Odkrycia dotyczące ewolucji pomagają wyjaśnić pochodzenie narządów

Zidentyfikowano grupę komórek zarodkowych odpowiedzialnych za wzrost narządów, ale niewiele wiadomo o ich pochodzeniu. Okazuje się, że pochodzenie mezodermy może być powiązane z ewolucją życia na Ziemi.

Zdrowie

Mezoderma(odnośnik otworzy się w nowym oknie) to nazwa nadana określonej grupie komórek występujących w zarodkach zwierząt. Są to komórki, z których zbudowane są tkanki wewnętrzne, w tym mięśnie, serce, nerki i krew. „Tkanki i narządy powstałe z mezodermy znacznie się różnią u różnych zwierząt”, mówi Andreas Hejnol z Uniwersytetu w Bergen(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Norwegii, koordynator projektu EVOMESODERM. „Historia ewolucji komórek mezodermy pozostaje niejasna”. Biolodzy ewolucyjni od dawna zmagają się z pytaniami dotyczącymi mezodermy. Nie ustalono dokładnie kiedy i gdzie powstała. „Wszystko ma swój początek. Od jakich komórek pochodzi więc mezoderma?”, pyta Hejnol. „Związane z tym jest pytanie: które tkanki utworzone z mezodermy pojawiły się jako pierwsze? Istnieje wiele otwartych pytań, które są ważne dla naszego zrozumienia tego, jak powstał ludzki układ narządów”.

Ewolucja mezodermy

W ramach projektu EVOMESODERM, wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Hejnol starał się wykorzystać swoje poprzednie przełomowe prace nad komórkami układu pokarmowego, by odpowiedzieć na pytania dotyczące mezodermy. Uczony chciał zająć się niektórymi podstawowymi kwestiami związanymi z ewolucją tych komórek i opracować dane, które zainspirują do dalszych badań. „Był to projekt, w którym pod lupę wzięto proces ewolucji, dlatego istotne było badanie różnych gatunków pod kątem ich rozwoju”, mówi Hejnol. „Porównywanie to kluczowy proces w biologii ewolucyjnej. Im więcej ma się danych, tym obraz jest wyraźniejszy”. Hejnol łączy zaawansowaną bioinformatykę, obrazowanie na żywo i metody molekularne w celu analizy wielu różnych zarodków zwierzęcych. Pozwoliło mu to szczegółowo opisać rozwój mezodermy u różnych gatunków.

Rozwój u różnych gatunków

Badaczowi udało się wykazać, że mezoderma zmieniała się u różnych gatunków według bardzo podobnych schematów. Hejnol potwierdził również, że pierwszymi tkankami pochodzącymi z mezodermy były mięśnie i gonady(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „To rodzi interesujące pytanie o homologię(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wszystkich tkanek mezodermalnych”, dodaje. W ramach projektu wykazano również, że mechanizmy molekularne dla konkretnego typu komórek mezodermalnych, zwanych nefrydiami(odnośnik otworzy się w nowym oknie), są takie same u różnych gatunków. Jednak w toku ewolucji bardziej złożonych narządów ich rozmiar, kształt i struktura uległy znacznym zmianom. „Proces ten przebiegał inaczej w przypadku formowania hemocytów(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w organizmach bezkręgowców oraz krwinek”, podkreśla Hejnol. „Te komórki pojawiają się po utworzeniu mezodermy”. Natomiast nie udało się ustalić, w jaki sposób ewoluują nowe typy komórek. „Historia ewolucji jest o wiele bardziej zmienna, niż się spodziewaliśmy rozpoczynając projekt”, dodaje koordynator.

Zainteresowanie ewolucją

Sukcesy projektu EVOMESODERM pomogły zwrócić uwagę środowiska naukowego na mezodermę i wzbudziły zainteresowanie wśród badaczy z innych dziedzin. „Przykładowo, immunolodzy zazwyczaj nie interesują się ewolucyjną historią układu odpornościowego, ale w oparciu o informacje zwrotne, które otrzymaliśmy po opublikowaniu naszej pracy, możemy powiedzieć, że zwróciliśmy uwagę na badany temat. Podejrzewam, że spotkamy się z podobnymi reakcjami po opublikowaniu naszych badań dotyczących ewolucji krwi”. Wyniki projektu będą służyć jako podstawa przyszłych inicjatyw badawczych. „Skupimy się teraz na odkryciach ewolucyjnych, które pojawiły się w trakcie prowadzenia badań”, zauważa Hejnol. „To wciąż badania podstawowe, ale przyczynią się do zdobywania wiedzy o naszym pochodzeniu i czasach, gdy nasi przodkowie mieszkali jeszcze w oceanie”.