Bizarne krvopije kriju ključ za razumevanje našeg porekla

Foto: Paulo de Oliveira / Avalon / Profimedia

Nedavna studija objavljena u časopisu Nature Ecology & Evolution baca svetlo na evolutivno poreklo morskih paklara ili zmijuljica, invazivnih riba bez vilica koje nanose značajnu štetu ribarstvu. Ove bizarne ribe, koje sisaju krv, mogu sadržati ključ za razumevanje odakle potičemo, piše SciTech Daily.

Paklare su jedan od samo dva preostala besčeljusna kičmenjaka, zajedno sa slepuljama. Uprkos njihovom destruktivnom ponašanju, biolozi sa Univerziteta Nortvestern otkrili su da zmijuljice igraju ključnu ulogu u razumevanju porekla dve ključne vrste matičnih ćelija koje su bile presudne za evoluciju kičmenjaka: pluripotentnih blastula ćelija i ćelija neuralnog grebena. Oba tipa ćelija su pluripotentna, što znači da mogu postati bilo koji drugi tip ćelija u telu.

Preporučujemo

U istraživanju koje su vodili biolozi sa Univerziteta Nortvestern, utvrđeno je kada je genetska mreža koja reguliše ove matične ćelije evoluirala i stečeni su novi uvidi u to šta je odgovorno za nedostatak vilica kod paklara.

Koristeći komparativnu transkriptomiku, istraživači su uporedili gene zmijuljica sa genima Xenopusa, vodene žabe sa vilicama. Studija je otkrila zapanjujuće sličnu mrežu gena za pluripotenciju kod besčeljusnih i čeljusnih kičmenjaka, čak i na nivou obilja transkripta za ključne regulacione faktore.

Međutim, otkrivena je i ključna razlika. Dok blastula ćelije oba tipa izražavaju pou5 gen, ključni regulator matičnih ćelija, ovaj gen nije izražen u ćelijama neuralnog grebena kod paklara. Gubitak ovog faktora je možda ograničio sposobnost ćelija neuralnog grebena da formiraju tipove ćelija koje se nalaze kod čeljusnih kičmenjaka, kao što su ćelije koje čine glavu i skelet vilice.

- Zmijuljice mogu sadržati ključ za razumevanje odakle potičemo, - rekla je Karol LaBon, sa Univerziteta Nortvestern, koja je vodila studiju.

- U evolucijskoj biologiji, ako želite da razumete odakle je neka karakteristika došla, ne možete gledati napred ka složenijim kičmenjacima koji su evoluirali nezavisno tokom 500 miliona godina. Morate gledati unazad na najprimitivniju verziju tipa životinje koju proučavate, što nas vodi nazad do paklara i slepulja — poslednjih živih primera besčeljusnih kičmenjaka.

LaBon, profesor molekularnih bionauka na Koledžu nauka i umetnosti Vejnberg, sa svojim kolegama prethodno je pokazala da je razvojno poreklo ćelija neuralnog grebena povezano sa zadržavanjem mreže genetske regulacije koja kontroliše pluripotenciju u blastula matičnim ćelijama. U novoj studiji, istraživali su evolucijsko poreklo veza između ove dve populacije matičnih ćelija.

- Ćelije neuralnog grebena su kao evolucioni lego set. One postaju različiti tipovi ćelija, uključujući neurone i mišiće, i ono što svi ti tipovi ćelija imaju zajedničko je zajedničko razvojno poreklo unutar neuralnog grebena - rekla je LaBon.

Dok embrionalne matične ćelije blastula faze brzo gube svoju pluripotenciju i postaju ograničene na različite tipove ćelija kako embrion razvija, ćelije neuralnog grebena zadržavaju molekularni alat koji kontroliše pluripotenciju kasnije tokom razvoja. LaBonin tim je pronašao potpuno netaknutu mrežu za pluripotenciju unutar blastula ćelija minoga, matičnih ćelija čija uloga kod besčeljusnih kičmenjaka je bila otvoreno pitanje. Ovo implicira da su populacije blastula i ćelija neuralnog grebena čeljusnih i besčeljusnih kičmenjaka koevoluirale na osnovi kičmenjaka.

Foto: Shutterstock/Gena Melendrez

Postdoktorant sa Nortvesterna i prvi autor Džošua Jork je primetio "više sličnosti nego razlika" između paklara i Xenopusa.

- Iako je većina gena koji kontrolišu pluripotenciju izražena u ćelijama neuralnog grebena minoga, ekspresija jednog od tih ključnih gena, pou5, je izgubljena u ovim ćelijama. Zapanjujuće, iako pou5 nije izražen u neuralnom grebenu zmijuljica, mogao je da podstakne formiranje neuralnog grebena kada smo ga izrazili u žabama, što sugeriše da je ovaj gen deo drevne mreže za pluripotenciju koja je bila prisutna kod naših najranijih predaka kičmenjaka - rekao je Jork.

Eksperiment je takođe pomogao da se postavi hipoteza da je gen specifično izgubljen kod određenih stvorenja, a ne nešto što su čeljusni kičmenjaci razvili kasnije.

Još jedno značajno otkriće studije je da, iako su ove životinje razdvojene sa 500 miliona godina evolucije, postoje stroga ograničenja na nivoe ekspresije gena potrebnih za promociju pluripotencije, ali ostaje pitanje zašto je to tako.

Iako se morske zmijuljice smatraju štetočinama u ribarstvu, njihova evolucijska istorija i genetska struktura pružaju fascinantne uvide u poreklo i evoluciju kičmenjaka, uključujući i ljude. Na kraju krajeva, ove primitivne krvopije bi mogle držati ključ za razumevanje odakle dolazimo i kako su se razvili osnovni biološki procesi koji definišu sve kičmenjake.

(Telegraf Nauka / Sci Tech Daily)