Znajdź zawartość

Pomiędzy plemnikami toczy się zażarta konkurencja o to, który z nich pierwszy dotrze do komórki jajowej i ją zapłodni. Jednak nie jest to rywalizacja sportowa. Jak dowiedzieli się naukowcy z Instytutu Genetyki Molekularnej im. Maxa Plancka w Berlinie, niektóre plemniki... zatruwają konkurencję, utrudniając jej dotarcie do jaja. Na łamach najnowszego PLoS Genetics niemieccy naukowcy opisali swoje badania, w czasie których odkryli pewien czynnik genetyczny nazwany przez siebie haplotypem-t, który daje znaczną przewagę plemnikom go posiadającym. Badania na myszach wykazały, że wśród plemników, którym udaje się zapłodnić jajo, te z haplotypem-t stanowią aż 99%. Zespół z Maxa Plancka jest pierwszym, który wykazał, że plemniki z haplotypem-t płyną bardziej prostą drogą niż konkurencja nie posiadająca tego czynnika. To na starcie daje im przewagę. Niemcy powiązali też różnicę w ruchomości z molekułą RAC1. To rodzaj molekularnego przełącznika, który przenosi sygnały z zewnątrz komórki do jej wnętrza, aktywując różne proteiny. Wiadomo np. że molekuła ta bierze udział w nakierowywaniu komórek rakowych czy leukocytów na źródło sygnału chemicznego. Przeprowadzone właśnie badania sugerują, że RAC1 może też nakierowywać plemniki na komórkę jajową. Zdolność plemników do konkurowania wydaje się zależeć od optymalnego poziomu aktywnego RAC1. Zarówno zbyt mało jak i zbyt dużo RAC1 przeszkadza w efektywnym ruchu w kierunku celu, mówi główna autorka badań, Alexandra Amaral. Okazuje się, że to jednak nie wszystko. Plemniki z haplotypem-t są w stanie zaszkodzić plemnikom, które nie posiadają tego czynnika. Sztuczka polega na tym, że plemniki z haplotypem-t „zatruwają” spermę. Jednocześnie jednak produkują antidotum, które je chroni. Wyobraźmy sobie maraton, którego uczestnicy otrzymali zatrutą wodę do picia, ale niektórzy dostali też antidotum, wyjaśnia współautor Bernhard Herrmann z Instytutu Genetyki Medycznej w Charité – Universitätsmedizin Berlin. Herrmann i jego koledzy odkryli, że w haplotypie-t znajdują się pewne geny, które zaburzają sygnały w spermie. Pojawiają się one na wczesnym etapie spermatogenezy i równo rozpowszechniane. Z kolei antidotum pojawia się podczas dojrzewania. Jednak posiadają je tylko plemniki z haplotypem-t. Antidotum, w przeciwieństwie do czynnika zakłócającego, nie jest rozpowszechniane, ale każdy z plemników zatrzymuje je dla siebie. Nasze badania potwierdzają, że plemniki bezwzględnie ze sobą konkurują. Różnice genetyczne mogą dać przewagę konkretnym plemnikom, promując przekazanie konkretnych wariantów genów kolejnym pokoleniom, mówi Herrmann. « powrót do artykułu

Komórki jajowe mają kulisty kształt. Jednak po zapłodnieniu rozpoczyna się ich przemiana w ludzi, psy czy ryby. Tworzą się osie ciała, które decydują, gdzie jest głowa, a gdzie ogon (górna i dolna część ciała człowieka), gdzie brzuch, a gdzie plecy, gdzie strona lewa i strona prawa. Naukowcy z Marine Biological Laboratory (MBL) są pierwszymi, którym udało się obrazować sam początek reorganizacji komórek, która decyduje o ostatecznym kształcie organizmu. Najbardziej interesującym i tajemniczym zagadnieniem biologii rozwoju jest pochodzenie osi ciała u zwierząt, mówi współautor badań Tomomi Tani. Wraz z Hirokazu Ishim informują oni na łamach Molecular Biology of the Cell, że do rozwoju osi ciała przyczyniają się oboje rodzice. Matka odpowiada za oś brzuch-plecy, a ojciec za oś głowa-ogon. Do określenia planu ciała rozwijającego się embrionu u zwierząt konieczne jest wkład matki i ojca, mówi Tani. Najnowsze odkrycie nie tylko odpowiada na jedno z fundamentalnych pytań biologicznych, ale może pomóc w stwierdzeniu, dlaczego czasem rozwój przebiega nieprawidłowo. A taka wiedza może przydać się w tak różnych dziedzinach jak medycyna i rolnictwo. Obowiązująca teoria mówi, że to, jak zostaje ustalona oś ciała zależy od filamentów aktynowych wewnątrz komórki jajowej. Filamenty te odpowiedzialne są za ruch cytoplazmy, zmianę kształtu komórki oraz jej ruch. Odpowiadają też za ruch cytoplazmy po zapłodnieniu. Jednak dotychczas nikomu nie udawało się zobrazować tego procesu, gdyż odbywa się on bardzo szybko i na małych przestrzeniach wewnątrz żywej komórki. Tani i Ishii wykorzystali fluorescencyjny mikroskop polaryzacyjny – technologię opracowaną przed kilku laty m.in. przez uczonych w MBL, w tym Taniego. Technologia ta pozwala na obrazowanie zjawisk zachodzących na przestrzeni nanometrów. Za pomocą tej techniki naukowcy obserwowali aktynę w jajach osłonic z rodzaju Ciona. Dzięki spolaryzowanemu światłu i molekułom fluorescencyjnym uczeni byli w stanie obserwować orientację molekuł aktyny. Gdy Tani i Ishii przyjrzeli się niezapłodnionemu jaju, większość filamentów aktynowych miło przypadkową orientację. Po zapłodnieniu przez jajo przeszła fala jonów wapnia i filamenty aktynowe ułożyły się w jednym kierunku i skurczyły względem osi nachylonej o 90 stopni, pod kątem przyszłej osi brzuch/plecy. Następnie rozpoczął się ruch cytoplazmy. Tworzenie osi ciała rozpoczęło się zaraz po zapłodnieniu. Naukowcy kontynuują swoje badania. Ich długoterminowym celem jest odkrycie i opisanie sił działających w rozwijających się embrionie, które decydują o jego morfologii i strukturze. Mamy nadzieję, że badania nad molekularnym uporządkowaniem cytoszkieletu pozwolą nam przyjrzeć się zjawiskom mechanicznym, które decydują o morfologii organizmów wielokomórkowych,mówi Tani.   Po lewej widzimy falę jonów wapnia przechodzących przez komórkę jajową po zapłodnieniu. Po prawej zaś – ruch cytoplazmy w tym samym jaju.   Po lewej jajo przed i po zapłodnieniu. Po prawej zmiany orientacji filamentów aktynowych od czasu przed zapłodnieniem po pierwszy podział komórkowy po zapłodnieniu. « powrót do artykułu