Prawda

Poniedziałek, 6 maja 2024 - 23:14

« Poprzedni Następny »


Dzień Darwina

Skaczący DNA i ewolucja ciąży


Ed Yong 2015-02-12


Mniej więcej dziesięć lat temu Vincent Lynch napisał e-mail do Franka Grutznera i poprosił o próbkę tkanki ciężarnego dziobaka. Został uprzejmie spławiony.

Po mniej więcej ośmiu latach Grutzner zgłosił się do Lyncha. Jego zespół ma tkanki dziobaka, którego zagryzł jakiś pies. Mają macicę. Czy Lynch nadal chce kawałek?

“O rany, jasne!”


Dziobak był ostatnią, krytyczną częścią projektu, o którego wykonaniu Lynch, pracujący obecnie na University of Chicago, marzył od czasu, kiedy był studentem. Chciał badać ewolucję ciąży u ssaków, a konkretnie, zmiany genetyczne, które przekształciły stworzenia składające jaja (takie jak dziobak), w stworzenia, które rodzą żywe młode (jak my).


Dziobak ma krótką ciążę. Płód siedzi w macicy 2 do 3 tygodni, otoczony cienką skorupką jaja i odżywiany prymitywnym łożyskiem. Następnie wyłania się jako jajo. Torbacze, jak kangury i koala, także mają krótkie ciąże. Ale matki rodzą żywe młode, które żyją sobie w torbach aż podrosną. Inne ssaki – łożyskowce – trzymają swoje dzieci w macicy tak długo, jak to możliwe, odżywiając je poprzez skomplikowane łożysko. Ich ciąże potrafią być maratońskie – u słonia do dwóch lat.


Przeskok od składania jaj do żywych porodów był olbrzymi. Ssaki musiały przejść od trzymania pokrytego skorupką embriona przez kilka tygodni, do odżywiana płodu przez długie miesiące. Żeby zrozumieć, jak dokonały tego skoku, Lynch porównywał 13 różnych zwierząt, w tym składające jaja, takie jak dziobak; torbacze, takie jak opos krótkoogonowy; oraz łożyskowce, takie jak pies, krowa i pancernik. Skatalogował wszystkie geny, które każdy gatunek włącza w macicy podczas ciąży. Porównał następnie te różne zestawy, żeby dojść do tego, kiedy ssaki zaczęły (lub przestały) używać tych genów podczas rozmnażania.


Odkrył tysiące różnic, znacznie więcej niż się spodziewał. Na przykład, setki genów biorą udział w tworzeniu minerałów skorupki jaja; są aktywne w macicy dziobaka, ale milczące w macicach ssaków żyworodnych. I odwrotnie, torbacze i łożyskowce zaczęły aktywować setki genów biorących udział w tłumieniu układu odpornościowego i w przekazywaniu sygnałów hormonalnych między matką i płodem.


To wszystko ma sens. Embrion dziobaka jest podczas swojego krótkiego pobytu w macicy oddzielony od matki – i jej układu odpornościowego – przez skorupkę. „To jakby embrion miał płaszcz” – mówi Lynch. Kiedy ssaki wyewoluowały żyworodność, płaszcz zniknął i powstał problem. Każdy płód ma tylko połowę tych samych genów, co matka, więc układ odpornościowy matki uznaje tę grudkę rosnącej tkanki za potencjalne zagrożenie. Wczesne torbacze i łożyskowce – aby obywać się bez jaj w skorupkach – musiały wyewoluować sposoby opanowania reakcji immunologicznych, ale tylko w macicy. Potrzebne im także były sposoby wymiany sygnałów z embrionami. „Płód musi móc powiedzieć, Hej, tutaj jestem, a mama musi móc odpowiedzieć, Acha, no to w porządku” – mówi Lynch.


Jego badanie pokazuje, że zrobiły to przez zmianę przeznaczenia olbrzymiej liczby genów, które już miały swoje role w innych narządach, takich jak jelita, mózgi i krwiobieg. Ale jak? Jak zwierzę angażuje gen – lub tysiące genów – w innym narządzie?


Odpowiedź obejmuje skaczący DNA. Wiele odcinków genomu potrafi wyciąć się z otaczającego DNA i wkleić się gdzie indziej. Inne potrafią skopiować się i wstawić duplikaty w nowe miejsca. Te sekwencje są pasożytami genomowymi – reprodukują się, często kosztem swoich gospodarzy. Jeśli zakłócają funkcjonowanie innych genów w miejscu lądowania, mogą spowodować raka i inne choroby. Czasami jednak usadawiają się tam, gdzie są użyteczne.


Pomyśl o skaczącym DNA jak o podczerwonym czujniku w telewizorze. Czujnik rozpoznaje bodziec – sygnał z twojego pilota – i włącza telewizor. Wyobraź sobie, że czujnik robi tysiące kopii samego siebie i jakoś wmontowuje je w urządzenia w całym domu. Teraz, kiedy naciskasz pilota, ożywa telewizor, ale także zapalają się światła, pralka zaczyna chodzić, komputer włącza się i radio zaczyna grać. Przez powielanie i szerzenie czujnika zapewniasz, że ten sam bodziec włącza teraz wiele rzeczy.


To właśnie zdarzyło się podczas ewolucji ciąży, tylko bodźcem nie jest tam podczerwony sygnał, ale hormon o nazwie progesteron. U przodków ssaków łożyskowych skaczący DNA zaśmiecił genom sekwencjami, które rozpoznaje progesteron. Pozwoliły one temu jednemu hormonowi na włączanie olbrzymiej liczby nowych genów w macicy. I zrobiły to w czasie bardzo krótkim jak na standardy ewolucyjne, jak wylicza Lynch, tylko około miliona lat.


Craig Lowe
 ze Stanford University mówi, że przez dziesięciolecia naukowcy snuli teorie, że skaczący DNA mógłby zrobić coś takiego, ale Lynch pokazał, że rzeczywiście tak było. Lowe podejrzewa także, że inni naukowcy posłużą się tą samą metodą do badania ewolucji cech podobnych do ciąży, które początkowo wydają się przytłaczająco skomplikowane.


Istotnie, to właśnie od początku było motywacją Lyncha. Ciekawiło go, jak ewolucja tworzy całkowicie nowe struktury. „Niezbyt dobrze rozumiemy, jak powstaje coś zupełnie innego – mówi. – Łatwo wyobrazić sobie, jak adaptujesz zmiany na bazie istniejącej struktury, żeby otrzymać tylko nieco inną, jak zamiana płetwy w rękę lub w skrzydło nietoperza. Ale jak zaczyna się kończyna?”


Odpowiedź niemal z pewnością dotyczy używania istniejących genów w nowy i innowacyjny sposób. „Czy dzieje się to powoli i krok za krokiem, czy też można mieć duże zmiany genomowe, które reorganizują rzeczy większymi skokami? Nasza praca sugeruje, że możliwe są większe skoki”.


Źródło: 
Lynch, Nnamani, Kapusta, Brayer, Plaza, Mazur, Emera, Shehzad, Sheikh, Grutzner, Bauersachs, Graf, Young, Lieb, DeMayo, Feschotte & Wagner. 2015. Ancient Transposable Elements Transformed the Uterine Regulatory Landscape and Transcriptome during the Evolution of Mammalian Pregnancy. Cell Reports.http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2014.12.052


Jumping genes and the evolution of pregnancy

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Phenomena, 29 stycznia 2015



Ed Yong 


Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.
Strona www autora


Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj




Komentarze
1. "Aha", nie "Acha" Adam 2015-02-12


Nauka

Znalezionych 1476 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Tajemnice życia płodowego   Zimmer   2014-06-07
Czy ludzkość zmierza w kierunku kanibalizmu?   Lomborg   2014-06-09
Milczenie świerszczy   Yong   2014-06-11
Maccartyzm w klimatologii   Lomborg   2014-06-12
Życie w powiększeniu   Zimmer   2014-06-13
Pół miliarda lat samobójstw   Yong   2014-06-14
Amfisbeny   Naskręcki   2014-06-16
Pająk upodabnia się do ptasich odchodów   Coyne   2014-06-17
Tajemny składnik młodej krwi: oksytocyna?   Zimmer   2014-06-18
Architektura żywych budowli   Yong   2014-06-20
Krótko żyjące zwierzęta i bardzo stare rośliny   Zimmer   2014-06-21
Pająki społeczne wybierają swoje kariery   Yong   2014-06-23
Skrzydlata rzeka   Zimmer   2014-06-25
Dziwaczne, wysysające krew czerwie jurajskie   Cobb   2014-06-28
Zaproszenie na wspólne polowanie   Yong   2014-06-30
Marnie napisany artykuł o uroczym gryzoniu   Coyne   2014-07-03
Jak przypadek pomógł znaleźć sposób na suszę   Klein Leichman   2014-07-04
Przespać atak antybiotyku   Yong   2014-07-06
Uprawy GM są dobre dla środowiska     2014-07-08
Trawa w uchu. Ale po co?   Coyne   2014-07-09
Zoo w gębie   Zimmer   2014-07-10
Suplementem diety wampira   Yong   2014-07-11
Seks z wymarłym ludem dał gen życia na wysokości   Yong   2014-07-15
Lot przez przestrzeń wewnętrzną   Zimmer   2014-07-17
Osa, która zatyka wejście do gniazda trupami mrówek   Yong   2014-07-18
Czym jest nauka i dlaczego ma nas obchodzić?   Sokal   2014-07-22
Nowy, opierzony i czteroskrzydły dinosaur   Coyne   2014-07-23
Oglądanie oceanu brzęczącym nosem   Zimmer   2014-07-26
OLBRZYMI owad wodny (i kilka innych)   Coyne   2014-07-28
Najbardziej zdumiewające oczy w przyrodzie   Yong   2014-07-29
Czy jaszczurka “widzi” skórą   Yong   2014-08-02
Nowy opierzony dinozaur sugeruje, że większość dinozaurów miała pióra   Coyne   2014-08-03
Ewolucja łożyska a seksualna zimna wojna   Yong   2014-08-04
Energia odnawialna nie działa   Ridley   2014-08-07
Czy istnieje darwinowskie wyjaśnienie ludzkiej kreatywności?   Dennett   2014-08-08
Gry zespołowe plemników   Yong   2014-08-09
Oko ciemieniowe hatterii   Mayer   2014-08-10
Osobisty mikrobiom w cyfrach   Zimmer   2014-08-14
Izraelska koszulka EKG monitoruje serca, ratuje życie   Shamah   2014-08-17
Grantowie na Galápagos i ich hybrydowe gatunki   Coyne   2014-08-18
Ośmiornica dba o swoje jaja przez 53 miesiące, a potem umiera   Yong   2014-08-20
Cuda genetyki: arbuz bez pestek   Coyne   2014-08-25
Utracony sposób tworzenia ciał przed istnieniem  szkieletów i muszli   Yong   2014-08-26
Usunięcie obrzydzenia z medycyny mikrobiomowej   Zimmer   2014-08-28
Tysiąc współpracujących, samorganizujących się robotów   Yong   2014-08-30
Nogoprządki   Naskręcki   2014-09-01
Drzewo zapachów   Zimmer   2014-09-02
Sposób szczura na trujący pokarm   Yong   2014-09-05
Raczkowanie w ewolucji   Zimmer   2014-09-06
Zmieniająca kolor płachta zainspirowana skórą ośmiornicy   Yong   2014-09-08
Erotyczna doniosłość bioder walenia   Zimmer   2014-09-11
Co słychać w sprawie globalnego ocieplenia?   Ridley   2014-09-14
Foki mogły przenieść gruźlicę do Nowego Świata   Yong   2014-09-16
Jak kolibry odzyskały utracone przez ptaki odczuwanie słodyczy   Yong   2014-09-19
Ochrona zagrożonych węży wymaga ochrony węży jadowitych   Yong   2014-09-22
Uo, zaklinacz deszczu   Naskręcki   2014-09-23
Co wypadające dyski mówią nam o 700 milionach lat ewolucji   Zimmer   2014-09-24
O korzyściach przypadkowego kolekcjonowania okazów   Naskręcki   2014-09-28
Pradawnym płazom odrastały kończyny   Coyne   2014-09-29
Trawienny drapacz chmur   Yong   2014-09-30
Ofiary naszych ułomności   Naskręcki   2014-10-02
Jak dotarliśmy do teraźniejszości   Ridley   2014-10-05
Dlaczego kod genetyczny nie jest uniwersalny   Cobb   2014-10-06
Ukryte przed wzrokiem zoo w Central Park   Zimmer   2014-10-09
Specjacja sympatryczna we wnętrzu cykady   Yong   2014-10-10
Nocny stukot małych kopyt   Naskręcki   2014-10-12
Wojna domowa w ludzkim genomie     2014-10-13
Penetrujący jaskinie robot-wąż wzorowany na grzechotnikach rogatych   Yong   2014-10-19
Dowody ewolucji: wideo i nieco dłuższy wywód   Coyne   2014-10-22
O wyższości lepszego nad gorszym   Zimmer   2014-10-26
Powódź pożyczonych genów u powstania maleńkich ekstremistów   Yong   2014-10-30
Tak, neandertalczycy to my!   Mayer   2014-11-04
Zgarbowate   Naskręcki   2014-11-10
Facet od nauki przeciwko GMO   Coyne   2014-11-12
Figę dostaje ten kto rano wstaje   Yong   2014-11-13
Mrówki, altruizm i poświęcenie   Ridley   2014-11-14
Norowirus: doskonały patogen wyłania się z cienia   Zimmer   2014-11-15
Siedem narzędzi myślenia   Dennett   2014-11-19
Ciężarna wężyca przygotowuje się do macierzyństwa   Yong   2014-11-20
Naturalność życia rodzinnego?   Zimmer   2014-11-25
Genetyka kocich łat   Coyne   2014-11-26
Świat RNA   Cobb   2014-11-27
Dymorfizm płciowy i ideologia   Coyne   2014-12-01
Gdy mutację przeciwstawić infekcji – od anemii sierpowatej do Eboli   Lewis   2014-12-02
Nasze wewnętrzne pióra   Zimmer   2014-12-03
Nie wszystkie muchy latają   Naskręcki   2014-12-04
Jest tuż za tobą! Czy to duch, czy robot?   Yong   2014-12-06
Najstarsza jak dotąd identyfikacja medycyny sądowej   Coyne   2014-12-10
Samoloty bez pilotów i samochody bez kierowców   Ridley   2014-12-11
Tworzenie dowodów w oparciu o politykę   Ridley   2014-12-16
Pisklę przypominające wyglądem i zachowaniem trującą gąsienicę   Coyne   2014-12-18
Wierzący nagradzani za życia   Coyne   2014-12-21
Nietoperze owocożerne także mają sonar (ale niezbyt dobry)   Yong   2014-12-22
Implanty WiFi do mózgu dla rąk robota   Zimmer   2014-12-25
Naukowcy wprowadzają nową tradycję kulturową dzikim sikorkom   Yong   2014-12-26
List do władz Uniwersytetu  Harvarda   Pinker   2014-12-26
Dlaczego zwierzęta są urocze?   Coyne   2014-12-30
Dlaczego te dziwaczne owady sygnalizują ostrzeżenie po ataku?   Yong   2014-12-31
Leniwce i pancerniki widzą czarno-biały świat   Yong   2015-01-06
Ogony CAT osłabiają centralny dogmat – dlaczego ma to znaczenie i dlaczego nie ma   Cobb   2015-01-08

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk