O modificare a unei singure gene a făcut ca gândacul să-și piardă cornul și să fie înlocuit cu un al treilea ochi în centrul capului. Cunoștințele cercetării ar putea fi folosite pentru a dezvolta un organ artificial funcțional adecvat pentru transplant.

cercetătorii

Poate că pare rupt dintr-o carte SF sau ca o imitație a unui corb de trei ori din celebrul serial Game of Thrones. Dar gândacul scarabeu din laboratoarele Universității din Indiana este real și reprezintă o importantă etapă biologică. Datorită lui, oamenii de știință vor afla mai multe despre biologia evoluției și despre modul în care genele individuale influențează dezvoltarea organelor.

Cercetări publicate luna trecută în prestigioasa revistă științifică PNAS, se bazează pe experimente anterioare în care s-a format accidental un al treilea ochi al unui gândac.

Oamenii de știință au studiat inițial gândacii de scarabe, care au un corn mic în centrul capului. Dacă biologii au oprit gena care codifică formarea acestui corn, s-a întâmplat ceva neașteptat: în loc de o schimbare a structurii capului (dispariția cornului), gândacul a dezvoltat un nou ochi - exact acolo unde cornul a fost localizat inițial.

Ca un kit de lego

Fenomenul s-a produs după o schimbare a funcționalității unei singure gene, în engleză se numește ortodenticulă (odt). Interesant este faptul că schimbarea cornului cu ochi suplimentari prin modificarea unei singure gene a funcționat doar pentru această specie specială de gândac, iar oamenii de știință nu au reușit să repete efectul la un torționar, o specie de gândac care nu are coarne pe cap.

„Biologia dezvoltării este complicată în parte, deoarece dezvoltarea creierului, a ochiului sau a armurii țestoase nu codifică o singură genă. Este o interacțiune a mii de procese individuale de dezvoltare care vor permite apariția acestor caracteristici ", a explicat șeful cercetării Armin Moczek în raportul universitar.

„Am constatat, de asemenea, că dezvoltarea unei noi trăsături corporale poate fi comparată cu construirea unei noi structuri de lego prin reutilizarea genelor vechi și a proceselor de dezvoltare într-un context nou”, spune Moczek, adăugând: „Astfel puteți face lucruri noi în locuri noi cu anumite cuburi. La picior, însă, cunoaștem regulile de construcție, unele piese se potrivesc între ele, iar altele nu. Încă nu cunoaștem atât de bine componentele individuale din biologie ".

Cercetările lui Moczek au arătat că dezvoltarea unei noi trăsături corporale - al treilea ochi de pe capul gândacului - nu necesită neapărat mecanisme biologice complexe și este suficient pentru a schimba funcționalitatea unei singure gene.

Ciclop de insecte

Al treilea ochi de pe capul gândacului a fost creat prin alăturarea a doi ochi suplimentari mai mici, care au crescut în locul unui colț. Interesant este că ochiul este funcțional. „În studiul nostru, am întrerupt experimental funcția unei singure gene. Ca răspuns la această întrerupere, restul capului gândacului a fost reorganizat pentru a forma o caracteristică extrem de complexă - un ochi compus în centrul capului. În plus, acest ochi funcționează ", spune Moczek.

Cercetătorii au descoperit că celulele care alcătuiesc ochiul nu sunt diferite de celulele din ochii normali. Este același tip de celule cu aceleași gene care conțin și conexiuni neuronale funcționale. După îndepărtarea chirurgicală a ochilor originali, al treilea ochi a răspuns la stimuli vizuali.

Această cercetare nu este doar un progres în recunoașterea funcțiilor genelor individuale și poate fi folosită și în medicină. Creșterea și dezvoltarea țesuturilor și natura lor genetică sunt foarte importante, de exemplu, în dezvoltarea unui organ artificial funcțional adecvat pentru transplant.