Si e 'di' trupi se ku duhet të rriten qimet? Shkencëtarët zbulojnë mekanizmin që fshihet pas këtij misteri

Shumë kohë përpara se një gjitar të lindë, lëkura e tij fillon të përcaktojë vendet e sakta ku do të rriten qimet. Folikulat e qimeve që zhvillohen gjatë kësaj periudhe formojnë struktura gjeometrike komplekse, të cilat ndryshojnë nga një specie në tjetrën. Por, çfarë përcakton vendndodhjen e secilit folikul dhe si arrin organizmi të krijojë modele kaq të rregullta?

Studiuesit e Universitetit të Gjenevës (UNIGE) kanë identifikuar një proces çuditërisht të thjeshtë që mund të ndihmojë në shpjegimin e këtij misteri biologjik. Duke studiuar mënyrën se si qelizat lëvizin në përgjigje të sinjaleve kimike, ekipi zhvilloi një model që rikrijon me sukses formimin e modeleve të folikulave të qimeve në dy specie gjitarësh. Gjetjet e tyre, të publikuara në revistën PNAS, sugjerojnë se strukturat biologjike komplekse mund të krijohen natyrshëm përmes ndërveprimeve bazë midis qelizave fqinje.

Ky zbulim mund të ndihmojë në shpjegimin e një fenomeni shumë më të gjerë në natyrë. Qimet, pendët dhe shumica e llojeve të luspat e kanë origjinën nga struktura të vogla të quajtura plakoide, të cilat shfaqen gjatë zhvillimit embrional. Për dekada me radhë, shkencëtarët kanë studiuar mënyrën se si këto struktura të hershme përcaktojnë organizimin karakteristik që vërehet te specie të ndryshme shtazore.

Sfidimi i një teorie të pranuar prej kohësh mbi rritjen e qimeve

Te minjtë laboratorikë (Mus musculus), shpjegimi kryesor ka qenë tradicionalisht modeli i zgjerimit dhe induksionit. Sipas kësaj teorie, kur shfaqet një plakoid i ri, ai çliron një substancë kimike që pengon zhvillimin e plakoideve të tjera shumë pranë tij.

Ndërsa lëkura e embrionit rritet dhe shtrihet, disa zona largohen mjaftueshëm nga plakoidet ekzistuese për t'i shpëtuar ndikimit të kësaj substance kimike. Në këto hapësira mund të zhvillohen plakoide të reja, duke krijuar gradualisht një model më të plotë në të gjithë sipërfaqen e lëkurës.

Megjithëse ky shpjegim është pranuar gjerësisht, shkencëtarët nuk kanë vërtetuar ende në mënyrë eksperimentale se ai mund të shpjegojë larminë e modeleve të folikulave që gjenden te specie të ndryshme.

Një mekanizëm më i thjeshtë për formimin e folikulave të qimeve

Për të shqyrtuar një mundësi tjetër, studiuesit e udhëhequr nga Athanasia Tzika, pedagoge e lartë, dhe Michel Milinkovitch, profesor, të dy në Departamentin e Gjenetikës dhe Evolucionit në Fakultetin e Shkencave të UNIGE-së, u përqendruan te një proces i quajtur kemotaksë.

Kemotaksa ndodh kur qelizat lëvizin në përgjigje të ndryshimeve në përqendrimin e substancave kimike. I njëjti proces bazë ndihmon në orientimin e qelizave të bardha të gjakut drejt zonave të inflamacionit, duke i mundësuar sistemit imunitar të reagojë aty ku është e nevojshme.

Studiuesit krijuan një model matematikor që ndjek mënyrën se si qelizat e lëvizshme në dermë ndërveprojnë me një sinjal kimik tërheqës, i cili çlirohet nga epiderma, shtresa e jashtme e lëkurës. Më pas, ata simuluan rritjen e lëkurës embrionale për të parë nëse këto ndërveprime mund të shkaktonin shfaqjen graduale të plakoideve.

Çuditërisht, modeli rikrijoi modelet e zhvillimit të vërejtura te minjtë laboratorikë, përfshirë të njëjtën sekuencë të formimit të folikulave, të cilën shkencëtarët e kishin shpjeguar më parë përmes teorisë së zgjerimit dhe induksionit. Kjo sugjeron se një sistem kompleks udhëzimesh mund të mos jetë i nevojshëm për të përcaktuar vendet ku zhvillohen folikulat.

"Gjetjet tona tregojnë se modelet e vërejtura nuk kërkojnë një sistem kompleks që t'i tregojë secilit plakoid se ku duhet të formohet", shpjegojnë Muhamet Ibrahimi dhe Ebrahim Jahanbakhsh, studiues në Departamentin e Gjenetikës dhe Evolucionit. "Përkundrazi, plakoidet shfaqen spontanisht si rezultat i ndërveprimeve lokale midis qelizave dhe sinjaleve kimike."

Një proces i vetëm dhe i thjeshtë krijon modele të ndryshme të qimeve

Më pas, ekipi hulumtoi nëse i njëjti mekanizëm mund të shpjegonte edhe organizimin e folikulave te një gjitar tjetër, me një strukturë të veshjes trupore shumë të ndryshme.

Ata përzgjodhën miun gjembor (Acomys dimidiatus), një brejtës, folikulat e qimeve të të cilit zhvillohen në një model jashtëzakonisht të rregullt, me një orientim të theksuar në të njëjtin drejtim. Ky organizim i veçantë nuk mund të shpjegohet përmes modelit tradicional të zgjerimit dhe induksionit.

Duke përdorur të dhënat eksperimentale të siguruara nga imazhet tredimensionale të lëkurës embrionale në zhvillim, studiuesit përshtatën simulimet e tyre për të pasqyruar karakteristikat e veçanta biokimike të miut gjembor dhe mënyrën se si rritet lëkura e tij.

Rezultatet treguan se i njëjti proces bazë, në të cilin qelizat reagojnë ndaj sinjaleve kimike, mund të riprodhonte gjithashtu modelin shumë të organizuar të folikulave te miu gjembor. Dallimet midis dy specieve mund të shpjegoheshin përmes ndryshimeve në ndërveprimet qelizore, vetitë kimike dhe rritjen e lëkurës, dhe jo përmes mekanizmave krejtësisht të ndryshëm.

Këto gjetje sugjerojnë se larmia e jashtëzakonshme e strukturave që gjenden në mbretërinë shtazore mund të krijohet nga një grup i përbashkët rregullash biologjike relativisht të thjeshta. Duke ndryshuar mënyrën se si qelizat ndërveprojnë dhe reagojnë ndaj mjedisit përreth, natyra mund të krijojë modele rrënjësisht të ndryshme, pa pasur nevojë për një plan të veçantë zhvillimi për çdo specie.

"Puna jonë sugjeron se ndërveprimet e thjeshta qelizore mund të krijojnë larminë e jashtëzakonshme të arkitekturave indore që vërehen gjatë evolucionit", përfundon Athanasia Tzika. "Prandaj, dallimet e vërejtura midis specieve burojnë nga i njëjti proces vetëorganizimi, por me ndryshime në ndërveprimet midis qelizave dhe sinjaleve kimike."/ScienceDaily