iPon Cikkek

Több sejttől a többsejtűig

Dátum | 2012. 01. 22.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Több mint 500 millió évvel ezelőtt néhány egysejtű élőlényből többsejtű csoportosulások kezdtek kialakulni, lehetővé téve a növények és állatok későbbi kifejlődését. Ennek a lépésnek a mibenléte mindig is az evolúciós biológia egyik központi problémája volt, és egy új kutatás eredményei talán most némi fényt derítenek a kérdést övező rejtélyre.

A Minnesotai Egyetem kutatói reprodukálták az egysejtűek csoportba rendeződését laboratóriumi körülmények között. A kísérlet eredményeképpen az egysejtű élesztőgombákból többsejtű csoportok alakultak ki, amelyekben a sejtek csoportként működtek együtt, szaporodtak és alkalmazkodtak a környezetükhöz.


Will Ratcliff és Michael Travisano meglepően rövid idő alatt érték el a nem mindennapi eredményt. Egyetlen hatvan napos kísérlettel megoldották a problémát. A gyors siker titka Ratcliff szerint nagyon egyszerű: „Nem hinném, hogy bárki is próbálkozott eddig hasonlóval. Nem sokan foglalkoznak az evolúció kísérleti megközelítésével, a többség inkább elméletben próbálkozik az evolúció kérdéseinek megválaszolásával, és nem próbálják újraalkotni a folyamatokat.”

Annak érdekében, hogy megértsük, miért van tele a világ állatokkal és növényekkel, tudnunk kell, hogyan alakultak ki az egysejtűek együttéléséből a többsejtű szervezetek. Ez az első olyan kutatás, amely kísérletileg reprodukálta a több száz millió évvel ezelőtt végbement eseményeket, mondja Sam Scheiner, az NSF programigazgatója.

Az élesztőgomba leginkább erjesztő hatásáról ismert, ami miatt létfontosságú szerepet tölt be számos alkoholos ital készítésében. Mostantól talán másról is híres lehet: a mikroorganizmus, amelynek segítségével megértettük, hogyan alakult ki a többsejtű élet.

A kutatók az emberiség által régóta használt élesztőgombát, a Saccharomyces cerevisiae-t, vagyis a sörélesztőt választották a kísérletezésre, mivel könnyen hozzáférhető a természetben és gyorsan nő. A sejteket egy tápanyagban gazdag tenyésztőközeghez adták, és egy napig kémcsőben növesztették. Ezt követően centrifugálással szétválasztották a kémcső tartalmát: a többsejtű csoportok nehezek lévén hamarabb leülepedtek. Ezeket különválasztották a többi összetevőtől és további növesztésre új táptalajra helyezték. A folyamatot hatvanszor ismételték meg ‒ eredményül gömbölyded hópelyhekre emlékeztető, több száz sejtből álló csoportokat kaptak a kísérlet végére.


A sejtcsoportok vizsgálata kimutatta, hogy nem egyszerűen összetapadt egysejtűekről van szó, hanem rokonsejtekről, amelyek az osztódást követően együtt maradtak. Amikor a csoport elérte a kritikus tömeget, néhány sejt „önkéntesen” elhalt (apoptózis), hogy az utód sejtcsoport leválhasson. Az utódszervezet csak akkor kezdett szaporodásba, amikor meghaladta szülőjének méretét. Az is jellemző volt, hogy minél idősebb és nagyobb méretű volt a telep, annál több sejt lépett apoptózisba, ez tehát már valódi munkamegosztásnak nevezhető, amely a többsejtűség ismérve: egyre többen haltak el, hogy gyorsabb lehessen a szaporodás.

„A csoport önmagában nem többsejtű élőlény. De ha az azt alkotó sejtek együttműködésbe kezdenek, áldozatokat hoznak egy közös cél érdekében, és együttesen alkalmazkodnak a változásokhoz, akkor ez már valódi  evolúciós átmenet a többsejtűség felé” ‒ mondja Ratcliff. 

A többsejtű organizmus kialakulásához a sejtek többségének le kell mondania a szaporodás képességéről: ez az önzetlen döntés már a szervezet érdekeit tartja szem előtt, nem az egyes sejtekét. Az emberi test összes sejtje gyakorlatilag azért létezik és munkálkodik, hogy a spermiumok, illetve a petesejtek továbbadhassák örökítőanyagukat a következő generációnak. A többsejtűség természetéből adódóan extrém együttműködést igényel, folytatja a kutató.

Az evolúciós biológia szakértői szerint a többsejtű élet párhuzamosan, de egymástól függetlenül, körülbelül 25 sejtcsoport formájában kezdett kialakulni, ezek a ma ismert többsejtű fajok ősei. A kutatók most azon gondolkodnak, hogy ha laborkörülmények között ilyen könnyedén reprodukálható volt a folyamat, akkor miért nem következett be nagyobb gyakorisággal a természetben, tekintve hogy évmilliókon keresztül egysejtűek trilliói éltek a Földön.

A sejtes nyálkapenésznek is nevezett Dictyostelium discoideum a világ minden táján megtalálható. Életét nagyrészt azzal tölti, hogy a E. coli és más baktériumok után kutat a talajban. Amikor nincs elég baktérium és az amőba éhezni kezd, olyan kémiai anyagokat bocsát ki, amelyek vonzzák a többi amőbát (kemotaxis). Egymás kémiai nyomát követve végül összetalálkoznak, és idővel egy tízezer egyedből összeálló, pár milliméteres plazmódiummá egyesülnek, amely aztán a meleg és a fény felé halad előre. Ha megfelelő helyre ért, sporangiummá alakul: ennek során az eredeti sejtek 20 százaléka (a plazmódium elülső ötöde) a spórák kibocsátásához szükséges szerkezet (nyél) részévé válik, így ezek nem szaporodnak. Tehát a húsz százalék feladja a szaporodás lehetőségét a másik nyolcvan százalék érdekében.
Erre a kérdésre talán azok a fagyasztott minták rejtik a választ, amelyeket a kísérlet során kifejlődött több ezer generációnyi többsejtű csoportból raktároztak el. A minták között egymástól függetlenül többsejtűvé fejlődött leszármazási vonalak vannak, így a jövőben össze lehet hasonlítani, hogy milyen hasonlóságok és különbségek segítették elő a folyamatot, mondja Travisano.

A kutatók következő lépése a többsejtűség szerepének vizsgálata lesz a rákos megbetegedésekben, az öregedésben, és más, biológiailag kritikus területen. Nagy lehetőségeket látnak a kísérlet folytatásában és a folyamatokat irányító erők közelebbi vizsgálatában. Ahogy Travisano mondja: „A rákról a legújabb kutatások alapján azt feltételezik, hogy a többsejtűség kialakulásából visszamaradt élő kövület, így természete az élesztőkísérlettel közvetlenül vizsgálható.” 
 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

6. pjszilard
2012.01.22. 13:17
Akkor a hangyabolybol lehet teknos, es a madarrajbol keselyu? A Fideszbol pedig lesz egy balna?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. ájPon
2012.01.22. 13:47
Ne kezdd el, pjszilard. Ne.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. pjszilard
2012.01.22. 19:42
Korulbelul annyira realis ez is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. tomazolika
2012.01.22. 20:02
ájPon
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. malvoisen
2012.01.22. 23:05
Nekem csak ennyi a bajom[, bár osztottak már le arról, hogy ez a tudomány és technika tárháza (az előbbinek nekem miden ami National Geographic vagy fölötte, utóbbinak csak egy magyar a sok közül, amit szerettem olvasni)]:

iPon! hardver és szoftver hírek, tesztek, webshop, fórum.

A plágium egyébként szó szerinti, vagy hasonló fordításra is vonatkozik...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. BlackZodia...
2012.01.23. 14:49
pjszilárd csak neked
http://kepgep.hu/2012/01/20/main/k.jpg
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!