O.S.E.L. - Nejmenší lázně aneb omývání embrya řídí naši pravolevou orientaci
 Nejmenší lázně aneb omývání embrya řídí naši pravolevou orientaci
Lidé i zvířata se jeví být na povrchu symetrickými. Je to klam. O symetrii hlouběji pod kůží nemůže být řeč. Mnohé tělní orgány, namátkou jmenujme žaludek, srdce, játra, mají levou a pravou stranu. Jak ale vyvíjející se embryo poznává svou levou a pravou stranu?


Nedávno jsme vás na stránkách Osla informovali o tom, že buňky embrya si jsou rovny, ale že některé si jsou „rovnější“. Zajímavým experimentem založeným na obarvení buněk vznikajícího embrya a následným sledováním jejich osudu, získala Polka Zernicka-Goetz  důkaz, že buňky vznikajícího embrya se nějakým mechanismem velmi brzo ( již po druhém dělení oplozeného  vajíčka)  diferencují. Buňky už ví kde jsou a čemu dají vznik – zda placentě a nebo zárodku.


 

Salkův institut v La Jolla v Kalifornii. Biologickým výzkumem se zde zabývá 850 vědeckých pracovníků. K odhalení naší pravolevé orientace to ale nestačilo a odpověď poskytla až spolupráce se španělským a japonským pracovištěm.

Juan Carlos Izpisúa Belmonte nyní přichází s dalším převratným poznáním z oblasti vyvíjejícího se embrya. Tento Špatněl pracující v USA se svými spolupracovníky studoval ventrální hrbol na vyvíjejícím se embryu. Je to malý kousek specializované tkáně na spodní straně časných embryí. Tento hrbol se vyskytuje u embryí celé řady druhů organismů. Zajímavé na buňkách tvořících zmíněný hrbol je to, že mají do prostoru vysunuto jednoduché vlákno. Tomuto vlákénku se říká cilie.
Studiem zmíněného hrbolu a  buněk s ciliemi, odhalili výzkumní pracovníci ze Salkova ústavu  základ toho,  jak organismus plánuje svojí stranovou orientaci. Všechno to řídí  mikroskopická pumpa, přesněji  čerpadlo, které se na povrchu embrya vytvoří a které je umístěno na jeho spodní (rubové) straně. Teorie praví, že toto zařízení dopravuje chemické posly přednostně na jednu stranu vznikajícího těla, což vede ke vzniku postupně se snižující koncentrace chemických signálů. A že to je tento gradient, co buňky informuje o tom, kde jsou a jak se mají vyvíjet.   


Což o to, teorie to je pěkná, dostala však vážnou trhlinu. Teorii o toku tekutiny dopravujícím informace k buňkám nabouralo zjištění když vědci ze Salkova institutu popsali, že  hrbol tvoří něco jako les rotujících bičíků – cilií. Podle všech dostupných znalostí  rotující cilie mohou způsobit všechno, jen ne usměrněný  proud tekutiny. Takový pohyb jak známo vede k chaotickým vodním vírům a provedené pokusy to potvrzovaly. O nějakém usměrněném toku tekutiny nemohla být ani řeč. Aby rotační pohyb cilií vyprodukoval jednosměrný tok, musel by existovat  nějaký specifický, dosud neznámý, usměrňovací mechanismus. Vymyslela příroda nějaký fígl a nebo je teorie falešná?  Tři roky se výzkumníci trápili matematickým modelováním, snímáním buněk videozáznamem a elektronovou mikroskopií.   Až Belmonte a jeho spolupracovníci Marta Ibañes a Diego Rasskin-Gutman začali spolupracovat se španělskými kolegy z Parc Cientific de Barcelona a s vědci z University of Tokyo v Japonsku, podařilo se jim společně zjistit, jak  cilie svým pohybem generují usměrněný proud tekutiny. Potvrdili tak platnost teorie přenosu informace k embryonálním buňkám.

Juan Carlos Izpisúa Belmonte objevil „nejmenší lázně“ na světě fungující na principu embryonálního čerpadla. Poodhalil tak další z tajemství vzniku savčího života.

Všechno geniální je vlastně prosté a jednoduché. Jen na to přijít. Belmonte na to přišel - cilie jsou skloněny v úhlu, který je větší než čtyřicet stupňů. Potom jejich krouživý pohyb dává tekutině patřičný směr. Autor to komentuje slovy „ Je to jako  když za deště roztočíme nad svými rameny deštník“.


Rychlost s jakou se cilie otáčejí zjistila až vysokorychlostní kamera. Stíhají to totiž 10x za sekundu! Na záznamu byl pohyb zřetelný až když kamera snímala buňky 500 obrázky za sekundu.  Záběry pak ukázaly, že směr pohybu cilií je ve směru hodinových ručiček a že jejich sklon vytváří proud, který  usměrňuje proud tekutiny zprava do leva. Proud omývá celou délku vyvíjejícího se embrya.


Přestože zatím není jasno v tom, jaké signální molekuly toto čerpadlo k buňkám dopravuje, vědci na podporu své teorie učinili ještě jeden pokus. Vzali protein, který je podobné délky, jako molekuly proteinů o nichž víme, že v našem těle funkci chemických poslů plní. Tento zkušební protein obarvili fluorescenční barvičkou a pak tento protein vstříkli mezi kroužící cilie. Trvalo to pouhé čtyři sekundy než „čerpadlo“ z cilií odválo světélkující protein postupně po celém miniaturním embryu. Teorie že právě tímto „systémem čerpadla“ vznikající zárodek informuje své buňky o tom kde jsou a čím jsou, a  ještě přesněji - čím mají být, je zřejmě potvrzena. A to bez ohledu na to, že vlastně nevíme o jaké signální molekuly se u tak časného embrya jedná.
Zmínění poslové ale zřejmě dlouho tajemní nezůstanou. Další krok, ke kterému se výzkumníci v Salkově institutu  nyní chystají, je odhalení proteinů, které embryo  ve svém informačním toku používá, a také jakým mechanismem tyto signály na buňky působí.
Hlavní pramen: Salk Institute, La Jolla, CA 
https://www.salk.edu/news/releases/details.php?id=129


Pokud miniaturní lázně  rozhodují o pravolevé orientaci, jaké lázně pak navštěvují naši politici? 

 


Autor: Josef Pazdera
Datum:25.05.2005 00:40