Otkriven unutrašnji biološki sat koji upravlja razvojem života

Istraživači sa Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) u Njujorku objavili su otkriće koje menja način na koji razumemo razvoj živih organizama. U najnovijoj studiji, objavljenoj u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, naučnici su identifikovali skriveni molekularni “tajmer” koji kontroliše kako se ćelije razvijaju, menjaju i prelaze u sledeće faze života.

U centru otkrića nalazi se povratna veza između dva proteina, MYRF-1 i LIN-42, koji zajedno funkcionišu kao neka vrsta “glavnog sata” u genomu. Ovaj mehanizam, kako opisuju istraživači, određuje precizno tempirane pulseve genetske aktivnosti koji usmeravaju razvoj organizma od rane faze do odraslog oblika. Istraživanje je sprovedeno na okruglom crvu Caenorhabditis elegans, često korišćenom u genetskim studijama zbog jednostavne, ali veoma organizovane biologije. Upravo u njemu je otkriveno da ovi proteinski signali orkestriraju niz razvojnih faza kroz strogo kontrolisane “impulse” aktivacije i gašenja gena.

Naučnici naglašavaju da je ključni problem koji je dugo ostajao nerešen bio upravo taj – kako organizam “zna” kada i kojim redosledom da menja identitet svojih ćelija dok istovremeno nastavlja da raste. Ovaj sistem, kažu, funkcioniše kao unutrašnji mehanizam koji obezbeđuje da se sve odvija u tačno definisanom redosledu. “Razvoj zahteva da se ćelije menjaju u pravom redosledu, dok organizam nastavlja da raste. Kako višećelijski organizmi sinhronizuju tu informaciju kroz tkiva, do sada nije bilo jasno,” navode autori studije.

Prema rečima jednog od autora, Kristofera Hamela, MYRF-1 i LIN-42 čine jezgro sistema koji upravlja “jednosmernim” tokom razvoja. On taj proces opisuje kao svojevrsni mehanizam sa čegrtaljkom, gde se genetski programi aktiviraju i deaktiviraju u seriji nepovratnih koraka koji vode organizam napred. “Nikada nismo videli nešto slično,” kaže Kristofer Hamek, molekularni biolog sa Cold Spring Harbor Laboratory. “Ovo je centralni sat svih ćelija u organizmu crva. On ne samo da upravlja razvojem, već i određuje redosled u kojem se sve mora dogoditi.”

U istraživanju su korišćene i moderne metode veštačke inteligencije, uključujući AlphaFold, zajedno sa klasičnim genetskim i molekularnim analizama, kako bi se razumeo tačan mehanizam delovanja ovih proteina. Rezultati pokazuju da MYRF-1 inicira razvojne impulse, dok LIN-42 određuje njihovu snagu i trajanje, stvarajući ritmički obrazac koji funkcioniše kao metronom za genetsku regulaciju. Kada je ekspresija MYRF-1 blokirana u eksperimentima, razvojni ciklus organizma se prekidao, što dodatno potvrđuje njegovu ključnu ulogu.

Istraživači ističu da je ovaj sistem prisutan u svim ćelijama organizma i da deluje kao mreža sinhronizovanih unutrašnjih satova. Međutim, jedno od ključnih otvorenih pitanja ostaje: da li ti individualni ćelijski satovi međusobno komuniciraju ili rade potpuno nezavisno.

Otkriće otvara nova pitanja o tome kako se kontrolišu rast, razvoj i diferencijacija ćelija, ali i potencijalno nove pravce u medicini. Razumevanje ovog “biološkog sata” moglo bi jednog dana omogućiti intervencije u slučajevima kada razvojni procesi u organizmu ne funkcionišu ispravno.

U suštini, naučnici sada veruju da bi precizno usklađivanje ovih unutrašnjih vremenskih mehanizama moglo postati ključ za razumevanje, pa i lečenje određenih genetskih i razvojnih poremećaja.