Новости

Aug 09, 2023

C. elegans не является надежным модельным организмом для магнитного чувства.

Том коммуникативной биологии

Биология связи, том 6, Номер статьи: 242 (2023) Цитировать эту статью

1349 Доступов

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Магниторецепция определяется как способность чувствовать и использовать магнитное поле Земли, например, для ориентации и направления движений. Рецепторы и сенсорные механизмы, лежащие в основе поведенческих реакций на магнитные поля, остаются неясными. Предыдущее исследование описало магниторецепцию у нематоды Caenorhabditis elegans, которая требует активности одной пары сенсорных нейронов. Эти результаты позволяют предположить, что C. elegans является модельным организмом, облегчающим поиск магниторецепторов и сигнальных путей. Однако этот вывод является спорным, поскольку попытка повторить эксперимент в другой лаборатории не увенчалась успехом. Здесь мы независимо проверяем магнитное чутье C. elegans, точно повторяя анализы, разработанные в оригинальной публикации. Мы обнаружили, что C. elegans не проявляет предпочтения направления в магнитных полях как естественной, так и более высокой интенсивности, что позволяет предположить, что магнитотаксическое поведение червя не вызывается в лабораторных условиях. Учитывая отсутствие устойчивого магнитного ответа в контролируемых условиях, мы пришли к выводу, что C. elegans не является подходящим модельным организмом для изучения механизма магнитного чувства.

Магниторецепция — это способность организмов чувствовать слабое магнитное поле Земли. Поведенческие доказательства магниторецепции доступны для многих видов, но первичные сенсорные клетки еще предстоит открыть1. Центральной проблемой, препятствующей прогрессу на нейронном уровне, является отсутствие генетически доступных модельных видов с устойчивым магнитным откликом.

Основополагающее исследование Видаля-Гадеа и др.2 обещало революционное дополнение к палитре модельных организмов магнитотаксиса. Авторы сообщили о направленных магнитных реакциях широко используемой нематоды Caenorhabditis elegans на магнитные поля. Доказательства были основаны на трех поведенческих анализах: (1) черви двигались вверх или вниз в вертикальной пипетке, наполненной агаром, (2) под определенным углом к ​​магнитному полю на горизонтальной пластинке с агаром и (3) в направлении сильная магнитная аномалия, создаваемая неодимовым магнитом, помещенным под горизонтальную пластинку с агаром. Последний анализ обещал быть особенно эффективным, поскольку позволял быстро проверять мутантов на магнитную чувствительность. Используя этот анализ, Vidal-Gadea et al. (2015) провели скрининг сенсорных мутантов, чтобы выявить критическую роль пары сенсорных нейронов AFD в магниточувствительности. Наконец, используя визуализацию кальция, авторы сообщили, что нейроны AFD реагировали на магнитные стимулы.

Ожидается, что идентификация пары первичных сенсорных нейронов позволит систематически исследовать субклеточный сенсорный механизм магниторецепции. Вдохновленные этим обещанием, другие решили повторить поведенческие анализы магнитной ориентации у C. elegans, но с переменным успехом. Независимые исследования Njus et al.3 и Landler et al.4,5 не смогли идентифицировать магнитные реакции в тщательно контролируемых магнитных условиях, тогда как дальнейшие исследования первоначальных авторов в сотрудничестве с другими лабораториями сообщили об успешных репликациях6,7. Однако независимое исследование положительной репликации, в котором не участвовали авторы исходного исследования и которое демонстрирует магнитную ориентацию у C. elegans, не было опубликовано. Заинтригованный простотой анализов, разработанных Vidal-Gadea et al. (2015) мы попытались воспроизвести два их анализа магнитной ориентации. Мы обратили внимание на факторы, влияющие на магнитную ориентацию C. elegans7,8, и придерживались стандартов в области магнитной ориентации, включая строгое ослепление экспериментаторов и использование магнитных катушек с двойной обмоткой9,10,11.

Мы обнаружили, что в этих условиях черви беспорядочно перемещались по горизонтальным пластинам, помещенным либо на сильный неодимовый магнит, либо в однородное горизонтальное магнитное поле земной силы. Однако в экспериментах с положительным контролем хемотаксиса мы наблюдали сильное предпочтение направления. Мы пришли к выводу, что даже если C. elegans обладает магнитным чутьем, он не является ни подходящим, ни управляемым генетическим модельным организмом для поиска магниторецепторов.