Lampredele de mare joacă un rol crucial în înțelegerea originilor celulelor stem, care au marcat evoluția vertebratelor. Un studiu recent realizat de biologi de la Universitatea Northwestern, care a fost prezentat într-un articol publicat în Nature Ecology & Evolution, se arată modul în care aceste celule stem au evoluat de-a lungul a milioane de ani, oferind o perspectivă nu numai asupra lipsei de fălci la aceste animale, ci și asupra propriilor noastre origini.
Vertebratele moderne, inclusiv oamenii, provin din peștii antici care au trăit cu peste 400 de milioane de ani în urmă în perioada Devoniană (cu 419 până la 359 milioane de ani în urmă). La acea vreme, mările erau dominate de pești fără fălci. Astăzi, situația este inversată. Astăzi, lampredele sunt printre ultimii reprezentanți vii ai acestor vertebrate primitive fără fălci. Prin urmare, studiul lor este crucial pentru înțelegerea evoluției caracteristicilor vertebratelor.
„Lampredele ar putea fi cheia pentru a dezvălui secretele propriei noastre origini”, spune Carole LaBonne, profesor de bioștiințe moleculare la Universitatea Northwestern, care a condus echipa care a realizat studiul. „Pentru a înțelege originea unei caracteristici în biologia evolutivă, este esențial să ne întoarcem la cele mai primitive forme ale animalului studiat, mai degrabă decât să ne bazăm doar pe vertebratele mai complexe care au evoluat separat de-a lungul a milioane de ani. Acest lucru ne duce direct la lamprede, ultimele exemple vii de vertebrate fără fălci.”
Celulele stem, inclusiv blastocistele și celulele crestei neurale, joacă un rol fundamental în dezvoltarea vertebratelor. Blastocistele, prezente încă din fazele embrionare timpurii, au capacitatea de a se diferenția în toate tipurile de celule din organism. În schimb, celulele crestei neurale, care apar mai târziu în dezvoltare, sunt responsabile pentru formarea diferitelor structuri esențiale, cum ar fi neuronii și mușchii.
Pentru a înțelege evoluțiile care au condus la diversitatea vertebratelor, cercetătorii au comparat genele implicate în reglarea acestor celule stem la lampredă și Xenopus, o broască acvatică cu fălci. Această comparație a fost crucială, deoarece ne-a permis să examinăm modul în care rețelele genetice care reglează celulele stem au evoluat la vertebratele primitive în comparație cu cele la vertebratele mai evoluate. Analizând genele și rețelele de reglementare genetică ale acestor două specii, cercetătorii au reușit să identifice atât asemănările, cât și diferențele, ceea ce a oferit o perspectivă valoroasă asupra schimbărilor evolutive care au condus la apariția vertebratelor la fălci și a altor caracteristici complexe.
Rezultatele arată că lampredele împărtășesc aspecte importante ale rețelei genetice responsabile de pluripotența celulelor stem la vertebratele cu fălci, cum ar fi Xenopus. Cu toate acestea, o diferență crucială este absența genei pou5 în celulele crestei neurale ale lampredei. Această genă este crucială pentru formarea structurilor complexe precum fălcile la vertebrate. Absența acestei gene la lamprede sugerează că această pierdere ar putea fi un factor cheie care explică de ce lampredele, în ciuda complexității lor genetice, nu au dezvoltat fălci. Pierderea acestei gene la lamprede, combinată cu prezența ei la vertebratele cu fălci, sugerează că modificările și evoluțiile genetice asociate cu aceste structuri osoase au avut loc, așadar, după divergența filiațiilor care le au și cele care nu le au.
Această cercetare oferă o perspectivă valoroasă asupra originilor trăsăturilor complexe pe care le avem astăzi. Înțelegând modul în care vertebratele timpurii au evoluat pentru a dezvolta structuri fundamentale, putem într-adevăr să înțelegem mai bine pașii cheie în evoluție care au condus la diversitatea vertebratelor moderne.
