerviosa mediante microscopía electrónica 3D, descubrieron una arquitectura extraordinaria: una red neuronal continua. Estos hallazgos desafían nuestra comprensión de los sistemas nerviosos y su evolución.

Desde los trabajos de los científicos Santiago Ramón y Cajal y Fridtjof Nansen en el siglo XIX, la investigación neurobiológica se interpreta a través de la lente de la doctrina de la neurona. Esta teoría afirma que los sistemas nerviosos están compuestos por células individuales discretas.

Camillo Golgi cuestionó esta teoría al proponer la idea de que las neuronas de un sistema nervioso están conectadas como una red continua. Cajal y Golgi compartieron el Premio Nobel en 1906 por sus extraordinarios descubrimientos, aunque fueron fieros competidores a lo largo de su carrera.

La teoría de Cajal se demostró finalmente correcta al identificar las uniones neuronales, llamadas sinapsis, gracias a la invención del microscopio electrónico en la década de 1950, refutando así la teoría de Golgi. Estos nuevos descubrimientos demuestran ahora que Golgi también tenía razón.

Reconstrucción en 3D de la red nerviosa, las filas de peines, las células sensoriales, las neuronas mesogleales y un tentáculo a partir de datos de microscopía electrónica de un ctenóforo de 1 día de edad | foto Pawel Burkhardt y Maike Kittelmann

¿Por qué los ctenóforos?

Los ctenóforos son organismos fascinantes que viven en los océanos desde hace unos 600 millones de años. Cuando evolucionaron los primeros animales, los ctenóforos fueron uno de los primeros linajes animales del planeta. Dentro de la evolución temprana de las neuronas y los sistemas nerviosos, posiblemente se establecieron múltiples formas de fabricar un sistema nervioso.

Los intentos anteriores de describir la conectividad de los sistemas nerviosos de los ctenóforos habían resultado difíciles porque los organismos son delicados y muy frágiles, e investigar su anatomía era todo un reto.

La colaboración de Pawel Burkhardt con Maike Kittelmann, experta en microscopía electrónica 3D, condujo a la importante observación de que una sola neurona de la red nerviosa del ctenóforo había formado una pequeña red fusionando entre sí sus procesos neuronales, también conocidos como neuritas.

Curiosos por explorar esta irregularidad, Pawel y Maike recopilaron un conjunto de datos 3D mucho mayor.

En el Centro de Bioimagen de la Universidad Oxford Brookes disponemos de un SEM (microscopio electrónico de barrido) Serial Block Face que permite la recogida automatizada de cientos de imágenes de un animal. Uno de los conjuntos de datos de que disponemos ahora incluye cinco neuronas de red nerviosa y sus neuritas ampliamente ramificadas, explica Maike. La reconstrucción de estas células reveló una arquitectura extraordinaria: forman una red neuronal continua.

Hemos encontrado diferencias fundamentales entre la red nerviosa de los ctenóforos y la de los cnidarios y otros animales, afirma Burkhardt.

Esto es muy emocionante. Se podría discutir: ¿es siquiera un sistema nervioso?. A pesar de su arquitectura única, la red nerviosa de los ctenóforos presenta características clave de los sistemas nerviosos, como neuropéptidos y canales iónicos que generan potenciales de membrana.

¿Qué significan estos hallazgos?

La caracterización de la red nerviosa del ctenóforo puede proporcionar información clave sobre el origen evolutivo de los sistemas nerviosos.

Al revelar los principios de funcionamiento únicos e inusuales de las neuronas de los ctenóforos, los equipos ofrecen una forma novedosa de pensar sobre las arquitecturas de los sistemas nerviosos, allanando así el camino para un nuevo periodo de investigación en neurociencia comparada.


Fuentes

University of Bergen | Pawel Burkhardt et al. ,Syncytial nerve net in a ctenophore adds insights on the evolution of nervous systems. Science380, 293-297(2023).DOI:10.1126/science.ade5645


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