_ Un nou sistem de coordonate permite cercetătorilor să compare modul în care se dezvoltă membrele la pui și broaște

Pentru a face lumină asupra principiilor care guvernează dinamica țesuturilor între specii, biologii RIKEN au dezvoltat o nouă metodă de analiză a dezvoltării membrelor vertebratelor. Aceste principii ar putea ajuta la ghidarea dezvoltării organelor artificiale cunoscute sub numele de organoizi. Studiul este publicat în revista Nature Communications.

În 1917, în cartea sa de referință „On Growth and Form”, biologul scoțian Sir D'Arcy Wentworth Thompson a arătat că diferențele de formă a animalelor între speciile apropiate pot să fie descrise prin transformări geometrice simple, sugerând prezența unei forme standard care stă la baza lor. Cu toate acestea, mai mult de un secol mai târziu, se cunosc foarte puține despre principiile matematice care modelează corpul și părțile corpului diferitelor specii în timpul dezvoltării.

Pe baza studiilor anterioare care au investigat dezvoltarea membrelor de pui, Yoshihiro Morishita de la Centrul RIKEN pentru Cercetarea dinamicii biosistemelor și colegii săi au încercat acum să determine dacă modelele de schimbare a țesuturilor în spațiu și timp (adică procesele morfogenetice fizice) au, de asemenea, o dinamică comună între diferite specii.

Ei au propus un sistem de coordonate spațiu-timp care permite dinamicii țesuturilor să fie comparate direct între specii care diferă ca mărime, formă și scară de timp de dezvoltare. Aplicând-o în stadiile incipiente ale dezvoltării membrelor la pui și broaște, cercetătorii au descoperit că dinamica țesuturilor este bine conservată între cele două specii, cel puțin până când se stabilesc modelele scheletice.

„Sistemul de coordonate propus ar putea dezvălui un principiu de proiectare specific organului, care este independent de specii, ceea ce va duce la o înțelegere mai profundă a biologiei dezvoltării”, conchide Morishita.

Prin etichetarea și urmărirea celulelor în dezvoltarea mugurilor membrelor, echipa a reușit să examineze modelele de creștere și deformare a țesuturilor în spațiu și timp. Ei au demonstrat că modelele sunt atât de similare între specii în sistemul de coordonate propus, încât sunt dificil de distins.

Dinamica de expresie a unor gene marker tipice ale membrelor a fost, de asemenea, similară în sistemul de coordonate propus pentru cele două specii. , sugerând că dezvoltarea membrelor vertebratelor este reglată de procese fizice și căi de semnalizare care sunt bine conservate între specii într-o manieră cantitativă.

„Descoperirile noastre sugerează existența unei dinamici arhetipale între specii atunci când organe omoloage cu diferite se formează dimensiuni și forme”, spune Morishita.

Pentru a determina cât de universală este dinamica țesuturilor care sunt conservate între găini și broaște, Morishita și echipa sa intenționează acum să aplice aceeași metodologie altor organe și în o serie de specii.

Ei intenționează, de asemenea, să compare modelele genomului de exprimare a genelor în timp și spațiu între specii pentru a descoperi gene care ar putea determina diferențele între specii în morfologia organelor. Descoperirea principiilor esențiale de proiectare din spatele morfogenezei organelor va contribui la manipularea morfologiei organelor, inclusiv la generarea de organoizi mai buni.

(Fluierul)