Ομάδα κομμάτια μαζί το μυστήριο του τρόπου με τον οποίο οι μορφές ενός κυττάρου εξελίχθηκαν σε πολυκύτταρους οργανισμούς

Οι επιστήμονες έχουν μακρά αμηχανία για την εξελικτική μετάβαση από μονοκύτταρους οργανισμούς σε πολυκύτταρους οργανισμούς. Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχει πλέον συναρμολογήσει το μυστήριο, προσδιορίζοντας τις βασικές γενετικές αλλαγές που επέτρεψαν σε μεμονωμένα κύτταρα να συνεργαστούν και να σχηματίζουν πολυκυτταρικές αποικίες.

Τα ευρήματα της ομάδας, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature, αποκαλύπτουν ότι η μετάβαση σε πολυκυτταρική ικανότητα οφείλεται στην εξέλιξη ενός νέου τύπου γονιδίου, που ονομάζεται "πολυκυτταρικό γονίδιο". Τα πολυκυτταρικά γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για την επικοινωνία και τη συνεργασία των κυττάρων-κυττάρων και βρίσκονται μόνο σε πολυκύτταρους οργανισμούς.

"Η εξέλιξη των πολυκυτταρικών γονιδίων ήταν μια βασική καινοτομία που επέτρεψε να συναντηθούν μεμονωμένα κύτταρα και να σχηματίζουν πολύπλοκες, πολυκύτταρο οργανισμούς", δήλωσε ο ηγέτης της μελέτης Dr. Jonathan Weissman. "Η μελέτη μας παρέχει την πρώτη ολοκληρωμένη άποψη των γενετικών αλλαγών που συμμετείχαν σε αυτή τη σημαντική εξελικτική μετάβαση".

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια ποικιλία τεχνικών, συμπεριλαμβανομένης της συγκριτικής γονιδιωματικής και της γενετικής μηχανικής, για να εντοπίσουν τα πολυκυτταρικά γονίδια σε μια ποικιλία οργανισμών, από απλά σφουγγάρια έως σύνθετα ζώα. Διαπίστωσαν ότι τα πολυκύτταρα γονίδια είναι συνήθως οργανωμένα σε συστάδες και ότι αυτές οι συστάδες βρίσκονται συχνά κοντά σε γονίδια που εμπλέκονται στην κυτταρική διαίρεση και την ανάπτυξη.

Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι τα πολυκύτταρα γονίδια συχνά ρυθμίζονται από έναν συγκεκριμένο τύπο microRNA, που ονομάζεται "πολυκύτταρο microRNA". Τα microRNA είναι μικρά μόρια που ελέγχουν την έκφραση των γονιδίων και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και τη λειτουργία των πολυκυτταρικών οργανισμών.

"Τα ευρήματά μας παρέχουν μια νέα κατανόηση της γενετικής βάσης της πολυκυτταρίας", δήλωσε ο Weissman. "Αυτή η γνώση θα μπορούσε να μας βοηθήσει να αναπτύξουμε νέες θεραπείες για ασθένειες που προκαλούνται από ελαττώματα στην επικοινωνία και τη συνεργασία των κυττάρων-κυττάρων, όπως ο καρκίνος και οι νευροεκφυλιστικές διαταραχές".

Η μετάβαση από μονοκύτταρα οργανισμούς σε πολυκύτταρους οργανισμούς είναι ένα από τα σημαντικότερα γεγονότα στην ιστορία της ζωής στη γη. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί είναι σε θέση να εκτελούν ένα ευρύτερο φάσμα λειτουργιών από τους μονοκύτταρους οργανισμούς και κατάφεραν να αποικίσουν ένα ευρύτερο φάσμα περιβαλλόντων. Η εξέλιξη της πολυκυτταρίας έχει ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη σύνθετων οργανισμών, όπως τα φυτά, τα ζώα και οι άνθρωποι.