Чому наші тіла симетричні - Науки розливаються
Симетрія є правилом у тваринному світі, і саме їй ми завдячуємо різноманітності видів.
Два ока, два вуха, принаймні дві пари кінцівок ... У царстві тварин майже всі тіла побудовані симетрично: саме цій організації ми завдячуємо надзвичайній різноманітності видів. Таким чином, деякі наші гени кодують інформацію, необхідну кожній клітині, щоб знайти своє місце по обидві сторони осі.
У чому полягає інтерес симетрії з еволюційної точки зору ?
Це дозволяє організувати площини тіла навколо однієї або декількох осей, або двосторонніх (права/ліва), або радіальних (кругових, як, наприклад, у морських зірок). Наявність осей дозволяє розподілити просторові координати різними способами, подібно до карти, на якій ви розміщуєте точки. У випадку з хребетними існують також часові координати, що відповідають різним стадіям ембріогенезу. Різні координати дадуть різні результати з різною складністю залежно від еволюційних галузей.
Це те, що дозволяє видам пристосовуватися до навколишнього середовища ?
Обговорюється вплив навколишнього середовища. Адаптація - загальне правило, але причинно-наслідкові зв’язки ніколи не ясні. Не завжди можна бути ствердним, як Дарвін, який встановив причинно-наслідковий зв'язок між формою дзьоба та харчуванням у зябликів Галапагоських островів ... Одне впевнене: усі тварини мають молекулярні інструменти, необхідні для диверсифікації, такі як генетичний потенціал, що експлуатується, або не залежно від обставин. Вид із вибірковою перевагою перемагає інших.
Чи є якісь винятки із цього загального правила симетрії ?
Так і ні: книдарі, морські види, такі як медузи або корали, наприклад, не мають явної двосторонньої симетрії. Насправді симетрія присутня, але в іншій формі. Команда Інституту функціональної геноміки працювала над актинією, але існує понад 10000 видів книдарій, і ми знаємо, що вони дуже старі. Були знайдені скам'янілості ще до "кембрійського вибуху" (між 542 і 530 мільйонами років тому), коли види тварин дуже диверсифікувались. Тому книдарії передували двостороннім видам [тіло яких має двосторонню симетрію]. Інтерес у виборі їх як модельних організмів полягав у тому, щоб зрозуміти, чи і як молекулярний інструмент для симетрії присутній у простіших організмів.
Що це за «молекулярний інструмент», що дозволяє встановити симетрію ?
Ми знаємо, що задіяні три основні гени: Hox, PCB та Meis. Вони кодують позиційну інформацію, дозволяючи клітинам зайняти своє місце в організмі. Це як шматочки Лего, які поєднуються між собою. Їх значення під час ембріонального розвитку зараз добре встановлене, як і їх роль у захворюваннях (рак, наприклад, лейкемія), коли клітини більше не підкоряються звичним правилам. Довгий час вважалося, що збірка завжди однакова, звідси і здивування: як однакові збірки можуть надавати різні форми? Зараз ми знаємо, що ці білки здатні утворювати різні агрегати. Ще не всі вони розкриті.
Як можлива ця пластичність ?
Є два основних припущення. Перший пропонує сценарій, заснований на дуже незначних варіаціях, заснований на дуже малих структурах білка, утворених лише з чотирьох або п’яти залишків. Другий, над яким ми працюємо, постулює існування великих дезорганізованих областей всередині білків. Ці регіони, певним чином, могли б становити резервуари доступних форм, дозволяючи велику пластичність білкових структур і, отже, клітинну організацію.
Якими дивовижними є книдарі ?
Ці організми не виявляють морфологічних характеристик двосторонніх видів, але в них присутні гени Hox, PCB та Meis. Більш дивно, що вони також містяться в одноклітинних організмах. Звідси наше запитання: якщо є шматочки Lego, чи є пов’язані властивості теж? Наша робота показала, що з одноклітинного організму ми знаходимо значну частину клітинних знарядь тварин. За визначенням клітина не має осьової морфології, але має осьову оснастку. Він просто неповний, як гени Hox та PCB, або не може функціонувати таким, яким він є, як ген Meis. Отже, гіпотеза полягає в тому, що ці гени з часом придбали додаткові сигнатури для того, щоб урізноманітнити. Ніби під час еволюції організми на клітинному рівні роблять непотрібні в той час речі, але які стануть у пригоді згодом.
Ми вже можемо сказати, чому ?
Ні, ми повинні мати можливість робити генетику на одноклітинних організмах. Зараз така тенденція: деякі лабораторії намагаються виділити та мутувати деякі гени одноклітинних організмів.
Чи може ваше відкриття скласти гіпотезу, що пояснює кембрійський вибух ?
На даний момент сценарії, запропоновані для пояснення кембрійського вибуху, в основному палеонтологічні (збільшення ресурсів кисню та кальцію тощо) або кліматологічні (підвищення температур). Але це може бути випадковістю. Ми досі не знаємо, що спричинило цю надзвичайну диверсифікацію живих істот, і ми далеко не знаємо про це. !
Ілюстрація: Гармонія Прабху Б Досса (CC BY-NC-ND 2.0)
Опубліковано у вівторок, 18 березня 2014 р
Ці новини пропонує центр поширення знань університету Клод Бернар Ліон 1
Ви любили прочитайте цю статтю?
Ми рекомендуємо цей:
Стаття: Клео Швайєр, головний лаборант,
Задавайте йому свої запитання та коментарі.