Niezależnie od tego, czy leci, chodzi czy pływa, prawie każde zwierzę ma ciało zbudowane z lustrzanych odbić, z lewą stroną odbijającą prawą. Ale ta symetria w dużej mierze przebiega głęboko. Na przykład wewnątrz człowieka serce siedzi po lewej, a wątroba wygina się w prawo.
powiązana zawartość
- Czego ekstrawertycy i introwertycy mogą się nauczyć od ślimaków
- Promieniowanie UV ujawnia kolory skorup kopalnych
- Nowe ślimaki głębinowe są własnymi punk rockersami natury
W ostatnim stuleciu naukowcy poszukiwali kodu genetycznego, który powoduje wewnętrzną asymetrię w królestwie zwierząt, aby stworzyć pełniejszy obraz rozwoju wszystkich stworzeń. Geny te można nawet prześledzić miliardy lat wstecz do ostatniego uniwersalnego wspólnego przodka. Teraz międzynarodowy zespół myśli, że go znalazł - a przynajmniej częściowo dzięki skromnemu ślimakowi ze stawu.
W przeciwieństwie do większości zwierząt, ślimaki niosą asymetrię na grzbiecie w postaci loków skorup. Reasumując, ślimaki niekoniecznie zawsze idą w tę samą stronę - większość skręca w prawo, ale inni mogą skręcać w lewo.
W badaniu opublikowanym w tym tygodniu w czasopiśmie Current Biology naukowcy donoszą, że gen forminy może kontrolować, czy zarodki ślimaków zaczynają rozwijać lewą czy prawą zwiniętą skorupę. Dokonując jednej zmiany w miliardach liter molekularnych tworzących genom ślimaka, naukowcy mogą zmienić prawą lokówkę w lewo.
„Można porównać znalezienie genu do znalezienia igły w stogu siana”, mówi główny autor Angus Davison z University of Nottingham.
Davison i jego koledzy zmapowali genomy ponad 3000 gigantycznych ślimaków stawowych, czyli Lymnaea stagnalis, i szukali różnic między małymi i lewymi zwojami mięczaków. Najpierw zawęzili obszar, w którym gen może się ukrywać, a następnie zaczęli skanować w poszukiwaniu kluczowych różnic w zakresie skuteczności genów, czyli budowania białek kontrolujących biologię zwierzęcia.
Choć monumentalne zadanie, Davison mówi, że złapali przerwę. Zespół odkrył mutację w jednym genie, która wyłączała produkcję białka w wersji ślimaka w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Chociaż skorupy ślimaków stawowych zwykle zwijają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, mogą również zwijać się w drugą stronę - z pewnymi interesującymi konsekwencjami. Po pierwsze, łączenie się z praworęcznymi odpowiednikami jest prawie niemożliwe. (Fotografia: Esther de Roij i Gary McDowell, kompozycja cyfrowa: Jeremy Guay, Peregrine Creative) „Mieliśmy szczęście, ponieważ okazało się, że mutacja znosi funkcję genu” - wyjaśnia. Nie zawsze tak jest. Chociaż zmutowany gen brzmi groźnie, większość tych naturalnych zmian w genomie nie ma większego wpływu na ich gospodarzy. Jednak w tym przypadku niewielka zmiana tego genu - forminy - uniemożliwiła mu budowę białek.
Następnie naukowcy próbowali zmienić sposób rozwoju ślimaków dziecięcych, traktując zarodki ślimaka lekiem przeciwforminowym. Zgodnie z oczekiwaniami lek spowodował, że ślimaki, które normalnie skręcają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, obracają się w drugą stronę.
Żaden z odwróconych ślimaków nie przeżył leczenia. Dokładny powód tego jest wciąż nieznany, ponieważ niektóre ślimaki naturalnie istnieją z zawinięciem w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Ale „bardzo trudno jest zmienić asymetrię bez zmiany innych ważnych funkcji”, mówi Davison. Formina jest genem, który wcześniej stwierdzono jako pomoc w budowie rusztowań komórkowych u wszystkich zwierząt, więc zmiany w genie mogą mieć śmiertelne konsekwencje dla komórek.
Ciekawe, czy ten gen może być ważny dla asymetrii u innych organizmów, zespół leczył rozwijające się zarodki żab z tym samym lekiem przeciwforminowym i uzyskali podobne wyniki - niektóre żaby wyrosły serca po „złej” stronie ich ciała. Wskazuje to, że asymetria, która czai się w wielu innych gatunkach, może być kontrolowana, przynajmniej częściowo, przez białko forminowe.
To badanie ogranicza ponad sto lat intryg otaczających loki muszli ślimaków.
Patolog Arthur Edwin Boycott i jego przyjaciel, amatorski przyrodnik kapitan C. Diver, opublikowali odkrycie kontroli genetycznej skręcania muszli ślimaków w 1923 r., W oparciu o ich pracę hodowania ślimaków w szklanych słoikach. Ale w przeciwieństwie do odziedziczonych genów koloru ludzkiego oka, ślimak z prawej strony niekoniecznie ma gen forminy z prawej strony.
Prawie 60 lat później naukowcy odkryli, jak to działa. Okazuje się, że zwijanie się ślimaka jest kontrolowane przez jakąś substancję, którą ślimakowa mama - luźno używany termin, ponieważ ślimaki są hermafrodytami - zawartymi w wnętrznościach jaja lub cytoplazmie. Substancja ta zmieniła rozwijające się dziecko, wpływając na jego kierunek zwijania się.
„To było 34 lata temu”, mówi biolog Palmmer, który nie był zaangażowany w badanie, „i od tego czasu starają się ustalić, czym [ta substancja] była”.
Wprowadź Davisona i jego współpracowników. Korzystając z nowoczesnych technik laboratoryjnych, zespół nie tylko zidentyfikował gen, ale także ustalił, że małe subkomórkowe asymetrie można wykryć, gdy zarodek ma tylko dwie komórki. Wyniki wskazują, że „istnieje uniwersalny system kontrolujący asymetrię na poziomie makro”, mówi Palmer.
Po wstępnym usłyszeniu o odkryciu jego odpowiedź na jedno słowo podsumowała długą misję: „Wreszcie”.
Ale sprawa nie jest jeszcze całkowicie zamknięta. Kontrola genu na zwijaniu nie dotyczy wszystkich ślimaków lądowych, i istnieje dokuczliwe pytanie, dlaczego ślimaki, w przeciwieństwie do ludzi, nie wykazują tej samej asymetrycznej preferencji i konsekwentnie skręcają w tym samym kierunku, mówi Palmer.
Formina jest prawdopodobnie tylko jednym z zestawu genów, który kontroluje symetrię wśród zwierząt, mówi Davison. Ale teraz, gdy w końcu mają ten gen na celowniku, zespół ma nadzieję, że te małe loki pomogą im odkryć, dlaczego wszyscy jesteśmy trochę nie w porządku.
Naukowcy byli zaskoczeni, gdy stwierdzili, że w przeciwieństwie do ślimaka stawowego, zmiany w genie forminowym nie wydają się kontrolować kierunku zwijania się tego japońskiego ślimaka lądowego. (Esther de Roij)
