De ce nu ne cresc mâinile la mijlocul corpului? Ȋntrebarea nu este atât de superficială pe cât pare. Membrele, vertebrele, coastele, coccisul… ȋn doar două zile toate acestea ȋşi găsesc locul ȋn embrion, la locul potrivit şi cu precizia unui ceas elveţian. Intrigaţi de extraordinara exactitate a acestui mecanism, biologii s-au ȋntrebat demult cum funcţionează. Acum, oamenii de ştiinţă de la Universitatea Unige din Genova au rezolvat misterul.
Ȋn timpul dezvoltării unui embrion, totul se ȋntâmplă la un anumit moment. Ȋn decurs de 48 de ore va creşte de sus până jos, fiecare bucăţică pe rând, pe care cercetătorii o numesc segmentare. “Suntem făcuţi din 30 de felii orizontale.“, ne explică Denis Duboule, profesor la Universitatea Unige. “Aceste bucăţi corespund mai mult sau mai puţin numărului vertebrelor din corp.“
La fiecare oră şi jumătate, este construită un nou segment. Genele corespunzând vertebrei cervicale, vertebrei toracice, vertebrei lombare şi celei a coccisului devin active una după cealaltă la momentul exact. “Dacă timpul nu este ca la carte, vei sfârşi având o coastă ieşindu-ţi prin vertebra lombară.”, glumeşte Duboule. Cum ştiu aceste gene să se lanseze ȋn acţiune ȋntr-o manieră atât de sincronizată? “Am presupun că ADN-ul joacă rolul unui fel de ceas. Dar nu am ȋnţeles exact cum.”
Gene specifice, cunoscute ca “Hox”, sunt implicate ȋn acest proces. Responsabile pentru formarea coastelor şi a coloanei vertebrale, ele au o caracteristică importantă. “Genele Hox sunt aşezate una după alta de-a lungul ADN-ului, ȋn patru grupe. Prima este gâtul, a doua toracele, apoi lombara ş.a.m.d. Acest aranjament unic trebuie să aibă inevitabil un rol ȋn acest mecanism.”
Procesul este absolut simplu. Ȋn primele momente ale embrionului, genele Hox se află ȋn stare latentă, ȋmpachetate ca un “mosor” de fire pe ADN. Când este clipa potrivită, firul ȋncepe să se destrame. Când embrionul ȋncepe să formeze nivelele de sus, genele care codează formarea vertebrelor cervicale se desprind din “mosor” şi devin active. Apoi este momentul vertebrelor toracice, continuând ȋn această manieră până la coccis. Acest mecanism funcţionează asemănator cu un computer vechi, care transmite diferite instrucţiuni ȋn timp ce trece progresiv prin program.
“O nouă genă se desprinde la fiecare nouă minute, care corespunde timpului necesar ca un nou strat al embrionului să fie construit. Sunt necesare două zile pentru ca “mosorul” să se desfacă complet, iar aceasta este durata necesară pentru ca ȋntregul embrion să fie format.” Acest sistem este primul ceas “mecanic” descoperit până acum în genetică şi explică de ce este atât de precis. El se regăseşte la nenumărate creaturi, de la oameni la râme şi de la balene la insecte. Structura acestor animale este programată ca o secvenţă de note muzicale pe un portativ, ȋndeplinite de genele Hox pe ADN.
Ceasul Hox este o demonstraţie a complexităţii uimitoare a evoluţiei, având ca şi caracteristică principală faptul că este extrem de stabil. “Ceasurile cicardiene sau menstruale implică o chimie complexă. Din acest motiv ele se pot adapta unor noi contexte, dar ȋntr-un sens general sunt foarte imprecise. Ȋnsă mecanismul pe care l-am descoperit trebuie să fie infinit mai stabil şi mai exact. Chiar şi cea mai mică schimbare va avea ca rezultat apariţia unei noi fiinţe.”, a declarat Duboule.
