Lampreys zien eruit als iets uit een horrorfilm, met hun brede mond, palingachtige lichamen en parasitair gedrag. Deze ‘watervampiers’ vertegenwoordigen een kleine evolutionaire splitsing in de weg tussen gewervelde dieren en ongewervelde dieren, en het wetenschappelijke debat over hoe nauw verwant we zijn met deze vleesetende vissen heeft een andere wending genomen.
Wetenschappers hebben enig bewijs gevonden dat prikken een rudimentair sympathisch zenuwstelsel hebben – waarvan wordt aangenomen dat het de ‘vecht- of vlucht’-reactie bij gewervelde dieren controleert. De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een studie die op 17 april in het tijdschrift werd gepubliceerd Natuur en zou kunnen leiden tot een heroverweging van de oorsprong van het sympathische zenuwstelsel.
Lampreys komen het dichtst in de buurt van levende organismen die wetenschappers moeten bestuderen bij de voorouders van vissen waaruit gewervelde dieren zo’n 550 miljoen jaar geleden zijn geëvolueerd. Ze behoren tot een eeuwenoud geslacht van gewervelde dieren genaamd Agnatha – of kaakloze vissen. Sommige wetenschappers geloven dat ze de vroegste groep gewervelde dieren vertegenwoordigen die nog leeft en ons een evolutionair inzicht kunnen geven in de voorouders van alle gewervelde dieren. Andere wetenschappers trekken deze theorieën in twijfel vanwege het gebrek aan bewijs voor prikken in het fossielenbestand.
[Related: Giant prehistoric lamprey likely sucked blood—and ate flesh.]
Wetenschappers geloofden eerder dat prikken geen sympathische neuronen hadden. Deze neuronen maken deel uit van het sympathische zenuwstelsel, een systeem van zenuwen die zich richten op interne organen door het hele lichaam, inclusief de darmen, de pancreas en het hart. Het systeem werkt samen om te reageren op gevaarlijke of stressvolle situaties. Het helpt het lichaam ook de homeostase te behouden, waardoor het hart blijft pompen, het spijsverteringsstelsel in beweging blijft en meer.
In deze nieuwe studie gebruikte het team prikken om te kijken hoe ontwikkelingsveranderingen de evolutie van kenmerken van gewervelde dieren, zoals vechten of vluchten, hebben bevorderd. Ze vonden bewijs van de soorten stamcellen die uiteindelijk sympathische neuronen vormen. De aanwezigheid van deze cellen in de lamprei zou de tijdlijn kunnen herzien van het moment waarop het sympathische zenuwstelsel zich begon te ontwikkelen.
“Meer dan honderd jaar literatuur suggereert dat prikken geen sympathisch zenuwstelsel hebben”, zei co-auteur en bioloog van het California Institute of Technology Marianne Bronner in een verklaring. “Verrassend genoeg ontdekten we dat sympathische neuronen inderdaad voorkomen in prikken, maar dat ze veel later in de ontwikkeling van prikken ontstaan dan verwacht.”
Bronner en haar team bestudeerden neurale cellen. Dit is een type stamcel dat specifiek is voor gewervelde dieren en aanleiding geeft tot meerdere celtypen die door het hele lichaam worden aangetroffen. Wetenschappers geloofden eerder dat prikken geen voorlopers of voorlopers hadden die van de neurale lijst afkomstig waren, die uiteindelijk het sympathische zenuwstelsel zouden opbouwen.
Volgens Bronner zochten onderzoekers eerder in vergelijking met andere dieren te vroeg naar bewijs van een sympathisch zenuwstelsel in de ontwikkeling van de lamprei. Het sympathische zenuwstelsel wordt bijvoorbeeld gevormd in de eerste twee tot drie dagen van ontwikkeling bij vogels.
[Related: You might have more in common with the sea lamprey than you realize.]
Co-auteur van de studie en Cal Tech-evolutiebioloog Brittany Edens keek naar van de neurale lijst afkomstige progenitorcellen van lamprey die uiteindelijk aanleiding geven tot sympathische neuronen. Ze ontdekte dat bij prikken de voorlopercellen die afkomstig zijn van de neurale lijst veel later verschijnen dan bij andere dieren. Ze kunnen zelfs een maand na de bevruchting verschijnen. De cellen rijpen ook pas na ongeveer vier maanden van ontwikkeling volledig uit tot neuronen, tijdens het larvale stadium van de vis.
Het is nog onbekend of het sympathische zenuwstelsel van de lamprei het vecht- of vluchtgedrag controleert, vergelijkbaar met dat van andere gewervelde dieren. Volgens het team suggereren deze bevindingen dat het ontwikkelingsprogramma dat de vorming van sympathische neuronen controleert, bij alle gewervelde dieren blijft bestaan, van prikken tot zoogdieren.