Bătrânețe cu tinerețe cognitivă

Gena Arc, critică pentru abilitatea animalelor de a învăța din experiențe, are o poveste incredibilă.

Când Jason Shepherd a văzut pentru prima dată structurile, sub microscop, a crezut că vede virusuri. Era, însă, o problemă. Nu studia nici un virus.

Shepherd studiază gena numită Arc deoarece este activă în celulele creierului și are un rol vital. În studiile făcute pe șoareci s-a descoperit că în lipsa acestei gene, crearea amintirilor pe termen lung este imposibilă. Deasemenea, șoarecii cu acest minus, nu se pot adapta modificărilor din mediul înconjurător.

Conform studiilor sale purtate în cadrul Universității din Utah, Arc transformă informația obținută prin intermediul experiențelor, în modificări la nivelul creierului.

Arc este unică.

Proteinele sale sunt asamblate  în cavități goale, sferice, care arată ca niște virusuri.

La prima vedere, cercetătorii au crezut că este HIV.
Acest lucru se datorează faptului că retrovirusurile și Arc au aceeași origine, același strămoș comun.

Modul în care reține și transmite informația este, deasemenea, un punct comun între Arc și HIV. Când gena este activată, instrucțiunile prezente în ADN sunt copiate în RNA. Informația este apoi trecută de la un neuron la altul prin intermediul RNA-ului.

Acum avem mai multe întrebări decât răspunsuri:

  • de ce este preferat acest mod de transmitere de informație?
  • ce se află, exact, în RNA?
  • care este semnalul folosit de gena Arc?
  • când gena este eliberată de un neuron, cât de departe poate călători?
  • cât de mult influențează creierul?
  • dacă neuronii nu vor mai secreta Arc, în ce fel vor fi afectate abilitățile animalului (pe termen lung și scurt)?

Este, oare, memoria…un virus?

Se pare că toate animalele au dezvoltat o formă sau alta de genă Arc. Toate având aceeași origine: un grup de gene numite ”gypsy retrotransposons ”.

Descoperirea poate fi folosită cu scopul tratării Alzheimer, schizophreniei și în sindromului fragil X.

Se pare că șoarecii tineri produc Arc în cantități mult mai mari decât șoarecii bătrâni ceea ce înseamnă că studiile ce privesc gena Arc vor avea aplicabilitate și în tratarea semnelor de degradare a gândirii apărută în urma îmbătrânirii.

Multiplicare controlată

Maciej Maselko, biolog la Universitatea Minnesotei din Minneapolis—St Paul, a făcut din sex, un sport mortal. Maselko și colegii săi au creat o drojdie modificată genetic ce nu se poate înmulți cu omoloagele sale sălbatice. Făcând acest lucru, practic, au dezvoltat o nouă specie.

Maselko spune că și-au dorit ca produsul final să fie identic cu originalul din toate punctele de vedere, însă, incompatibil genetic. Rezultatele cercetării au fost prezentate pe 16 ianuarie 2018 la conferința ”Plant and Animal Genome” din San Diego, California.

Co-coordonator al acestui proiect a fost Michael Smanski,  biochimist al Universității din Minnesota.

”Tehnologia poate fi folosită pentru a opri împrăștierea organismelor modificate genetic în perimetrul și populația organismelor nemodificate genetic.”

Maselko și Smanski au folosit unealta de editare genetică numită CRISPR–Cas9, nu cu scopul de a edita gena ci cu scopul de a modifica expresia acesteia în organismul gazdă.

Pentru a evida contaminarea organismelor non-GMO cercetătorii au creat 2 tipuri de drojdii: una ce conține o ”otravă” și una ce conține antidotul.

Astfel dacă drojdia ce conține otrava se împerechează cu o drojdie ce nu conține antidotul, moare.

 

Sistematica filogenetică

Tot ceea ce este viu pe pământ este unit în complexitatea istoriei evoluției.

Toți suntem veri, ramuri ale copacului evoluției vieții.

Din păcate istoria nu poate fi văzută.

A avut deja loc, iar în urma sa au rămas dovezi.

Sitematica filogenetică se folosește de aceste indicii pentru a reconstrui istoria evoluției.

Relațiile evolutive dintre organisme; modelele de ramificație a liniilor de origine produse de istoria evolutivă a organismelor sunt luate în considerare. Multe dintre filogeniile pe care le întâlniți sunt “arborii familiali” ai unor grupuri de specii strâns legate între ele, dar putem folosi și o filogenie pentru a descrie relațiile dintre toate formele de viață.

Înțelegerea unei filogeneze este foarte asemănătoare cu citirea unui arbore genealogic. Rădăcina copacului reprezintă linia ancestrală, iar vârful ramurilor reprezintă descendenții acelui strămoș. Pe măsură ce vă deplasați de la rădăcină la vârfuri, vă deplasați înainte în timp.

Atunci când o ramură a urmașilor se împarte (speciație), ea este reprezentată ca ramificare pe o filogenie. Atunci când apare un eveniment ce are capacitatea de a naște o specie, o singură linie ancestrală dă naștere la două sau mai multe linii fiice.

Filogeniile urmăresc tiparele de strămoși împărtășite între familii. Fiecare linie are o parte din istoria sa, care este unică numai pentru ea dar are și părți care sunt împărtășite cu alte linii.

În mod similar, fiecare linie are strămoși care sunt unici pentru acea linie și strămoși care sunt împărțiți cu alte familii.

Procesul de evoluție produce un tipar de relații între specii. Pe măsură ce liniile evoluează și se împart și modificările sunt moștenite, chiar dacă căile lor evolutive se deosebesc. Aceasta produce un model de ramificație al relațiilor evolutive.

Prin studierea caracteristicilor moștenite ale speciilor și a altor dovezi istorice, putem reconstrui relațiile evolutive și le putem reprezenta pe un “arbore genealogic”, numit filogenie. Filogeniile care leagă întreaga viață de pe Pământ împreună sunt împărțite în 3 mari domenii:

  • micro-organisme unicelulare ”Archaea”,
  • ”Eukaryote”, organisme uni sau pluri celulare ale căror celule conțin nuclee cu membrană nucleară,
  • ”Bacteria”.

Pomul este susținut de mai multe linii de dovezi, dar probabil nu este perfect.

Oamenii de știință reevaluează constant ipotezele și le compară cu dovezi noi. Pe măsură ce oamenii de știință colectează și mai multe date, aceștia pot revizui unele ipoteze, rearanjând ramuri ale acestui copac.

De exemplu, dovezile descoperite în ultimii 50 de ani sugerează că păsările se trag din dinozauri, ceea ce a necesitat ajustarea mai multor “crengi de vertebrate”.

 


Filogenetică și Taxonomia

În biologie, filogenetica este definită ca fiind studiul istoriei evoluției și a relației între indivizi și grupuri de organisme(specii sau populații).

Prin metode filogentice putem descoperi trăsături ce pot fi moștenite, cum ar fi secvențele ADN ori morfologia, raportat la un anumit model.

Rezultatul acestor analize se numește ”copacul filogenetic”.

Acesta reprezintă o ipoteză a istoriei evoluției, manifestată în diagrame.

Taxonomia  este știința care se ocupă cu identificarea, numirea și clasificarea organismelor.

Acest articol are ca scop informarea succintă.

Voi reveni cu mai multe detalii și explicații pentru cei ce doresc să înțeleagă evoluția.

Nu am găsit manuale în limba română de filogenetică sau taxonomie.

Cocoșelul surd, nu este

Dacă ți-ai petrecut timpul într-o zonă unde se găsesc cocoși, bine. Dacă nu lasă-mă să îți spun; strigătul de dimineață este extrem de puternic.

Este atât de puternic, încât dacă începe să cânte lângă tine, te lovește o undă sonoră de 100 de decibeli. Cam cât înseamnă asta? Cam cât poate urla o drujbă în plină accelerare.

Dacă, însă, o situație complet inoportună și stranie va permite cocoșelului să îți cânte direct în ureche…140 de decibeli îți vor rupe timpanul. Da! ultimul sunet pe care le-ai putea auzi ar putea fi..cântecelul unui cocoșel.

Belgia prin reprezentantele ei, Universitatea din Antwerp  și Universitatea din Ghent, au decis să elucideze misterul:

”De ce cocoșul nu este surd?”

Astfel, au fost recoltați indivizi de sex masculin și feminin.

Li s-au legat microfoane de cap, li s-au făcut tomografii computerizate și iată ce au aflat.

Cocoșul are dopuri de urechi din fabricație.

Atunci când deschide ciocul, canalul auditiv extern se închide complet.

”Șii..îi folosește?”

Da!

Îi folosește.

Testele au demonstrat că  sunetul perceput de urechea cocoșului s-ar putea încadra între 100 și 140 de decibeli. Zi de zi, în fiecare zi, perioade lungi de timp, sunetul armonios proiectat de evoluție și transmis cu foc de cocoș…l-ar face complet surd.

”Dar…dar găinile? Găinile ce fac ?”

Mă bucur că m-ai întrebat. Găinile au parte doar de o închidere parțială. Din păcate sau din fericire, nu sunt capabile să producă gălăgie, decât până la 70 de decibeli.

Perfect adaptate pentru ceea ce pot ele să producă, însă, un cocoș supărat îi poate cânta în ureche până când se va închide ”magazinul”.

Modificări genetice la viermi

Universitatea din Maryland a gestionat un studiu la finalul căruia s-a concluzionat că viermii ce se autofertilizează au pierdut o pătrime din genom, inclusiv genele ce fac ca spermatozoizii să fie competitivi.

La majoritatea animalelor reproducerea necesită împerecherea a două exemplare. Unii viermi, însă, au dezvoltat abilitatea de a se reproduce singuri.

Viermii din specia Caenorhabditis briggsae au dezvoltat atât organe sexuale feminine cât și masculine. Datorită acestui fapt, grupul condus de Eric Haag i-a ales pentru a studia evoluția sexului.

Pentru a realiza care a fost impactul genetic asupra speciei, Erich Schwarz – Universitatea Cornell – a detaliat genomul Caenorhabditis nigoni (cea mai apropiată rudă a subiectului, care se reproduce prin împerechere). Făcând o comparație între cele 2 specii, cea hermafrodită a dovedit că are cu 7000 de gene mai puțin.

Deoarece diferențele între cele două specii sunt neglijabile, cercetătorii au emis ipoteza că modul în care se reproduc a costat C.briggsae 25% din totalul genelor sale.

Pentru a testa ipoteza, cercetătorii au creat secvențe diferite pentru viermii de sex masculin și pentru viermii de sex feminin, și au descoperit că 70% din diferența constatată între specii reiese din abilitățile genetice ale virmelui masculin.

Folosind CRISPR, o unealtă de editare genetică, cercetătorii au inactivat 4 gene în câteva exemplare ce se reproduceau prin împerechere și au remarcat că sperma acestora a încetat să fie competitivă. În acelși timp, au activat aceleași gene la viermele hermafrodit unde au observat o creștere a potenței spermei acestuia. De asemenea, s-a observat că odată cu activarea genelor, celulele ce compuneau sperma a căpătat o protecție formată din proteine.

Explicația care stă în spatele pierderii avantajului competitiv al spermei ar putea fi rezultatul. Sperma competitivă tinde să creeze masculi, iar într-un mediu necrontrolat acest lucru are efecte negative. Pentru a asigura supraviețuirea speciei este nevoie ca populația majoritară să fie de sex feminin pentru a se reproduce cât mai rapid. O populație majoritară de sex masculin ar încetini creșterea numărului populației, fapt ce ar putea ce face ca specia să dispară.