يعد دعم الخلايا متعددة القدرات بمرور الوقت سمة أساسية من سمات التطور. الخلايا متعددة القدرات هي خلايا جذعية يمكن أن تتطور إلى جميع الخلايا الأخرى. يمكن أن يساعد فهم تطور الخلايا الجذعية متعددة القدرات في القلب على تكرار هذه العملية في المختبر.
ساعدت سمكة قديمة تسمى "الحفرية الحية" العلماء على فهم أساسيات الخلايا الجذعية. العلماء في جامعة كوبنهاغن اكتشفوا أن أسماك الكولاكانث تحتوي على الجين الرئيسي الذي ينظم الخلايا الجذعية ويحافظ على تعدد القدرات. تم العثور على هذا الجين ، المعروف باسم OCT4 في البشر والفئران ، ليكون قابلاً للاستبدال بأحد أنواع الكولاكانث في الخلايا الجذعية للفأر.
يشار إلى الكولاكانث على أنه "أحفورة حية" ويتم تصنيفها بشكل منفصل عن الثدييات نظرًا لتطورها إلى شكلها الحالي منذ حوالي 400 مليون سنة. إنها تحاكي الحيوانات الأولى التي تنتقل من البحر إلى الأرض لأنها تمتلك زعانف تشبه الأطراف.
قال الأستاذ المساعد مولي لاوندز ، "من خلال دراسة خلاياه ، يمكنك العودة إلى التطور ، إذا جاز التعبير."
يواصل الأستاذ المساعد Woranop Sukparangsi: تم العثور على العامل المركزي الذي يتحكم في شبكة الجينات في الخلايا الجذعية في الكولاكانث. وهذا يدل على أن الشبكة كانت موجودة في وقت مبكر من التطور ، وربما يعود تاريخها إلى 400 مليون سنة مضت. "
دكتوراه. قالت الطالبة إيلينا مورغانتي ، "إن جمال العودة في التطور هو أن الكائنات الحية تصبح أبسط. على سبيل المثال ، لديهم نسخة واحدة فقط من بعض الجينات الأساسية بدلاً من العديد من الإصدارات. بهذه الطريقة ، يمكنك فصل ما هو مهم للخلايا الجذعية واستخدام ذلك لتحسين كيفية زراعة الخلايا الجذعية في طبق. "
اكتشف العلماء أن شبكة الخلايا الجذعية أقدم بكثير مما كان يعتقد سابقًا ويمكن العثور عليها في الأنواع المنقرضة. اكتشفوا أيضًا كيف غيّر التطور شبكة الجينات لتمكينها الخلايا الجذعية متعددة القدرات.
تم فحص أكثر من 40 جينًا من الخلايا الجذعية الحيوانية: الكنغر والفئران وأسماك القرش. تم اختيار الحيوانات لتمثل مقطعًا عرضيًا جيدًا لنقاط التحول التطورية الرئيسية.
وظفت الدراسة الذكاء الاصطناعي لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لبروتينات OCT4 المختلفة. وفقًا للخبراء ، تم الحفاظ على الهيكل العام للبروتين طوال فترة التطور. في حين أن أجزاء هذه البروتينات المعروفة بأنها حاسمة للخلايا الجذعية لا تتغير ، فإن الاختلافات الخاصة بالأنواع في هذه البروتينات التي تبدو غير مرتبطة ببعضها البعض تغير اتجاهها ، مما قد يؤثر على كيفية الحفاظ على تعدد القدرات.
جوشوا مارك بريكمان محمد, "هذا اكتشاف رائع عن التطور لم يكن ممكنًا قبل ظهور التقنيات الجديدة. يمكنك أن ترى ذلك باعتباره تطورًا بالتفكير بذكاء ، فنحن لا نلعب "بالمحرك في السيارة" ، لكن يمكننا تحريك المحرك وتحسين مجموعة القيادة لمعرفة ما إذا كان سيجعل السيارة تسير بشكل أسرع. "
المرجع مجلة:
- Sukparangsi، W.، Morganti، E.، Lowndes، M. et al. يعمل الأصل التطوري للفقاريات OCT4 / POU5 في دعم تعدد القدرات. نات كومون 13 ، 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-Z
