Aktualności
Zespół naukowców z Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University zaplanował symulację ukazującą w jaki sposób układ pokarmowy osłonic uodpornił się na atak mikrobów.
Układ pokarmowy ludzi i myszy pokrywa warstwa błony śluzowej – obecnej również u innych ssaków. U większości bezkręgowców w miejscu błony śluzowej występuje błona chitynowa. Stanowi ona barierę dla mikrobów i zapewnia ochronę przed infekcjami. Do tej pory naukowcy nie mieli pewności, który z tych dwóch sposobów ochrony układu pokarmowego wyewoluował jako pierwszy. Oprócz tego, nie byli pewni czy są one w jakikolwiek sposób ze sobą związane. Zespół pod kierownictwem Keisuke Nakashimy z Marine Genomics Unit postanowił znaleźć odpowiedzi na te pytania.
Chityna to materiał organiczny o szerokim zastosowaniu, wytwarzany przez wiele organizmów. Można ją znaleźć w pancerzach krabów i błonach komórkowych grzybów. Ponadto, chityna jest drugim po celulozie związkiem, który najczęściej występuje w środowisku. Jako uniwersalny budulec, chityna występuje nawet w wyściółce układu pokarmowego bezkręgowców. Stanowi barierę dla potencjalnie niebezpiecznych bakterii.
Większość kręgowców nie posiada błony chitynowej. Zamiast niej, ich układ pokarmowy wyścieła błona śluzowa, która umożliwia osiadanie na niej bakterii i zapobiega ich przenikaniu do krwiobiegu. Zespół doktora Nakashimy zauważył, że istnieje grupa zwierząt, u których błona śluzowa i chitynowa występują obok siebie w układzie pokarmowym. Są to osłonice (Tunicata) .
Osłonice, znane również jako żachwy, to organizmy o uproszczonej budowie. Odżywiają się cząstkami pożywienia odfiltrowanymi z wody morskiej. Są spokrewnione z bezkręgowcami pod względem budowy oraz genetyki. Dzięki temu są idealnym materiałem do badań nad ewolucją bezkręgowców. Jednak to właśnie niezwykła wyściółka ich układów pokarmowych zainteresowała naukowców.
„Zauważyliśmy, że wyściółka układu pokarmowego osłonic wykazuje cechy charakterystyczne zarówno dla ssaków, jak i bezkręgowców, co może oznaczać, że te dwie grupy są ze sobą ewolucyjnie powiązane” – powiedział Nakashima.
Osłonice nie są jedynymi organizmami, u których występuje ten niezwykły typ wyściółki układu pokarmowego. U strunowców innych niż osłonice: lancetnikokształtnych, bezżuchwowców i niektórych ryb kostnoszkieletowych, również stwierdzono obecność chityny w wyściółce układu pokarmowego. Jedyną grupą kręgowców, która utraciła geny pozwalające na wytwarzanie chityny, są ssaki.
Naukowcy przeprowadzili badania nad przedstawicielem osłonic. Przyjrzeli się układowi pokarmowemu tych zwierząt, złożonemu w znacznej części z przypominających włoski rzęs, ukrytych za barierą z nanoskopowych chitynowych włókien. Ta osłona z chitynowych włókien znajduje się w zewnętrznej powłoce układu pokarmowego. Złożona jest ona w głównej mierze z mucyn – składnika posiadającego zdolność tworzenia żeli, który jest również budulcem błony śluzowej ssaków. Po wprowadzeniu chemikaliów uniemożliwiających syntezę chityny, osłonice zaczęły umierać. Udało się uratować jedynie te, którym podano antybiotyki.
Eksperyment wykazał, że warstwa chityny chroni osłonice przed bakteriami i ównież infekcjami. Stanowią one fizyczną barierę dla bakterii chorobotwórczych i innych niebezpiecznych mikrobów. Bronią również dostępu do powierzchni układu pokarmowego. Oecność błony śluzowej sprawia, że układ pokarmowy osłonic bardziej przypomina ten u kręgowców. Mogłoby się wydawać, że osłonice są brakującym ogniwem łączącym bezkręgowce, takie jak owady (których układ pokarmowy jest chroniony wyłącznie chitynową powłoką) i ssaki (u których błona śluzowa działa jak przynęta, na której bakterie tworzą kolonie, nie naruszając ścian komórkowych układu pokarmowego).
Po kilku latach badań zespół Nakashimy był w stanie prześledzić ścieżkę ewolucyjną łączącą dwa odmienne modele układów pokarmowych, wyodrębniając struktury pośrednie, w których stosunek powłoki chitynowej do błony śluzowej jest różny. Jest to niewątpliwie bezprecedensowy krok w stronę dokładnego poznania najważniejszej struktury naszych organizmów, chroniącej całe ciało przed mikrobami.
Redaktor: Emilia Michałowska
Mecenasi Fundacji
Zostań mecenasem
