Wiciowiec jednokomórkowym przodkiem człowieka?
Marta Pieszko | 2008-02-28
Nowo zsekwencjonowany genom jednokomórkowego, planktonowego morskiego organizmu pozwolił naukowcom na określenie ewolucyjnych zmian dotyczących skoku pomiędzy jednokomórkowymi formami życia a wielokomórkowymi złożonymi organizmami, takimi jak zwierzęta i ludzie.
Biolodzy z Uniwersytetu Berkeley, Nicole King i Daniel Rokhsar zaprezentowali genom Choanoflagellata (wiciowca kołnierzykowatego) znanego jako Monosiga brevicollis i jego pierwsze porównanie z genami wielokomórkowych zwierząt, tak zwanych tkankowców. Badania zostały opublikowane 14 lutego w czasopiśmie Nature.
Wiciowce kołnierzykowate są najbliższymi żyjącymi jednokomórkowymi krewnymi zwierząt i mogą pomóc w zrozumieniu historii życia na Ziemi. Biolodzy, jak do tej pory, wiedzą bardzo mało o tych organizmach, poza faktem że są one ważne jako pokarm dla krylu, co z kolei stanowi główne źródło pożywienia dla fiszbinowców. Poprzez spożywanie dużych ilości bakterii, wiciowce mogą grać główną rolę w obiegu węgla w oceanie. A ponieważ wiciowce i zwierzęta mają wspólnych przodków ponad 600 milionów lat temu, są one kluczem do zrozumienia początków ewolucji zwierząt.
Choanoflagellata (wiciowce kołnierzykowate). Kolor zielony - flagellum, u podstawy której występuje kołnierzyk wypustek cytoplazmatycznych (kolor czerwony). Jądro komórkowe wiciowców oznaczono kolorem niebieskim. (Credit: Nicole King lab/UC Berkeley)
Odkryciem potwierdzonym przez zsekwencjonowanie genomu wiciowców jest to, że Choanoflagellata mają wiele genów, które u zwierząt dają białka niezbędne do sygnalizacji międzykomórkowej oraz wyznaczenia, które komórki przylegają do siebie. A ponieważ Monosiga nie tworzy kolonii jak inne Choanoflagellata, rola tych białek jest nieznana. U zwierząt, niektóre z tych białek, zwane kadherynami, ewoluowały do tworzenia połączeń międzykomórkowych. Choanoflagellata, mimo że nie wykazują żadnych znamion wielokomórkowości, posiadają 23 geny kadheryn, takich samych jak u muszki owocówki czy u myszy. Według naukowców ostatni jednokomórkowy przodek zwierząt (również ludzi) wykorzystywał kadheryny do przyłączania i spożywania bakterii, podczas gdy bardziej złożone tkankowce zaadaptowały te białka do łączenia komórek w duże wielokomórkowe istoty.
Wiciowce te w dużych ilościach występują w słonej i słodkiej wodzie na całym świecie, gdzie żywią się bakteriami. Są one wielkości porównywalnej do innego jednokomórkowego eucariota, drożdży. Ich komórki są kształtu jajowatego z pojedynczą długą wicią (flagellum), u podstawy której występuje kołnierzyk zbudowany z wypustek cytoplazmatycznych, pełniący rolę aparatu filtrującego.
Genom Choanoflagellata zawiera około 9200 genów. Rozmiarem jest podobny do genomu grzybów i okrzemków, jest jednak o wiele mniejszy od genomów tkankowców. Co ciekawe, wiciowce te mają prawie tak wiele intronów w swoich genach jak ludzie, a często nawet w tych samych miejscach.
Genom Choanoflagellata, podobnie jak genomy wielu podobnych prostych organizmów zsekwencjonowanych w ostatnich czasach, wykazuje zaskakujący poziom złożoności. Wiele genów odpowiedzialnych za centralny układ nerwowy wyższych organizmów zostało znalezionych w prostych organizmach, u których brak jest zcentralizowanego systemu nerwowego.
Ponadto u wiciowców kołnierzykowatych występuje pięć domen immunoglobularnych, pomimo że nie posiadają one systemu immunologicznego; występuje też kolagen, integryny oraz domeny kadherynowe, pomimo że nie posiadają one szkieletu czy macierzy łączącej komórki ze sobą; są też białka zwane kinazami tyrozyny, które grają kluczową rolę w sygnalizacji pomiędzy komórkami, pomimo że Monosiga nie potrafi się komunikować czy formować koloni.
Wszystkie te odkrycia pozwolą naukowcom na ustalenie jak wyglądał oryginalny wspólny przodek ludzi i wiciowców kołnierzykowatych oraz dadzą wskazówki co do pierwszych zwierząt. Pomimo tego nie jest łatwo wykryć, które geny pochodziły od ich wspólnego przodka a które są nowe. Choanoflagellata i ludzie ewoluowali w podobnie długiej jednostce czasu, tak wiec różnice pomiędzy genomami mogą odzwierciedlać geny, które zostały utracone przez wiciowce tak samo jak geny nabyte przez ludzi. Porównanie genomu Monosiga z genomami innych organizmów, włączając w to inne Choanoflagellata - kolonijne wiciowce kołnierzykowate – Proterospongia, pomoże odpowiedzieć na te pytania.
Źródło:
sciencedaily.com: „Genome Of Marine Organism Tells Of Humans* Unicellular Ancestors” by Robert Sanders, 14 February 2008.
Komentarze
ss | 2009-10-28 18:58:44
dzięki