Hat dolog, amin a férgekkel is osztozunk

Körülbelül 600 millió éve jelentek meg a Földön az első többsejtű állatok. Fejlődésük során a szivacsok őseitől eljutottak az emberig, hat alapvető jellemzőjük azonban máig változatlan maradt. Ezek vizsgálata a rák és az autoimmun betegségek alapjait is segít megérteni: nem jó, ha valaki egyéni akciókba kezd egy finoman összehangolt rendszerben, vagy ha nem tolerálja a saját társait.

Az összehasonlító genomikai vizsgálatok az alábbi csoportokba sorolták az univerzális folyamatokat.

1) Szabályozott sejtciklus és növekedés

A sejtek osztódása és az osztódás fázisainak szabályozása még maguknál az állatoknál is ősibb folyamatok. Néhány mechanizmus azonban megkülönbözteti az állati sejtek osztódását az egyéb élőlényekétől. Ilyen például a már említett p53 gén szabályozása, amellyel a genetikusok számtalan különböző tumor vizsgálatánál találkoznak újra és újra. Ez a gén ugyanis egy fontos DNS-hibajavító mechanizmust irányít, amely megakadályozza a rendellenes génállományú vagy törött DNS-sel rendelkező sejtek osztódását. A rákos sejtek rendszerint kikapcsolják saját p53-ukat, hogy a rájuk jellemző abnormális DNS-szerkezettel is osztódhassanak, és így tumorokat képezhessenek. A p53 szabályozása egyes vonatkozásaiban univerzálisnak tűnik az egész állatvilágban, ezért azt különféle állatokban vizsgálva emberi betegségek gyógyításáról is értékes információkkal gazdagodhatunk.

Forrás: Wikimedia Commons

A p53 fehérje a DNS-hez kötődik

A p53 speciális szabályozása mellett szintén minden állat jellemzője egy bizonyos apró kódrészlet a Myc nevű génben. Ez a kis részlet egysejtű élőlényekből hiányzik, Myc fehérjéjük mégis működőképes, több vizsgált állati sejt azonban az apró motívum nélkül működésképtelen. A Myc gén és az általa kódolt azonos nevű fehérje szintén az egyik létfontosságú sejtalkotó: egyik fő irányítója a sejt genetikai profiljának, valamint azon négy gén egyike, amely képes normál testi sejteket kísérleti körülmények között újra őssejtekké alakítani.

2) Programozott sejthalál

A sejtciklus szabályozásával ellentétben a programozott sejthalál, vagy más néven apoptózis, különösen az állatokra jellemző mechanizmus. Ennek során a sejt egy külső jelre koordinált öngyilkosságot követ el, azaz módszeresen felszámolja magát, és anyagait újra felhasználható formában visszaadja a környező szöveteknek. Ennek az állati szervezetben számos funkciója van, egy átlagos felnőtt emberben például naponta 50-70 milliárd sejt pusztul el programozott sejthalállal, hogy átadja helyét újabb társainak. A jelenség azonban már magzati korban is tetten érhető: a fejlődő embrió ujjai között található hártya apoptózis hatására tűnik el a kéz formálódásakor, így válnak el az egyes ujjak egymástól. A folyamatot a kaszpázok, egy enzimcsalád irányítja, amely kizárólag állatokban fordul elő, bennük azonban a most vizsgált szivacstól az emlősökig hasonlóképpen működik.

3) Sejt-sejt kapcsolatok

Az állati szervezetek gyakran bonyolult felépítésűek, irányításukhoz kifinomult sejtközötti kapcsolatok szükségesek. Az úgynevezett immunglobulinok például olyan fehérjék, melyek rendkívüli precizitással képesek célmolekuláikat felismerni, akár egy-egy fehérje alváltozatait is gond nélkül megkülönböztetik. Ezek a fehérjék adják immunrendszerünk alapját, amely rendszer ismét állatokra jellemző sajátosság. A mostani eredmények birtokában úgy tűnik, hogy már az első állatokban is fontos szerepet kaphatott az immunrendszer, ugyanis míg egy szintén vizsgált egysejtű élőlénycsoportnak 5 féle immunglobulin-szerű génje van, addig már a legegyszerűbb állatokra hasonlító szivacsban is 218 ilyen fehérjefélét fedeztek fel a szakemberek. Ha az immunglobulinok működésébe hiba csúszik, az olyan rendellenességekhez vezethet, mint az allergia vagy a különféle autoimmun betegségek.

4) Jelátviteli útvonalak és a génexpresszió szabályozása

A sejten belüli információáramlás az úgynevezett jelátviteli útvonalak segítségével valósul meg. Ezt különböző információtovábbító fehérjék végzik, melyek a sejt minden részébe eljuthatnak, és a sejten belüli folyamatok koordinálását látják el. Ezek a folyamatok dönthetnek arról, hogy az adott sejt milyen feladat végrehajtására specializálódik, de ilyen útvonalak használatával dől el az is, hogy a sejtmagban mely gének kerüljenek éppen kifejeződésre, és melyek ne. A génexpresszió szabályozása és a főbb jelátviteli útvonalak szintén az állatvilág közös gyökeréből erednek, és a teljes csoportban azonos módszerekkel működnek. A szivacsokból ugyan nem meglepő módon hiányoznak a különféle testtájakat meghatározó gének, ugyanakkor megvannak bennük egyes olyan DNS-szakaszok, melyek az izomsejtek és az idegsejtek kialakulásához szükségesek, dacára annak, hogy ezek az állatok nem rendelkeznek ilyen sejtféleségekkel.

5) Saját test felismerése és immunrendszer

A többsejtűség kialakulásával egy olyan mechanizmus létrejöttére is szükség volt, amely megkülönbözteti a soksejtű élőlény saját alkotóelemeit az esetleges betolakodóktól. Ez a már fentebb is említett immunrendszer. Ennek feladata egyrészt, hogy valamennyi saját sejtféleséget felismerje és ellenőrizze egészséges működésüket, az esetlegesen hibás vagy idegen állományt pedig eltávolítsa. A gyakorlatban az immunrendszer véd meg minket a legkülönfélébb betegségektől: ezeket vírusok, baktériumok, paraziták terjesztik, melyekkel legtöbbször hatékonyan veszi fel a harcot belső védekező rendszerünk. Nincs ez másként más állatokban sem, még a legprimitívebb alakokban is megtalálhatók az ezeket a folyamatokat szabályozó gének, a már fentebb említett immunglobulinoktól kezdve a folyamatban részt vevő egyéb faktorokig.

6) Alapvető sejttípusok

Bármennyire különbözők is az egyes állatfajok, szervezetük mégis ugyanazon sejttípusokból épül fel. A kutatók tanulmányukban egyrészt a kültakarót képző sejteket emelik ki, melyek a szivacsokban is fellelhetők - igaz, itt még nem alkotnak valódi szövetet. Genetikai állományukban a szövetes felépítés nagyrészt kódolva van, csak néhány kulcsfontosságú elem még nem fejlődött ki. Ez csak a valódi szövetes állatokban, a szivacsoknál bonyolultabb felépítésű alakokban figyelhető meg. Idegsejtjei szintén nincsenek egy szivacsnak, annak ellenére, hogy képes egyszerű külső ingereket érzékelni. Míg azonban a kifejlett alakjaikban a kültakaró végzi ezt a feladatot, addig mozgó lárváikban az első idegsejtek ősei figyelhetők meg, számos fejlettebb társukra jellemző struktúrával.

Forrás: Northfoto

Az egyik leginkább specializálódott sejttípus: idegsejtek