tg-cbmass-20121025

A Monosiga brevicollis nevű galléros-ostoros egysejtűben valószínűleg a laikusok számára már-már egzotikusan jelentéktelen fajok egyikét tiszetlhetjük, de evolúciós szempontból mégis jelentős ez a parányi lény, hiszen a többsejtű állatok távoli "unokatestvérének" tekinthető. És a törzsfán levű kiemelt helye egyben szabadjegyet is jelentett számára a genomszekvenáló laborok munkaasztalaira, aminek a napokban lett meg az eredménye.

A galléros-ostorosok azért is izgatják a legtöbb evolúcióval foglalkozó biológus fantáziáját, mert testfelépítésük egy az egyben megegyezik a legegyszerűbb többsejtű állatoknak tartott szivacsok egyik sejttípusával (amit fantáziadúsan galléros-ostoros sejtnek neveznek), vagyis feltehetőleg a lehető legközelebb áll az állati többsejtűséghez. Más szavakkal a Monosiga egy genetikai aranybánya lehet, aminek alapján rekonstruálhatjuk (hellyel-közzel), hogy milyen genetikai változásokra volt szükség a többsejtű testfelépítés megjelenéséhez.

Ez utóbbit nem egészen véletlenül az evolúció egyik nagy lépésének tartják, hiszen minőségi ugrást tett lehetővé: a több együtt levő sejt megfelelő kommunikációval munkamegosztást tudott létrehozni, aminek a csendes hozadéka az volt, hogy egyre inkább specializálódhattak egy-egy feladat végrehajtásához. (A növényi "oldalon" a Volvocales fajok tanulmányozásától remélik sokan a többsejtűség titkainak megfejtését.) A kérdés tehát adott: jelen voltak-e már egy egysejtűben mindazok a gének, amelyek később a sejtek tapadását és kommunikációját elősegítették, s ha igen mi volt a feladatuk?

Mielőtt mindezekre kitérnénk, lássuk először a szárazabb tényeket: a Monosiga genom 41.6 Mb-ból áll, amely ~9,200 gént kódol. Összehasonlításként egy ecetmuslica genomja 180 Mb-on 14,601 gént kódol, míg az emberé 2,900 Mb-on kb. 23,000-t. Ha egy kicsit osztjuk-szorozzuk a fenti számokat, akkor hamar kiderül, hogy a galléros-ostorosok genomja még a hírhedten tömör muslica genomnál is tömörebb. Ami érdekes, hogy ettől föggetlenül, a legtöbb génben, amelynek létezik emberi megfelelője, a fehérje-kódoló részek közé beékelt jellegzetes intronok már a helyükön találhatók, még ha nagyon rövidek is. Ez ma már nem megy revelávió számba, hiszen a csalánozó genom közlése óta ma már közhelynek számít, hogy az intronok igencsak ősiek, de azért mégsem triviális.

Érdekes módon, mind azok a gének, amelyek a többsejtűekben a sejt-sejt összetapadást segítő fehérjéket kódolják, mind azok, amelyek a sejtekközötti térben előforduló molekulákat kódolják nagyszámban jelen vannak a Monosiga genetikai állományában is. Persze igazából talán nem kellene ezen meglepődni: nyilvánvaló, hogy épp későbbi funkciójuk miatt ezeknek a fehérjéknek már jelen kellett lenni, a többsejtűek ősében is (nehezen lehet többsejtű szerveződést úgy építeni, hogy nem tudjuk a sejteket összetartani...). És mégcsak nem is kell azt feltételezni, hogy ezek a gének ott ültek a galléros-ostoros kromoszómákon tétlenül, várva hogy végre elérkezzen az evolúció megfelelő pillanata, amikor feladatot kapnak. Egysejtűek számára legalább annyira fontos egy-egy felülethez való tapadás, mint pl. egy csiga vagy egy tatu két, szomszédos sejtje számára az összesimulás. 

Persze legalább ennyire érdekesek azok a gének is, amelyek többsejtűekben fontos funkciót töltenek be, de a Monosiga genomjában még nem lelhetőek fel. Ilyenek például a többsejtűek testét hosszanti irányban felosztó Hox-gének, ill. számos jelátviteli útvonal egy-egy szereplője (pl. a Notch-receptor, vagy a Sonic-hedgehog nevű szignál molekula). A jelek szerint azonban ezek a fehérjék sem a semmiből jelentek meg később: a szerkezetükben kulcsfontosságú egységek, az ún. domének már megtalálhatók más szerkezetű fehérjékben, így valószínűleg a domén-cserebere (aka. exon/domain-shuffling) folyamata játszhatott szerepet későbbi kialakulásukban.