İnsanlar ve Deniz Anemonları Arasında Garip Bir Genetik Bağlantı Doğrulandı

İnsanlarda işitme gelişimiyle bağlantılı bir gen, deniz anemonlarındaki duyusal gelişimle de bağlantılı.

Pou-iv (pow-four) olarak adlandırılan gen, yıldız deniz anemonunun (Nematostella vectensis) dokunaçlarında bulunabilir ve burada hayvanın dokunma duyusunda çok önemli bir rol oynar.

Deniz anemonlarının ait olduğu filum olan Cnidaria, yaklaşık 748 ila 604 milyon yıl önce yaşayan son ortak atalarından ayrılan insanlar gibi iki taraflı simetriye sahip hayvanlar olan Bilateria'ya en yakın akrabadır.

Genin yıldız deniz anemonundaki rolünün keşfi, genin ortak atalarında mevcut olduğunu ve muhtemelen o zamanlarda da duyusal gelişimde rol oynadığını gösteriyor.

Arkansas Üniversitesi'nden biyolog Nagayasu Nakanishi "Bu çalışma heyecan verici çünkü sadece bir deniz anemonunda mekanosensasyonun nasıl geliştiği ve işlediği konusunda yeni bir araştırma alanı açmakla kalmadı, aynı zamanda işitme duyumuzun yapı taşlarının yüz milyonlarca yıl öncesine dayanan eski evrimsel kökleri olduğu konusunda bize bilgi veriyor," dedi.

İnsanlarda ve diğer omurgalılarda, işitsel sistemin duyu alıcılarına tüy hücreleri denir. Bu hücreler, mekanik uyaranları algılayan stereocilia adı verilen parmak benzeri organel demetlerine sahiptir; yani, ses olarak duyduğumuz titreşimler. Memelilerde, tüy hücrelerinin gelişimi için pou-iv gereklidir; Bunu biliyoruz çünkü pou-iv geni sorunlu olan fareler sağırdır.

Yıldız deniz anemonunun dokunaçlarında hareketi algılamak için kullanılan benzer mekanik-duyusal tüy hücreleri vardır. Bununla birlikte, anemonun pou-iv geninin duyusal gelişimde oynadığı rol hakkında çok az şey biliniyordu.

Arkansas Üniversitesi'nden biyolog Ethan Özment liderliğindeki bir araştırma ekibi, genin ne yaptığını anlamak istedi. Bunu yapmanın en iyi yolu, CRISPR-Cas9 gen düzenleme aracını kullanarak geni devre dışı bırakmak ve nelerin değiştiğini gözlemlemektir. Yani takımın yaptığı buydu.

Pou-iv genini kesmek için döllenmiş yıldız deniz anemon yumurtalarına Cas9 proteini içeren bir kokteyl enjekte ettiler ve gelişen embriyoların yanı sıra büyümüş, mutasyona uğramış anemonları incelediler.

Yabani tip kontrol anemonlarıyla karşılaştırıldığında, mutant hayvanlar dokunaç tüy hücrelerinin anormal gelişimini gösterdi ve dokunmaya hiçbir tepki göstermedi. Pou-iv olmadan, anemonlar tüy hücreleri aracılığıyla mekanik uyaranları algılayamazlardı.

Ek olarak, anemonlarda pou-iv'i devre dışı bırakmak, böbreklerdeki sıvı akışının algılanması için gerekli olan omurgalılarda bulunan polikistin 1'e çok benzer bir geni önemli ölçüde bastırdı. Deniz anemonlarının böbrekleri olmayabilir, ancak sıvı akışını algılamak deniz hayvanları için önemli bir yetenektir.

Araştırmacılar birlikte, sonuçların pou-iv'in Cnidaria ve Bilateria arasındaki ortak atada mekanosensör hücrelerin gelişiminde rol oynadığını öne sürdüğünü söyledi. Bununla birlikte, geni daha da geriye doğru izlemek için, daha erken ayrılma noktalarına sahip diğer filumlardan veri gerekecektir.

Araştırmacılar makalelerinde "Sonuçlarımız, pou-iv'in mekanoreseptör gelişimindeki rolünün Cnidaria ve Bilateria'da geniş ölçüde korunduğunu gösteriyor. Hayvan evriminde mekanoreseptör farklılaşmasında pou-iv'in rolünün ne kadar erken ortaya çıktığı henüz çözülmemiş durumda ve eksik olan plakozoanlar ve süngerlerden karşılaştırmalı veriler gerektiriyor."

Araştırma eLife'da yayınlandı.