Ať už letí, chodí nebo plave, téměř každé zvíře má tělo postavené ze zrcadlových obrazů, přičemž levá strana odráží pravou stranu. Tato symetrie však do značné míry probíhá hluboko v kůži. Například uvnitř lidí srdce sedí vlevo, zatímco játra jsou oblouky vpravo.
Související obsah
- Co se extroverti a introverti mohou naučit od šneků
- UV světlo odhaluje barvy fosilních skořápek
- Nové hlemýžďové hlemýždi jsou vlastní punkové rockery přírody
V minulém století vědci hledali genetický kód, který v živočišné říši vyvolává vnitřní asymetrii, aby vytvořil ucelenější obraz o vývoji všech tvorů. Tyto geny mohou být dokonce stopovány o miliardy let až po posledního univerzálního společného předka. Nyní si mezinárodní tým myslí, že ho našli - nebo alespoň jeho část, díky pokornému rybníku šnek.
Na rozdíl od většiny zvířat nesou hlemýždi svou asymetrii na zádech v podobě kadeřů svých skořápek. Aby toho nebylo málo, hlemýždi nemusí vždy jít stejným způsobem - nejvíce stočit doprava, ale ostatní mohou stočit doleva.
Ve studii zveřejněné tento týden v časopise Current Biology vědci uvádějí, že gen forminu dokáže kontrolovat, zda se embryí hlemýžďů začnou vyvíjet skořápkou vlevo nebo vpravo. Provedením jediné změny v miliardách molekulárních písmen, která tvoří šnekový genom, mohou vědci přepnout pravou natáčku doleva.
"Nalezení genu lze najít tak, že v kupce sena najdete jehlu, " říká vedoucí autor Angus Davison z University of Nottingham.
Davison a jeho kolegové zmapovali genomy více než 3 000 obřích rybníků hlemýžďů nebo Lymnaea stagnalis a hledali rozdíly mezi levicovými a pravými cívkami. Nejprve se zúžili, kde se daný gen může skrývat, a pak začali hledat klíčové rozdíly v tom, jak dobře si geny plní své úkoly, neboli vytvářely proteiny, které kontrolují biologii zvířete.
Ačkoliv to byl monumentální úkol, Davison říká, že se dostali do přestávky. Tým našel mutaci v jednom genu, který vypnul produkci proteinu v proti směru hodinových ručiček hlemýždě.
Ačkoli skořápky hlemýžďů se obvykle krouží ve směru hodinových ručiček, mohou také stočit opačným způsobem - s některými zajímavými důsledky. Pro jednoho, páření s jejich praváky je téměř nemožné. (Fotografie Esther de Roij a Gary McDowell, digitální kompozice Jeremyho Guaye, Peregrine Creative) "Měli jsme opravdu štěstí, protože se ukázalo, že mutace vyřadí funkci genu, " vysvětluje. To není vždy pravda. Ačkoli mutovaný gen zní znechuceně, většina z těchto přirozených změn v genomu nemá na jejich hostitele velký vliv. V tomto případě však malá změna v příslušném genu - formin - zabránila ve vytváření proteinů.
Vědci se poté pokusili změnit způsob, jakým se vyvíjejí dětské hlemýždi, ošetřením embryí hlemýžďů anti-forminovým lékem. Jak se očekávalo, lék způsobil, že hlemýždi, kteří se normálně kroutí ve směru hodinových ručiček, se otočili opačným způsobem.
Léčba nepřežila žádný z obrácených hlemýždí. Přesný důvod je stále neznámý, protože některé šneky přirozeně existují s kroutením proti směru hodinových ručiček. „Je však velmi obtížné změnit asymetrii, aniž by došlo ke změně dalších důležitých funkcí, “ říká Davison. A formin je gen, o kterém se dříve zjistilo, že pomáhá budovat buněčné lešení u všech zvířat, takže změny genu by mohly mít pro buňky smrtelné následky.
Tým zvědavý, zda by tento gen mohl být důležitý pro asymetrii v jiných organismech, tým ošetřoval vyvíjející se žabí embrya stejným antiforminovým lékem a dostali podobné výsledky - některé žáby rostly srdce na „špatné“ straně jejich těl. To naznačuje, že asymetrie, která se skrývá v mnoha dalších druzích, může být také, alespoň zčásti, kontrolována forminovým proteinem.
Tato studie zahrnuje více než století intrik kolem oblouku slimáků.
Patolog Arthur Edwin Boycott a jeho přítel, amatérský přírodovědec Captain C. Diver, zveřejnili v roce 1923 objev genetické kontroly kroucení šnekových skořápek na základě jejich práce šlechtění šneků ve sklenicích. Na rozdíl od zděděných genů pro barvu lidského oka však hlemýžď hlemýžď nemusí nutně nést gen forminu pravého zvlnění.
Vědcům trvalo téměř 60 let, než zjistili, jak to funguje. Ukazuje se, že stočení hlemýždi je řízeno nějakou látkou, kterou šnečí máma - volně používaný termín, protože hlemýžďi jsou hermafroditi - zahrnuta do vaječných vnitřků nebo do cytoplazmy. Tato látka změnila vyvíjející se dítě a ovlivnila jeho směr kadeře.
"To bylo před 34 lety, " říká biolog Richard Palmer, který se studie nezúčastnil, "a od té doby se pokoušejí zjistit, jaká [tato látka] byla."
Zadejte Davisona a jeho kolegy. Pomocí moderních laboratorních technik tým identifikoval nejen gen, ale také určil, že malé subcelulární asymetrie lze detekovat, když je embryo velké pouze dvě buňky. Výsledky naznačují, že „existuje nějaký univerzální systém, který řídí asymetrii na makro úrovni, “ říká Palmer.
Poté, co zpočátku zaslechl objev, jeho jednoslovná odpověď shrnula dlouhý úkol: „Konečně.“
Případ však ještě není zcela uzavřen. Genová kontrola navíjení se nevztahuje na všechny hlemýžďy v zemi a je tu otravná otázka, proč hlemýždi, na rozdíl od lidí, nevykazují stejnou asymetrickou preferenci a důsledně se krouží stejným směrem, říká Palmer.
Formin je pravděpodobně jen jeden ze sady genů, které kontrolují symetrii mezi zvířaty, říká Davison. Ale teď, když konečně mají tento gen ve svých památkách, tým doufá, že jim tyto malé kadeře pomůžou rozmotat, proč jsme uvnitř všichni trochu mimo.
Vědci byli překvapeni, když zjistili, že na rozdíl od šnekového jezírka se zdá, že změny ve forminovém genu neovládají směr kudrlinky tohoto japonského šneka. (Esther de Roij)
