Mga detalye ng isang siglong kontrobersya Repasuhin ang kasaysayan ng ebolusyon

Ang ekspresyon ng mukha ng uod zebrafish ay nagpapakita ng uri ng pulang endoderm cell at lahat ng iba pang mga uri ng mga puting cell. Ginamit ni Fabian, Crump, at mga kasamahan ang transgenic zebrafish na ito upang maipakita na ang mga endoderm cells ay nagbibigay ng hindi inaasahang mga kontribusyon sa pituitary gland, kaya nalutas ang matagal nang misteryo ng ebolusyon. Kredito: Peter Fabian at Gage Crump / USC Stem Cell

Ang pag-unawa sa isang daang debate tungkol sa pag-unlad ng mahalagang gutom ay nagmumula sa pananaliksik na isinagawa ng Keck School of Medicine ng USC

Ang isang bagong pag-aaral na pinamunuan ng USC ay nagmumungkahi ng isang pagbabago sa pag-unlad – at pagbabago ng gutom.

Ang bituin na laki ng gisantes, na inilalagay sa utak, ay gumagawa ng mga hormone na nagtataguyod ng paglaki, galit, paglaki ng sekswal, at pagpaparami. Sa mga dekada, ang frontal umbok ng pituitary gland – kung saan ginawa ang mga hormone – ay naisip na nagbago mula sa spinal cord, pati na rin ang tainga, ilong, at eye lens.

Ang malawak na tinanggap na bagong teorya ay nagsasaad na ang lahat ng mga bahagi ng katawan ay nagmula sa isang tiyak na sagisag sa ectoderm, o panlabas na layer. Samantala, ang mga hayop na may mga cord ng gulugod ngunit walang mga cord ng gulugod, na naintindihan na kumakatawan sa nakaraang proseso ng ebolusyon, ay may isang mala-pituitary na istraktura na naisip dati na may ibang pinagmulan sa pinakaloob na layer, o endoderm.

Gage Crump

Si Gage Crump ay isang propesor ng stem cell at regenerative na gamot sa USC School of Medicine. Utang: Richard Carrasco

Sa isang papel na inilathala noong Oktubre 23, 2020, noong Agham, Itinuro ng mga mananaliksik ng USC ang katibayan na, sa ilang mga vertebrate, ang endoderm ay bahagi din ng pituitary gland – isang konsepto na pinagdebatehan ng mahigit isang daang siglo. Ang mga natuklasan sa pag-aaral, na sinusuportahan ng isang pangunahing bigay mula sa National Institutes of Health, ay nagpapahiwatig na ang taggutom ay maaaring magkaroon ng mas mahabang kasaysayan ng ebolusyon kaysa sa dating naisip.

“Sinuri din namin ang pinakalumang obserbasyon ng teknolohiyang napapintasan na nagpapatunay sa kuru-kuro na mayroong huling minutong pag-andar sa pituitary gland,” sinabi ng pinuno ng may-akda na si Gage Crump, propesor ng stock at rehab sa Keck School of Medicine sa USC. “Ang aming gawain ay sinusuri ang mga ideya tungkol sa kung anong uri ng istraktura tayo, at kung kailan ito unang lumitaw.”

Ang papel na ginagampanan ng investigator ng kaunlaran

Pinag-aaralan ni Trump at ng kanyang mga kasamahan ang zebrafish, isang kapaki-pakinabang na species bilang isang halimbawa ng mga lab na bahagi dahil ang kanilang paglaki ay isang bukas na mapagkukunan para sa mga mananaliksik; ang mga itlog ay napapataba sa labas at ang mga embryo ay halos malantad. Ang pangkat ng mga mananaliksik ay gumamit ng mga bagong diskarte sa laboratoryo na binuo nila upang lagyan ng label ang zebrafish embryonic cells at upang masubaybayan ang mga cell kung saan sila lumaki.

Bilang karagdagan, gumamit sila ng imaging na sensitibo sa oras gamit ang isang malakas na mikroskopyo at isang solong cell RNA pagkakasunud-sunod Ang pinakabagong teknolohiya na iyon ay nauugnay DNA sunud-sunod, ngunit sa halip na paghiwalayin ang buong genetic code, isiniwalat lamang nito ang mga gen na ipinapakita, at kung ilan, sa bawat uri ng cell nang paisa-isang malakas na paraan upang maunawaan ang kalikasan ng mga pinag-aralan na mga cell.

Sa isang serye ng mga eksperimento na nasubukan nang oras sa zebrafish embryos, isinulat ng pangkat ang bag ni Rathke, isang istraktura mula sa panlabas na layer ng harap na pinaniniwalaang nag-iisang mapagkukunan ng front lobe sa harap, na nakakatugon sa Seessel bag, isang istraktura mula sa panloob na layer. Ipinapakita ng kanilang mga komento na ang endoderm ay responsable para sa halos 20 porsyento ng mga cell sa nauunang bahagi ng balat.

Ang karagdagang mga pagtatangka upang subaybayan ang pagbuo ng mga embryonic stem cell sa pang-adulto na zebrafish ay nagpakita ng isang kumbinasyon ng mga ectodermally at endodermally na ginawa na mga cell sa pituitary. Malalim sa pagpapahayag ng genetikong mga pagkakasunud-sunod ng RNA, nalaman ng mga siyentista na ang mga cell mula sa panloob na layer ng endoderm ay nahahati sa lahat ng mga pangunahing uri ng mga cell na gumagawa ng hormon sa pituitary. Bilang karagdagan, sa genetically engineered zebrafish zebrafish embryos na walang ectodermal na sangkap, ang mga endodermal cell ay maaaring bumuo ng isang tulad ng pitiyuwitari na istraktura sa kanilang sarili, kahit na mas maliit kaysa sa isang normal na pituitary.

Pinagsama, ang pag-aaral na ito ay malinaw na nagpapakita ng kontribusyon ng endodermal sa zebrafish pituitary. Ang hindi inaasahang paghahayag na ito ay nagpapahiwatig na ang quasi-pituitary na nakikita sa ilan sa mga pinaka-invertebrate – bihirang at hindi nakakubli na mga nilalang sa ilalim ng dagat – ay maaaring mabuhay, sa ilang paraan, kahit papaano sa ilang mga inapo na may mga evolutionary artery.

Si Trump, na siya ring tagapagtatag ng PhD Program ng USC sa Development, Stem Cells, at Regenerative Medicine, ay nagbabala na ang isyu ay nananatiling makikita.

“Maaaring pinanatili ng isda ang ugaling ninuno na ito, ngunit pinabayaan tayo ng mga tao,” aniya. “Nakita namin na ang pituitary ay hindi isang bagong-bagong uri ng gulugod tulad ng ilong o tainga o lens, ngunit sa halip ay mayroon bago ang mga vertebrates at pagkatapos ay nagpakilala ng mga bagong donasyon ng ectoderm. Sa pamamagitan ng pagkuha ng larawan ng mga labi ng ebolusyon ng zebrafish, nalutas namin ang misteryo ng pinagmulan ng pituitary na ito. “

Isang lumang pagtingin na nasa paligid (nakakagulat)

Bumalik sa kalagitnaan ng 1910s, iniulat ng mga physiologist na ang pitaka ni Rathke ay malapit na nauugnay sa pitaka ni Seessel. Ang bulsa ni Rathke ay matagal nang nauunawaan na mapagkukunan ng endocrine na bahagi ng pituitary. Sa kaibahan, ang kapalaran at layunin ng pitaka ng Seessel ay nananatiling isang misteryo – hanggang ngayon.

Para sa mga mananaliksik noong unang bahagi ng ika-20 siglo (at higit pa o mas kaunti mula pa noon), walang mga mabisang paraan upang masuri ang ugnayan sa pagitan ng dalawang mga embryo, at sa gayon ay maaaring magkaroon ng endodermal na epekto sa pituitary. Mayroong maraming debate sa una, at ang paksa sa paglaon ay naging mas makasaysayang pag-usisa.

Sa kasamaang palad, ang orihinal na may-akda na si Peter Fabian, isang nakatatandang mananaliksik sa Keck School, ay pamilyar sa kasaysayan na ito. Habang nag-eksperimento sa isa sa mga bagong pamamaraan ng pag-label at pagsubaybay sa mga embryonic stem cell, na binuo ng mga kalahok sa Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, nakita niya ang mga endodermal cell sa pitiyuwitari. Isang maliwanag na ilaw ang lumitaw sa kanyang ulo.

“Ito ay isang marangal na pagtuklas,” sabi ni Trump. “Interesado kami sa endoderm sa pangkalahatan, ngunit hindi namin balak na mag-aral ng pitiyuwitari. Dahil ito ay hindi inaasahan, talagang kailangan naming patunayan ito sa pamamagitan ng isang bilang ng mga pamamaraan ng pagsisiyasat. “

Sanggunian: “Ang pagsusuri sa talaangkanan ay nagpapakita ng pangwakas na kontribusyon sa pagkamalikhain ng gulugod” nina Peter Fabian, Kuo-Chang Tseng, Joanna Smeeton, Joseph J. Lancman, P. Duc Si Dong, Robert Cerny at J.C. Gage Crump, Oktubre 23, 2020, Agham.
RISK: 10.1126 / agham.4767

Ang iba pang mga may-akda sa pag-aaral ay Koo-Chang Tseng ng Keck School; dating Keck School postdoc na si Joanna Smeeton, ngayon kami Columbia University; Joseph J. Lancman at P P. Duc Si Dong ng Sanford Burnham Prebys; at Robert Cerny ng Charles University sa Prague.

Ang pag-aaral na ito ay suportado ng NIH (R35DE027550, K99DE027218, U01DK105541, DP2DK098092), ang WM Keck Foundation at ang Czech Science Foundation (19-18634S).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.