Djur, grönsaker eller immateriellt?

Grodor, fruktflugor och rundmaskar börjar livet med en plan. Man trodde att däggdjur spelade efter andra regler. Nu tyder forskning på att däggdjurens celler i själva verket kan starta med samma riktningssinne som andra djurs celler, men att de kan välja att ignorera det.

För många djur framträder mönstret för deras framtida kroppsplan i ett embryo som inte är mer än ett kluster av celler; hos vissa kan det till och med urskiljas i ägget. De ljusa och mörka halvorna av Xenopus grodans ägg motsvarar till exempel ungefär det som så småningom kommer att bli grodans främre och bakre ände.

Vissa grodceller nära embryots ena ände, ”djurpolen”, blir särskilda delar av den framtida organismen. Celler nära den motsatta änden, den ”vegetabiliska” polen, blir andra delar eller växer till helt separata strukturer för att ge näring åt embryot. Det växande embryot är organiserat runt en axel mellan dessa två poler. Om man flyttar runt på cellerna i en embryonal groda kommer den framtida grodan också att bli förvirrad.

Däggdjur med placenta, som möss och människor, har embryon som inte gör något särskilt organisatoriskt åtagande tidigt. Man trodde att detta innebar att cellklustret i det tidiga embryot inte heller hade någon särskild plan.

Däggdjur har samma struktur som markerar djurpolen hos grodor. Men denna ”polkropp” verkar utöva liten kontroll över däggdjurscellernas öde. Cellerna kan flyttas, tas bort eller till och med bytas ut mot andra och den resulterande musen är lika frisk som sin orörda bror.

Nu tyder forskning på att däggdjursembryots celler, trots denna flexibilitet, kan vara mycket mer lika andra djurs celler: organiserade längs en axel som kan spåras hela vägen från ägget till inplanteringen i livmodern.

Magdalena Zernicka-Goetz vid University of Cambridge, Storbritannien, och hennes kollegor använde fluorescerande proteiner för att följa cellutvecklingen i musembryon från bara några få celler till när en ihålig boll av 32 celler implanterar sig i livmodern. De fann att celler nära djurpolen förblev i samma relativa position från det tidiga klustret med åtta celler till cellkulans stadium, ”blastocysten”.

För att testa om cellerna bibehöll ett organiserande mönster under hela utvecklingen tillverkade teamet kombinerade embryon som helt och hållet bestod av celler från djurpolen eller från celler från växtpolen. Men de resulterande embryona växte ändå till normala friska möss.

Roger Pederson, som samarbetade med experiment som föregick detta, säger att uppgifterna ställer forskarna inför en paradox och ”tvingar till en omprövning av det tidiga embryots plasticitet, eftersom alla de klassiska (däggdjurs)studierna gjordes utan hänsyn till polaritet.”

I själva verket verkar den framgångsrika utvecklingen av de förvrängda embryona motsäga forskarnas ursprungliga hypoteser om en organiserande kroppsplan, enligt utvecklingsbiologen Elizabeth Robertson från Harvard University. Men hon medger att embryonala däggdjursceller kan ha någon form av tidig bias mot ett visst senare arrangemang.

Zernicka-Goetz föreslår en mekanism som kan förklara hennes grupps förvirrande resultat. Polariteten kan återupprättas efter att den förstörts om den orsakas av en gradient av polaritet över ägget, föreslår hon. Alternativt kan polariteten komma från en signal från embryots omgivning.

Oavsett mekanismen tyder resultaten enligt Pedersen på ”att däggdjuren inte är så olika trots allt”. Det är som om däggdjuret har tagits tillbaka in i fållan”.

• 1. Ciemerych,M. A., Mesnard, D. & Zernicka-Goetz, M. Animal and vegetal poles of the mouse egg predict the polarity of the embryonic axis, yet are non-essential for development. Development 127, 3467 – 3474 2000. | PubMed | ISI | ChemPort |
  2. Beddington,S. P. & Robertson, E. J. Axelutveckling och tidig asymmetri hos däggdjur. Cell 96, 195 – 209 1999. | Artikel | PubMed | ISI |
  3. Weber,R. J., Pedersen, R. A. Wianny, F., Evans, M. J. & Zernicka-Goetz, M. Polariteten hos musembryot föregås före implantation. Development 126, 5591 – 5598 1999. | PubMed | ISI | ChemPort |