Skąd ten ogon

Geny odpowiedzialne za kształt ciała odkryli naukowcy ze Szwajcarii

Publikacja: 15.10.2011 00:57

Skąd ten ogon

Foto: Rzeczpospolita

Tylko na pierwszy rzut oka pytanie wydaje się trywialne. Dlaczego nie rosną nam ogony? Dlaczego mamy tylko jedną parę rąk, a nie dwie? Jak to się dzieje, że w najwcześniejszym okresie naszego życia – kiedy każdy z nas był zarodkiem – biologia decyduje, w którym miejscu wyrosną nam nogi?

Odpowiedzi na te pytania przynoszą badania szwajcarskich naukowców z Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EFPL) i Uniwersytetu w Genewie. Na łamach „Science" opisują zdumiewający mechanizm, który precyzyjnie określa, które geny aktywują się w określonym czasie i decydują o kształcie ciała. Precyzja tego molekularnego zegara jest zaskakująca.

Naukowcy pod wodzą prof. Denisa Duboule i Daniela Noordermeera poświęcili kilka lat na analizowanie tego mechanizmu. Zbadali setki genów. Rezultatem tych badań jest pierwszy genetyczny – i mechaniczny – zegar sterujący aktywnością genów.

– Jesteśmy zbudowani z produkowanych kolejno po sobie plasterków – tłumaczy prof. Denis Duboule z EFPL. – Wszystko się dzieje w dokładnie określonym momencie.

Krok za krokiem

W ciągu 48 godzin rozwoju zarodkowego wytwarzana jest struktura ciała każdego zwierzęcia. Organizmy są budowane „plasterek po plasterku" – określa to prof. Duboule.

– Jesteśmy stworzeni z trzydziestu paru segmentów. Te segmenty odpowiadają z grubsza kręgom – mówi naukowiec.

Najciekawsze jednak jest to, że nowy segment dobudowywany jest mniej więcej co półtorej godziny. W określonym momencie aktywują się geny odpowiedzialne za konstrukcję części szyjnej, piersiowej, lędźwiowej i krzyżowej kręgosłupa.

– Gdyby ten zegar nie był dokładny, skończylibyśmy z żebrami sterczącymi na wysokości bioder – mówi prof. Duboule.

Ale skąd fragmenty naszego DNA „wiedzą", kiedy trzeba się aktywować?

– Wiedzieliśmy, że DNA odgrywa rolę swego rodzaju zegara. Ale nie wiedzieliśmy, co dokładnie się dzieje.

Naukowcy zbadali proces aktywowania się – jeden po drugim – genów Hox odpowiedzialnych za formowanie się ciała – kończyn i kręgosłupa.

Szwajcarski zegarek

– Geny Hox są ulokowane na łańcuchu DNA jeden za drugim, w czterech grupach. Najpierw część szyjna, później piersiowa i tak dalej – mówi prof. Duboule. – To ich niezwykłe usytuowanie musiało odgrywać jakąś rolę.

Jak opisują naukowcy na łamach „Science", cały proces jest zdumiewająco prosty. Wraz z rozwojem embrionu odwijają się kolejne elementy DNA. Dokładnie kiedy trzeba, rozwijają się i aktywują geny odpowiedzialne za formowanie zasadniczych części ciała. Jak opisują to Szwajcarzy, DNA można porównać do staroświeckiej karty perforowanej dla komputerów. Dostarcza ona instrukcji jedna za drugą. Najbardziej zaskakująca jest precyzja tego zegara.

– Rytm dobowy czy menstruacyjny wymagają do działania skomplikowanej maszynerii chemicznej – mówi naukowiec. – Mogą się przystosowywać  do zmiennych czynników otoczenia, ale generalnie są mało dokładne. Ale ten mechanizm jest znacznie bardziej precyzyjny. Nawet najmniejsze zaburzenie jego rytmu prowadziłoby do powstania nowego gatunku.

Z precyzją szwajcarskiego zegarka co 90 minut odwijany jest i aktywowany kolejny gen sterujący formowaniem organizmu. – Potrzeba dwóch dni, aby ten łańcuch się rozwinął. I to jest dokładnie tyle, ile potrzeba na wykształcenie wszystkich warstw zarodka – tłumaczy prof. Duboule.

 

Tylko na pierwszy rzut oka pytanie wydaje się trywialne. Dlaczego nie rosną nam ogony? Dlaczego mamy tylko jedną parę rąk, a nie dwie? Jak to się dzieje, że w najwcześniejszym okresie naszego życia – kiedy każdy z nas był zarodkiem – biologia decyduje, w którym miejscu wyrosną nam nogi?

Odpowiedzi na te pytania przynoszą badania szwajcarskich naukowców z Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EFPL) i Uniwersytetu w Genewie. Na łamach „Science" opisują zdumiewający mechanizm, który precyzyjnie określa, które geny aktywują się w określonym czasie i decydują o kształcie ciała. Precyzja tego molekularnego zegara jest zaskakująca.

Pozostało 80% artykułu
Nauka
Pełnia Księżyca w grudniu. Zimny Księżyc będzie wyjątkowy, bo trwa wielkie przesilenie księżycowe
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań