Ένα μονοκύτταρο είδος που ανακαλύφθηκε σε θαλάσσια ιζήματα γύρω από τη Χαβάη το 2017 με ηλικία πάνω από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, επέτρεψε στους ερευνητές να απαντήσουν στο ερώτημα
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης, μελετώντας το «Chromosphaera perkinsii», ένα μονοκύτταρο είδος που ανακαλύφθηκε το 2017 σε θαλάσσια ιζήματα γύρω από τη Χαβάη, παρατήρησε ότι το είδος δισεκατομμυρίων ετών σχηματίζει πολυκύτταρες δομές που μοιάζουν έντονα με τα έμβρυα ζώων.
Αυτές οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι γενετικά προγράμματα που σχετίζονται με την εμβρυϊκή ανάπτυξη μπορεί να υπήρχαν πριν από την εμφάνιση της ζωικής ζωής ή ότι το Chromosphaera perkinsii ανέπτυξε ανεξάρτητα παρόμοιες διαδικασίες.
Ως εκ τούτου, η φύση κατείχε τα γενετικά εργαλεία για να «δημιουργήσει αυγά» πολύ νωρίτερα από ό,τι για να «δημιουργήσει κοτόπουλα».
Διαδικασία εξέλιξης μεμονωμένων κυττάρων
Οι πρώτες μορφές ζωής στη Γη ήταν μονοκύτταροι οργανισμοί, όπως μύκητες ή βακτήρια, δηλαδή αποτελούνταν από ένα μόνο κύτταρο. Με την πάροδο του χρόνου τα ζώα εξελίχθηκαν ως πολυκύτταροι οργανισμοί, εξελισσόμενοι από ένα ωάριο σε πολύπλοκους οργανισμούς. Αυτή η εμβρυϊκή ανάπτυξη ακολουθεί ακριβή στάδια που είναι εκπληκτικά παρόμοια μεταξύ των ζωικών ειδών και μπορεί να χρονολογούνται σε μια περίοδο πριν από την εμφάνιση των ζώων. Ωστόσο, η μετάβαση από μονοκύτταρα είδη σε πολυκύτταρους οργανισμούς δεν είναι ακόμα καλά κατανοητή.
Η Ουμάγια Ντούντιν, η οποία μόλις διορίστηκε επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Βιοχημείας της Σχολής Επιστημών του Πανεπιστημίου της Γενεύης, και η ομάδα της ξεκίνησαν μια μελέτη για το «Chromosphaera perkinsii», ένα πρωτόγονο είδος αρχέγονων. Αυτός ο μονοκύτταρος οργανισμός διαχωρίστηκε από την εξελικτική γραμμή των ζώων πριν από περισσότερα από ένα δισεκατομμύριο χρόνια και η μελέτη του προσφέρει πολύτιμη εικόνα για τους μηχανισμούς που μπορεί να συνέβαλαν στη μετάβαση στην πολυκυτταρικότητα.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα του «Chromosphaera perkinsii» διαιρούνται χωρίς περαιτέρω ανάπτυξη αφού φτάσουν στο μέγιστο μέγεθος τους, σχηματίζοντας πολυκυτταρικές αποικίες παρόμοιες με τα αρχικά στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης των ζώων. Χωρίς προηγούμενο, αυτές οι αποικίες διατηρούν σχεδόν το ένα τρίτο του κύκλου ζωής τους και αποτελούνται από τουλάχιστον δύο διαφορετικούς τύπους κυττάρων, ένα φαινόμενο που προκαλεί έκπληξη για αυτόν τον τύπο πλάσματος.
«Αν και το Chromosphaera perkinsii είναι ένα μονοκύτταρο είδος, αυτή η συμπεριφορά υποδηλώνει ότι υπήρχαν πολυκυτταρικές διαδικασίες συντονισμού και διαφοροποίησης σε αυτό το είδος πριν από την εμφάνιση των πρώτων ζώων στη Γη», εξηγεί η Ντούντιν, επόπτης της μελέτης.
Ακόμα πιο εκπληκτικό είναι ότι ο τρόπος με τον οποίο αυτά τα κύτταρα διαιρούνται και η τρισδιάστατη δομή τους θυμίζει εκπληκτικά τα πρώτα στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης στα ζώα.
Η ανάλυση της γενετικής δραστηριότητας σε αυτές τις αποικίες, σε συνεργασία με τον δρ. Τζον Μπερνς του Biglo/Bigelow Laboratory for Oceanic Sciences, αποκάλυψε ενδιαφέρουσες ομοιότητες με τα έμβρυα ζώων, υποδηλώνοντας ότι γενετικά προγράμματα που σχετίζονται με πολύπλοκη πολυκύτταρη ανάπτυξη υπήρχαν πριν από περισσότερα από ένα δισεκατομμύριο χρόνια.
«Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι ένα είδος που ανακαλύφθηκε πρόσφατα μας επιτρέπει να επιστρέψουμε πριν από περισσότερα από ένα δισεκατομμύριο χρόνια», εξηγεί ο Μάριν Ολιβέτα, τεχνικός εργαστηρίου στο Τμήμα Βιοχημείας της Σχολής Επιστημών του Πανεπιστημίου της Γενεύης και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. Στην πραγματικότητα, αυτή η μελέτη υποδηλώνει ότι είτε η αρχή της εμβρυϊκής ανάπτυξης υπήρχε πριν από τα ζώα, είτε οι μηχανισμοί πολυκυτταρικής ανάπτυξης εξελίχθηκαν ξεχωριστά στο Chromosphaera perkinsii. Ένα εύρημα που απέδειξε την απάντηση στο πάντα παρόν ερώτημα εάν τα αυγά δημιουργήθηκαν πριν από τις κότες.
Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Nature.