Независимо дали лети, разхожда се или плува, почти всяко животно има тяло, изградено от огледални изображения, като лявата страна отразява дясната. Но тази симетрия до голяма степен протича в дълбочина на кожата. Вътре в човека например сърцето седи отляво, докато черният дроб се извива вдясно.
Свързано съдържание
- Какво могат да научат от охлювите екстровертите и интровертите
- UV светлината разкрива цветовете на фосилните черупки
- Новите дълбоководни охлюви са собствени пънк рокери на Nature
През миналия век учените търсят генетичния код, който поражда вътрешна асиметрия в животинското царство, за да създадат по-пълна картина за това как се развиват всички същества. Тези гени могат дори да бъдат проследени милиарди години до последния универсален общ прародител. Сега международен екип смята, че са го намерили - или поне част от него, благодарение на скромния охлювен охлюв.
За разлика от повечето животни, охлювите носят асиметрията си на гърба си под формата на къдриците на черупките си. Освен това, охлювите не винаги трябва да вървят по същия начин - повечето се извиват надясно, но други могат да се извият вляво.
В проучване, публикувано тази седмица в списанието Current Biology , учените съобщават, че генът formin може да контролира дали ембрионите от охлюви започват да развиват лява или дясна свита черупка. Правейки еднократна промяна в милиардите молекулярни букви, съставляващи генома на охлюва, изследователите могат да превключат дясна къдрица вляво.
„Можете да оприличите намирането на гена с намирането на игла в сено“, казва водещият автор Ангъс Дейвисън от Университета в Нотингам.
Дейвисън и неговите колеги картографираха геномите на повече от 3 000 гигантски езерни охлюви, или Lymnaea stagnalis, и потърсиха разлики между ляво и дясно мокрите молюски. Първо те се стесниха, където може да се крие интересуващият се ген и след това започнаха да сканират за ключови различия в това колко добре гените вършеха работата си, известни като изграждането на протеини, които контролират биологията на животните.
Макар и монументална задача, Дейвисън казва, че се хванаха за почивка. Екипът открил мутация в един ген, който изключи производството на протеини във противоположната на часовниковата версия на охлюва.
Въпреки че черупките на езера на охлюви обикновено се извиват по посока на часовниковата стрелка, те също могат да се извият по обратния начин - с някои интересни последствия. От една страна, чифтосването с десните им колеги е почти невъзможно. (Фотография на Естер дьо Рой и Гари Макдауъл, дигитална композиция от Джеръми Гуай, Peregrine Creative) „Имахме истински късмет, защото се оказва, че мутацията премахва функцията на гена“, обяснява той. Това не винаги е така. Въпреки че мутираният ген звучи страшно, повечето от тези естествени изменения в генома нямат много ефект върху техните домакини. В този случай, обаче, малка промяна във въпросния ген - formin - му попречи да изгради протеини.
След това учените се опитаха да променят начините на развитие на бебешки охлюви, като лекуват ембрионите от охлюви с лекарство против формин. Както се очакваше, лекарството накара охлювите, които обикновено се извиват по посока на часовниковата стрелка, да се усукат по обратния начин.
Нито един от обърнатите охлюви не е преживял лечението. Точната причина за това все още не е известна, тъй като някои охлюви естествено съществуват с извиване обратно на часовниковата стрелка. Но „много е трудно да се промени асиметрията, без да се променят и други важни функции“, казва Дейвисън. А formin е ген, който преди е открит, че помага да се изгради клетъчно скеле при всички животни, така че промените в гена могат да имат смъртоносни последици за клетките.
Любопитно дали този ген може да бъде важен за асиметрията при други организми, екипът лекува развиващите се ембриони от жаби със същото лекарство против формин и те имат подобни резултати - някои жаби растат сърца от "грешната" страна на телата им. Това намеква, че асиметрията, която се крие в много повече видове, също може да бъде контролирана, поне отчасти, от протеина formin.
Това проучване обхваща повече от век интриги около къдравите черупки на охлювите.
Патологът Артур Едуин Бойкот и неговият приятел, любител-натуралист капитан С. Дайвър, публикуват откритието на генетичен контрол за усукване на черупки от охлюви през 1923 г. въз основа на тяхната работа, развъждаща охлюви в стъклени буркани. Но за разлика от наследствените гени за човешки цвят на очите, правонавиващият се охлюв не е задължително да носи дясно-кърлинг формен ген.
Минаха близо 60 години след това учените да разберат как става това. Оказва се, че къдренето на охлюва се контролира от някакво вещество, което охлювната мама - слабо използван термин, тъй като охлювите са хермафродити - включени в вътрешността на яйцето или цитоплазма. Това вещество променя развиващото се бебе, влияещо върху посоката му на къдряне.
„Това беше преди 34 години“, казва биологът Ричард Палмър, който не е участвал в изследването, „и оттогава се опитват да определят какво е [това вещество].“
Влез Дейвисън и неговите колеги. Използвайки съвременни лабораторни техники, екипът не само идентифицира гена, но също така определи, че малки подклетъчни асиметрии могат да бъдат открити, когато ембрионът е голям само две клетки. Резултатите намекват, че „има някаква универсална система, контролираща асиметрията на макро ниво“, казва Палмър.
След като първоначално чу за откритието, отговорът му с една дума обобщи дългото търсене: „Най-накрая“.
Но случаят все още не е напълно приключен. Контролът на гена върху навиването не се отнася за всички сухопътни охлюви и съществува наболелият въпрос защо охлювите, за разлика от хората, не показват едно и също асиметрично предпочитание и последователно се извиват в една и съща посока, казва Палмър.
Формин вероятно е само един в набор от гени, който контролира симетрията сред животните, казва Дейвисън. Но сега, когато най-накрая имат този ген в своите гледки, екипът се надява, че тези малки къдрици ще им помогнат да разгадаят защо всички ние сме малко не-килтър вътре.
Учените бяха изненадани да открият, че за разлика от езерния охлюв, промените в гена formin изглежда не контролират посоката на къдряне на този японски сухоземен охлюв. (Естер де Рой)
