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Aug 09, 2023

C. elegans는 자기 감각에 대한 강력한 모델 유기체가 아닙니다.

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커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 242(2023) 이 기사 인용

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자기수용은 지구 자기장을 감지하고 사용하는 능력(예: 움직임의 방향을 지정하고 지시하는 능력)으로 정의됩니다. 자기장에 대한 행동 반응의 기초가 되는 수용체와 감각 메커니즘은 아직 불분명합니다. 이전 연구에서는 한 쌍의 감각 뉴런의 활동이 필요한 선충류 Caenorhabditis elegans의 자기 수용을 설명했습니다. 이러한 결과는 C. elegans가 자기 수용체 및 신호 전달 경로에 대한 검색을 촉진하기 위한 다루기 쉬운 모델 유기체임을 시사합니다. 그러나 다른 실험실에서 실험을 재현하려는 시도는 실패했기 때문에 이 발견은 논란의 여지가 있습니다. 우리는 C. elegans의 자기 감각을 독립적으로 테스트하여 원래 출판물에서 개발된 분석법을 밀접하게 복제합니다. 우리는 C. elegans가 자연 자기장과 더 높은 강도의 자기장에서 방향성 선호를 나타내지 않는다는 것을 발견했습니다. 이는 벌레의 자기주성 행동이 실험실 환경에서 강력하게 유발되지 않음을 시사합니다. 통제된 조건 하에서 강력한 자기 반응이 부족하다는 점을 고려하여 우리는 C. elegans가 자기 감각의 메커니즘을 연구하는 데 적합한 모델 유기체가 아니라고 결론을 내렸습니다.

자기수용(Magnetoreception)은 유기체가 약한 지구의 자기장을 감지하는 능력입니다. 자기 수용에 대한 행동 증거는 많은 종에서 이용 가능하지만 일차 감각 세포는 아직 발견되지 않았습니다1. 신경 수준의 진행을 방해하는 주요 문제는 강력한 자기 반응을 갖는 유전적으로 접근 가능한 모델 종이 없다는 것입니다.

Vidal-Gadea et al.2의 주요 연구는 자기주성 모델 유기체의 팔레트에 혁신적인 추가를 약속했습니다. 저자들은 널리 사용되는 선충류 Caenorhabditis elegans의 자기장에 대한 방향성 자기 반응을 보고했습니다. 증거는 세 가지 행동 분석에 근거했습니다. (1) 벌레는 수직 한천이 채워진 피펫에서 위 또는 아래로 이동했습니다. (2) 수평 한천 플레이트의 자기장에 대해 특정 각도로 이동했습니다. (3) 한천 플레이트 방향으로 이동했습니다. 수평 한천 플레이트 아래에 놓인 네오디뮴 자석에 의해 생성되는 강한 자기 이상입니다. 후자의 분석은 자기 민감도에 대한 돌연변이의 빠른 스크리닝을 허용하므로 특히 강력할 것으로 약속되었습니다. 이 분석법을 사용하여 Vidal-Gadea et al. (2015)는 자기 감각에서 AFD 감각 뉴런 쌍의 중요한 역할을 밝히기 위해 감각 돌연변이를 스크리닝했습니다. 마지막으로 저자들은 칼슘 영상을 사용하여 AFD 뉴런이 자기 자극에 반응한다는 것을 보고했습니다.

한 쌍의 일차 감각 뉴런의 식별은 자기수용에 대한 세포하 감각 메커니즘의 체계적인 조사를 가능하게 할 것으로 약속됩니다. 이 약속에 동기를 부여받은 다른 사람들은 C. elegans의 행동 자기 방향 분석을 복제하기 시작했지만 다양한 성공을 거두었습니다. Njus et al.3 및 Landler et al.4,5의 독립적인 연구는 신중하게 제어된 자기 조건 하에서 자기 반응을 식별하는 데 실패했으며, 다른 연구실과 공동으로 진행한 원 저자의 추가 연구에서는 성공적인 복제가 보고되었습니다6,7. 그러나 원래 연구의 저자를 포함하지 않고 C. elegans의 자기 방향을 보여주는 독립적인 양성 복제 연구는 출판되지 않았습니다. Vidal-Gadea et al.이 개발한 분석법의 단순성에 흥미를 느낍니다. (2015)에서 우리는 두 가지 자기 방향 분석을 복제하려고 시도했습니다. 우리는 C. elegans7,8의 자기 방향에 영향을 미치는 요인에 주의를 기울였으며 실험자의 엄격한 눈부심 및 이중 포장 자기 코일9,10,11사용을 포함하여 자기 방향 분야의 표준을 준수했습니다.

우리는 이러한 조건에서 벌레가 강한 네오디뮴 자석 상단이나 균일한 지구 강도 수평 자기장 내에 배치된 수평 판 위에서 무작위로 이동한다는 것을 발견했습니다. 그러나 양성 주화성 대조 실험에서는 강한 방향성 선호가 관찰되었습니다. 우리는 C. elegans가 자기 감각을 가져야 한다고 하더라도 자기 수용체를 검색하는 데 적합하지도 다루기 쉬운 유전 모델 유기체도 아니라고 결론을 내립니다.