Fisk känner av vattenrörelse på samma sätt som människor känner ljud, enligt ny forskning från Case Western Reserve University School of Medicine. Forskare upptäckte att en gen som också finns hos människor hjälper zebrafiskar att omvandla vattenrörelse till elektriska impulser som skickas till hjärnan för uppfattning. Den delade genen gör att zebrafiskar känner av vattenflödesriktningen, och det hjälper också celler inuti det mänskliga örat att känna av en rad ljud.
Genen kodar för ett protein i hårceller, cellerna som tar emot ljud inuti örat. Mutationer i genen kan orsaka dövhet hos människor. Förutom inuti öronen, zebrafiskar har hårceller längs hela kroppen för att känna av vattenflödet. Hårceller på ytan av zebrafiskkroppar vetter mot olika riktningar för att känna att vatten rör sig runt dem. Men, den nya studien visade att hårceller i olika riktningar inte är identiska som tidigare trott - var och en använder dövhetsgenen lite annorlunda.
"Vi fann att detektering av vattenflöde från fiskens framsida är mer beroende av zebrafiskgenen tmc2b än vattenflödet från fiskens baksida, "sa Brian McDermott Jr. Doktorsexamen, docent i otolaryngologi vid Case Western Reserve University School of Medicine och University Hospital Cleveland Medical Center. "Vatten som rinner från fiskens framsida följer simning framåt, därför, det är rutin. Men vatten som kommer bakifrån kan betyda ett rovdjur som jagar. Zebrafiskar använder därför olika molekylära mekanismer för att skilja vattenflödesriktningen. "
McDermott och Ruben Stepanyan, Doktorsexamen, biträdande professor i otolaryngologi vid Case Western Reserve University School of Medicine publicerade resultaten idag Naturkommunikation . Studien går in på mekanotransduktion - hur hårceller känner av mekaniska ljudvågor, eller i det här fallet, vattenvågor, och omvandla dem till hjärnsignaler. McDermotts team upptäckte att hårceller på zebrafiskhuden använder olika mekanotransduktionsgener - som tmc2b - beroende på deras orientering. "Alla hårceller är inte lika. De är olika beroende på riktningen de möter, och det är nyckeln till att detektera vattenflödets riktning, "Sade McDermott. Studien identifierar tmc2b som central för mekanotransduktion. Genen krävs för att hårceller ska överföra signaler till hjärnan, vilket kan förklara dess roll i genetisk dövhet. "Våra resultat är direkt kopplade till mänsklig hörsel, "McDermott sa." Vi studerade en zebrafiskgen som är analog med en mänsklig gen som orsakar dövhet, och här visar vi att defekten är i mekanotransduktion. "
Forskarna använde sina fynd för att skapa en "mekanosensorisk karta" över zebrafiskhårceller. Kartan visar hur en hårcells plats och orientering förhåller sig till dess förmåga att känna vattenrörelse. Det visar också hur olika hårceller kräver, eller kan fungera självständigt, av dövhetsgenen tmc2b. Kartan kan informera framtida studier relaterade till mekanisk hårtransplantation av mänskliga hårceller, och orsakerna till genetisk dövhet.
Sa McDermott, "Zebrafiskhårceller är särskilt tillgängliga för experiment, till skillnad från hårceller i däggdjurets öra, så de erbjuder en särskild fördel. Du kan studera utvecklingen och funktionen av intakta hårceller till en högre nivå hos fisk än hos däggdjurets öra. "
Skillnader i hårceller hjälper fiskar att känna av vattenflödesmönster - och kan också hjälpa människor att känna olika ljud. "Hos däggdjur, hårceller är örons sensoriska celler, "McDermott sa." Våra resultat tyder på att hos däggdjur, inklusive människor, Det kan finnas molekylära skillnader mellan hårceller som gör att vi kan höra det fantastiska utbudet av ljud som vi tycker om. "
