Bietet einen Einblick in das verborgene wirken der evolution, eine Gruppe von Forschern an der UC Santa Barbara haben entdeckt, dass Embryonen, die identisch erscheinen, können beginnen mit überraschend unterschiedlichen Anweisungen.
“Wir haben festgestellt, dass viele undercover-Entwicklung tritt in frühen Embryonen”, sagte Joel Rothman, professor in der Abteilung der Molekularen, Zellulären und Entwicklungsbiologie, wer führte das team.
In der Tat, obwohl Mitglieder der gleichen Spezies identisch sind, über die überwiegende Mehrheit der Ihre Genome, einschließlich der genetischen Anweisungen in der Entwicklung, Rothman und seine Kollegen fanden heraus, dass wesentliche Teile der Montageanleitung verwendet werden, wenn Embryonen ersten start entwickeln können, unterscheiden sich drastisch zwischen Individuen der gleichen Spezies.
Dieser Befund kann Aufschluss über zwei wichtige Bereiche: wie Tiere sich entwickeln können schnell, und warum können die Patienten zeigen sehr unterschiedliche Reaktionen auf bestimmte Medikamente.
Der Forscher ist in der Fachzeitschrift eLife.
“Viele der Besonderheiten, die uns einzigartig machen, einschließlich unsere Farbe, Höhe und Anfälligkeit für Krankheiten, bestimmt durch unsere Genome” Rothman sagte. “Aber da jeder sieht ziemlich ähnlich wie Embryonen, die genetische bauanleitung, dass uns das begann bei der Konzeption gedacht waren fast identisch zwischen uns.”
Geben Sie der C. elegans nematode, ein berühmtes Labor-Tier-Modell für die kommenden Jahrzehnte zu untersuchen, wie sich die Tiere entwickeln. Rothman ‘ s team, das enthaltene Forscher an der Universität von Auckland, gezielt das gen-Schalter, die wiederum auf die Entwicklung des Tieres ist der Darm mit einem tool namens RNAi — eine Technik, die heruntergefahren einzelnen gen-Funktionen. Was Sie erfuhr, war, dass die weit verbreitete “standard one-size-fits-all” – Konzept der genetischen bauanleitung nicht gelten.
“Dieser Bemerkenswerte Unterschied ist gut versteckt im Genom, wurde aber aufgedeckt, wenn einer der Schalter entfernt wurde”, erklärt Yamila Torres Cleuren, ehemals der University of Auckland und jetzt ein postdoctoral fellow an der University of Bergen und führen Autor der Studie. “Wir waren erschrocken feststellen, dass einige Mitglieder der Spezies absolut erforderlich eine der kritischen switches zu beginnen, einen Darm, andere können fast entsorgen Sie es.” Während einige Tiere in der Regel nicht an der Entwicklung Darm, verwandten, von der gleichen Art machte Sie unabhängig.
“Es ist unglaublich, dass so ein wichtiges Ereignis in den frühesten Stadien der Bildung des Embryos auftreten können, von so unterschiedlichen bedeutet, dass innerhalb einer Spezies und doch produzieren im wesentlichen das gleiche Ergebnis”, sagte Rothman. “Vor diesen Erkenntnissen waren wir uns nicht bewusst, dass die Pläne für einen frühen embryo zu ändern, so schnell innerhalb einer Spezies.”
Diese Entdeckung wäre äquivalent zu finden, dass die Herstellung von zwei iPhones, die Aussehen und Funktion identisch, angefangen mit verschiedenen Montageanleitungen, sagte der Forscher.
Während Menschen, sind weit entfernt von C. elegans, nachdem die ersten Veranstaltungen in der embryo-Entwicklung beginnen, die später von genetischen Anweisungen, die schaffen das endoderm zu sein scheinen ähnlich zu denen wahrscheinlich in allen Tieren mit einem Magen-Darmtrakt, einschließlich des Menschen.
Dieses Ergebnis ist besonders Auffällig, da das endoderm ist sowohl die erste Schicht gebildet, in der Embryonen-und war wahrscheinlich der erste, der sich über eine halbe Milliarden Jahren. “Es zeigt sich eine extreme-version des ersten Teils der ‘Sanduhr’ – Ansicht der embryonalen Entwicklung, in denen sehr ähnliche Anweisungen über die unterschiedlichsten Tiere während der mittleren Stadien der Entwicklung sind vorausgegangen und gefolgt von sehr unterschiedlichen Start-und End-Punkte,” Rothman sagte.
Diese Ergebnisse auch Licht auf, warum die Patienten können reagieren so unterschiedlich auf medikamentöse Therapien. “Wir fanden, dass diese Tiere mit relativ subtile genetische Unterschiede Wild reagieren unterschiedlich auf eine genetische ‘Droge’, die wir verwendet, um ausschalten eines Gens,” Torres Cleuren sagte.
So, wie zwei Menschen, die vielleicht sehr ähnlich Aussehen können, reagieren sehr unterschiedlich auf eine medikamentöse Therapie, also diese kleinen Würmer von der gleichen Art reagieren dramatisch anders auf eine Substanz, die als Folge Ihres subtile, aber wichtige genetische Individualität, die Forscher sagte.
Die Entdeckung solcher verborgener genetischer Mechanismen könnte helfen, wie Arzneimittel entwickelt, die in diesem Zeitalter der Präzisions-Medizin, in denen Medikamente sind ideal zugeschnitten auf die individuellen Genoms.
Diese Entdeckung unterstreicht die Bedeutung der natürlichen variation, damit evolution stattfinden. “Die genetische variation treibt die Maschine der evolution,” Rothman sagte. “Ohne Sie wäre das Leben in eine Sackgasse. Es gibt viel mehr von dieser variation, als wir erkannt hatten, wenn die evolution formt die Bemerkenswerte Entitäten bekannt als Embryonen.”
