Oamenii de știință au dezvăluit ruta genetică a creării întregului organism dintr-o singură celulă

Oamenii de știință au creat traseul genetic a modului în care celulele distincte se dezvoltă în viaţă complexă.

Viaţa voastră este rezultatul mai multor opțiuni alese. Scoală, carieră, relații; fiecare decizie se face într-o anumită ordine, bazându-se pe trecut, pentru a construi o hartă rutieră care va adus la starea actuală de a fi.

Celulele, într-un act de metamorfoză, îşi determină soarta în acelaşi fel.

“Crearea a diferite tipuri de celule în timpul dezvoltării, este asemănător cu aceea cum creşte un copil. La cinci ani el are potențialul de a face orice”, explică Sean Megason (en), profesor asociat de sisteme biologice la Harvard Medical School.

În mod similar, aproape toată viaţa de pe Pământ începe ca celule stem (en) embrionare, care apoi se divizează şi se dezvoltă în diferitele părți specializate ale unei ființe complexe.

Vedeţi şi: A fost găsită veriga care lipsea în evoluţia celulelor complexe

“Celulele care ajung să fie neuroni fac un set de decizii, în timp ce celulele musculare fac un set de alte decizii”, spune Megason (en).

Dar, modul exact cum aceste celule stem embrionare aleg ceea ce vor fi, rămâne încă un mister.

Unite şi Divizate

Evoluţionar vorbind, formele de viaţă multicelulare sunt unele abia recent apărute.

Ele pentru prima dată au apărut pe Pământ aproximativ 600 de milioane de ani în urmă, cel puțin cu două miliarde de ani mai târziu după ce strămoșii lor cu o celulă au evoluat.

Din motive pe care încă nu le înțelegem pe deplin, celulele unice au început să se reproducă, formând în cele din urmă organisme mai complexe.

“În prima zi, ele în cea mai mare parte se divizează, deci la sfârşitul zilei ele crează bilă rotundă de celule”, spune Megason (en).

“Dar, când vă veţi întoarce dimineața următoare, această bilă de celule va fi transformată într-un mic peşte.

El are ochi, inimă ce se zbate; are muşchi şi îşi poate îndoi coada.”

Potențialul incredibil al celulelor stem embrionare a devenit subiectul multor cercetări (şi controverse), în speranța că într-o bună zi putem direcționa celulele stem să crească în anumite stări, cum ar fi celule ale creierului, a pelii sau inimii.

Vedeţi şi: Inimă care se zbate, a fost pentru prima dată crescută în laborator folosind celule stem

Vedeţi şi: O femeie oarbă a recăpătat vederea după un tratament controversat cu celule stem

Dar, deşi decenii de cercetare au fost dedicate înțelegerii modului în care aceste celule se dezvoltă, o mare parte din ea a fost risipită şi necoordonată, spune Megason (en).

În trei studii (en) publicate în revista Science, el şi alte două echipe de la Harvard Medical School au analizat etapa de 24 de ore a dezvoltării peştelui zebră şi a broaștei, urmărind sute de mii de celule individuale pentru a încercă să înţeleagă cum şi de ce au crescut pentru a deveni mai specializate.

“Scopul meu a fost să văd ruta completă a creării tuturor tipurilor de celule într-un embrion”, explică el (en).

“Mai sunt încă multe de făcut, dar aceasta este prima hartă rutieră globală a dezvoltării”.

Cartografia Celulară

Crearea aceste hărți nu a fost ușoară. Utilizând o tehnică numită secvențiere a unei singure celule, cercetătorii au suspendat celulele individuale într-un amestec de apă şi ulei, apoi le-au “bar-codificat” înainte de procesare.

Această metodă a fost repetată pentru mii de celule, creând o provocare dificilă de date, atunci când a venit timpul să se analizeze ceea ce face fiecare celulă.

“Noi uneori ne imaginăm procesul de decizie a celulelor ca o minge ce se rostogolește la o vale care progresiv se ramifică în tot mai multe şi mai multe văi. Dar, în loc de o rostogolire pe o suprafață bidimensională, mingea se rostogolește pe o suprafață cu 25 000 de dimensiuni, câte una pentru fiecare genă”.

Adăugând un alt nivel de confuzie, în lumea celulară există “late-bloomeri” ( un termen ce descrie persoanele al căror talent (și, implicit, succes) se manifestă mai târziu în viață).

“Unele celule ar putea merge la colegiu şi la şcoala medicală foarte tinere, în timp ce alte mergând pe aceeași cale, o pornesc mult mai târziu sau progresează mult mai lent”, spune Megason (en).

Rezultatele studiului ajută la confirmarea unor convingeri anterioare privind comportamentul celular.

Celulele pot fi indecise sau confuze, existând într-o serie de stări mixte, înainte de a-şi găsi ultima lor carieră celulară.

Acolo ar putea exista chiar mai multe căi luate pentru a avea aceeași soartă.

Megason speră că cercetarea echipelor va oferi o “carte de reţetă” pentru oamenii de știință, arătând paşii întreprinși de gene în embrioni pentru a creea diferite tipuri de celule, “care apoi ar putea fi utilizate pentru a înlocui celulele la om care au fost pierdute în urma unei boli sau răni”.