سلولها تشخیص می دهند که متعلق به کدام عضو بدن می باشند؟_آینده
به گزارش آینده
ما بهشدت وابسته به اندامهای تخصصیافته هستیم، اما این اندامها تنها وقتی کار میکنند که در جای درست باشند.
توانایی تخصصیافتن، قسمت مهمی از جامعه انسانی هم هست. انسانها دههها زمان صرف میکنند تا در چند کار محدود توانایی اشکار کنند. اگرچه ما افراد چندمهارته همانند داوینچی را تحسین میکنیم، اما اگر همه این چنین رویکردی داشتند، جامعه از کار میافتاد، چون تقریباً همهچیز بد انجام میشد.
هر جانور یا گیاهی همانند یک تمدن است. به گمان زیادً سه میلیارد سال طول کشید تا از زمان پیدایش حیات، سلولها توانایی سازماندهی جمعی برای ساخت موجودات پیچیدهتر را اشکار کنند. افزون بر عوامل محیطی همانند افتاکسیژن، بخشی از مشکل به گمان زیادً یافتن راه مطمعن از این می بود که هر سلول نقش درست خود را اشکار کند. بعد چه راهحلی جهت شد بتوانیم یک مجموعه ۳۰ تریلیون سلولی شویم که هر کدام کار مناسب خود را انجام خواهند داد؟
جواب تا این مدت بهطور کامل روشن نشده، اما مسئله مرکزی آن به شیبهایی مربوط میشود که توسط مولکولهایی به نام مورفوژنها تشکیل خواهد شد. DNA سلول طوری برنامهریزی شده که هم به مقدار این مورفوژنها و هم به جهت افزایش یا افت آنها عکس العمل نشان دهد.
هنگامی شرایط مناسب باشد، مورفوژنها ژنهایی را فعال میکنند که جهت میشود سلول به آنچه در موقعیتش لازمست تبدیل شود؛ برای نمونه سلولی که باید به کبد یا کلیه تبدیل شود.
برای برخی سلولها این دادهها تنها به شکل تقریبی کافیست، اما پروفسور آرتور لنَدِر از دانشگاه کالیفرنیا، اروین، یادآوری میکند که برخی دیگر نیازمند دقت زیاد زیاد تر می باشند. اگر بدن صدمه ببیند، سلولها باید به درستی بدانند نسبت به محل صدمه در کجا قرار دارند تا بهترین عکس العمل ترمیمی را انجام بدهند.
این به آن معناست که مورفوژنها باید نهتنها مدام ساخته شوند، بلکه مدام هم تخریب شوند تا گرادیانی تشکیل شود که بهقدر کافی آشکار باشد تا سلول از آن برای جهتگیری منفعت گیری کند. گیرندههای سلولی خاصی مورفوژنها را جذب و تخریب میکنند تا تعادلی برقرار شود که گرادیان را پایدار نگه دارد.
با این حال، گرادیانهای مورفوژنی نمی توانند کل داستان باشند. برای نمونه، پایدار نگهداشتن یک گرادیان بهشکل کامل تقریباً غیرممکن است. اگر سلولها هر بار که مقدار مورفوژنها مقداری تحول میکرد جهتیابیشان را از دست میدادند، نتایج میتوانست فاجعهآمیز باشد. باتوجه به مقدار خطای ابزارهای اندازهگیری ساختهشده توسط انسان، به گمان زیادً سلولها هم همیشه محیط خود را بهدرستی نمیخوانند.
سلولها راه حلهای زیاد هوشمندانهای برای مدیریت این قضیه دارند. برای نمونه، برخی سلولها همان مورفوژنهایی را که برای تشخیص موقعیتشان نیاز دارند تخریب میکنند. این نوعی «نظر دوم» با قبول اضافی گرفتن است. اگر سلول در تشخیص جهت گرادیان یقین نیست، مورفوژنهای اطرافش را تخریب میکند و چشم به راه سیگنالی میماند که از منبع مورفوژنها به سمتش میرسد تا عکس آشکارتری از موقعیت خود داشته باشد. یقیناً این کار امکان پذیر بهشکل موقت، خواندن الگو را برای سلولهای دورتر سختتر کند.
لندر اشاره میکند که این تنها یک نمونه از مجموعه پیچیدهای از مبادلهها است که سلولها زمان اتکا به این اندازهگیریها با آن روبه رو می باشند؛ مبادلههایی که بین مقدار مورفوژنها اعتدال برقرار میکنند. او میگوید: «راهکارهایی که کارکرد را در یک عرصه بهبود میبخشند، طبق معمولً کارکرد را در عرصه دیگر ضعیف میکنند.»
آلن تورینگ (که کلمه مورفوژن را وضع کرد) اشاره کرده می بود که الگوهای پیچیدهای همانند لکههای پلنگ میتوانند تنها با دو عامل تشکیل شوند که یکی نقش تحکیمکننده و فرد دیگر نقش بازدارنده دارد. این ایده بهشکل گسترده پذیرفته شد، اما سال ۲۰۱۴ (شصت سال بعد از مرگ تورینگ) اثبات شد.
شناسایی مورفوژنها
با وجود این که مفهوم مورفوژنها از اغاز قرن بیستم نقل می بود و در دهه ۱۹۵۰ توسط تورینگ گسترش یافت، نخستین مورفوژن تا سال ۱۹۸۰ شناسایی نشد؛ کشفی که جایزه نوبل پزشکی ۱۹۹۵ را برای کریستین نوسلین-فولهارت به همراه داشت. آن هم تنها در مگس میوه و مورفوژنهای انسانی بعدها شناسایی شدند.
با وجود تعداد زیاد اندامهایی که باید در بدن پستانداران ساخته شوند، مورفوژنهای بسیاری لازمست تا سلول بداند باید به چه چیزی تبدیل شود. نخستین مورفوژن، رتینوئیک اسید است که یک سر جنین را بهگفتن سر و سر دیگر را بهگفتن دم اشکار میکند و به سلولها میگوید در این آرایش کجا قرار گرفتهاند. این ماده ژنهای Hox را فعال میکند تا سلولها بر پایه موقعیتشان رشد و شکلگیری مناسب اشکار کنند.
زیستشناسی ماهیتی محافظهکارانه دارد؛ به این علت هنگامی روال شکلگیری بدن را اغاز میکند، رتینوئیک اسید نقشهای فرد دیگر همانند تنظیم ایمنی و تشکیل اسپرم را هم بهمسئولیت میگیرد. هنگامی بدن در حال رشد، جایِ دست و پای خود را اشکار کرد، مورفوژنهای دیگر بهاختصاصی پروتئین سونیک هِجهاگ، کنترل سازماندهی سیستم عصبی مرکزی و اندامها را برعهده میگیرند.
دستکم ۱۳ پروتئین مورفوژنیک استخوان شناسایی شدهاند که همان گونه که از نامشان پیداست، فرایند ساخت استخوان را کنترل میکنند و با تعیین موقعیت سلول نسبت به دیگران، شکل موردنیاز آن را اشکار میکنند. این پروتئینها راه اندازی غضروف را هم کنترل میکنند و بر تعداد بسیاری از بافتهای دیگر بدن تاثییر میگذارند.
برخی مورفوژنها تنها در سالهای تازه کشف شدهاند، به این علت به گمان زیادً فهرست حاضر کامل نیست.
حتی با وجود فهرست ناقص، اشکار شده که تعداد بسیاری از سلولها به چندین گرادیان مورفوژنی عکس العمل نشان خواهند داد، بهاختصاصی در اندامهای پیچیدهای همانند مغز.
پشتیبانهای زیستی
با این حال، این موارد هم کافی نیست تا ضمانت کند همه سلولها جای خود را اشکار کنند. به این علت سلولها دادهها را با هم به اشتراک میگذارند؛ فرایندی که در رشد بالهای مگس میوه مشاهده شده است.
با وجود همه این سازوکارها، بعضی اوقات امور نادرست پیش میرود. تومورهای شگفت وقتی تشکیل خواهد شد که سلولها به چیزی تبدیل خواهد شد که نباید، همانند دندان یا مغزهای کوچک، با وجود این که در مکان کاملاً متغیری قرار دارند. این اتفاق معادل زیستیِ همان افراد غیرمتخصصی است که گمان میکنند بیشتر از متخصصان میدانند. بدن راه حلهایی برای شناسایی سلولهایی دارد که امکان پذیر در اغاز نادرست باشند؛ برای نمونه با قیاس نسبت مورفوژنهای گوناگون، عدماعتدال میتواند هشداری برای بازدید مجدد باشد.
افزون بر مولکولها، سلولها هم امکان پذیر از میدانهای الکتریکی یا سیگنالهای مکانیکی برای افزایش یا افت گفتن ژن منفعت گیری کنند. مقدار دخالت این عوامل نیز تا این مدت کاملاً شناخته نشده است.
دسته بندی مطالب
اخبار کسب وکارها