Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μπαθ βοήθησαν να καταλάβουμε γιατί κοπάδια ψαριών αναβοσβήνουν με ασήμι καθώς στρίβουν μέσα στο νερό, μελετώντας πώς δημιουργούνται τα γυαλιστερά ασημένια κύτταρα στο ζέβρα.
Στα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, υπάρχει μόνο ένας τύπος κυττάρου χρωστικής. το μελανοκύτταρο. Αυτά τα κύτταρα είναι συνήθως μαύρα ή καφέ, είναι υπεύθυνα για το χρωματισμό τόσο του δέρματος όσο και των μαλλιών και βρίσκονται κάτω από το μελάνωμα του καρκίνου του δέρματος.
Ωστόσο, τα ψάρια σχηματίζουν πολλαπλούς τύπους χρωστικών κυττάρων, όχι μόνο τα μελανοκύτταρα. Στο ζέβρα, εκτός από τα μαύρα μελανοκύτταρα, το σώμα χρωματίζεται από κίτρινα ξανθοφόρα και από λαμπερά, ασημένια κύτταρα που ονομάζονται ιριδοφόρα.
Το ερώτημα του πώς προκύπτουν διαφορετικά κύτταρα είναι ένα σημαντικό ερώτημα στη βιολογία των βλαστοκυττάρων και στην αναπτυξιακή βιολογία, και αυτή η εργασία από το εργαστήριο του καθηγητή Robert Kelsh στο Τμήμα Βιολογίας και Βιοχημείας ρίχνει φως σε αυτό το ερώτημα.
Καθ. Η ομάδα του Kelsh μελετά το ζέβρα, ένα μικρό τροπικό ψάρι, κυρίως επειδή είναι εύκολο να εργαστεί κανείς μαζί του, είναι προσβάσιμο για γενετικούς χειρισμούς και έχει όμορφα διαφανή έμβρυα. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετούν εύκολα τα κύτταρα ενδιαφέροντος.
Οι διαφορετικοί τύποι χρωστικών κυττάρων προέρχονται από έναν τύπο βλαστοκυττάρων που ονομάζεται κύτταρο νευρικής ακρολοφίας, που παράγει επίσης διάφορους τύπους νευρώνων και σκελετικών κυττάρων, μεταξύ άλλων.
Σε αυτό το τελευταίο άρθρο η επικεφαλής συγγραφέας, Δρ Κλειώ Πετράτου, και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν έναν ασυνήθιστο συνδυασμό γενετικών τεχνικών και μαθηματικών μοντέλων για να προσδιορίσουν πώς μια σειρά βασικών γονιδίων αλληλεπιδρούν και οδηγούν ένα κύτταρο νευρικής ακρολοφίας να γίνει ασημένιος ιριδοφόρος.
Τα βασικά γονίδια αναγνωρίστηκαν με γενετικό χειρισμό, αποδεικνύοντας ότι όταν η λειτουργία τους χαθεί, δεν μπορούν να σχηματιστούν ιριδοφόρα. Αλλά αυτό δεν εξηγούσε πώς λειτουργούσαν αυτά τα γονίδια, μια διαδικασία που γίνεται πιο δύσκολη από το γεγονός ότι τα κύτταρα νευρικής ακρολοφίας μεταναστεύουν εκτενώς μέσω του σώματος κατά τη διαδικασία ανάπτυξής τους.
Χρησιμοποιώντας επίπονη αξιολόγηση γενετικά τροποποιημένων ζέβρα και αυστηρή εστίαση στην ερμηνεία της κατάστασης των κυττάρων καθώς μεταναστεύουν, μπόρεσαν να αναλύσουν τις λειτουργικές σχέσεις μεταξύ αυτών των γονιδίων, προσδιορίζοντας αυτό που είναι γνωστό ως γονιδιακό ρυθμιστικό δίκτυο (ένα είδος γενετικού διαγράμματος καλωδίωσης) που υποστηρίζει πώς ένα κύτταρο νευρικής ακρολοφίας αποφασίζει να γίνει ιριδοφόρος.
Καθ. Η ομάδα του Kelsh χρησιμοποίησε μια άλλη τεχνική, τη μαθηματική μοντελοποίηση, για να βελτιώσει αυτό το δίκτυο. Συνεργαζόμενοι με συναδέλφους από το Πανεπιστήμιο του Surrey, ανέπτυξαν μια σειρά από απλά μαθηματικά μοντέλα που απεικονίζουν εναλλακτικούς τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε να οργανωθεί το δίκτυο και χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις της συμπεριφοράς τους σε υπολογιστή για να εντοπίσουν μια ιδιαίτερα προτιμώμενη παραλλαγή.
Ο Δρ Πετράτου είπε: «Ο συνδυασμός των ειδών λεπτομερούς αναπτυξιακής γενετικής που επιτρέπει το ζέβρα, με αυστηρή μαθηματική μοντελοποίηση, μας βοήθησε πραγματικά να ανακαλύψουμε τα γονίδια στον πυρήνα του σχηματισμού ιριδοφόρου και να αναγνωρίσουμε τη δομή της αλληλεπίδρασής τους. με τρόπο που η απλή γενετική από μόνη της δεν θα επέτρεπε."
Ο καθηγητής Kelsh πρόσθεσε: "Είμαστε τώρα σε εξαιρετική θέση να ενσωματώσουμε αυτά τα δεδομένα με παρόμοιες διεπιστημονικές μελέτες για τα μελανοκύτταρα, προκειμένου να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί πραγματικά η επιλογή της μοίρας των βλαστοκυττάρων."
Αυτή η προσέγγιση έχει ευρεία εφαρμογή σε όλη τη βιολογία των βλαστοκυττάρων, καθώς και δείχνει πώς τα ψάρια μπορούν να λάμπουν.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο PLOS Genetics.
