Elin, kasvi vai aineeton?

Sammakot, hedelmäkärpäset ja sukkulamadot aloittavat elämänsä suunnitelmallisesti. Nisäkkäiden ajateltiin pelaavan eri sääntöjen mukaan. Nyt tutkimukset viittaavat siihen, että itse asiassa nisäkkäiden soluilla saattaa olla alussa sama suuntavaisto kuin muillakin eläimillä, mutta ne voivat halutessaan jättää sen huomiotta.

Monille eläimille niiden tulevan ruumiinsuunnitelman kaava syntyy alkiossa, joka ei ole enempää kuin pelkkä solurykelmä; joillakin eläimillä kaava on havaittavissa jopa munasolussa. Esimerkiksi Xenopus-sammakon munan vaaleat ja tummat puoliskot vastaavat suurin piirtein sitä, mistä lopulta tulee sammakon etu- ja takapää.

Tietyistä sammakon soluista, jotka ovat lähellä alkion toista päätä, ”eläimellistä napaa”, tulee tulevan organismin tiettyjä osia. Vastakkaisen pään, ”kasvinavan” napan, lähellä olevista soluista tulee muita osia tai ne kasvavat kokonaan erillisiksi rakenteiksi, jotka elättävät alkiota. Kasvava alkio järjestäytyy näiden kahden navan välisen akselin ympärille. Jos alkion sammakon soluja siirretään ympäriinsä, myös tuleva sammakko sekoittuu.

Nisäkkäillä, joilla on istukka, kuten hiirillä ja ihmisillä, alkiot eivät tee varhain mitään erityistä organisatorista sitoumusta. Tämän ajateltiin tarkoittavan sitä, että varhaisen alkion solurykelmällä ei myöskään ollut mitään erityistä suunnitelmaa.

Nisäkkäillä on kuitenkin sama rakenne, joka merkkaa sammakoilla eläimen napaa. Mutta tämä ”naparunko” ei näytä juurikaan ohjaavan nisäkässolujen kohtaloa. Soluja voidaan siirtää, poistaa tai jopa vaihtaa toisten kanssa, ja tuloksena syntyvä hiiri on yhtä terve kuin koskemattomana säilynyt veljensä.

Nyt tutkimukset viittaavat siihen, että tällaisesta joustavuudesta huolimatta nisäkkäiden alkion solut saattavat muistuttaa paljon enemmän muiden eläinten soluja: ne ovat järjestäytyneet akselia pitkin, jota voidaan seurata koko matkan munasolusta kohdussa tapahtuvaan istutukseen.

Magdalena Zernicka-Goetz Cambridgen yliopistosta, Britanniasta, ja hänen kollegansa seurasivat fluoresoivien proteiinien avulla hiiren alkioiden solujen kehitystä muutamasta solusta siihen asti, kun 32 solun ontto pallo istuttaa itsensä kohtuun. He havaitsivat, että eläimen napaa lähellä olevat solut pysyivät samassa suhteellisessa asennossa varhaisesta kahdeksan solun rykelmästä solupallovaiheeseen eli ”blastokystaan.”

Testatakseen, säilyttivätkö solut järjestäytymismallin koko kehityksen ajan, työryhmä valmisti yhdistelmäalkioita, jotka koostuivat kokonaan eläimen napan tai kasvin napan soluista. Tuloksena syntyneet alkiot kasvoivat kuitenkin normaaleiksi terveiksi hiiriksi.

Roger Pederson, joka oli mukana tätä edeltävissä kokeissa, sanoo, että nämä tiedot asettavat tutkijat paradoksin eteen ja ”pakottavat tarkastelemaan uudelleen varhaisen alkion plastisuutta, koska kaikki klassiset (nisäkkäiden) tutkimukset on tehty ottamatta huomioon napaisuutta.”

Kehitysbiologi Elizabeth Robertsonin Harvardin yliopistosta mukaan sekoitettujen alkioiden onnistunut kehitys näyttää itse asiassa olevan ristiriidassa tutkijoiden alkuperäisten hypoteesien kanssa järjestäytyvästä kehon suunnitelmasta. Hän kuitenkin myöntää, että nisäkkäiden alkioiden soluilla voi olla jonkinlainen varhainen taipumus tiettyyn myöhempään järjestelyyn.

Zernicka-Goetz ehdottaa mekanismia, joka saattaa selittää hänen ryhmänsä hämmentävät tulokset. Polariteetti saattaa palautua sen tuhoutumisen jälkeen, jos se johtuu polariteetin gradientista munasolun poikki, hän ehdottaa. Vaihtoehtoisesti polariteetti voi johtua alkion ympäristöstä tulevasta signaalista.

Mekanismista riippumatta Pedersenin mielestä löydökset viittaavat siihen, ”että nisäkkäät eivät loppujen lopuksi olekaan niin erilaisia”. Aivan kuin nisäkäs olisi tuotu takaisin joukkoon”.

• 1. Ciemerych,M. A., Mesnard, D. & Zernicka-Goetz, M. Hiiren munan eläin- ja kasvipooli ennustavat alkion akselin polariteettia, mutta eivät ole kehityksen kannalta välttämättömiä. Development 127, 3467 – 3474 2000. | PubMed | ISI | ChemPort |
  2. Beddington,S. P. & Robertson, E. J. Akselin kehitys ja varhainen epäsymmetria nisäkkäillä. Cell 96, 195 – 209 1999. | Article | PubMed | ISI |
  3. Weber,R. J., Pedersen, R. A. Wianny, F., Evans, M. J. & Zernicka-Goetz, M. Hiiren alkion polariteetti ennakoidaan ennen istutusta. Development 126, 5591 – 5598 1999. | PubMed | ISI | ChemPort |