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Aug 09, 2023

C. elegans non è un organismo modello robusto per il senso magnetico

Communications Biology volume

Biologia delle comunicazioni volume 6, numero articolo: 242 (2023) Citare questo articolo

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La magnetoricezione è definita come la capacità di percepire e utilizzare il campo magnetico terrestre, ad esempio per orientare e dirigere i movimenti. I recettori e i meccanismi sensoriali alla base delle risposte comportamentali ai campi magnetici rimangono poco chiari. Uno studio precedente ha descritto la magnetorecezione nel nematode Caenorhabditis elegans, che richiede l'attività di una singola coppia di neuroni sensoriali. Questi risultati suggeriscono C. elegans come organismo modello trattabile per facilitare la ricerca di magnetorecettori e vie di segnalazione. La scoperta è tuttavia controversa poiché il tentativo di replicare l’esperimento in un altro laboratorio non ha avuto successo. Qui testiamo in modo indipendente il senso magnetico di C. elegans, replicando da vicino i test sviluppati nella pubblicazione originale. Troviamo che C. elegans non mostra alcuna preferenza direzionale nei campi magnetici sia naturali che di maggiore intensità, suggerendo che il comportamento magnetotattico nel verme non è evocato in modo robusto in un ambiente di laboratorio. Data la mancanza di una risposta magnetica robusta in condizioni controllate, concludiamo che C. elegans non è un organismo modello adatto per studiare il meccanismo del senso magnetico.

La magnetoricezione è la capacità degli organismi di percepire il debole campo magnetico terrestre. Per molte specie sono disponibili prove comportamentali della magnetorecezione, ma le cellule sensoriali primarie restano da scoprire1. Un problema centrale che ostacola il progresso a livello neuronale è la mancanza di una specie modello geneticamente accessibile con una robusta risposta magnetica.

Uno studio fondamentale di Vidal-Gadea et al.2 prometteva un'aggiunta rivoluzionaria alla gamma di organismi modello di magnetotassi. Gli autori hanno riportato le risposte magnetiche direzionali ai campi magnetici del nematode Caenorhabditis elegans, ampiamente utilizzato. Le prove si basavano su tre test comportamentali: (1) i vermi si muovevano verso l'alto o verso il basso in una pipetta verticale riempita di agar, (2) con un certo angolo rispetto al campo magnetico su una piastra di agar orizzontale e (3) verso un forte anomalia magnetica creata da un magnete al neodimio posto sotto una piastra di agar orizzontale. Quest'ultimo test prometteva di essere particolarmente potente in quanto ha consentito il rapido screening dei mutanti per la sensibilità magnetica. Utilizzando questo test, Vidal-Gadea et al. (2015) hanno esaminato i mutanti sensoriali per rivelare un ruolo critico di una coppia di neuroni sensoriali AFD nella magnetosensazione. Infine, utilizzando l’imaging del calcio, gli autori hanno riferito che i neuroni AFD rispondevano agli stimoli magnetici.

Si promette che l'identificazione di una coppia di neuroni sensoriali primari consentirà l'indagine sistematica del meccanismo sensoriale subcellulare per la magnetorecezione. Motivati ​​da questa promessa, altri hanno deciso di replicare i test di orientamento magnetico comportamentale in C. elegans, ma con vari successi. Studi indipendenti di Njus et al.3 e Landler et al.4,5 non sono riusciti a identificare le risposte magnetiche in condizioni magnetiche attentamente controllate, mentre ulteriori studi degli autori originali in collaborazione con altri laboratori hanno riportato repliche riuscite6,7. Tuttavia, non è stato pubblicato uno studio indipendente di replica positiva che non includa gli autori dello studio originale e dimostri l'orientamento magnetico in C. elegans. Incuriosito dalla semplicità dei test sviluppati da Vidal-Gadea et al. (2015), abbiamo tentato di replicare due dei loro test di orientamento magnetico. Abbiamo prestato attenzione ai fattori che influenzano l'orientamento magnetico in C. elegans7,8 e abbiamo aderito agli standard nel campo dell'orientamento magnetico, incluso il rigoroso accecamento degli sperimentatori e l'uso di bobine magnetiche a doppio avvolgimento9,10,11.

Abbiamo scoperto che in queste condizioni i vermi si muovevano in modo casuale su piastre orizzontali poste sopra un potente magnete al neodimio o all’interno di un campo magnetico orizzontale omogeneo della forza terrestre. Negli esperimenti di controllo positivo della chemiotassi, tuttavia, abbiamo osservato una forte preferenza direzionale. Concludiamo che anche se C. elegans dovesse avere un senso magnetico, non è né un organismo modello genetico adatto né trattabile per la ricerca dei magnetorecettori.