Sekwencjonowanie gąbek

Badanie genomu gąbki, jednego z najprostszych istniejących zwierząt, ujawnia niespodziewany stan kompleksowości tego organizmu. Otrzymujemy dane, które pozwalałyby, być może, lepiej zrozumieć nie tylko źródła życia wielkomórkowego, ale także raka. Nawet jeśli niektóre gąbki zamieszkują nasze kuchnie, to jednak inni przedstawiciele tego gatunku żyją generalnie przytwierdzone do skał w głębinach morskich.

Zwierzęta te, beztkankowce, z powodzeniem skolonizowały wszystkie środowiska wodne, słodkie i słone, zarówno na płytkich głębokościach, jaki i nawet do kilku tysięcy metrów pod wodą i to na wszystkich szerokościach geograficznych. Gąbki są uważane za pierwsze ogniwo w łańcuchu ewolucyjnym zwierząt: są one diploblastczne, to znaczy, posiadają one dwa listki zarodkowe, zamiast trzech, jak to jest u innych zwierząt, oraz nie mają wyspecjalizowanych narządów. Gąbki mogłyby być więc świadkiem kluczowego etapu przejściowego życia jednokomórkowego do życia wielokomórkowego, gdyż mogłyby one stanowić rezultat zjednoczenia się komórek, które nauczyły się jak żyć w społeczności.

Zresztą, gąbki istnieją już od ponad 635 000 000 lat i stanowią najstarszy dowód na istnienie życia wielokomórkowego na naszej planecie, a przynajmniej tak myślano przed ostatniem i wysoce zaskakującym odkryciem organizmów wielokomórkowych, pochodzących już sprzed ponad 2 miliardów lat. Jednakże, zwierzęta te są już zorganizowane: posiadają one komórki wyspecjalizowane i zapewniające wszystkie podstawowe funkcje, takie jak trawienie oraz reprodukcja. Posiadają one nawet podstawowy system nerwowy.

Sekwencjonowanie takiego organizmu powinno więc przynieść istotne informacje dotyczące koncepcji życia wielokomórkowego prymitywnego, a przede wszystkim informacje dotyczące genów koniecznych i wystarczających do tego, aby pojawił się organizm złożony z milionów wyspecjalizowanych komórek, pracujących wspólnie nad jednym celem – nad utrzymaniem kolonii komórek przy życiu.

W przeglądzie naukowym Nature, międzynarodowi uczeni przedstawiają, jak udało im się w końcu dokonać sekwencji oraz analizy genomu gąbki, należącej do gatunku Amphimedon queenslandic, który żyje w rejonie Wielkiej Rafy Koralowej.

Genom tej gąbki jest złożony z 18 000 genów (genom człowieka składa się z około 25 000 genów, w porównaniu). Niektóre są homologiczne do genów znanych z tego, że odgrywają one role w łączeniu się komórek między sobą czy też w organizacji przestrzennej organizmu. Inne geny przypominają również te, które są zamieszane w tworzenie się mięśni oraz neuronów u zwierząt, znajdujących się na wyższym poziomie ewolucji.

Wydawać by się mogło, że gąbka stanowi organizm bardziej kompleksowy, niż wcześniej myślano oraz, że sama gąbka pochodzi od komórek na wyższym poziomie rozwoju. Przejście między życiem jednokomórkowym do życia wielokomórkowego trwało prawdopodobnie między 150 a 200 milionów lat, według szacunków uczonych. Jest to długość, podczas której większość zmian genetycznych zaobserwowanych u bytów jednokomórkowych oraz u ludzi miała miejsce.

Poza tym, że prace te przyniosły podwaliny do teorii ewolucji tkankowców, naukowcom udało się także odkryć coś, co może szczególnie mocno zainteresować biologów. W rzeczywistości, pewne geny zidentyfikowane u gąbek, wydają się odgrywać znaczącą rolę w regulacji namnażania się komórki na niekorzyść organizmu. Inaczej rzecz ujmując, geny te ogrywają rolę w walce z komórkami rakowymi.

Poza tym, geny związane ze zjawiskiem zaprogramowanej śmierci komórkowej, czyli ze zjawiskiem apoptozy, zostały tak samo zindentyfikowane. Wynika z tego jasno, iż rak, tak samo jak strategie walki z tą chorobą, jest więc równie stary jak samo życie wielokomórkowe. Naukowcy powinni więc zaiteresować się teraz bliżej tym zwierzęciem, aby zrozumieć podwaliny raka.

Tym sposobem, po zajęciu naszych kuchni, gąbki teraz najprawdopodobniej skolonizują laboratoria badawcze na całym świecie.