Lentää, kävelee tai ui, melkein jokaisella eläimellä on runko, joka on rakennettu peilikuvista, vasen puoli heijastaa oikeaa. Mutta tämä symmetria kulkee suurelta osin ihon syvyydessä. Esimerkiksi ihmisten sisällä sydän istuu vasemmalle, kun taas maksa kaareutuu oikealle.
Asiaan liittyvä sisältö
- Mitä ekstravertit ja introvertit voivat oppia etanoista
- UV-valo paljastaa fossiilisten kuorien värit
- Uudet syvänmeren etanat ovat luonnon omia punkkereita
Viime vuosisadan ajan tutkijat ovat etsineet geneettistä koodia, joka aiheuttaa sisäisen epäsymmetrian eläinvaltiossa, luodakseen täydellisemmän kuvan kaikkien olentojen kehittymisestä. Nämä geenit voidaan jäljittää jopa miljardeja vuosia viimeiseen yleiseen yhteiseen esi-ikään. Nyt kansainvälinen joukkue luulee löytäneensä sen tai ainakin osan siitä nöyrän lampi-etanan ansiosta.
Toisin kuin useimmat eläimet, etanat kantavat epäsymmetriaa selkänsä kuoren kiharoina. Lisäksi etanat eivät välttämättä kulje aina samalla tavalla - useimmat käpristyvät oikealle, mutta toiset voivat käpristyä vasemmalle.
Tämän viikon lehdessä Current Biology julkaistussa tutkimuksessa tutkijat kertovat, että formiini-geeni voi hallita alkavatko etanaalkiot kehittää vasemman tai oikean kiertynyttä kuorta. Tekemällä yhden muutoksen miljardeissa molekyylikirjaimissa, jotka muodostavat etanan perimän, tutkijat voivat vaihtaa oikean kiertäjän vasemmalle.
"Voit verrata geenin löytämistä neulan löytämiseen heinäsuovasta", sanoo pääkirjailija Angus Davison Nottinghamin yliopistosta.
Davison ja hänen kollegansa kartoittivat yli 3000 jättiläisen lampi- etanan eli Lymnaea stagnalisin genomeja ja etsivät eroja vasemman ja oikean puolen kääntyvien nilviäisten välillä. He kavensivat ensin, missä mielenkiinnon kohteena oleva geeni voi piiloutua, ja sitten aloittivat tutkimuksen tärkeimmistä eroista siinä, kuinka hyvin geenit hoitivat työnsä, eli rakentaa proteiineja, jotka kontrolloivat eläimen biologiaa.
Vaikka Davison onkin monumentaalinen tehtävä, hän sanoo saavansa tauon. Ryhmä löysi mutaation yhdestä geenistä, joka sulki proteiinin tuotannon etanan vastapäivään versiossa.
Vaikka lampi-etanankuoret käpristyvät yleensä myötäpäivään, ne voivat myös kiertyä päinvastaisella tavalla - mielenkiintoisilla seurauksilla. Yhtä varten parittelu heidän oikeakätisten pariensa kanssa on lähes mahdotonta. (Valokuva: Esther de Roij ja Gary McDowell, digitaalinen sävellys Jeremy Guay, Peregrine Creative) "Meillä on onni, koska osoittautuu, että mutaatio koputtaa geenin toiminnan", hän selittää. Näin ei aina ole. Vaikka mutatoitunut geeni kuulostaa hämmentävältä, useimmilla näistä genomin luonnollisista muutoksista ei ole suurta vaikutusta isäntään. Tässä tapauksessa kuitenkin pieni muutos kyseisessä geenissä - formin - esti sen rakentamasta proteiineja.
Sitten tutkijat yrittivät muuttaa vauvojen etanoiden kehitystapaa käsittelemällä etanan alkioita anti-formin-lääkkeellä. Kuten odotettiin, lääke sai normaalisti myötäpäivään kiertyvät etanat kiertymään päinvastaisella tavalla.
Yksikään käännetyistä etanoista ei selvinnyt hoidosta. Tarkka syy tähän on edelleen tuntematon, koska jotkut etanat esiintyvät luonnollisesti vastapäivään kiertyen. Mutta "on erittäin vaikea muuttaa epäsymmetriaa muuttamatta myös muita tärkeitä toimintoja", Davison sanoo. Ja formiini on geeni, jonka on aiemmin havaittu auttavan solutelineiden rakentamista kaikissa eläimissä, joten geenimuutoksilla voi olla tappavia seurauksia soluille.
Uutisia siitä, voisiko tämä geeni olla tärkeä epäsymmetrialle muissa organismeissa, joukkue käsitteli kehittyviä sammakkoalkioita samalla anti-formin-lääkkeellä, ja he saivat samanlaisia tuloksia - jotkut sammakot kasvattivat sydämensä kehonsa "väärälle" puolelle. Tämä viittaa siihen, että monissa muissa lajeissa piilevä epäsymmetria voidaan myös ainakin osittain hallita formiini-proteiinilla.
Tämä tutkimus kattaa yli vuosisadan juonteen ympäröivän etanankuoren kihartumisen.
Patologi Arthur Edwin Boycott ja hänen ystävänsä, amatööri-luonnontieteilijä, kapteeni C. Diver, julkaisivat vuonna 1923 löysän etanankuorien kiertämisen geneettisen valvonnan, joka perustui heidän työhönsä etanat lasipurkkeihin. Mutta toisin kuin ihmisen silmien värin perimät geenit, oikealla kiertyvä etana ei välttämättä kanna oikean kiertävää forminigeeniä.
Sen jälkeen kului melkein 60 vuotta sen jälkeen, kun tutkijat päättivät miten tämä toimii. Osoittautuu, että etanan käpristymistä kontrolloi jokin aine, jonka etana äiti on - löysästi käytetty termi, koska etanat ovat hermafrodiitteja -, jotka sisältyvät munan sisempiin soluihin tai sytoplasmaan. Tämä aine muutti kehittyvää vauvaa vaikuttaen sen käpristymissuuntaan.
"Se oli 34 vuotta sitten", sanoo biologi Richard Palmer, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, "ja he ovat yrittäneet selvittää, mikä [kyseinen aine oli] siitä lähtien."
Anna Davison ja hänen kollegansa. Nykyaikaisia laboratoriotekniikoita käyttämällä ryhmä ei vain tunnistanut geeniä, mutta he myös määrittelivät, että pienet solun epäsymmetriat voidaan havaita, kun alkio on vain kaksi solua suuri. Tulokset viittaavat siihen, että "makrotasolla on jotain universaalia järjestelmää, joka ohjaa epäsymmetriaa", Palmer sanoo.
Kuultuaan aluksi löytöstä, hänen yksisanainen vastauksensa tiivisti pitkän tavoitteen: ”Lopuksi”.
Mutta tapaus ei ole vielä täysin päättynyt. Geenin hallinta kelaamisessa ei koske kaikkia maapähkinöitä, ja siellä on ikävä kysymys, miksi etanat, toisin kuin ihmiset, eivät kaikki osoita samaa epäsymmetristä etusijaa ja käpristyvät jatkuvasti samaan suuntaan, Palmer sanoo.
Formin on todennäköisesti vain yksi geenien joukosta, joka hallitsee eläinten keskinäistä symmetriaa, Davison sanoo. Mutta nyt, kun heillä on viimeinkin tämä geeni näköpiirissä, joukkue toivoo, että nämä pienet kiharat auttavat heitä selvittämään, miksi me kaikki olemme hiukan kilometrejä sisällä.
Tutkijat olivat yllättyneitä huomatessaan, että toisin kuin lampi-etana, formin-geenin muutokset eivät näytä hallitsevan tämän japanilaisen maa-etanan kiharan suuntaa. (Esther de Roij)
