Η υποστήριξη πολυδύναμων κυττάρων με την πάροδο του χρόνου είναι ένα ουσιαστικό χαρακτηριστικό της ανάπτυξης. Τα πολυδύναμα κύτταρα είναι βλαστοκύτταρα που μπορούν να αναπτυχθούν σε όλα τα άλλα κύτταρα. Η κατανόηση της ανάπτυξης πολυδύναμων βλαστοκυττάρων σε μια καρδιά μπορεί να βοηθήσει στην αναπαραγωγή αυτής της διαδικασίας στο εργαστήριο.
Ένα αρχαίο ψάρι που ονομάζεται «ζωντανό απολίθωμα» βοήθησε τους επιστήμονες να κατανοήσουν τα βασικά στοιχεία των βλαστοκυττάρων. Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης ανακάλυψαν ότι το ψάρι coelacanth περιέχει το κύριο γονίδιο που ρυθμίζει τα βλαστοκύτταρα και διατηρεί την πολυδυναμία. Αυτό το γονίδιο, γνωστό ως OCT4 σε ανθρώπους και ποντίκια, βρέθηκε ότι μπορεί να αντικατασταθεί με μια παραλλαγή coelacanth σε βλαστοκύτταρα ποντικού.
Ο κολάκανθος έχει αναφερθεί ως «ζωντανό απολίθωμα» και ταξινομείται χωριστά από τα θηλαστικά λόγω του γεγονότος ότι εξελίχθηκε στη σημερινή του μορφή πριν από περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια. Μιμείται τα πρώτα ζώα που πέρασαν από τη θάλασσα στη στεριά επειδή έχει πτερύγια που μοιάζουν με άκρα.
Η επίκουρη καθηγήτρια Molly Lowndes είπε, «Με τη μελέτη των κυττάρων του, μπορείτε να επιστρέψετε στην εξέλιξη, ας πούμε έτσι».
Ο Επίκουρος Καθηγητής Woranop Sukparangsi συνεχίζει: «Ο κεντρικός παράγοντας που ελέγχει το γονιδιακό δίκτυο στα βλαστοκύτταρα βρίσκεται στην κοελακάνθη. Αυτό δείχνει ότι το δίκτυο υπήρχε νωρίς στην εξέλιξη, πιθανώς πριν από 400 εκατομμύρια χρόνια».
Ph.D. Η φοιτήτρια Έλενα Μοργκάντη είπε, «Η ομορφιά της επιστροφής στην εξέλιξη είναι ότι οι οργανισμοί γίνονται πιο απλοί. Για παράδειγμα, έχουν μόνο ένα αντίγραφο ορισμένων βασικών γονιδίων αντί για πολλές εκδόσεις. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να διαχωρίσετε τι είναι σημαντικό για τα βλαστοκύτταρα και να το χρησιμοποιήσετε για να βελτιώσετε τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσετε βλαστοκύτταρα σε ένα πιάτο».
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το δίκτυο βλαστοκυττάρων είναι πολύ παλαιότερο από ό,τι πίστευαν προηγουμένως και μπορεί να βρεθεί σε εξαφανισμένα είδη. Ανακάλυψαν επίσης πώς η εξέλιξη άλλαξε το γονιδιακό δίκτυο για να ενεργοποιηθεί πολυδύναμα βλαστοκύτταρα.
Εξετάστηκαν πάνω από 40 γονίδια ζωικών βλαστοκυττάρων: καγκουρό, ποντίκια και καρχαρίες. Τα ζώα επιλέχθηκαν για να αντιπροσωπεύουν μια καλή διατομή των σημαντικότερων εξελικτικών σημείων καμπής.
Η μελέτη που χρησιμοποιήθηκε τεχνητή νοημοσύνη για τη δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων των διαφόρων πρωτεϊνών OCT4. Η συνολική δομή της πρωτεΐνης έχει διατηρηθεί σε όλη την εξέλιξη, σύμφωνα με τους ειδικούς. Ενώ τα μέρη αυτών των πρωτεϊνών που είναι γνωστό ότι είναι κρίσιμα για τα βλαστοκύτταρα δεν αλλάζουν, οι ειδικές για το είδος παραλλαγές σε αυτές τις πρωτεΐνες που φαίνονται άσχετες μεταξύ τους αλλάζουν τον προσανατολισμό τους, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει το πόσο καλά διατηρούν την πολυδύναμη.
Τζόσουα Μαρκ Μπρίκμαν είπε, «Αυτό είναι ένα συναρπαστικό εύρημα για την εξέλιξη που δεν θα ήταν δυνατό πριν από την έλευση των νέων τεχνολογιών. Μπορείτε να το δείτε ως εξέλιξη με έξυπνο τρόπο, δεν ασχολούμαστε με τον «κινητήρα στο αυτοκίνητο», αλλά μπορούμε να μετακινήσουμε τον κινητήρα και να βελτιώσουμε το σύστημα μετάδοσης κίνησης για να δούμε αν κάνει το αυτοκίνητο να κινείται πιο γρήγορα».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Sukparangsi, W., Morganti, Ε., Lowndes, Μ. et αϊ. Η εξελικτική προέλευση των σπονδυλωτών OCT4/POU5 λειτουργεί στην υποστήριξη της πολυδυναμίας. Nat Commun 13, 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-z
