Ak by ste porovnali človeka a morskú sasanku, len ťažko by ste našli dva odlišnejšie organizmy. Kým my máme zložitý nervový systém, končatiny a sofistikované orgány, sasanka pôsobí takmer ako podmorská rastlina jemne vlniaca sa v prúde. Napriek tomu nás s týmto jednoduchým živočíchom spája jeden veľmi starý molekulárny princíp.
Nedávny výskum vývojovej biológie ukazuje, že sasanky používajú pri formovaní tela rovnaký typ signálnych proteínov, aké nájdeme aj u mnohých ďalších živočíchov vrátane obratlovcov. Tento objav nepotvrdzuje priamu podobnosť s človekom, ale ukazuje, že niektoré základné mechanizmy vývoja sú staršie a univerzálnejšie, než sa predpokladalo.
Video: Vývoj sasanky hviezdnatej (Nematostella vectensis)
Jednoduché tvary, starobylé princípy
Bilateriá – medzi ktoré patrí aj človek – sú charakteristické jasne definovanou ľavou a pravou stranou tela. Žahavce, medzi ktoré spadajú sasanky, bývajú naopak opisované ako radiálne symetrické.
Napriek tomu má sasanka hviezdnatá (Nematostella vectensis) v embryonálnom štádiu určité znaky molekulárnej organizácie, ktoré pripomínajú procesy známe z vývoja bilaterálnych živočíchov. Nejde o to, že by sasanka bola dvojstranne súmerná ako obratlovce, ale skôr o to, že využíva podobné molekulárne nástroje na rozdelenie buniek a formovanie svojich telesných osí.
BMP signál: molekulárny „kompas“ embrya
Na začiatku života je embryo len skupinou buniek bez akejkoľvek štruktúry. Aby z neho vznikol organizovaný organizmus, musí byť vytvorená rozdielna aktivita signálov na rôznych miestach embrya. Jedným z týchto kľúčových signálov je BMP.
- Vyššia aktivita BMP smeruje vývoj k určitému typu tkanív.
- Nižšia aktivita BMP je u mnohých živočíchov spojená s formovaním nervovej sústavy.
Aby sa vytvoril potrebný gradient, embryo využíva proteín Chordin, ktorý BMP dočasne viaže a presúva, čím vzniká rozdielna intenzita signálu. Tento proces, nazývaný BMP shuttling, je známy ako dôležitá súčasť vývoja bilaterálnych živočíchov.
Dlhý čas sa predpokladalo, že takéto presúvanie signálov je charakteristické pre evolučne pokročilejšie skupiny. Výskum sasanky však ukázal, že podobný systém existuje aj u žahavcov.
Čo ukázali experimenty so sasankami
Vedci sledovali, čo sa stane, keď sa v embryách sasanky naruší alebo zmení funkcia Chordinu.
1. Úplné vypnutie Chordinu
Keď bol Chordin v embryu zablokovaný, organismu sa nepodarilo vytvoriť správnu vnútornú organizáciu. BMP signál sa nevedel rozdeliť tak, ako je potrebné pre vývoj základných osí tela.
2. Porovnanie dvoch verzií Chordinu
Pri ďalšom experimente boli testované dve formy Chordinu:
- Nepohyblivá verzia pripojená k bunkovej membráne dokázala BMP ovplyvniť len v bezprostrednom okolí.
- Prirodzená, pohyblivá verzia sa mohla šíriť naprieč embryom.
Vývoj prebehol správne iba pri pohyblivej verzii. To znamená, že sasanka aktívne redistribuuje BMP signál podobným spôsobom, aký poznáme aj u bilaterií.
Čo môžeme tvrdiť úplne presne – a čo nie
✔ Overené fakty
- Sasanky využívajú proteíny BMP a Chordin pri formovaní svojich telesných osí.
- Správny vývoj embrya vyžaduje presun signálu v priestore, nie iba jeho lokálne potlačenie.
- Tento mechanizmus je starobylý a existoval už pred oddelením vývojových línií žahavcov a bilaterálnych živočíchov.
❗ To, čo stále zostáva predmetom výskumu
- Nie je potvrdené, či spoločný predok žahavcov a bilaterií mal bilaterálnu symetriu.
- Nie je možné tvrdiť, že ľudský telesný plán vznikol priamo z mechanizmu pozorovaného u sasanky. Mechanizmy môžu byť príbuzné, no ich výsledné použitie v organizmoch sa líši.
Evolúcia opakovane využíva osvedčené riešenia
Hoci sasanky a ľudia stoja na opačných koncoch živočíšnej rozmanitosti, v molekulárnej výbave nesú prekvapivo podobné prvky. Výskum ukazuje, že evolúcia si uchováva funkčné mechanizmy a používa ich naprieč rôznymi skupinami živočíchov – od jednoduchých sasánok až po komplexných obratlovcov.
Nie je to teda objav „plánu ľudského tela na dne oceánu“, ale skôr dôkaz, že základné princípy vývoja sú hlboko zakorenené v dejinách života a pretrvávajú v rôznych formách dodnes.
