I pesci percepiscono il movimento dell'acqua allo stesso modo in cui gli umani percepiscono il suono, secondo una nuova ricerca della Case Western Reserve University School of Medicine. I ricercatori hanno scoperto che un gene trovato anche negli esseri umani aiuta il pesce zebra a convertire il movimento dell'acqua in impulsi elettrici che vengono inviati al cervello per la percezione. Il gene condiviso consente allo zebrafish di percepire la direzione del flusso d'acqua, e aiuta anche le cellule all'interno dell'orecchio umano a percepire una serie di suoni.
Il gene codifica per una proteina nelle cellule ciliate, le cellule che ricevono il suono all'interno dell'orecchio. Le mutazioni nel gene possono causare la sordità negli esseri umani. Oltre all'interno delle orecchie, i pesci zebra hanno cellule ciliate lungo tutto il corpo per percepire il flusso d'acqua. Le cellule ciliate sulla superficie dei corpi del pesce zebra sono rivolte in direzioni diverse per percepire l'acqua che si muove intorno a loro. Ma, il nuovo studio ha scoperto che le cellule ciliate rivolte in direzioni diverse non sono identiche come si pensava in precedenza:ognuna utilizza il gene della sordità in modo leggermente diverso.
"Abbiamo scoperto che il rilevamento del flusso d'acqua dalla parte anteriore del pesce dipende più dal gene del pesce zebra tmc2b rispetto al flusso d'acqua dalla parte posteriore del pesce, " ha detto Brian McDermott Jr, dottorato di ricerca, professore associato di otorinolaringoiatria presso la Case Western Reserve University School of Medicine e University Hospitals Cleveland Medical Center. "L'acqua che scorre dalla parte anteriore del pesce accompagna il nuoto in avanti, perciò, è routine. Ma l'acqua proveniente dal retro potrebbe significare un predatore all'inseguimento. I pesci zebra utilizzano quindi diversi meccanismi molecolari per distinguere la direzione del flusso d'acqua".
McDermott e Ruben Stepanyan, dottorato di ricerca, assistente professore di otorinolaringoiatria presso la Case Western Reserve University School of Medicine ha pubblicato oggi i risultati in Comunicazioni sulla natura . Lo studio si tuffa nella meccanotrasduzione:come le cellule ciliate percepiscono le onde sonore meccaniche, o in questo caso, onde d'acqua, e convertirli in segnali cerebrali. Il team di McDermott ha scoperto che le cellule ciliate sulla pelle del pesce zebra utilizzano diversi geni di meccanotrasduzione, come tmc2b, a seconda del loro orientamento. "Non tutte le cellule ciliate sono uguali. Sono diverse in base alla direzione in cui sono rivolte, e questa è la chiave per rilevare la direzione del flusso d'acqua, " Ha detto McDermott. Lo studio identifica tmc2b come centrale per la meccanotrasduzione. Il gene è necessario affinché le cellule ciliate trasmettano segnali al cervello, che potrebbe spiegare il suo ruolo nella sordità genetica. "I nostri risultati sono direttamente collegati all'udito umano, " ha detto McDermott. "Abbiamo studiato un gene di zebrafish che è analogo a un gene umano che causa la sordità, e qui mostriamo che il difetto è nel processo di meccanotrasduzione."
I ricercatori hanno usato le loro scoperte per creare una "mappa meccanosensoriale" delle cellule ciliate del pesce zebra. La mappa mostra come la posizione e l'orientamento di una cellula ciliata si relazionano alla sua capacità di percepire il movimento dell'acqua. Mostra anche come le diverse cellule ciliate richiedono, o può funzionare in modo indipendente, del gene della sordità tmc2b. La mappa potrebbe informare futuri studi relativi alla meccanotrasduzione delle cellule ciliate umane, e le cause della sordità genetica.
Ha detto McDermott, "Le cellule ciliate di Zebrafish sono particolarmente accessibili per la sperimentazione, a differenza delle cellule ciliate dell'orecchio dei mammiferi, quindi offrono un vantaggio speciale. Puoi studiare lo sviluppo e il funzionamento delle cellule ciliate intatte a un livello più alto nei pesci rispetto a quelli dell'orecchio dei mammiferi".
Le differenze nelle cellule ciliate aiutano i pesci a percepire i modelli di flusso dell'acqua e possono anche aiutare gli umani a percepire suoni diversi. "Nei mammiferi, le cellule ciliate sono le cellule sensoriali dell'orecchio, " ha detto McDermott. "I nostri risultati suggeriscono che nei mammiferi, compresi gli umani, potrebbero esserci differenze molecolari tra le cellule ciliate che ci permettono di ascoltare la meravigliosa gamma di suoni di cui godiamo."
