Vísindauppgötvun ársins - púki í hverri frumu

Hvað ef við gætum vitað hvað er að gerast fyrir hverja einustu sameind í hverri einustu frumu líkamans á hverri einustu millisekúndu?

Vísindatímaritið Science tilkynnti í vikunni vísindauppgötvun ársins. Hún er sú að nú er hægt að fylgjast með stökum frumum, þegar lífverur þroskast frá frjóvguðu eggi.

Þroskun lífvera er eitt flóknasta ferli sem vitað er um. Hvernig það gerist, t.d. frá frjóvgun eggs konu til fæðingar barns er bara þekkt að litlu leyti. Nýjar aðferðir í sameindalíffræði hafa gert vísindamönnum kleift að fylgjast með þroskun, frumu fyrir frumu.

Rannsóknirnar eru gerðar á tilraunadýrum, eins og flugum, músum eða zebrafiskum. Með því að raðgreina RNA í fóstrum á ólíkum tímapunktum þroskunar, er hægt að fylgjast með þroskun þeirra, rekja uppruna og átta sig á því hvernig þær markast, ákvarðast og sérhæfast.

Tæknin í dag er því komin nálægt því sem frakkinn Pierre Simon de Laplace (1749-1827) lét sig dreyma um. Hann var að velta fyrir sér orsökum og afleiðingum í veröldinn. Hann sagði að ef við hefðum fullkomna þekkingu á einhverju efnakerfi, þá myndum við öðlast möguleika á að spá fyrir um framtíðina.

En hvernig getur maður vitað allt um sameindirnar?

Laplace sá fyrir sér að ef púki gæti fylgst með öllu sem gerist, t.d. í efnahvarfi þá væri hægt að vita allt sem gerist. Framtiðin yrði opin bók.

Aðferðir nútímans, raðgreiningar á stökum frumum, CRISPR erfðatækni og smásjártækni gera okkur nú kleift að fylgjast með atburðaráð þroskunar með undraverðri nákvæmni.

Það þýðir náttúrulega að púkarnir í frumunum eru ekki raunverulegir, en hver þarfnast svo sem púka þegar vísindalegar aðferðir standa til boða.

Myndin er af þroskun zebrafisks frá frjövgun. Hver kúla táknar eina frumu, og dreifing þeirra og litir sýna þrjár megingreinar þroskunar, sem myndar grundvallarvefi fóstursins. Af vefsvæði Science.

Umfjöllun Elisabet Pennisi í Science, Development cell by cell.

ítarefni.

Single-cell reconstruction of developmental trajectories during zebrafish embryogenesis.

Farrell JA, Wang Y, Riesenfeld SJ, Shekhar K, Regev A, Schier AF.