چگونه چشم ها، مغز و سایر اندام ها از سلول تخم تشکیل می شود؟

به گزارش بولتن نیوز، دانشمندانی به نام زیست شناسان تکوینی یا رشد درباره این که چگونه اندام ها از سلول تخم به وجود می آیند مطالعه می کنند.

می دانیم هنگامی که یک اسپرم یک تخمک را بارور می کند، یک موجود زنده جدید ایجاد می شود. حالا این تخمک تازه بارور شده که تخم یا زیگوت نامیده می شود باید تقسیم شود تا تعداد زیادی از سلول های کوچک تر از آن ایجاد شوند. در برخی از موجودات، این سلول های جدید دستورالعملی دارند که مشخص می کند بعداً چه سرنوشتی پیدا می کنند.

به عنوان مثال به سلول مغز تبدیل می شوند یا سلول قلب و یا سلول های دیگر. در انواع دیگر موجودات زنده، دستورالعمل یا سرنوشت اجرایی نمی شود تا خیلی بعد و زمانی که هزاران سلول از یک زیگوت بزرگ تشکیل می شود.

 

صرف نظر از این که چه زمانی این تخصص در سلول ها رخ می دهد، همین وجود دستورالعمل است که نکته کلیدی است. این که چگونه یک سلول «می داند» در چه زمانی و چه مکانی در مرحله رشد جنین به چه تبدیل شود مشخص نیست و هیچ کس واقعاً نمی تواند پاسخ کاملی به این پرسش دهد اما دانشمندان بر اساس مطالعه «موجودات مدل» به ایده هایی در این زمینه دست یافته اند. در موجودات مدل درک این موضوع آسان تر است. موجودات مدل، مانند مگس های میوه، قورباغه ها، موش ها، کرم های نماتود و جوجه تیغی های دریایی در مطالعات ژنتیکی و مولکولی نیز مورد استفاده قرار می گیرند تا به پرسش «چگونه» پاسخ داده شود.

بگذارید از ابتدا شروع کنیم

همه سلول های بدن ما، DNA یکسانی در هسته شان دارند. این ژنوم ما است. همه ژن ها در همه سلول ها یکسان اند. با این حساب، چرا هر نوع سلول با دیگری متفاوت است؟ چرا سلول مغز با سلول قلب تفاوت زیادی دارد؟

همان طور که احتمالاً می دانید، یک ژن (DNA) در یک سلول به صورت فرمی به نام mRNA بیان می شود. سپس این mRNA «ترجمه» می شود تا یک پروتئین را بسازد. همین پروتئین است که «کار» انجام می دهد و در واقع عملکرد درون یک سلول است. با این حساب اگر یک سلول قلب دارای عملکردی متفاوت با یک سلول مغز است، آیا پروتئین های آنها یکسان اند و یا با هم متفاوت اند؟

درست است. پروتئین های آنها با هم متفاوت اند. بنابراین DNA (ژنوم) همان است، اما این که ژن ها چگونه بروز می یابند و پروتئین های مختلف را می سازند در انواع مختلف سلول ها متفاوت است. دانشمندان این را «بیان ژن دیفرانسیل» می نامند. درک این که این روند چگونه است و چگونه تنظیم می شود یک حوزه بزرگ پژوهشی است. نه تنها درک آن از نظر این که چگونه یک تخم یک موجود جدید می شود مهم است بلکه از جنبه بیماری های انسانی نیز اهمیت دارد چراکه در بسیاری از بیماری ها مانند سرطان، الگوی بیان ژن در سلول های آسیب دیده تغییر می کند.

شناسایی «تنظیم کننده های مولکولی» بیان ژن، یک هدف بسیار بزرگ برای بسیاری از دانشمندان است.

به هر حال این که چگونه در یک موجود زنده جدید انواع سلول های خاصی ایجاد می شود موضوع بسیار پیچیده ای است، چرا که در روندی بسیار منظم در مکان و زمان اتفاق می افتد (به عبارت دیگر، خیلی خوب نیست اگر قلب قبل از حفره قفسه سینه تشکیل شود و یا قلب در محل اشتباه تشکیل شود.) دانشمندان برای درک این که واقعاً چگونه این اتفاق رخ می دهد راه طولانی ای در پیش دارند.

منبع:

http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=