Vedci preniesli embryonálne „organizátorové“ bunky z hrebenatky Mnemiopsis leidyi do embryí sasanky Nematostella vectensis a v hostiteľovi tým vyvolali vznik ďalších úst a hltana. Výsledok naznačuje, že schopnosť buniek usmerniť základný plán tela mohla vzniknúť veľmi skoro v dejinách živočíchov. Zároveň však nejde o uzavretú otázku: časť odborníkov považuje evolučné závery štúdie za sľubné, no nie definitívne.
Cell transplant across the tree of life hints at how animals emerged.
Práca vyšla 17. júna v časopise Nature a nadväzuje na klasické experimenty z 20. rokov minulého storočia. Vtedy embryologička Hilde Mangold presunula zhluk buniek medzi embryami mlokov a ukázala, že tieto bunky dokážu v hostiteľovi spustiť tvorbu druhej telesnej osi. Práve tým sa v biológii ujal pojem embryonálny „organizátor“ — oblasť, ktorá počas vývinu riadi, aký telesný plán sa má vytvoriť.
Tentoraz sa výskumníci zamerali na hrebenatky, teda Ctenophora, ktoré mnohí vedci pokladajú za veľmi skorú vetvu živočíšneho evolučného stromu. Stanislav Kremnyov z Friedrich Schiller University Jena a jeho kolegovia v embryách Mnemiopsis leidyi identifikovali organizátor v oblasti blastopóru. Keď tieto bunky transplantovali do embryí sasanky Nematostella vectensis, prijímajúce embryo vytvorilo nadbytočné ústa a hltan.
To je dôležité preto, že veľká časť novovzniknutých štruktúr nevzniká len z prenesených buniek samotných. Organizátor skôr pôsobí ako riadiace centrum: vysiela signály okolitému tkanivu a usmerňuje ho, čo má počas vývinu vytvoriť. V praktickej reči to znamená, že nejde o obyčajný presun stavebného materiálu, ale o presun buniek, ktoré dokážu „inštruovať“ cudzie embryo.
Podľa autorov by to mohlo znamenať, že organizátor patril k veľmi starým biologickým novinkám, ktoré pomohli pri prechode od jednobunkových foriem k mnohobunkovým živočíchom s usporiadaným telom. Táto interpretácia je zaujímavá aj preto, že podobné bunky už v roku 2007 opísal tím vedený Ulrichom Technauom v embryách Nematostella vectensis. Nová práca tak posúva otázku ešte hlbšie do evolučnej minulosti.
Nie všetci vedci sú však presvedčení o všetkých dôsledkoch štúdie. Samotný výsledok transplantácie vzbudil pozornosť a Ulrich Technau ho privítal s nadšením, no článok zároveň pripomína, že širšie tvrdenia o pôvode organizátora a o najstarších vetvách živočíchov zostávajú predmetom diskusie.
Kremnyov sa k experimentu dostal pomerne priamo. V laboratóriu Andreasa Hejnola, spoluautora štúdie, sa chová viacero nezvyčajných bezstavovcov. Po príchode do laboratória tam Kremnyov pridal aj Mnemiopsis leidyi. Tento druh kladie denne priehľadné embryá, takže vedci mohli dobre sledovať rané štádiá vývinu. Pri pozorovaní si všimol tvorbu blastopóru — štruktúry, ktorá je u iných živočíchov spájaná s embryonálnym organizátorom — a rozhodol sa túto oblasť priamo transplantovať.
U hrebenatiek sa blastopór objavuje počas gastrulácie, teda v ranom štádiu vývinu niekoľko hodín po oplodnení. Práve v tomto čase sa začína organizovať základné usporiadanie embrya. Úspešný prenos tak poskytol experimentálny argument, že aj táto skupina má bunky s organizátorovou aktivitou.
Čo je embryonálny organizátor
Embryonálny organizátor je v širšom biologickom kontexte skupina buniek, ktorá počas vývinu neurčuje len vlastný osud, ale ovplyvňuje aj susedné bunky.
Snímka zobrazuje: Researchers transplanted cells between embryos of a comb jelly ( Mnemiopsis leidyi, right) and a starlet sea anemone ( Nematostella vectensis ,.
Takéto bunky vydávajú signály, na ktoré okolité tkanivá reagujú zmenou vývinu. Vďaka tomu sa z pôvodne podobných buniek začne formovať usporiadané telo s konkrétnymi štruktúrami. Nová štúdia ukazuje, že táto schopnosť sa zrejme neobmedzuje len na známe modelové živočíchy, ale môže siahať aj k veľmi starým vetvám evolučného stromu.
Prečo je dôležitý blastopór
Blastopór je otvor alebo oblasť vznikajúca počas gastrulácie, keď sa embryo začína priestorovo prestavovať.
Snímka zobrazuje: Hilde Mangold, shown here holding her baby, discovered embryonic ‘organiser cells' in 1924 during her PhD. Credit: Science Source/Science Photo.
V mnohých živočíšnych skupinách ide o kľúčové miesto pre ďalšie usporiadanie tela. V tomto prípade práve pozorovanie blastopóru v embryách Mnemiopsis leidyi priviedlo autorov k hypotéze, že by tam mohol sídliť organizátor. Samotná štúdia potom túto predstavu testovala transplantáciou, nie iba opisom tkaniva pod mikroskopom.
Čo experiment naznačuje o pôvode zvierat
Ak majú hrebenatky skutočne organizátor porovnateľný s inými živočíchmi, ide o dôležitý údaj pre evolučnú biológiu. Môže to znamenať, že mechanizmy usmerňujúce plán tela vznikli veľmi skoro. To je podstatné pre debatu o tom, ako sa objavili prvé zvieratá a aké vlastnosti už mali ich najstarší predkovia. Treba však zdôrazniť, že ide o interpretáciu významu výsledku, nie o definitívne uzavretie sporu o najstarších živočíšnych vetvách.
Hrebenatky aj sasanky patria medzi organizmy, ktoré pomáhajú skúmať veľmi rané kapitoly evolúcie živočíchov. Nejde o bežné laboratórne modely v takom rozsahu ako napríklad stavovce, no práve ich postavenie na evolučnom strome z nich robí cenný materiál. V tomto prípade bola dôležitá aj praktická stránka: Mnemiopsis leidyi produkuje priehľadné embryá, v ktorých sa dá raný vývin dobre sledovať.
Čo zostáva otvorené
Nová práca poskytuje silný experimentálny podnet, no neukončuje širšiu diskusiu. Otvorené zostáva, ako presne tento typ organizátorovej aktivity súvisí s najstaršou evolúciou živočíchov a do akej miery možno výsledok priamo prenášať na pôvod celého živočíšneho plánu tela. Takéto otázky si zvyčajne vyžadujú kombináciu embryologických pokusov, porovnávacej biológie aj molekulárnych údajov. Štúdia preto skôr posúva debatu dopredu, než by ju uzavrela.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
