Είτε πετά, περπατά ή κολυμπά, σχεδόν οποιοδήποτε δεδομένο ζώο έχει ένα σώμα χτισμένο από εικόνες καθρέφτη, με την αριστερή πλευρά να αντικατοπτρίζει το δεξί. Αλλά αυτή η συμμετρία εκτείνεται σε μεγάλο βαθμό στο δέρμα. Μέσα στους ανθρώπους, για παράδειγμα, η καρδιά κάθεται προς τα αριστερά ενώ το ήπαρ καμπυλώνει προς τα δεξιά.
σχετικό περιεχόμενο
- Τι Extroverts και Introverts μπορούν να μάθουν από Snails
- Το UV φως αποκαλύπτει τα χρώματα των ορυκτών κελυφών
- Τα νέα σαλιγκάρια βαθιάς θάλασσας είναι οι ίδιοι οι rocker rock της φύσης
Για τον περασμένο αιώνα, οι επιστήμονες έχουν αναζητήσει τον γενετικό κώδικα που δημιουργεί εσωτερική ασυμμετρία στο ζωικό βασίλειο, για να δημιουργήσει μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται όλα τα πλάσματα. Αυτά τα γονίδια μπορούν να ανιχνευθούν ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια στον τελευταίο καθολικό κοινό πρόγονο. Τώρα μια διεθνής ομάδα σκέφτεται ότι το έχουν βρει - ή τουλάχιστον, μέρος της, χάρη στο ταπεινό σαλιγκάρι λίμνης.
Σε αντίθεση με τα περισσότερα ζώα, τα σαλιγκάρια φέρουν την ασυμμετρία τους στην πλάτη τους με τη μορφή των μπούκλες των κελυφών τους. Για να το ξεπεράσουμε, τα σαλιγκάρια δεν πάντοτε πάντοτε με τον ίδιο τρόπο - τα περισσότερα μπούκλες δεξιά, αλλά άλλα μπορούν να καμφθούν αριστερά.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Current Biology , οι επιστήμονες αναφέρουν ότι το γονίδιο formin μπορεί να ελέγξει εάν τα έμβρυα του σαλιγκαριού αρχίζουν να αναπτύσσουν ένα κέλυφος αριστερά ή δεξιά. Κάνοντας μια ενιαία αλλαγή στα δισεκατομμύρια των μοριακών γραμμάτων που συνθέτουν το γονιδίωμα του σαλιγκαριού, οι ερευνητές μπορούν να αλλάξουν έναν σωστό κύλινδρο προς τα αριστερά.
"Μπορείτε να μοιραστείτε την εύρεση του γονιδίου για την εύρεση μιας βελόνας σε μια θηλή", λέει ο κύριος συγγραφέας Angus Davison, του Πανεπιστημίου του Nottingham.
Ο Davison και οι συνεργάτες του χαρτογράφησαν τα γονιδιώματα περισσότερων από 3.000 γιγάντιων σαλιγκαριών λίμνης ή Lymnaea stagnalis και έψαχνε για διαφορές μεταξύ των μαλακίων αριστερά και δεξιά. Αρχικά περιορίστηκαν όπου το γονίδιο ενδιαφέροντος μπορεί να κρύβεται και στη συνέχεια άρχισε να σαρώνει για βασικές διαφορές στο πόσο καλά τα γονίδια κάνουν τις δουλειές τους, γνωσμένες και ως πρωτεΐνες που ελέγχουν τη βιολογία του ζώου.
Αν και ένα μνημειώδες έργο, ο Davison λέει ότι έσκασε ένα διάλειμμα. Η ομάδα βρήκε μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο που απενεργοποίησε την παραγωγή πρωτεϊνών στην αριστερόστροφη έκδοση του σαλιγκαριού.
Αν και τα κελύφη σαλιγκαριών λίμνης συνήθως στρέφονται δεξιόστροφα, μπορούν επίσης να κυρτή προς την αντίθετη κατεύθυνση - με μερικές ενδιαφέρουσες συνέπειες. Για τον ένα, το ζευγάρωμα με τα δεξιόχειρα τους είναι σχεδόν αδύνατο. (Φωτογραφία από τους Esther de Roij και Gary McDowell, ψηφιακή σύνθεση από τον Jeremy Guay, Peregrine Creative) "Έχουμε πραγματικά τυχεροί, γιατί αποδεικνύεται ότι η μετάλλαξη χτυπά τη λειτουργία του γονιδίου", εξηγεί. Αυτό δεν συμβαίνει πάντοτε. Αν και ένα μεταλλαγμένο γονίδιο ακούγεται άτακτο, οι περισσότερες από αυτές τις φυσικές μεταβολές στο γονιδίωμα δεν έχουν μεγάλη επίδραση στους ξενιστές τους. Σε αυτή την περίπτωση, όμως, μια μικρή αλλαγή στο εν λόγω γονίδιο-formin-εμπόδισε την κατασκευή πρωτεϊνών.
Οι επιστήμονες στη συνέχεια προσπάθησαν να αλλάξουν τους τρόπους που αναπτύσσονται τα μωρά σαλιγκάρια αντιμετωπίζοντας τα έμβρυα του σαλιγκαριού με ένα αντιφάρμακο. Όπως αναμενόταν, το φάρμακο προκάλεσε τα σαλιγκάρια που κανονικά στρέφονται δεξιόστροφα για να στρέψουν το αντίθετο.
Κανένα από τα αντεστραμμένα σαλιγκάρια δεν επέζησε της θεραπείας. Ο ακριβής λόγος για αυτό είναι ακόμα άγνωστος, δεδομένου ότι ορισμένα σαλιγκάρια υπάρχουν φυσικά με μια αντίθετη προς τη φορά του ρολογιού μπούκλα. Αλλά "είναι πολύ δύσκολο να αλλάξουμε ασυμμετρία χωρίς να αλλάξουμε και άλλες σημαντικές λειτουργίες", λέει ο Davison. Και το formin είναι ένα γονίδιο που βρέθηκε προηγουμένως για να βοηθήσει στην κατασκευή κυψελοειδούς ικριώματος σε όλα τα ζώα, έτσι ώστε οι μεταβολές στο γονίδιο να έχουν θανατηφόρες συνέπειες για τα κύτταρα.
Είναι περίεργο αν αυτό το γονίδιο θα μπορούσε να είναι σημαντικό για την ασυμμετρία σε άλλους οργανισμούς, η ομάδα αντιμετώπισε την ανάπτυξη εμβρύων βάτρας με το ίδιο φάρμακο κατά της βιταμίνης X και έλαβαν παρόμοια αποτελέσματα - μερικοί βατράχοι αυξήθηκαν στην "λάθος" πλευρά του σώματός τους. Αυτό υποδηλώνει ότι η ασυμμετρία που κρύβεται μέσα σε πολλά άλλα είδη μπορεί επίσης να ελεγχθεί, τουλάχιστον εν μέρει, από την πρωτεΐνη formin.
Αυτή η μελέτη καλύπτει περισσότερο από έναν αιώνα ίντριγκας που περιβάλλει τη μπούκλα των κοχυλιών του σαλιγκαριού.
Ο παθολόγος Arthur Edwin Boycott και ο φίλος του, ερασιτέχνης φυσιοδίφης Captain C. Diver, δημοσίευσαν την ανακάλυψη ενός γενετικού ελέγχου για τη συστροφή κελυφών σαλιγκαριών το 1923, με βάση την εργασία τους αναπαραγωγής σαλιγκαριών σε γυάλινα βάζα. Αλλά αντίθετα με τα κληρονομικά γονίδια για το χρώμα των ματιών του ανθρώπου, ένα σαλιγκάρι με δεξιό κύμα δεν φέρει απαραιτήτως ένα γονίδιο φόρμουλας δεξιάς καμπύλης.
Χρειάστηκαν περίπου 60 χρόνια μετά από αυτό για τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς λειτουργεί αυτό. Αποδεικνύεται ότι η μπούκλα του σαλιγκαριού ελέγχεται από κάποια ουσία που το σαλιγκάρι μαμά - ένας χαλαρά χρησιμοποιούμενος όρος, δεδομένου ότι τα σαλιγκάρια είναι ερμαφρόδιτες - περιλαμβάνονται στα σπλάχνα του αυγού ή το κυτταρόπλασμα. Αυτή η ουσία άλλαξε το αναπτυσσόμενο μωρό, επηρεάζοντας την κατεύθυνση του μπούκλα.
"Αυτό ήταν πριν από 34 χρόνια", λέει ο βιολόγος Ρίτσαρντ Πάλμερ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, "και προσπαθούν να προσδιορίσουν από τότε τι είναι αυτή η ουσία."
Εισάγετε τον Davison και τους συναδέλφους του. Χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές εργαστηρίου, η ομάδα όχι μόνο προσδιόρισε το γονίδιο, αλλά επίσης διαπίστωσε ότι μικροσκοπικές υποκυτταρικές ασυμμετρίες μπορούν να ανιχνευθούν όταν το έμβρυο είναι μόνο δύο κύτταρα μεγάλα. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν "ότι υπάρχει κάποιο παγκόσμιο σύστημα που ελέγχει την ασυμμετρία σε μακροοικονομικό επίπεδο", λέει ο Palmer.
Μετά την αρχική ακρόαση της ανακάλυψης, η απάντησή του σε μία λέξη συνόψισε τη μακρά αναζήτηση: "Τελικά".
Αλλά η υπόθεση δεν έχει κλείσει τελείως ακόμα. Ο έλεγχος του γονιδίου στην περιστροφή δεν ισχύει για όλα τα σαλιγκάρια της γης και υπάρχει το ερώτημα για το γιατί τα σαλιγκάρια, αντίθετα με τους ανθρώπους, δεν παρουσιάζουν την ίδια ασύμμετρη προτίμηση και συνεχώς στρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση, λέει ο Palmer.
Το Formin είναι πιθανό μόνο ένα σε ένα σύνολο γονιδίων που ελέγχει τη συμμετρία μεταξύ των ζώων, λέει ο Davison. Αλλά τώρα που επιτέλους έχουν αυτό το γονίδιο στα χέρια τους, η ομάδα ελπίζει ότι αυτές οι μικρές μπούκλες θα τους βοηθήσουν να ξεδιπλωθούν γιατί όλοι είμαστε λίγο εκτός αδράνειας μέσα.
Οι επιστήμονες εξέπληξαν το γεγονός ότι σε αντίθεση με το σαλιγκάρι της λίμνης, οι αλλαγές στο γονίδιο formin δεν φαίνεται να ελέγχουν την καμπύλη αυτής της ιαπωνικής σαλιγκαριού. (Esther de Roij)
