לעכבר הכימרי (משמאל) יש עיניים כהות, בהשוואה לעיניים האדומות של העכבר הפראי (מימין). (גאו יא ואלווין קין שינג לי)
עם עיניהם השחורות והחרוזים הקטנים והפרווה האפורה המנומרת, העכברים שנולדו בניסוי מעבדה לאחרונה בהונג קונג אינם דומים לאף חיה אחרת מהמין שלהם, או למעשה לכל חיה אחרת.
ובכל זאת, למרות ההבדלים המהותיים ביניהם, הם לא יכלו להיראות רגילים יותר, עובדה שחושפת אמת מדהימה על ההיסטוריה האבולוציונית שלנו.
העכברים חולקו בגנים מחיידק חד-תאי שנקרא achoanoflagellate. אף על פי שאינו בעל חיים עצמו, המיקרואורגניזם קשור אליהם באופן הדוק, לאחר שהשתנה מעט מאז זמן שלפני קיומו של חיים מורכבים ורב-תאיים.
למרבה הפלא, ההצלחה של מבחר מהגנים של ה-choanoflagellate בחלקם מורכבים ורב-תאיים כמו עכבר נותנת לנו תובנות חדשות לגבי המקורות האבולוציוניים של תכונות בעלי חיים.
בעלי חיים כוללים את מה שמכונה פלוריפוטנטיות; יכולת עובריתלהתמיין ולהתפתח למגוון הרקמות המרכיבות אורגניזם מפותח לחלוטין.למרות שאין להם את הכישרון הזה, ל-choanoflagellates יש גרסאות משלהם של הגנים האחראים להםפלוריפוטנטיות בבעלי חיים.
על ידי החלפת גנים של עכברים עבור הגרסה שנמצאה ב-choanoflagellates, החוקרים יכלו לקבוע עד כמה השניים דומים בפונקציונליות שלהם.
"על ידי יצירת מוצלחת של עכבר תוך שימוש בכלים מולקולריים שנגזרו מקרובינו החד-תאיים, אנו עדים להמשכיות יוצאת דופן של תפקוד לאורך כמעט מיליארד שנות אבולוציה."אומר הגנטיקאי אלכס דה מנדוזהמאוניברסיטת קווין מרי בבריטניה.
"המחקר מרמז שגנים מרכזיים מעורביםייתכן שהיווצרות מקורה הרבה יותר מוקדם מתאי הגזע עצמם, אולי עוזרת לסלול את הדרך לחיים הרב-תאיים שאנו רואים כיום."
מניחים שהפלוריפוטנציה הופיעה עם הופעתן של בעלי חיים רב-תאיים לפני כ-700 מיליון שנה, ולכן הגיוני שגורמי שעתוק הקשורים לריבוי-פוטנציה של תאי גזע, כמו אלה ב-סוקסועֲבוּרמשפחות, נחשבות מוגבלות לבעלי חיים רב-תאיים.
אבל מחקר קודם שנערך על חיידקים צמודים לבעלי חיים מצביע על כךמקורותשל פלוריפוטנטיותקדם לרב-תאי. אם זה המקרה, זה יכול להיות אחד המניעים של האבולוציה של בעלי החיים, ולא תוצאה שלה.
לגנים של Choanoflagellate Sox יש תכונות דומות לאלו שנמצאות בגנים של יונקים Sox2. בעכברים, Sox2 מקיים אינטראקציה עם חבר POU בשם Oct4; אבל גנים של choanoflagellate POU אינם מסוגלים ליצור תאי גזע פלוריפוטנטיים.
צוות חוקרים בראשות Ya Gao ו- Daisylyn Senna Tan מאוניברסיטת הונג קונג ומתיאס Girbig ממכון מקס פלנק למיקרוביולוגיה יבשתית בגרמניה רצו לדעת מה עלול לקרות אם יחליפו את הגן Sox2 של היונקים בגן choanoflagellate Sox.
הם גידלו תאי גזע משובטים של עכברים ותכנתו מחדש את הגנום שלהם, והחליפו את Sox2 ב-choanoflagellate Sox. תאים אלה הוזרקו לבלסטוציסטים עובריים של עכברים שהושתלו לאחר מכןבהריון פסאודופונדקאות עכברים להריון, לידה וגידול בסביבה מטפחת.
הגורים הכימריים נולדו עם שילוב של תכונות המבוססות על המורשת החבורה שלהם. ברור שהם היו עכברים; אבל היו להם עיניים כהות וכתמי פרווה כהים שהצביעו על הגנטיקה המעורבת שלהם. אחרת, הם היו די נורמליים - מה שמרמז שגנים של choanoflagellate Sox הצליחו ליצור תאי גזע התואמים להתפתחות העכבר.
זה מצביע על כך שהכלים ליצירת פלוריפוטנטיות שפותחו ב-choanoflagellates לפני שהופיעה רב-תאית.
"לצ'ונופלגלטים אין תאי גזע, הם אורגניזמים חד-תאיים, אבל יש להם את הגנים האלה, שעשויים לשלוט בתהליכים תאיים בסיסיים שבעלי חיים רב-תאיים כנראה שימשו מאוחר יותר לבניית גופים מורכבים."אומר דה מנדוזה.
הממצאים מצביעים על כך שגורמי התעתוק של Sox ב-choanoflagellates לפני מאות מיליוני שנים היו דומים מבחינה ביוכימית לגנים Sox הממלאים תפקידים חשובים באורגניזמים רב-תאיים כיום. חוסר היכולת של choanoflagellate POU לייצר תאי גזע פלוריפוטנטיים, לעומת זאת, מצביע על כך שחברי POU נאלצו לעבור שינוי כדי לקחת את התפקיד שהם ממלאים בפלוריפוטנטיות כעת.
לתוצאות אלו עשויות להיות השלכות על מחקר תאי גזע וטיפולים בתאי גזע, אומרים החוקרים. והם מוסיפים רובד מעניין של מורכבות לסיפור של איך החיים התגוונו על פני כדור הארץ.
"הנתונים שלנו מראים בבירור ששתיים ממשפחות הגנים העיקריות המעורבות בפלוריפוטנטיות של בעלי חוליות וגנים התפתחותיים מרכזיים בבעלי חיים כבר היו נוכחים לפני מקורות הרב-תאי."כותב הצוות בעיתון שלו.
"בסופו של דבר, היכולות הביוכימיות שלהם הורחבו לבניית אחד מסוגי התאים המגדירים של ישות רב-תאית מורכבת."
המחקר פורסם בתקשורת טבע.
