Bicie ewolucyjnego zegara molekularnego
Wiele procesów biologicznych w obrębie rozwoju i chorób człowieka kontrolowanych jest przez zegary molekularne, włączając w to rytmiczne powstawanie somitów w procesie embriogenezy kręgowców. Somity będące fragmentami tkanek dają początek kręgom i związanym z nimi mięśniom. Naukowcy uczestniczący w inicjatywie ARTHROPODSEGCLOCK przyjrzeli się zegarowi segmentacji u owadów i kręgowców, wykorzystując w tym celu trojszyka gryzącego (Tribolium castaneum). Wcześniejsze prace przeprowadzone przez jednego z członków zespołu projektowego ujawniły uderzające podobieństwo pomiędzy sposobem wytwarzania przez ten gatunek segmentów tułowia a procesem budowania u kręgowców (w tym ludzi) zwielokrotnionych struktur wewnętrznych, takich jak kręgi i przylegające do nich mięśnie. Wyniki badań wskazują potencjalną drogę zmian ewolucyjnych w obrębie sieci genów odpowiedzialnych za powstawanie u owadów poszczególnych segmentów. Przejście od segmentacji sekwencyjnej podobnej do tej obserwowanej u trojszyków do segmentacji symultanicznej występującej u muszek z rodziny Drosophila najprawdopodobniej wiązało się ze zmianami w porządku czasowym. Proces ten obejmował ekspresję genów kluczowych dla rozwoju, a także związane z tym zmiany kierunku interakcji regulatorowych pomiędzy wspomnianymi genami. Zidentyfikowano również trzy zachowane czynniki, które kontrolują proces segmentacji zarówno w przypadku Drosophili, jak i Tribolium. Badacze porównali obie grupy, wywołując zmiany w obrębie oddziaływań pomiędzy najważniejszymi genami odpowiadającymi za segmentację na różnych etapach procesu. Rezultaty tych prac sugerują, że zmiany wzorca czasoprzestrzennego odegrały u owadów kluczową rolę w przejściu od segmentacji sekwencyjnej do symultanicznej. Znaczenie wspomnianych trzech czynników wzrasta jeszcze bardziej, gdy weźmiemy pod uwagę fakt, że u kręgowców biorą one udział w kształtowaniu rozwijającej się osi ciała. Cofając się zgodnie z ewolucyjnym porządkiem chronologicznym, można stwierdzić, że z dużym prawdopodobieństwem zostały one odziedziczone od wspólnego przodka żyjącego ponad 500 milionów lat temu. Co więcej, wyniki badań dowodzą, że czynniki czasowe współtworzą u trojszyków czoło fali, które przetwarza informacje czasowe w drganiach molekularnych zegara segmentacji we wzór przestrzenny tworzonych segmentów. Sytuacja ta przedstawia się analogicznie do czoła fali u kręgowców, które również daje początek segmentom, lecz wykorzystuje inny zestaw genów. Rezultaty inicjatywy ARTHROPODSEGCLOCK pogłębiły naszą wiedzę z dziedziny ewolucji zwierząt. Chrząszcze z rodzaju Tribolium zostały uznane za bardzo użyteczny model do celów badań nad zegarami molekularnymi.
Słowa kluczowe
Ewolucyjny, zegar molekularny, ARTHROPODSEGCLOCK, Tribolium, segmentacja sekwencyjna
