Gde se (ne) nalazi glava morske zvezde?
Morske zvezde su svima dobro poznati stanovnici okeanskog i morskog dna. Pripadaju razdelu bodljokožaca (phylum Echinodermata) i, u okviru razdela klasi Asteroidea. Iako ih svi asociramo sa tropskim regionima, areal rasprostiranja morskih zvezda zahvata i polarne oblasti. Prepoznajemo ih još po specifičnoj morfologiji – centralnom disku i krakovima koji imaju sposobnost regeneracije. Morske zvezde takođe odlikuje i kompleksan životni ciklus. Početak životnog ciklusa morske zvezde provode u formi nekoliko stupnjeva larvi. Larve su pokretne, bilateralno simetrične i aktivno se hrane. Kada metamorfoziraju u adultne jedinke, morske zvezde gube prvobitni plan građe i zadobijaju radijalnu simetriju.
Prilikom proučavanja neobične morfologije morskih zvezda, naučnike je oduvek zbunjivao telesni plan ovih organizama. Pokušavali su da odgonetnu i jedno od glavnih pitanja – da li morske zvezde imaju glavu, i ako da, gde se ona nalazi? Naučnici sa Univerziteta Stanford došli su do odgovora.
Morska zvezda
Izvor: https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2023/sea-star.jpg
Životni ciklus
Morske zvezde, kao i još neki bodljokošci poput morskih ježeva i morskih krastavaca, započinju životni ciklus kao bilateralno simetrični organizmi, a kao adultne jedinke imaju petostruku osu simetrije, bez jasno izraženog repa i glave. Stupnjevi larvi kroz koje prolaze morske zvezde nazivaju se scaphularia, bipinnaria i brachiolaria. Kada završe larvalno razviće, brahiolarije se naslanjaju na morsko dno i pričvršćuju za njega i tada počinje njihova metamorfoza u adultnu jedinku.
Plan tela morskih zvezda otežavao je naučnicima razumevanje o evoluciji ovih životinja. I dok su neki smatrali da bi svaki krak mogao da pokazuje osobinu konvencionalne glava-rep ose, drugi su mislili da bi ta osa mogla da se proteže od dorzalnog do ventralnog dela tela. U skladu sa tim, dugo se tragalo za odgovorom na pitanje kako genetičko programiranje pokreće opisanu promenu simetrije.
Prikaz životnog ciklusa morske zvezde
Metode i rezultati
Prilikom istraživanja, naučnici su se služili različitim genetičkim i molekularno-biološkim tehnikama i uporednim studijama. Najpre su uspešno sekvencirali čitav genom morske zvezde, a zatim su formirali takozvane 3D atlase ekspresije njihovih gena. I iako su na početku pretpostavili da morske zvezde možda i ne poseduju glavu, analizom ekspresije gena zaključili su da, umesto toga, izostaje eskpresija gena za repne delove tela.
Sasvim neočekivano, korišćenjem određenih molekularnih oznaka koje se povezuju sa fenotipom prednjeg, glavenog regiona, istraživači su uspeli da odrede poziciju glave kod morske zvezde. Ovaj metodološki pristup naziva se prostorna transkriptomika i služi za utvrđivanje aktivnosti gena na preciznim lokacijama u organizmu, pri čemu se geni obeležavaju fluorescentnim bojama nakon čega mogu da se koriste za formiranje detaljne mape njihove distribucije u telu morske zvezde.
Fluorescentnim bojama obeleženi geni i njihova distribucija
Izvor slike: https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2023/long-presumed-to-have-1.jpg
Na veliko iznenađenje, u istraživanju se došlo do zaključka da su regioni nalik glavi raspoređeni kako u centru tela morske zvezde, tako i u svakom od njenih krakova. Samo jedan od gena koji je obično asociran sa regionom trupa kod životinja nađen je kod morskih zvezda, i to na samoj ivici kraka. Autori studije objašnjavaju kako je evolucija dovela do toga da su morske zvezde zapravo izgubile telo, a preostale su samo „velike glave”. Takođe ističu da upravo morske zvezde imaju najdramatičniji poznati primer razdvajanja glave i trupa.
Tim naučnika ima za cilj da dalje utvrdi da li se slični genetički obrasci koji su primećeni kod morske zvezde mogu primeniti i na životni ciklus i razviće morskih krastavaca i morskih ježeva. Ono što je danas svakako aktuelno i ka čemu se teži jeste da se iskoriste znanja proučavanja biodiverziteta kako bi se stiglo do različitih inovacija u medicini. Istraživači ističu da će nam širenje perspektive biologije pomoći da rešimo ekološke i biomedicinske probleme.
Izvori:
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2
https://www.sciencedaily.com/releases/2023/11/231101134930.htm
https://phys.org/news/2023-11-presumed-starfish.html
