Το αρθρωτό ζώο που ζει και πεθαίνει και μετά ζει ξανά
Όταν ακούμε τη λέξη «ζώα», εννοούμε διακριτούς μεμονωμένους οργανισμούς που δεν έχουν μορφολογική σχέση με άλλους οργανισμούς. Ωστόσο, ορισμένα ζωικά είδη έχουν εξελιχθεί ως αρθρωτοί οργανισμοί που συγκεντρώνονται για να δημιουργήσουν αποικίες και να δρουν μαζί ως μεγα-οργανισμοί.
Αυτή είναι η περίπτωση του θαλάσσιου ασπόνδυλου Botryllus schlosseri (Εικόνα 1), τα οποία συνδυάζονται για να δημιουργήσουν μια αποικιακή οντότητα δομοστοιχείων, όπου κάθε ενότητα είναι μια ζωντανή μονάδα. Ένας Botryllus Η αποικία αποτελείται από πολλά, και έως και εκατοντάδες (μερικές φορές χιλιάδες) ατόμων ομαδοποιημένα. Το Botryllus είναι ένας μικροσκοπικός οργανισμός. Κάθε ώριμο στοιχείο έχει συνήθως μήκος 1 mm και μια αποικία μπορεί να φτάσει το μέγεθος μερικών εκατοστών.
Οι αποικίες μπορούν να βρεθούν στο φωτικό στρώμα των θαλασσών (το τμήμα του ανώτερου στρώματος της θάλασσας που δέχεται το φως του ήλιου), μόνιμα προσαρτημένες σε ένα στερεό υπόστρωμα από τον χιτώνα (όπως το όνομα του υποφύλου:Tunicates ), μια μήτρα ζελατινώδους ιστού άφθονη με αιμοφόρα αγγεία (Εικόνα 2). Οι ζωοειδείς είναι προσκολλημένοι στην πάνω πλευρά του χιτώνα και συνδέονται φυσικά μέσω των αιμοφόρων αγγείων. Αυτή η σύνδεση μεταξύ των ατόμων στην αποικία προωθεί τον συγχρονισμό των κύκλων ζωής και θανάτου τους.
Υπάρχουν τρεις γενιές ενοτήτων που κατοικούν και ζουν ταυτόχρονα σε μια αποικία. Η ζωή και ο θάνατος κάθε γενιάς συνδέονται στενά με έναν συνεχή ρυθμικό κύκλο ασεξουαλικής εκβλάστησης των νέων γενεών, που συνοδεύεται από ωριμότητα και γήρανση της παλιάς γενιάς. Το συνεχές ποδήλατο του Botryllus Οι μονάδες ονομάζονται Blastogenesis και εξαρτάται από τη θερμοκρασία, όπου στους 20°C κάθε κύκλος διαρκεί μια εβδομάδα (υψηλές θερμοκρασίες έχουν ως αποτέλεσμα μικρότερους κύκλους και το αντίστροφο). Ο βλαστογονικός κύκλος χωρίζεται χονδρικά σε τέσσερα στάδια, Α, Β, Γ και Δ, ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης των ενοτήτων (Εικόνα 3).
Κάθε ενότητα ζει για περίπου τρεις εβδομάδες (τρεις βλαστογονικοί κύκλοι). Για τις δύο πρώτες εβδομάδες της ζωής, μια ενότητα αναφέρεται ως μπουμπούκι και ολοκληρώνει την ανάπτυξη του σώματος και των οργάνων της. Στην αρχή της τρίτης εβδομάδας της ζωής, το δομοστοιχείο – που τώρα ονομάζεται ζωοειδής, ανοίγει το στοματικό σύφωνό του, επιτρέποντάς του να τρέφεται και να αναπαράγεται ανεξάρτητα από τα άλλα στοιχεία της αποικίας. Ένα εξαιρετικό φαινόμενο εμφανίζεται στην αποικία την τελευταία ημέρα της τρίτης εβδομάδας, όταν τα παλιά ζωοειδή αρχίζουν να συρρικνώνονται και να εξαφανίζονται. Οι παλιοί ζωοειδείς περνούν από μια 24ωρη διαδικασία απορρόφησης στον χιτώνα όσο είναι ακόμα ζωντανοί, με την καρδιά τους να είναι η τελευταία που πηγαίνει.
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε από το εργαστήριο του Baruch Rinkevich στο Israel Oceanographic &Limnological Research (IOLR) (Ben-Hamo, O. et. al, 2018), έχει επικεντρωθεί στη μελέτη της ανάπτυξης και της γήρανσης των δομοστοιχείων κατά τη διάρκεια του Βλαστογονικού κύκλου. Ο κύκλος έχει εξεταστεί σε σχέση με ένα πολύ ενδιαφέρον γονίδιο, που ονομάζεται Mortalin. Η μορταλίνη είναι υπεύθυνη για την αναδίπλωση και την επιδιόρθωση των πρωτεϊνών στα κύτταρα. Η αλληλουχία του γονιδίου Mortalin βρέθηκε ότι είναι σε μεγάλο βαθμό συντηρημένη σε όλα τα πειραματόζωα, γεγονός που υποδηλώνει την αναγκαιότητά της για κυτταρική λειτουργία. Το Mortalin ανταποκρίνεται σε διάφορους τύπους στρες. Προηγούμενες μελέτες έδειξαν τη σύνδεσή του με την ανάπτυξη του οργανισμού, τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, τον καρκίνο και τη γήρανση.
Το κεντρικό δόγμα στη βιολογία υποστηρίζει ότι ένα συγκεκριμένο γονίδιο μπορεί να μεταγραφεί σε RNA και το RNA πρέπει να μεταφραστεί σε πρωτεΐνες. Ο αριθμός των αντιγράφων RNA που μεταγράφονται υποδηλώνει το επίπεδο συμμετοχής της πρωτεΐνης στα κύτταρα. Ο αριθμός αντιγράφων Mortalin των μεταγραφών RNA (επίπεδα) λήφθηκε δειγματοληπτικά σε ολόκληρο το Botryllus αποικία, σε όλο τον βλαστογονικό κύκλο. Τα επίπεδα βρέθηκαν να είναι σημαντικά αυξημένα στο τελευταίο στάδιο του κύκλου (στάδιο Δ) όταν λαμβάνει χώρα η διαδικασία απορρόφησης των παλαιών μονάδων.
Η δοκιμή αποκάλυψε επίσης ότι τα επίπεδα Mortalin ήταν σημαντικά υψηλότερα στους οφθαλμούς, σε σύγκριση με τα ζωοειδή, στο στάδιο D. Ο μηχανισμός της απορρόφησης των παλαιών ζωοειδών στο στάδιο D περιλαμβάνει τον μηχανισμό ελεγχόμενου κυτταρικού θανάτου, επίσης γνωστό ως Απόπτωση. Είναι επίσης αξιοσημείωτο ότι οι νεαρές και οι ηλικιωμένες μονάδες συνδέονται φυσικά με αιμοφόρα αγγεία, ωστόσο οι οφθαλμοί δεν επηρεάζονται από τον θάνατο των παλιών ζωοειδών.
Μετά την παρατήρηση των επιπέδων Mortalin και τον χειρισμό τους (χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο φάρμακο αναστολέα), οι επιστήμονες πρότειναν ότι το Mortalin μπορεί να λειτουργήσει ως φύλακας για τα νεαρά μπουμπούκια ενάντια στον τεράστιο αποπτωτικό θάνατο των παλιών ζωοειδών. Συμπερασματικά, το Mortalin, ένας βιοδείκτης γήρανσης, αποδείχθηκε ότι παίζει ρόλο στη γήρανση των μονάδων. Επιπλέον, Botryllus schlosseri , αυτό το εσωτερικό ζώο, θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως ένα απροσδόκητο πολλά υποσχόμενο ζώο για μελέτες σχετικά με τη γήρανση του οργανισμού.
Η πρώτη συγγραφέας, η Oshrat Ben-Hamo, δημιουργεί τέχνη εμπνευσμένη από την επιστήμη στον ελεύθερο χρόνο της και έχει αναπαραστήσει την έρευνα που συζητήθηκε εδώ στον πίνακα που απεικονίζεται στην Εικόνα 4. Για περισσότερα από την τέχνη της:https://www.instagram.com/osher .science.art/
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Coupling astogenic aging in the colonial tunicate Botryllus schlosseri με την πρωτεΐνη του στρες μορταλίνη, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Developmental Biology. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Oshrat Ben-Hamo από την Ισραηλινή Ωκεανογραφική &Λιμνολογική Έρευνα και το Πανεπιστήμιο της Χάιφα, την Amalia Rosner, Claudette Rabinowitz και Baruch Rinkevich από την Ωκεανογραφική &Λιμνολογική Έρευνα του Ισραήλ και Matan Orenological Research &A Israel Orenological Research από Πανεπιστήμιο.
Αναφορά:
- Ben-Hamo, O., Rosner, A., Rabinowitz, C., Oren, M., &Rinkevich, B. (2018). Σύζευξη αστογόνου γήρανσης στον αποικιακό χιτώνα Botryllus schlosseri με την πρωτεΐνη του στρες μορταλίνη. Αναπτυξιακή βιολογία , 433 (1), 33-46.
