Bilim adamları, garip bir hayvanın sonsuz gençliğinin sırrını ortaya koyuyor

SoxC hücre kümelerinin (mor) ve bağ kasının (sarı) farklılaşma büyümelerini gösteren bir transgenik deniz anemonunun dokunaçlarından enine kesit. Kredi bilgileri: Andreas Diener

Deniz anemonlarında, yüksek oranda korunmuş genler, nöronlar ve glandüler hücreler arasında sürekli farklılaşmayı sağlar.

Deniz anemonları görünüşte ölümsüz hayvanlardır. Yaşlanmaya ve insanların zaman içinde yaşadığı olumsuz etkilere karşı bağışık görünüyorlar. Ancak, ebedi gençliklerinin kesin nedenleri tam olarak anlaşılamamıştır.

Anemonun genetik izi Nematostella vectensis Bu inanılmaz derecede eski hayvan filumunun üyelerinin, daha karmaşık organizmalar gibi nöronal farklılaşma için aynı gen dizilerini kullandığını ortaya koyuyor. Bu genler, anemon ömrü boyunca organizmadaki tüm hücrelerin homeostazını korumaktan da sorumludur. Bu sonuçlar yakın zamanda dergide yayınlandı. hücre raporları Ulrich Technau başkanlığındaki bir grup evrimsel biyolog tarafından Viyana Üniversitesi.

Neredeyse tüm canlılar, çeşitli nöronlar ve glandüler hücreler gibi çeşitli hücre tiplerinden oluşan belirli doku ve organları oluşturmak için karmaşık yollarla bir araya gelen milyarlarca değilse de milyonlarca hücreden oluşur. Bununla birlikte, çeşitli hücre tiplerinin bu kritik dengesinin nasıl ortaya çıktığı, nasıl düzenlendiği ve farklı organizmaların farklı hücre tiplerinin ortak bir kökene sahip olup olmadığı açık değildir.

Her iki hücre katmanında 1 transgenik nöron 1 (kırmızı) ile deniz anemonlarının optik uzunlamasına kesiti. Kaslar yeşil lekeli ve hücre çekirdekleri mavidir. Kredi bilgileri: Andreas Diener

Tek hücreli damgalama ortak atalara yol açar

Viyana Üniversitesi’ndeki Kök Hücrelerin Tek Hücre Düzenlemesi (SinCeReSt) Araştırma Platformu’na da başkanlık eden gelişimsel evrim biyoloğu Ulrich Technau liderliğindeki araştırma grubu, her tür ve türdeki nöron ve bezin çeşitliliğini ve evrimini deşifre etti. Deniz anemonlarının gelişimsel kökenleri Nematostella vectensis.

Bunu başarmak için, son on yılda biyotıp ve evrimsel biyolojide devrim yaratan bir yöntem olan tek hücre transkripsiyonunu kullandılar.

Bununla, tüm organizmalar tek hücrelere ayrıştırılabilir – ve şu anda her hücrede ifade edilen tüm genlerin kodu ayrı ayrı çözülebilir. Farklı hücre tipleri, ifade ettikleri genlerde temel olarak farklılık gösterir. Bu nedenle, her bir hücrenin moleküler parmak izini belirlemek için tek hücreli transkriptler kullanılabilir” diye açıklıyor mevcut yayının ilk yazarı Julia Steiger.

Çalışmada örtüşen parmak izlerine sahip hücreler gruplandırılmıştır. Bu, bilim adamlarının, her biri benzersiz ifade gruplarına sahip olan, gelişimin geçiş aşamalarındaki belirli hücre tiplerini veya hücreleri ayırt etmelerini sağladı. Ayrıca araştırmacıların farklı dokuların ortak soy ve kök hücre popülasyonlarını tanımlamasına da izin verdi.

Şaşırtıcı bir şekilde, önceki varsayımların aksine, nöronların, salgı hücrelerinin ve diğer duyu hücrelerinin, canlı hayvanlarda genetik etiketleme ile doğrulanabilen tek bir ortak ata popülasyonundan ortaya çıktığını bulmuşlardır. Omurgalılarda da nöronal işlevlere sahip bazı bez hücreleri bilindiği için, bu durum bez hücreleri ile nöronlar arasında çok eski bir evrimsel ilişkiye işaret ediyor olabilir.

Sürekli kullanımda olan eski genler

Bir gen, bu ortak progenitör hücrelerin gelişiminde özel bir rol oynar. SoxC, nöronların, bez hücrelerinin ve nöronların tüm birincil hücrelerinde eksprese edilir ve yazarların da nakavt deneylerinde gösterebildikleri gibi, tüm bu hücre tiplerinin oluşumu için gereklidir.

“İlginç bir şekilde, bu gen olağandışı değil: aynı zamanda insanlarda ve diğer birçok hayvanda sinir sisteminin oluşumunda önemli bir rol oynuyor; bu, diğer verilerle birlikte, nöronal farklılaşmanın bu kilit düzenleyici mekanizmalarının, tüm dünyada korunduğunu gösteriyor. hayvanlar alemi.’, diyor Technow.

Yazarlar, farklı yaşam evrelerini karşılaştırarak, deniz anemonlarında, embriyodan yetişkin organizmaya kadar nöronal gelişimin genetik süreçlerinin korunduğunu ve böylece yaşam boyunca nöronal homeostaziye katkıda bulunduğunu buldular. Nematostella vitensis.

Bu dikkat çekicidir çünkü insanlardan farklı olarak deniz anemonları yaşamları boyunca kayıp veya hasar görmüş nöronların yerini alabilir. Gelecekteki araştırmalar için bu, deniz anemonlarının daha karmaşık organizmalarda sadece embriyonik aşamada meydana gelen bu mekanizmaları yetişkin organizmada kontrollü bir şekilde nasıl sürdürdüğü sorusunu gündeme getiriyor.

Referans: Julia Steiger, Alison J. Cole, Andreas Diener, Tatiana Lebedeva, Grigory Jenkovic, Alexander Reis, Robert Rischel, Elizabeth Taudes, Mark Lassnig ve Ulrich Technau, “Tek hücreli transkriptomlar, glandüler nöronal soyların korunmuş düzenleyicilerini tanımlar”, 20 Eylül 2022 ve hücre raporları.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111370