Prawda

Niedziela, 19 maja 2024 - 12:41

« 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 1479 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Opadający liść, latający smok   Yong   2015-01-10
Nowotwory są konsekwencją wieku, a nie grzechu   Ridley   2015-01-11
Lekcja ewolucji: specjacja w akcji!   Coyne   2015-01-12
Epidemiologia   Feldman   2015-01-13
Aquilops, mały dinozaur, który wiele mógł   Farke   2015-01-15
Mózgi dwudysznych wcale nie są nudne   Farke   2015-01-18
Nasi przyjaźni rozkładacze drożdży   Yong   2015-01-19
Rok 2014 był świetny dla Hupehsuchia   Farke   2015-01-24
Czy mikrobiom może się zbuntować?   Zimmer   2015-01-28
Moje życie zwolennika łagodnego ocieplenia   Ridley   2015-01-29
Dan Brown - akomodacjonista   Coyne   2015-01-31
Towarzyskim małpom w zimie jest cieplej   Yong   2015-02-01
Miejsce dla Hallucigenii   Łopatniuk   2015-02-08
Frankenstein dziś  nie może wyjść i się bawić   Zimmer   2015-02-11
Skaczący DNA i ewolucja ciąży   Yong   2015-02-12
Mitochondrialna donacja jest cudowną możliwością   Ridley   2015-02-13
O pochodzeniu kolorowych twarzy małp   Yong   2015-02-16
Mimikra chemiczna u mszyc   Coyne   2015-02-19
Ogon ćmy i nietoperze   Coyne   2015-02-23
Nasze wewnętrzne wirusy: obecne od 40 milionów lat   Zimmer   2015-02-27
Jak wirus odry stał się mistrzem zarażania   Zimmer   2015-03-01
Łowienie mikrobów u podstaw niedożywienia   Yong   2015-03-03
Astrocyty tworzą nowe neurony po udarze   Łopatniuk   2015-03-04
Trzecia droga ewolucji? Nie sądzę   Coyne   2015-03-05
Nie igraj z odrą   Łopatniuk   2015-03-06
Myszy z wszczepionym ludzkim DNA mają większe mózgi   Yong   2015-03-09
Pasożytnicze osy zarażone kontrolującymi umysł wirusami   Zimmer   2015-03-10
Twój spadek po przodkach, drogi strunowcu   Łopatniuk   2015-03-12
Modliszka storczykowa: czy upodabnia się do storczyka?   Coyne   2015-03-13
Ebola przenoszona drogą kropelkową?   Zimmer   2015-03-17
Woda odskakuje od skóry gekona   Yong   2015-03-19
Czerwonogłowe muchy   Naskręcki   2015-03-22
Porywacze mitochondriów   Łopatniuk   2015-03-23
Jesteśmy błyskawicznymi rozgryzaczami liczb   Zimmer   2015-03-24
Seks paproci i kreacjoniści   Coyne   2015-03-27
Piersi i jajniki, czyli rak i święto błaznów   Łopatniuk   2015-03-28
Walenie po niewłaściwej stronie świata   Zimmer   2015-03-31
Paliwa kopalne nie są wyczerpane, nie są przestarzałe, nie są złe   Ridley   2015-04-01
Francis Crick był niesamowitym geniuszem   Coyne   2015-04-02
Matrioszki, czyli płód w płodzie (fetus in fetu)   Łopatniuk   2015-04-03
Jak ryba łyka pokarm na lądzie?   Yong   2015-04-04
Dobór krewniaczy pozostaje wartościowym narzędziem   Coyne   2015-04-06
Malaria pachnąca cytryną    Zimmer   2015-04-07
Nowotwory sprzed tysiącleci   Łopatniuk   2015-04-08
Nowa i dziwaczna, zmieniająca kształt żaba   Coyne   2015-04-10
Czy mleko matek może odżywiać manipulujące umysłem mikroby?   Yong   2015-04-14
Wczesna aborcja farmakologiczna – skuteczna i bezpieczna, a w Arizonie w dodatku – odwracalna   Łopatniuk   2015-04-15
Małpo ty moja   Koraszewski   2015-04-17
Jak często geny przeskakują między gatunkami?   Coyne   2015-04-18
Młode mysie matki i oksytocyna   Yong   2015-04-21
Ciąg dalszy sporu o dobór grupowy   Coyne   2015-04-22
Jak psy zdobywają nasze serca?   Yong   2015-04-23
Niebo gwiaździste nade mną   Łopatniuk   2015-04-24
Żywotne pytanie   Ridley   2015-04-25
Czy rozum jest “większy niż nauka”? Kiepska próba deprecjonowania nauki   Coyne   2015-04-28
Kiedy Darwin spotkał inną małpę   Zimmer   2015-04-30
Redagowanie ludzkich embrionów: Pierwsze próby   Zimmer   2015-05-04
Robaki i rak   Łopatniuk   2015-05-09
Nowe skamieniałości: najwcześniejszy na świecie znany ptak   Coyne   2015-05-12
Pradawny DNA czyni z prehistorii otwartą książkę   Ridley   2015-05-13
Chiński dinozaur miał skrzydła jak nietoperz i pióra   Yong   2015-05-14
Czy człowiek musiał wyewoluować?   Coyne   2015-05-15
Gigantyczne walenie mają super elastyczne nerwy   Yong   2015-05-18
Znikające badaczki, czyli Sophie Spitz była kobietą   Łopatniuk   2015-05-21
Bambusowi matematycy   Zimmer   2015-05-25
Pierwsza znana ryba ciepłokrwista   Coyne   2015-05-27
Puszek kłębuszek, zdobywca serduszek   Łopatniuk   2015-05-28
Jak powiększyć kapitał naturalny   Ridley   2015-05-30
Symbiotyczna katastrofa długoletniej cykady   Yong   2015-06-02
Przypuszczalnie złamana kość    Coyne   2015-06-04
Tajemnica kangurzych adopcji   Zimmer   2015-06-05
Proszalne mruczenie kota zawiera płacz, dźwięk bardziej naglący i nieprzyjemny niż normalne mruczenie   Coyne   2015-06-09
Jak afrykańskie obszary trawiaste utrzymują tak wiele roślinożernych?   Yong   2015-06-11
Co tam, panie, w anatomii, czyli mózg, naczynia limfatyczne i inne drobiazgi   Łopatniuk   2015-06-13
Uratujmy producentów zombi!   Zimmer   2015-06-15
Mikrob, który dokonał inwazji karaibskich raf koralowych   Yong   2015-06-16
Ekomodernizm i zrównoważona intensyfikacja     2015-06-17
Kości! Wszędzie kości!   Łopatniuk   2015-06-20
Cud? Ryba-piła urodzona z dziewiczej matki   Coyne   2015-06-23
Rozproszony potencjał umysłowy owadów społecznych   Yong   2015-06-27
Jak i dlaczego ta gąsienica gwiżdże?   Coyne   2015-06-30
Co mamy zrobić z neuroróżnorodnością?   Coyne   2015-07-02
Ser z czekoladą, czyli w kuchni u patologów   Łopatniuk   2015-07-04
Nadajniki GPS zapowiadają nową epokę w badaniu zachowań zwierząt   Yong   2015-07-06
Seksizm w nauce: czy Watson i Crick naprawdę ukradli dane Rosalind Franklin?   Cobb   2015-07-07
Pielęgnice z jeziora w Kamerunie prawdopodobnie nie podlegały specjacji sympatrycznej: Część 1   Coyne   2015-07-09
Pielęgnice z jeziora w Kamerunie prawdopodobnie nie podlegały specjacji sympatrycznej: Część  2   Coyne   2015-07-10
Nowotwory spoza pakietu, czyli nie tylko czerniak   Łopatniuk   2015-07-11
Photoshop czy nie photoshop?   Naskręcki   2015-07-13
Gatunki inwazyjne są największym powodem wymierania   Ridley   2015-07-14
Depresja inbredowa u człowieka   Mayer   2015-07-15
Rozmowy między dzbanecznikiem a nietoperzem   Yong   2015-07-16
Zdumiewająca historia dwóch par bliźniąt   Coyne   2015-07-17
Ten chrząszcz niszczy twoją kawę przy pomocy bakterii   Yong   2015-07-22
Co wojny o klimat zrobiły nauce   Ridley   2015-07-23
Zabójcy z bagien   Naskręcki   2015-07-25
Jak olbrzymie krewetki mogą zwalczać chorobę tropikalną i biedę   Yong   2015-07-28
Ostrogony nie są naprawdę “żywymi skamieniałościami”    Coyne   2015-07-29
Czworonożny wąż   Mayer   2015-07-30
Gwałtownie ocieplający się klimat wywołał rewolucję megafauny   Yong   2015-07-31

« 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