Więcej światła, czyli co widzą nicienie

Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans to malutki nicień, który zasłużył się jako organizm modelowy w badaniach biologicznych. Poznano losy każdej z jego 1031 komórek (u samców, u hermafrodytów jest ich 959; to liczba końcowa, w trakcie rozwoju 131 komórek popełnia samobójstwo), zbadano wzór połączeń między jego 302 neuronami i oczywiście zsekwencjonowano jego genom. Szczegółowe informacje o tym zwierzątku można znaleźć tu. Wydawałoby się, że znamy go już na wylot, ale okazuje się, że maleńki nicień ciągle ma swoje tajemnice.

C. elegans reaguje na temperaturę, bodźce chemiczne i dotykowe. Nie ma jednak oczu, a w jego genomie nie znaleziono genów kodujących światłoczułe opsyny, ani tym bardziej niczego, co przypominałoby prokariotyczne białka światloczułe. Dopóki sądzono, że prowadzi on głównie podziemny tryb życia, nikogo to nie dziwiło. Jednak ostatnio coraz częściej uważa się, że C. elegans spędza sporo czasu na słońcu. Czy zatem brak światłoczułych opsyn powoduje, że jest niewrażliwy na światło?

Kolory, seks i jedzenie

W American Naturalist ukazał się artykuł na temat ewolucji trójkolorowego widzenia. Pisałam już o genach kodujących opsyny, którym zawdzięczamy widzenie w technikolorze, i o tym, że choć większość ssaków ma tylko dwa rodzaje opsyn czopkowych, u małp (w tym ludzi) występują trzy rodzaje, dzięki którym widzimy więcej kolorów. Naukowcy od dawna zastanawiają się, co było przyczyną utrwalenia się takiego rozwiązania ewolucyjnego. Dyskutowane są dwie hipotezy – ułatwienia w zdobywaniu pożywienia i komunikacja międzyosobnicza.

Wycinanka, czyli historia neuropsyny

Jedna z fraz, dzięki której ludzie trafiają na mojego bloga, brzmi „różnice między ludźmi i szympansami”. Więc dziś będzie znowu o takiej różnicy, alternatywnym splicingu i ewolucji. Co to jest alternatywny splicing? U eukariontów mRNA po transkrypcji nie jest jeszcze gotowe do translacji – podlega obróbce posttranskrypcyjnej. Jednym z elementów tej obróbki jest splicing, czyli usuwanie sekwencji niekodujących (intronów) i łączenie sekwencji kodujących (egzonów). Do zajścia splicingu potrzebne są sekwencje sygnałowe. Z niektórych genów (być może nawet z większości) w wyniku różnicowego składania mogą powstać różne transkrypty – jakiś egzon może zostać pominięty, albo jakiś intron nie zostaje wycięty. Rekordzistą jest jeden z genów muszki owocowej, Dscam, który teoretycznie ma 38000 wariantów splicingowych.

Mysz zobaczyła w technikolorze

Science donosi, że stworzono mysz, która widzi jak człowiek. Chodzi o widzenie kolorów. U zwierząt występują dwa rodzaje komórek światłoczułych – wrażliwe na natężenie światła pręciki i odpowiedzialne za widzenie barw czopki. Mieszczą one w sobie światłoczułe białka – opsyny (każda komórka tylko jeden rodzaj białka). U zwierząt odpowiedzialne za widzenie kolorów opsyny należą do czterech rodzin zwanych SWS1, SWS2, RH2 (MWS) i LWS, a opsyny pręcikowe to rodopsyny z rodziny RH1. W toku ewolucji ssaki utraciły dwie rodziny opsyn – SWS2 i RH2.

W siatkówkce większości ssaków występują tylko dwa rodzaje opsyn, po jednej z rodziny SWS1 i LWS. Jednak u małp wygląda to trochę inaczej – część z nich cieszy się większym spektrum kolorów, ponieważ posiadają trzy rodzaje opsyn czopkowych (jedną z rodziny SWS1, i dwie z rodziny LWS). Rysunek przedstawia na przykładzie tego, jak widzą psy (dwa rodzaje opsyn czopkowych) i ludzie (trzy rodzaje), co zyskaliśmy dzięki dodatkowej opsynie LWS.

Jak myszy zaczęły widzieć

W zeszłym tygodniu w Nature opublikowano pracę, w ktorej opisano udany przeszczep komórek – prekursorów pręcików do siatkówek niewidomych myszy. Po operacji futerkowi pacjenci zaczęli reagować na światło. Do tej pory próbowano przeszczepiać do siatkówki znacznie bardziej niezróżnicowane komórki macierzyste, ale bez rezultatów. Wygląda na to, że dojrzała ssacza siatkówka nie potrafi pokierować ich różnicowaniem tak, aby rozwinęły się z nich całkowicie dojrzałe fotoreceptory. Co innego komórki prekursorowe pobrane z rozwijającej się siatkówki – takie komórki rozwijały się w dojrzałe pręciki w siatkówkach młodych i dorosłych myszy.

Morski urwis zdemaskowany

Jeszcze kilka dni temu na topie były pszczoła i pantofelek, a już mamy kolejny zsekwencjonowany genom. Tym razem rozkodowany został jeżowiec purpurowy, Strongylocentrotus purpuratus. Science, które opublikowało tę i towarzyszące jej prace, dołączyło interaktywny plakat, którym można się pobawić.

Dlaczego jeżowiec? To jeden z organizmów modelowych, czyli tych, które badają wszyscy. Jest szczególnie lubiany przez embriologów, ponieważ dowiedzieli się od niego dużo na temat ekspresji genów i biologii molekularnej w rozwoju embrionalnym. No i dzięki temu znamy pierwszy genom organizmu należącego do wtóroustych, a niebędącego strunowcem. Możemy poobserwować, jak ewolucja tasuje i adaptuje już istniejące geny, obsadzając je czasem w nowych rolach.

Ponadto sekwencji towarzyszy analiza tego, jakie geny ulegają ekspresji, gdzie i kiedy – coś takiego nazywa się transkryptom.