ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Biolozi potiču rast glave i mozga drugih vrsta na plošnjacima

Biolozi na Sveučilištu Tufus University uspjeli su potaknuti jednu vrstu plošnjaka da izraste glavu i moždane karakteristike druge vrste plošnjaka bez mijenjanja genomskog slijeda. Rad prikazuje fiziološke struje kao novu vrstu epigenetika – informacije koja postoji van genomskog slijeda – koja određuje veliku količinu anatomije.

Otkriće da oblik glave nije određen genomom te može bit nadvladan manipulirajući električnu sinapsu u tijelu, nagovještava da se razlike među vrstama mogu odrediti djelomično aktivnošću bioelektrične mreže. Nadalje, to bi moglo poboljšati razumijevanje urođenih mana i regeneracije otkrićem novog puta za kontroliranje složenih formacija uzoraka jer je već dugo poznato da mreža neurona iskorištava bioelektričnu sinapsu da pohrani i prepravi informacije u mozgu.

Nadvladavanje anatomije

"Uobičajeno mišljenje da slijed i struktura kromatina – materijala koji čini kromosome – određuje oblik organizma. Međutim ovi rezultati pokazuju da fiziološka mreža može nadvladati specifično zadanu anatomiju vrste.", rekao je viši i odgovarajući autor rada dr. Michael Levin, nositelj katedre Vannevar Bush i upravitelj Centra za regenerativnu i razvojnu Biologiju u Školi umjetnosti i znanosti na Tuftu. "Moduliranjem povezanosti stanica putem električne sinapse, moguće je izvesti morfologiju glave i strukturiranje mozga na potpuno različitim vrstama životinja s normalnim genom."

Znajući kako je određen oblik i kako utjecati na njega važno je jer biolozi mogu koristiti to znanje kako bi mogli popraviti urođene mane ili potaknuti rast novih bioloških struktura nakon ozljede, nadodaje Levin. Također je rekao kako ovi pronalasci postavljaju pitanja o tome kako geni i bioelektrična mreža uzajamno djeluju u izgradnji kompleksne strukture tijela.

Promjene koje se zbivaju

Radeći s Girardia dorotocephalom – slobodni puzajući plošnjak, koji ima osobit kapacitet regeneracije – istraživači su bili u mogućnosti potaknuti razvoj specifičnih oblika glave drugih vrsta prekidom spoja međuprostora - proteinskih kanala koji omogućuju međusobnu komunikaciju stanica pomoću električnih signala koji idu naprijed – nazad. Promjene koje su izazvali nisu bile samo površinske; ne samo da su uključivale cjelokupni oblik glave, nego i oblik mozga te distribuciju odraslih matičnih stanica crva.

Lakoća kojom bi određeni oblik mogao biti dobiven iz crva G. Dorotocephalae je proporcionalna blizini ciljanog crva na evolucijskoj vremenskoj crti. Što su dvije vrste bile bliže povezane lakše je izvršiti promjenu. Ovo promatranje ojačava povezanost povijesti revolucije, sugerirajući da modulacija fizioloških struja može biti još jedan alat koji je evolucija koristila za promjenu tijela životinja.

Međutim, za razliku od prijašnjeg Levinovog laboratorijskog rada, u kojem različite vrste puzavaca mogu biti trajno promijenjene na dvoglavu morfologiju, ovaj oblik je samo privremen. Tjednima nakon što je puzavac završio obnovu oblika glave drugih vrsta, crvi ponovno započinju preobrazbu i ponovno stječu svoju izvornu morfologiju glave. No, potrebna su dodatna istraživanja kako bi se odredilo kako i zašto se ovo događa.

Također je predstavljen računalni model koji objašnjava kako promjene komunikacije stanica-stanici može dovesti do različitih vrsta oblika.

Presudne informacije

Prva autorica rada je studentica Maya Emmons-Bell, studentica biologije na Tuftu, koja kaže: "Demonstrirali smo da električne veze među stanicama pružaju važne informacije za svojstveno vrstama strukturiranje glave tijekom regeneraciju u puzajućih plošnjaka. Ova vrsta informacije će biti presudna za napretke u regenerativnog medicini, kao i u boljem razumijevanju evolucijske biologije. Kao student, bilo je izvanredno iskustvo biti autor i provoditi važno istraživanje s vodećim biolozima."

Detaljnije informacije o ovom istraživanju možete pročitati u časopisu International Journal of Molecular Sciences za mjesec studeni, a članak se online pojavio 24. studenog 2015.

Izvor: Tufts University

Podijeli.