Zrozumienie, skąd pochodzimy, może rzucić światło na to, jak samo życie ewoluowało w jego oszałamiającą złożoność. Badanie zanurza się w początkach samych komórek, które umożliwiają gojenie, wzrost i regeneracja u zwierząt: komórki macierzyste. Śledząc zaskakujące korzenie krytycznych białek z starożytnymi organizmami jednokomórkowymi, badania te odkrywają historię, która łączy ludzkość z jej najwcześniejszymi przodkami, ujawniając, jak ewoluowały elementy budulcowe życia na długo przed tym, jak zwierzęta spacerowały po ziemi.
Naukowcy od dawna zastanawiają się nad początkami zwierząt wielokomórkowych i tym, jak ich komórki rozwijają się w tak szeroki wybór form i funkcji. Nowe badanie prowadzone przez profesora Ralfa Jaucha, dr. Alexa de Mendozę i ich kolegów z University of Hongkong i Max Plancck Institute for Land Mikrobiologii rzuca światło na historię białek Sox i Pou, które są niezbędne dla funkcjonowania Komórki macierzyste zwierzęce. Opublikowane w Nature Communications, badania kwestionują poprzednie założenie, że białka te pojawiły się tylko u zwierząt.
Wyniki tego badania ujawniają, że białka Sox i PoU były obecne u jednoczesnych przodków zwierząt. Białka te zostały odkryte w choanoflagellanaty, organizmach jednokomórkowych ściśle związanych ze zwierzętami. Co ciekawe, stwierdzono, że białka Sox w tych organizmach są podobne do wersji ssaków, szczególnie SOX2, a nawet mogą przekształcić mysie komórki ciała w komórki z możliwością rozwoju w dowolnym rodzaju wyspecjalizowanych komórek. Jednak białka POU z tych organizmów, choć podobne pod względem struktury, brakowało niezbędnych cech do wykonania tej transformacji.
Eksperci w tej dziedzinie mogą uznać za przekonujące komentarze głównego badacza. Profesor Jauch wyjaśnił: „Nasze ustalenia sugerują, że ewolucja zwierząt komórek macierzystych mogła obejmować adaptację wcześniej istniejącego zestawu czynników transkrypcyjnych”. Oznacza to, że cechy białek Sox ze starożytnych organizmów mogły uczynić je odpowiednimi do wczesnych procesów komórek macierzystych zwierząt.
Zaawansowane techniki pozwoliły badaczom odtworzyć wersje starożytnych białek Sox i przetestować ich umiejętności. Eksperymenty te wykazały, że takie białka mogą indukować transformację komórek ciała w wszechstronne komórki macierzyste u współczesnych zwierząt. Sugeruje to, że narzędzia potrzebne do tworzenia komórek macierzystych istniały na długo przed pojawieniem się zwierząt, potencjalnie zwiększając się do życia wielokomórkowego.
Idąc dalej, implikacje tej pracy rozszerzają nasze zrozumienie, w jaki sposób ewoluowały różnorodność i złożoność komórek. Naukowcy podkreślają, że te białka, udoskonalone w czasie, odgrywają kluczową rolę w pomaganiu komórek w utrzymaniu ich zdolności do odnawiania i przekształcania się w wyspecjalizowane formy. Ich badanie identyfikuje również luki w starszych badaniach, które mogły nie docenić, jak szeroko rozpowszechnione były te białka u starożytnych jednokomórkowych krewnych zwierząt.
Ostatecznie badania te zawierają mocne dowody, że białka Sox i PoU były kluczowymi graczami w rozwoju zwierząt komórek macierzystych, nawet przed istnieniem organizmów wielokomórkowych. Łączy znaczący brakujący element w historii ewolucji i przygotowuje scenę dla dalszych badań w mechanizmach, które pomogły żyć z prostych do złożonych form.
Referencje dziennika
Gao, Y., Tan, DS, Girbig, M., i in. „Pojawienie się czynników transkrypcyjnych Sox i Pou poprzedza pochodzenie zwierząt komórek macierzystych”. Nature Communications (2024). Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-024-54152-x
O autorach
Profesor Ralf Jauch jest wybitnym naukowcem specjalizującym się w biologii komórek macierzystych i regulacji transkrypcji. Z siedzibą na University of Hongkong jest liderem w odkrywaniu mechanizmów molekularnych, które napędzają tożsamość komórkową i pluripotencję. Jego praca koncentruje się na czynnikach transkrypcyjnych, takich jak białka Sox i Pou, które odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu i różnicowaniu komórek macierzystych. Z głębokim zaangażowaniem w zrozumienie ewolucyjnego pochodzenia tych czynników, profesor Jauch mosta pola biologii molekularnej i nauk ewolucyjnych. Jego innowacyjne badania wykorzystują najnowocześniejsze techniki do rekonstrukcji starożytnych białek, rzucając światło na to, jak złożoność komórkowa pojawiła się w czasie ewolucyjnym. Powszechnie szanowany za swój rygor naukowy, aktywnie współpracuje z globalnymi badaczami i mentorami kolejnym pokoleniem naukowców. Dzięki przełomowym badaniom profesor Jauch nadal wnosi znaczący wkład w biologię komórek macierzystych, jak i nasze rozumienie najwcześniejszych fundamentów molekularnych życia.
Dr Alex de Mendoza jest widocznym biologiem ewolucyjnym, którego badania bada molekularne pochodzenie złożonych form życia. Powiązany z Queen Mary University of London, poświęcony dekodowaniu, w jaki sposób wczesne czynniki transkrypcyjne, takie jak Sox i Pou, przyczynia się do ewolucji organizmów wielokomórkowych. Praca dr De Mendoza łączy teorię ewolucyjną z najnowocześniejszą biologią molekularną, umożliwiając mu odkrycie starożytnych mechanizmów genetycznych, które ukształtowały różnorodność życia. Jego badania denerwują, w jaki sposób przodkowie jednokomórkowi położyli podwaliny pod zwierzęcką komórki macierzyste, ujawniając fascynujący związek między starożytnymi białkami a współczesną biologią. Znany ze swojego interdyscyplinarnego podejścia, dr De Mendoza współpracuje z naukowcami na całym świecie, aby odpowiedzieć na podstawowe pytania dotyczące ewolucji życia. Dzięki badaniom, nauczaniu i naukowym zasięgu nadal inspiruje ciekawość o pochodzeniu wielokomórkowości i ścieżkach molekularnych, które łączą życie starożytne z dzisiejszymi systemami biologicznymi.
