التوترات الميكانيكية في أجنة الذبابة: هل هي مفتاح التطور؟

التوترات الميكانيكية في أجنة الذبابة: هل هي مفتاح التطور؟

أجرت فرق بحثية من جامعة هوهنهايم ومركز RIKEN في اليابان دراسة شاملة للإجهاد الميكانيكي في أجنة الذبابة. تنشأ هذه التوترات أثناء التطور الجنيني عندما تتصادم الخلايا والأنسجة. يمكن أن يكون لها آثار خطيرة على نمو الحيوان. في هذه الدراسة، تمت ملاحظة استراتيجيتين مختلفتين للتحكم في هذه التوترات الناتجة في أنواع مختلفة من الذباب.

التركيز الرئيسي للبحث هو تكوين المعدة، وهي مرحلة حاسمة من التطور حيث تتشكل الأنسجة المعقدة من طبقات الخلايا البسيطة. يمكن أن يسبب الإجهاد الميكانيكي تشوهات وتشوهات مميتة تعرض التشكل للخطر. وفي ذباب الفاكهة (Drosophila melanogaster) على وجه الخصوص، وجد أن ثلم الرأس المؤقت يعمل كحوض تجميع ميكانيكي. إذا كان تكوين هذا الهيكل غير صحيح، تحدث تشوهات خطيرة في الرأس والجهاز العصبي.

استراتيجيات مختلفة للتعامل مع التوتر

في المقابل، طورت أنواع أخرى من الذباب، مثل Chironomus riparius، استراتيجية مختلفة: حيث تنقسم خلاياها بشكل غير مباشر أو عمودي، مما يقلل الضغط على بنية الأنسجة. يمكن للتغيرات التجريبية في اتجاه انقسامات الخلايا ضمان التطور الجنيني الطبيعي. تم تأكيد هذه النتائج بشكل مستقل من قبل مجموعة عمل في معهد ماكس بلانك في دريسدن، وأظهرت أن التطور قد أنتج حلولاً مختلفة لمشكلة الإجهاد الميكانيكي.

يمكن أن تكون أهمية الضغوط الميكانيكية بعيدة المدى. قد يلعبون دورًا رئيسيًا في ظهور خطط الجسم الجديدة أثناء التطور. تم نشر نتائج البحث في مجلة Nature الشهيرة وتقدم رؤى عميقة حول الآليات الفيزيائية الحيوية التي تعمل في التطور الجنيني.

المعدة والتشكل

المعدة هي عملية تشكلية، تؤدي إلى التنظيم المكاني للقسيمات المتفجرة في الطبقات الجرثومية الثلاث (الأديم الظاهر، الأديم المتوسط، الأديم الباطن). تتميز هذه العملية بإعادة الهيكلة الداخلية لخلايا معينة من الطبقة الخارجية، ويتم ذلك من خلال التغيرات في شكل الخلية، وخاصة الانكماش القمي. في ذبابة الفاكهة، يحدث غزو الأديم المتوسط ​​والأديم الباطن كوحدات نسيجية جماعية، وليس كخلايا فردية.

المفتاح لفهم هذه العمليات هو دور مكونات الإشارة المحددة، مثل المورفوجين سباتزل، الذي ينشئ تدرجًا في نشاط النسخ. وهذا يؤدي إلى التعبير عن المعدة المطوية وT48. هذه العوامل حاسمة لتغييرات الشكل القمي المطلوبة لعملية المعدة. الأكتين والميوسين 2 هما البروتينات الأساسية التي تتحكم في الخصائص الانقباضية للخلايا، وبالتالي تعزيز وظيفة نحت الأنسجة.

اكتشاف آخر مثير للاهتمام هو أن ردود الفعل الميكانيكية تؤثر على شكل الخلية وسلوكها أثناء عملية المعدة. يحدث هذا عن طريق التحكم في التوتر في تنظيم الميوسين 2 وقوته الانقباضية. تعتبر هذه الديناميكيات ضرورية للحفاظ على سلامة الأنسجة وتعزيز الحركات التشكلية المنسقة.