Opis projektu
Choć muchy nie mają zdolności mówienia ani nosów, mogą nam wiele powiedzieć o ewolucji węchu
Ewolucja to proces polegający na zmienianiu się populacji organizmów na przestrzeni czasu w wyniku zmienności genetycznej. Stosunkowo łatwo jest pojąć znaczenie ewolucji w odniesieniu do zmian strukturalnych, takich jak na przykład to, że płetwy stają się stopami, a nawet nabywania nowych funkcji, takich jak zdolność do chodzenia po lądzie. Jednak trudniej jest zrozumieć, jak ewolucyjne zmiany strukturalne zachodzące w mózgu wpływają na zależne od kontekstu, wywołane czuciowo zachowania, z których wiele ma kluczowe znaczenie dla rozmnażania i przetrwania. Finansowany przez UE projekt EvolutioNeuroCircuit jest na najlepszej drodze, by rozwikłać te zagadki. Zespół bada rozwijający się układ węchowy czterech różnych gatunków muszki Drosophila melanogaster, przejawiających ewolucyjnie różne zachowania wywoływane zapachem. Uczeni są przekonani, że ich badanie okaże się sukcesem.
Cel
Sensory systems encode the world around us to produce context-dependent appropriate behaviours. However, we know little about the way new sensory evoked behaviours arise as neural circuits are re-shaped during evolution. Tackling this question requires a deep understanding of the circuits underlying specific behaviours and integration of this knowledge with tools from other fields, including evolutionary and developmental biology. Recent technological advancements on neural circuit interrogation and genome editing have put progress on this fundamental biological question within reach.
The olfactory system of the larval stage of the fly Drosophila melanogaster and related species is an ideal model for investigating these questions because (i) D. melanogaster has pioneered both the fields of population genetics and neurogenetics and (ii) its olfactory system is one of the best-characterised neural circuits. We will address the question of how olfactory circuits evolve by studying four species with divergent odour-guided behaviours through the following multidisciplinary aims:
1. Which olfactory pathways are targeted in the evolution of ecological specialisation? – Combining high-throughput behavioural assays, optogenetics and calcium imaging in the larva of all four species we will determine whether/which olfactory pathways have switched valences or sensitivity.
2. How have central neural circuits diverged? – We will address this question at unprecedented resolution through whole-brain calcium imaging and serial electron microscopy reconstruction.
3. What are the molecular and genetic bases of neural circuits rewiring during evolution? – Using transcriptomic profiling we will identify differentially expressed genes in conserved and divergent circuits across species, and functionally probe selected candidates to establish causality.
4. How do evolutionary forces shape olfactory circuits? – We will investigate this question using field studies and population genetics
Dziedzina nauki
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryalkaline earth metals
- natural sciencesbiological sciencesevolutionary biology
- natural sciencesbiological sciencesdevelopmental biology
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyelectron microscopy
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsgenomes
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
NW1 1AT London
Zjednoczone Królestwo