Μια τυχαία μετάλλαξη πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια οδήγησε στην εξέλιξη των πολυκύτταρων οργανισμών

Πολυκύτταροι οργανισμοί

Μόλις μία τυχαία μετάλλαξη 600 εκατομμύρια χρόνια πριν κατέστησε δυνατό, για τους μονοκύτταρους προγόνους μας να εξελιχθούν σε πολύπλοκους (πολυκύτταρους) οργανισμούς. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση eLife, η αλλαγή στη λειτουργία μια πρωτεΐνης οδήγησε στη πολυκύτταρη ζωή όπως τη ξέρουμε.

Η ζωή στη Γη αποτελείτο από μονοκύτταρους οργανισμούς για δισεκατομμύρια χρόνια. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί τελικά προέκυψαν καθώς οι μονοκύτταροι οργανισμοί άρχισαν να παίρνουν εξειδικευμένους ρόλους και να εργάζονται μαζί σε διαφορές διατάξεις που έγιναν τελικά οι ιστοί και τα όργανα των ζώων, των φυτών και των μυκήτων. Ωστόσο, πολύ λίγα είναι γνωστά σχετικά με τους μοριακούς μηχανισμούς πίσω από την εξέλιξη της πολυκυτταρικότητας.

Γνωρίζουμε ότι τα γειτονικά κύτταρα πρέπει να συντονιστούν μεταξύ τους για τις θέσεις τους όταν διαιρούνται. Και μία βασική πτυχή αυτής της διαδικασίας είναι ο προσανατολισμός μιας δομής που ονομάζεται μιτωτική άτρακτος, η οποία διανέμει τα χρωμοσώματα του μητρικού κυττάρου μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων. Μιτωτικές άτρακτοι που δεν είναι προσανατολισμένες σωστά μπορούν να οδηγήσουν σε καρκίνο, μεταξύ άλλων δυσφορμιών. Σε πολλά ζώα σήμερα, μια πρωτεΐνη (GKPID), μεσολαβεί για τον προσανατολισμό των ατράκτων συνδέοντας τις ατράκτους σε ειδικές πρωτεΐνες στα άκρα των κυττάρων.

Διαίρεση

Η ερευνητική ομάδα πίσω από τη μελέτη, ήθελαν να καταλάβουν ποια γονίδια είναι πίσω από τον συντονισμό πολλών μονοκύτταρων οργανισμών. Οι στενότεροι μας μονοκύτταροι οργανισμοί που ζουν ονομάζονται choanoflagellates και διαβιούν στον ωκεανό, κολυμπώντας γύρω και μαζεύοντας τροφή με την βοήθεια μιας κοντής ουράς ή μαστίγιου. Στη εικόνα πιο πάνω φαίνεται ένα choanoflagellate στη διαδικασία της διαίρεσης, με το DNA του μπλε και τη μιτωτική άτρακτο πράσινη. Μερικές φορές τα choanoflagellate ομαδοποιούνται μαζί σε πολυκύτταρους αποικίες με τα μαστίγια τους να κοιτούν προς τα έξω.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται προγονική ανασυγκρότηση πρωτεΐνης, η οποία συνδυάζει την αλληλούχιση του γονιδίου με μοντελοποίηση σε υπολογιστή, για την ανακατασκευή των γονιδιωμάτων των αρχαίων οργανισμών βασιζόμενοι στο DNA των ζωντανών τους απογόνων. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η GKPID εξελίχθηκε και έλεγχε τον προσανατολισμό της μιτωτικής ατράκτου μέσω ενός αρχαίου μηχανισμού : Η διαδικασία συγκροτήθηκε μέσα από μια σειρά γεγονότων «μοριακών εκμεταλλεύσεων» που επαναπροσδιόρισαν πρωτεΐνες για νέους και διαφορετικούς ρόλους.

Η ομάδα επίσης βρήκε ότι αυτές οι ουρές ή μαστίγια είναι κρίσιμης σημασίας για την οργάνωση πολυκύτταρων αποικιών, γεγονός που υποδηλώνει ότι η σύνδεση μεταξύ μαστίγιου και προσανατολισμού της κυτταρικής διαίρεσης ήταν σημαντική για τη μετάβαση των μονοκύτταρων οργανισμών σε πολυκύτταρο τρόπο ζωής. Τα μαστίγια έγιναν τελικά λιγότερα σημαντικά, καθώς η απλή μετάλλαξη κατέστησε δυνατό για τα νεοσυσταθείσα κύτταρα να προσανατολιστούν χωρίς αυτά.

Παραπομπές

Η μελέτη – Evolution of an ancient protein function involved in organized multicellularity in animals

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *