Enten det flyr, går eller svømmer, har nesten ethvert gitt dyr en kropp bygget av speilbilder, med venstre side gjenspeiler høyre. Men denne symmetrien går i stor grad huddyp. Innenfor mennesker sitter for eksempel hjertet til venstre mens leveren buer til høyre.
Relatert innhold
- Hva ekstroverter og introverter kan lære av snegler
- UV-lys avslører fargene på fossile skjell
- Nye dyphavsnegler er naturens egne punkrockere
I det siste århundre har forskere søkt etter den genetiske koden som gir opphav til intern asymmetri i dyreriket, for å skape et mer fullstendig bilde av hvordan alle skapninger utvikler seg. Disse genene kan til og med spores flere milliarder år tilbake til den siste universelle stamfar. Nå tror et internasjonalt lag at de har funnet det - eller i det minste, en del av det, takket være den ydmyke tjernsneglen.
I motsetning til de fleste dyr, bærer snegler asymmetri på ryggen i form av krøllene på skjellene. For å fullføre det, går ikke nødvendigvis snegler på samme måte - de fleste krøller seg til høyre, men andre kan krølles til venstre.
I en studie publisert denne uken i tidsskriftet Current Biology , rapporterer forskere at formin-genet kan kontrollere om sneglembryoer begynner å utvikle et venstre- eller høyrekrøllet skall. Ved å gjøre en enkelt endring i milliardene av molekylære bokstaver som utgjør sneglegenomet, kan forskerne bytte en høyre curler til venstre.
"Du kan sammenligne det å finne genet med å finne en nål i en høystakk, " sier hovedforfatter Angus Davison, University of Nottingham.
Davison og kollegene kartla genomene til mer enn 3000 kjempesneglsnegler, eller Lymnaea stagnalis, og så etter forskjeller mellom venstre og høyre spiralende bløtdyr. De smalt først ned der genet av interesse kan gjemme seg og begynte deretter å skanne etter viktige forskjeller i hvor godt genene gjorde jobben sin, også kjent med å bygge proteiner som styrer et dyrs biologi.
Selv om det er en monumental oppgave, sier Davison at de tok en pause. Teamet fant en mutasjon i ett gen som slo av proteinproduksjon i moturs versjon av sneglen.
Selv om tjellsneglesneller vanligvis krøller med klokken, kan de også krølle motsatt vei - med noen interessante konsekvenser. For en er det nesten umulig å parre med sine høyrehendte kolleger. (Fotografi av Esther de Roij og Gary McDowell, digital komposisjon av Jeremy Guay, Peregrine Creative) "Vi var veldig heldige, fordi det viser seg at mutasjonen slår ut funksjonen til genet, " forklarer han. Dette er ikke alltid tilfelle. Selv om et mutert gen høres uryddig ut, har de fleste av disse naturlige endringene i genomet ikke så stor effekt på vertene deres. I dette tilfellet hindret imidlertid en liten forandring i det aktuelle genet - formin - det fra å bygge proteiner.
Forskerne prøvde deretter å endre måtene babysnegler utvikler ved å behandle sneglembryoene med et antiformin-medikament. Som forventet forårsaket stoffet at sneglene som normalt krøller med klokken for å vri seg motsatt vei.
Ingen av de reverserte sneglene overlevde behandlingen. Den eksakte årsaken til dette er fremdeles ukjent, siden noen snegler eksisterer naturlig med en moturs retning. Men "det er veldig vanskelig å endre asymmetri uten også å endre andre viktige funksjoner, " sier Davison. Og formin er et gen som tidligere har funnet å hjelpe til med å bygge cellulær stillas hos alle dyr, så endringer i genet kan ha dødelige konsekvenser for cellene.
Nysgjerrig på om dette genet kan være viktig for asymmetri i andre organismer, teamet behandlet utviklingen av froskembryoer med det samme antiformin-medikamentet, og de fikk lignende resultater - noen frosker vokste hjerter på den "gale" siden av kroppen. Dette antyder at asymmetrien som lurer i mange flere arter også kan kontrolleres, i det minste delvis, av forminproteinet.
Denne studien har mer enn et århundre med intriger rundt sneglenes krøll.
Patolog Arthur Edwin Boycott og hans venn, amatør-naturforsker Captain C. Diver, publiserte oppdagelsen av en genetisk kontroll for å vri snegleskall i 1923, basert på deres arbeid med å avle snegler i glasskar. Men i motsetning til de arvelige genene for menneskelig øyenfarge, har ikke en høyre-krøllende snegle nødvendigvis et høyre-krøllende formingen.
Det tok nesten 60 år etter det for forskere å finne ut hvordan dette fungerer. Det viser seg at sneglenes krøller styres av noe stoff som sneglemoren - et løst brukt begrep, siden snegler er hermafroditter - inngår i eggets indre, eller cytoplasma. Dette stoffet forandret den utviklende babyen, og påvirket retningen på krøllingen.
"Det var 34 år siden, " sier biolog Richard Palmer, som ikke var involvert i studien, "og de har prøvd å finne ut hva [stoffet var] siden den gang."
Gå inn i Davison og kollegene. Ved hjelp av moderne laboratorieteknikker identifiserte teamet ikke bare genet, men de bestemte også at ørsmå subcellulære asymmetrier kan oppdages når embryoet bare er to celler store. Resultatene antyder "at det er noe universelt system som styrer asymmetri på makronivå, " sier Palmer.
Etter å ha hørt om funnet oppsummerte svaret med ett ord den lange søken: "Endelig."
Men saken er ikke helt avsluttet ennå. Genets kontroll på kveiling gjelder ikke alle landssnegler, og det er det irriterende spørsmålet om hvorfor snegler, i motsetning til mennesker, ikke alle viser den samme asymmetriske preferansen og konsekvent krøller seg i samme retning, sier Palmer.
Formin er sannsynligvis bare en i et sett med gener som kontrollerer symmetri blant dyr, sier Davison. Men nå som de omsider har dette genet på sitt syn, håper teamet at disse små krøllene vil hjelpe dem med å avdekke hvorfor vi alle er litt utenfor kilter.
Forskere var overrasket over å oppdage at i motsetning til tjernsneglen, synes ikke endringer i formingen å kontrollere retningen på denne japanske landssneglens krølling. (Esther de Roij)
