Πώς η εξέλιξη διαμορφώνει τις γεωμετρίες της ζωής:Οι επιστήμονες λύουν ένα μακροχρόνιο βιολογικό παζλ

Σε μια πρωτοποριακή ανακάλυψη, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τους ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστημών και Τεχνολογίας της Οκινάουα (OIST), το Πανεπιστήμιο του Σικάγο και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έσπασε τελικά ένα μακροχρόνιο αίνιγμα στον τομέα της εξελικτικής βιολογίας. Η ομάδα ήταν σε θέση να συνδέσει ποσοτικά τις γεωμετρικές ρυθμίσεις των ιστών σε οργανισμούς, τη λεγόμενη αρχιτεκτονική ιστών, στους υποκείμενους γενετικούς και αναπτυξιακούς κανόνες κατά την εξέλιξη της ζωής. Η μελέτη σηματοδοτεί ένα σημαντικό ορόσημο στην κατανόηση του ρόλου των αναπτυξιακών μηχανισμών στη διαμόρφωση της ποικιλομορφίας και της πολυπλοκότητας της ζωής στη γη.

Η αρχιτεκτονική των ιστών αναφέρεται στη χωρική οργάνωση των κυττάρων στους ιστούς και παίζει θεμελιώδεις ρόλους σε διάφορες διεργασίες, από τη λειτουργία των ιστών και την ομοιόσταση έως την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Παρά τη σημασία του, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να αναπτύξουν μια ολοκληρωμένη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο προκύπτουν οι περιπλοκές της αρχιτεκτονικής ιστών. Αυτό οφείλεται κυρίως στις προκλήσεις στην αποσαφήνιση της σχέσης μεταξύ των γενετικών πληροφοριών που μεταφέρονται στους οργανισμούς, γεγονός που καθορίζει τους κανόνες ανάπτυξης και τα περίπλοκα γεωμετρικά πρότυπα πλήρως σχηματισμένων ιστών.

Η μελέτη Breakthrough που δημοσιεύθηκε στο φημισμένο περιοδικό Elife χρησιμοποίησε έναν ισχυρό συνδυασμό πειραματικών και θεωρητικών προσεγγίσεων, χρησιμοποιώντας συστήματα μοντέλων όπως το Fruit Fly Drosophila Melanogaster. Η ομάδα αναγνώρισε βασικά γονίδια που ρυθμίζουν το μέγεθος, το σχήμα και τη διάταξη των κυττάρων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Χαρακτηρίζοντας προσεκτικά τις αρχιτεκτονικές ιστών σε μεταλλαγμένες μύγες όπου διαταράχθηκαν συγκεκριμένα γονίδια, οι ερευνητές καθιέρωσαν μια άμεση σχέση μεταξύ γενετικών μεταβολών, αναπτυξιακών διεργασιών και των τελικών μοτίβων που παρατηρήθηκαν στους ιστούς.

Η ομάδα ήταν έκπληκτος που διαπίστωσε ότι σχετικά μικρές αλλαγές στα αναπτυξιακά προγράμματα μπορούν να οδηγήσουν σε εντυπωσιακά διαφορετικές και περίπλοκες γεωμετρίες στους ιστούς. Αυτές οι αλλαγές δεν επηρεάζουν μόνο τη λειτουργία των ιστών άμεσα, αλλά μπορούν επίσης να επηρεάσουν σημαντικά τη συνολική μορφή και την ευρωστία των οργανισμών, αποδεικνύοντας πόσο μικρές γενετικές αλλαγές μπορούν να οδηγήσουν σε μεγάλης κλίμακας εξελικτικούς μετασχηματισμούς και βιολογική ποικιλομορφία.

"Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν τη βαθιά επιρροή των αναπτυξιακών μηχανισμών στη διαμόρφωση των γεωμετριών της ζωής", εξηγεί ο καθηγητής KO, ένας από τους επικεφαλής ερευνητές της μελέτης. "Αποδεικνύουμε ότι ο εξελικτικός μετασχηματισμός των αρχιτεκτονικών ιστών υπερβαίνει τις απλές αλλαγές στο μέγεθος ή τη διάταξη του ιστού.

Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει νέες οδούς για την προώθηση της εξελικτικής βιολογίας και της αναπτυξιακής έρευνας, υπόσχεται να ρίξει φως στις θεμελιώδεις διαδικασίες που οδήγησαν τη διαφοροποίηση των μορφών και των λειτουργιών της ζωής σε όλη την ιστορία της εξέλιξης.