Sajnos az utóbbi napok oroszlán-központúsága elnyomta a Budapesti Állatkert igazán fontos új lakóinak érkezését: márpedig a Varázshegy sötétlabirintusában otthont lelő két nagy ugróegér (Jaculus orientalis) lényegesen több figyelmet érdemelne.
Egy átlagos Pokémon-figura valószínűtlen testalkatával rendelkező állatok amellett hogy zoológiai különlegességek, egy fejlődésbiológus számára igazi sztárok, hiszen – akárcsak egy denevér esetében – embriológiájuk megértése sok mindent elárul a kevésbé különleges anatómiával rendelkező emlősök fejlődéséről is.
Ha összevetjük egy nagy ugróegér és egy átlagos házi egér csontozatát, akkor a legfeltünőbb különbség a lábuk csontozatában van: előbbinek a sípcsontja (tibia) és különösen a lábközépcsontja (metatarsus, MT) sokkal-sokkal hosszabb, mint a háziegerek megfelelő csontjai.
A dolog “miértjéhez” azonban egy nagyon fontos dolgot kellett először tisztázni: hogyan következik be az egér (illetve bármely más emlős) lábszárának a megnyúlása, ami, ellentétben a végtagbimbó kialakulásával és mintázatképződésével, egész eddig csak alig-alig volt megválaszolva.
A zseniális Cliff Tabin laborjában dolgozó Kim Cooper a Node egyik blogbejegyzésében maga is ír arról, miként vezette rá az ugróegerek (angolul jerboa) sípcsontjának a vizsgálata a megoldásra. A megfejtéshez vezető kulcsmegfigyelés az ugróegér porcsejtjeinek kiugróan nagy mérete volt. Ami egyből két újabb kérdést szült: ha ezen múlik a hosszú végtagcsontok mérete, miért nagyobbak ezek a sejtek az ugróegérben, illetve még egy lépéssel hátrébb lépve, miért lesz egyáltalán nagy a porcsejtek mérete az embrionális fejlődés során.
Cooperék azt figyelték meg, hogy a porcsejtek (chondrociták) fejlődésük során három fázisban növekednek, amelyek közül az első és a harmadik arányos növekedést jelent, de a középső során a sejt térfogata ugya nő, de közben a tartalma kihígul (vagyis a relatív szárazanyag sűrűsége – dry mass density – lecsökken, ami megfelelő spektroszkópiai módszerekkel ki is mutatható, lásd alább).
Hogy pontosan milyen szabályozás alatt állnak ezek a növekedési fátisok, azonban nyitott kérdés volt továbbra is.
Ezen a téren azonban volt már hol keresgélni, hiszen azt pontosan tudjuk, hogy az insulin-like growth factor 1 (Igf1) nevű növekedési faktor működésében beálló rendellenességek sokban hozzárjárulnak a kis testméret kialakulsához. Cooperék erre bazírozva megvizsgálták, miként változik a chondrociták mérete, valamint három növekedési fázisa Igf1 mutáns egerek esetében.
Az eredmények alapján jól látható, hogy a mutánsok megfelelő csontjaiban valóban kisebb a porcsejtek mérete, mint a vad típusú társaikéban. Ami azonban ennél figyelemre méltóbb, hogy a sejtek első két növekedési fázisa rendben lezajlik, csak az utolsó (a szárazanyag sűrűséget már nem befolyásoló) hullám az ami elmarad (baloldali ábra). Vagyis a három fázisból egy esetében már elmondhatjuk, hogy annak értjük a genetikai szabályozását, ami Igf1-függő.
Hogy jön mindez akkor az ugróegerekhez? Mint említettem, Coopernek az tűnt fel először, hogy az ugróegér sípcsontokból izolált metszeteken a chondrociták különösen nagyok. A részletesebb vizsgálat azonban azt is kimutatta, hogy az igazán szembeötlő különbségek nem is annyira a sípcsont, mint a lábközépcsont esetében lelhetőek fel (lásd alábbi ábrán). Utóbbinál több mint másfélszeres a sejtek mérete az egér MT sejtekéhez képest. (Ugyanez a különbség a kézközépcsontok – metacarpalia, MC – esetében nem jelentkezik.)
S, hogy mi a tanulság? Igazi reveláció természetesen nincs. Aki régóta követ minket, az már tudni fogja fejből a dolgot: a nagy úgróegérben egy már meglevő fejlődésgenetikai program alakult úgy át, hogy az egy különleges jelleg kifejlődését szolgálhassa.
Persze, mint minden igazán jó kutatás esetében számos kérdés maradt még megválaszolatlan: például, hogy az ugróegerekben változott-e valahogy az Igf1 gén szabályozása, és mindez kapcsolatba hozható-e a megnövekedett hátsó végtaggal? Ennek a megválaszolása sajnos nem triviális, mert ahhoz az ugróegér embriókból kellene kiütni a gént, ami technikailag körülményesebb (bár nem lehetetlen, így reméljük, egy nap ezt is tudni fogjuk).
Cooper KL, Oh S, Sung Y, Dasari RR, Kirschner MW, Tabin CJ (2013) Multiple phases of chondrocyte enlargement underlie differences in skeletal proportions. Nature 495:375-8.
Azt hittem, a lenyeg a csont hosszanak a valtozasa.
A nagyobb porcsejtek nem csak masodlagosak, talan az ugralas soran izuletet ero nagyobb terheles elviselesere valok?
Vagy felreertek valamit?
@fordulo_bogyo: Szerintem az utolsó előtti ábra válaszol a kérdésedre: a porcsejtek (amelyek később persze csontosodnak majd) mérete ha kisebb, az a teljes végtag méretét befolyásolja.