בין אם זה עף, הולך או שוחה, כמעט לכל חיה נתונה יש גוף הבנוי מתמונות מראה, כאשר הצד השמאלי משקף את הימין. אבל הסימטריה הזו לרוב עמוקה בעור. בתוך בני אדם, למשל, הלב יושב משמאל בעוד הכבד קמור מימין.
תוכן קשור
- מה מוחלצים ומפנים יכולים ללמוד מהחלזונות
- אור UV חושף את צבעי פגזי המאובנים
- חלזונות ים עמוקים חדשים הם נדנדות הפאנק של הטבע
במשך המאה הקודמת, מדענים חיפשו את הקוד הגנטי שמוליד אסימטריה פנימית בממלכת החיות, כדי ליצור תמונה שלמה יותר של התפתחות כל היצורים. גנים אלה עשויים אפילו להתחקות מיליארדי שנים אחורה לאב הקדמון המשותף האחרון. עכשיו צוות בינלאומי חושב שמצאו את זה - או לפחות חלק ממנו, בזכות חילזון הבריכה הצנוע.
בניגוד לרוב בעלי החיים, חלזונות נושאים את הא-סימטריה שלהם על גבם בצורה של תלתלי פגזים. למען האמת, חלזונות לא בהכרח תמיד הולכים באותה דרך - רוב התלתלים ימינה, אך אחרים יכולים להתכרבל שמאלה.
במחקר שפורסם השבוע בכתב העת הנוכחי ביולוגיה , מדענים מדווחים כי הגן הפורמני יכול לשלוט אם עוברי חילזון מתחילים לפתח מעטפת מפותלת שמאלה או ימנית. על ידי ביצוע שינוי בודד במיליארדי האותיות המולקולריות המרכיבות את גנום השבלול, החוקרים יכולים להעביר מסלסל ימני שמאלה.
"אפשר לדמות את מציאת הגן למציאת מחט בערימת שחת, " אומר הסופר הראשי אנגוס דיוויסון מאוניברסיטת נוטינגהאם.
דייוויסון ועמיתיו מיפו את הגנום של יותר מ -3, 000 חלזונות בריכה ענקיים, או Lymnaea stagnalis, וחיפשו הבדלים בין רכיכות הרבעה שמאלה לימין. תחילה הם הצטמצמו במקום בו הגן המעניין יכול להתחבא ואז התחילו לסרוק אחר הבדלים מרכזיים באיזו מידה הגנים עשו את עבודתם, ובנוסף לבנות חלבונים השולטים בביולוגיה של בעל חיים.
על אף משימה מונומנטלית, דיוויסון אומר שהם תפסו הפסקה. הצוות מצא מוטציה בגן אחד שכיבתה את ייצור החלבון בגרסת השעון נגד כיוון השעון.
אם כי פגזי חילזון בבריכה בדרך כלל מתכרבלים עם כיוון השעון, הם יכולים גם להתכרבל בצורה הפוכה - עם כמה השלכות מעניינות. ראשית, ההזדווגות עם עמיתיהם הימניים כמעט בלתי אפשרית. (צילום של אסתר דה רויג 'וגארי מקדואל, קומפוזיציה דיגיטלית מאת ג'רמי גאי, פרגרין קריאייטיב) "היה לנו מזל באמת, כי מסתבר שהמוטציה דוחה את תפקודו של הגן", הוא מסביר. זה לא תמיד המקרה. אף שגן מוטציה נשמע מגוחך, מרבית השינויים הטבעיים הללו בגנום אינם משפיעים רבות על מארחיהם. אולם במקרה זה, שינוי קטן בגן המדובר - פורמין - מנע ממנו לבנות חלבונים.
לאחר מכן ניסו המדענים לשנות את דרכי התפתחות חלזונות התינוק באמצעות טיפול בעוברי השבלול בתרופה נגד פורמטין. כצפוי, התרופה גרמה לשבלולים שמתפתלים בדרך כלל עם כיוון השעון להתפתל בצורה הפוכה.
אף אחד מהחלזונות ההפוכים לא שרד את הטיפול. הסיבה המדויקת לכך עדיין אינה ידועה, מכיוון שחלק מהחלזונות קיימים באופן טבעי עם תלתל נגד כיוון השעון. אבל "קשה מאוד לשנות א-סימטריה מבלי לשנות גם פונקציות חשובות אחרות", אומר דייוויסון. ופורמין הוא גן שנמצא בעבר כמסייע בבניית פיגומים תאיים בכל בעלי החיים, כך שלשינויים בגן עלולים להיות השלכות קטלניות על התאים.
כשהוא סקרן אם גן זה יכול להיות חשוב לאסימטריה באורגניזמים אחרים, הצוות טיפל בפיתוח עוברי צפרדעים עם אותה תרופה אנטי-פורמין, והם קיבלו תוצאות דומות - כמה צפרדעים הצמיחו לבבות בצד ה"לא נכון "בגופן. זה רומז כי האסימטריה האורבת בתוך מינים רבים יותר עשויה להיות נשלטת, לפחות בחלקה, על ידי חלבון הפורמין.
מחקר זה מכסה יותר ממאה שנים של תככים סביב תלתל פגזי החלזונות.
הפתולוג ארתור אדווין בויקוט וחברו, חוקר הטבע החובב קפטן סי דייבר, פרסמו את הגילוי של בקרה גנטית לפיתולי פגזי חילזון בשנת 1923, על בסיס עבודתם המגדלת חלזונות בצנצנות זכוכית. אך בשונה מהגנים שעברו בירושה לצבע העין האנושי, חילזון שמסתלסל ימני אינו בהכרח נושא גן פורמין המתפתל ימינה.
לפני שנדרש מדענים להבין איך זה עובד, נדרשו כמעט 60 שנה. מסתבר שתלתל החילזון נשלט על ידי חומר כלשהו שאימת החילזון - מונח בשימוש רופף, מכיוון שחילזונות הם הרמפרודיטים - כלולים בפנים של הביצה, או ציטופלזמה. חומר זה שינה את התינוק המתפתח והשפיע על כיוון התלתל שלו.
"זה היה לפני 34 שנה", אומר הביולוג ריצ'רד פאלמר, שלא היה מעורב במחקר, "והם מנסים לקבוע מה [החומר הזה היה] מאז."
הכנס דיוויסון ועמיתיו. באמצעות טכניקות מעבדה מודרניות, הצוות לא רק זיהה את הגן, אלא שהוא גם קבע כי ניתן לאתר א-סימטריות תת-תאי זעירות כאשר העובר הוא רק שני תאים גדולים. התוצאות רומזות "שיש מערכת אוניברסאלית השולטת בא-סימטריה ברמת המאקרו", אומר פאלמר.
לאחר ששמע לראשונה על התגלית, תגובתו במילה אחת סיכמה את המסע הארוך: "סוף סוף."
אך התיק עדיין לא סגור לגמרי. שליטת הגן על התפתלות אינה חלה על כל חלזונות היבשה, ויש השאלה המטלטלת מדוע חלזונות, בניגוד לבני אדם, לא כולם מראים את אותה העדפה א-סימטרית ומתעקלים בעקביות באותו כיוון, אומר פאלמר.
פורמין הוא ככל הנראה רק אחד בקבוצת גנים השולטת בסימטריה בקרב בעלי חיים, אומר דיוויסון. אך כעת, סוף סוף, כי יש להם את הגן הזה על כוונתו, הצוות מקווה שהתלתלים הקטנים האלה יעזרו להם לפתור מדוע כולנו קצת מחוץ לקוטר בפנים.
המדענים הופתעו לגלות שבניגוד לשבלול הבריכה, נראה ששינויים בגן הפורמין אינם שולטים בכיוון התלתל של חילזון היפני הזה. (אסתר דה רויג ')
