Ubur-ubur dan lalat menggunakan hormon yang sama ketika mereka sudah kenyang – Ars Technica

Sensasi lapar tampaknya sangat sederhana di permukaan, tetapi di balik layar, itu melibatkan jaringan transmisi dan sinyal yang kompleks, dengan banyak hormon yang memengaruhi apakah kita memutuskan untuk makan lagi atau tidak. Kemampuan untuk mengetahui kapan harus berhenti makan tampaknya tersebar luas di antara hewan, menunjukkan bahwa ia mungkin memiliki akar evolusi yang dalam.

Sebuah studi baru menunjukkan bahwa setidaknya satu bagian dari sistem melacak asalnya secara kasar ke hewan. Para peneliti telah mengidentifikasi hormon yang digunakan ubur-ubur untuk menentukan kapan mereka kenyang dan berhenti makan. Mereka menemukan bahwa itu mampu menimbulkan respons yang sama pada lalat buah, menunjukkan bahwa sistem tersebut mungkin bekerja pada nenek moyang yang sangat jauh dari dua hewan terkait ini. Nenek moyang ini hidup sebelum periode Cambrian.

Beri makan ikan (atau ubur-ubur)

Karena mereka tidak memiliki padanan lisan yang jelas, tampaknya sulit untuk menentukan apakah ubur-ubur sedang makan, apalagi kelaparan. Namun tim peneliti Jepang menunjukkan jenis ubur-ubur itu Cladonima pacificum Ia memiliki serangkaian perilaku stereotip saat makan, termasuk tentakelnya yang menempel pada mangsanya dan kemudian menarik tentakelnya ke dalam lonceng sehingga mangsanya dapat dicerna. Dan jika Anda terus memberi makan udang air asin ubur-ubur, proses ini pada akhirnya akan melambat, menandakan bahwa hewan tersebut merasakan bahwa ia cukup makan. (di sana film tersedia untuk memberi makan ubur-ubur.)

Untuk mengetahui cara mengendalikannya, para peneliti membedah medula tengah ubur-ubur, yang berisi organ pencernaannya, dan bel, yang berisi sebagian besar jaringan saraf hewan tersebut. Kemudian mereka melihat gen mana yang aktif di jaringan ini saat hewan itu lapar atau kenyang. Dan hanya untuk memastikan tidak ada kebingungan, mereka juga membuat daftar lengkap gen yang aktif pada udang air asin yang diberikan pada ubur-ubur. Dari sini, mereka mengembangkan daftar hormon potensial yang aktif saat hewan diberi makan tetapi tidak aktif saat lapar.

Akhirnya, mereka mengidentifikasi 43 gen yang menyandikan molekul kecil yang dapat bertindak sebagai hormon. Ini biasanya protein berukuran normal yang memiliki urutan berulang sehingga dapat disambung untuk membentuk kelompok rantai asam amino pendek yang disebut peptida. Terkadang, peptida ini dimodifikasi lebih lanjut sebelum dapat digunakan sebagai hormon.

Para peneliti secara kimiawi menyintesis 43 gen dan menguji apakah mereka dapat mengubah perilaku makan. Mereka menemukan lima itu; Empat di antaranya diaktifkan setelah hewan diberi makan hingga berhenti makan.

Untuk penelitian ini, para peneliti memilih untuk fokus pada salah satunya, dengan nama malang (N) GPPGLWamide (mereka menyebutnya sebagai GLWa, dan saya akan melakukan hal yang sama). Perlakuan ubur-ubur dengan GLWa menekan retraksi tentakel selama pemberian makan pada tingkat yang hampir sama dengan memberi makan beberapa udang air asin. Itu juga menarik karena gen yang dikodekannya ada dalam kelompok besar cnidaria, kelompok organisme simetris radial yang mencakup ubur-ubur, karang, dan anemon. Ini menunjukkan bahwa itu mungkin berperan dalam mengatur nafsu makan pada spesies yang berbeda.

di sini, di sana, dan di mana saja?

Tapi kerabat GLWa tidak terbatas pada cnidaria. Versi terkait jauh banyak ditemukan pada hewan. Namun, ini tidak menjamin bahwa peptida digunakan dalam proses yang sama. Jadi, untuk melihat apa yang bisa dilakukan GLWa di tempat lain, para peneliti beralih ke hewan penelitian yang cocok, yaitu lalat buah. Drosophilayang memiliki kerabat dekat GLWa disebut MIP.

Lalat yang diberi hormon juga menunjukkan penekanan perilaku makan. Dan mereka yang kekurangan gen yang mengkodekan hormon terus makan meskipun mereka sudah banyak makan. Jadi, padanan lalat tampaknya melakukan hal yang sama.

Namun, hal yang menakjubkan adalah bahwa hormon versi ubur-ubur bekerja pada lalat. Anda dapat mengganti gen yang mengkode hormon versi lalat dengan gen ubur-ubur, dan lalat akan menunjukkan pengaturan makan yang normal. Atau Anda bisa mengobati lalat dengan hormon ubur-ubur dan menekan makannya.

Lalat buah termasuk dalam kelompok Bilateria, yang mencakup semua hewan dengan sisi kanan dan kiri yang pasti. Kita tahu bahwa Bilatarian dan Cnidaria menyimpang dari nenek moyang yang sama sangat awal dalam sejarah kehidupan hewan dan bahwa ini pasti terjadi sebelum asal usul sebagian besar kelompok hewan saat ini, yang terjadi pada periode Kambrium – ada bukti jelas tentang Bilatarian prakambrium .

Fakta bahwa fungsi hormon pada spesies yang terpisah begitu jauh menunjukkan bahwa hormon itu mungkin berasal jauh lebih awal dalam sejarah kehidupan hewan. Para peneliti juga mencatat bahwa tampaknya ada kerabat hormon ini pada hewan yang bercabang lebih awal, seperti bunga karang, yang tampaknya tidak memiliki perilaku makan sama sekali. Bahkan ada petunjuk tentang gen serupa dalam sel yang lebih dekat hubungannya dengan hewan, yang disebut flagel represif.

Satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa sistem ini mengatur perilaku makan di awal sejarah kehidupan hewan di Bumi. Namun, salah satu argumen yang menentang hal ini adalah organisme seperti spons tampaknya tidak memiliki perilaku makan, jadi tidak jelas apa yang akan dilakukan hormon seperti ini pada hewan ini. Peringatan kedua adalah kita tidak tahu bagaimana hormon ini bekerja. Mereka biasanya berikatan dengan jenis reseptor, tetapi tim peneliti ini belum mengidentifikasi reseptor GLWa, jadi tidak mungkin untuk mengetahui apakah sistem pensinyalan yang sama digunakan pada lalat dan ubur-ubur, atau hormon khusus untuk spesies yang sama menghasilkan respons yang sama. melalui mekanisme yang sama sekali berbeda.

Ada banyak pendekatan potensial untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang apa yang terjadi dengan asal muasal pengendalian nafsu makan. Oleh karena itu, tim peneliti di sini tidak akan kekurangan eksperimen untuk mengejar pekerjaan ini.

PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2221493120 (tentang DOI).