Et embryo fra en grønalge af slægten Volvox er blevet optaget under et afgørende udviklingstrin, hvor embryoet bogstaveligt talt vender vrangen ud på sig selv.
Processen ligner en langt mere kompleks proces hos dyr, der kaldes ’gastrulation’, og derfor bringer optagelsen ny viden om, hvordan også den menneskelige fosterudvikling foregår. Det skriver ScienceDaily.
Du kan se optagelsen af hele processen i videoen øverst i artiklen.
»Det er spændende endeligt at kunne visualisere denne fascinerende proces i 3D. Denne simple organisme kan give banebrydende information for at hjælpe os med at forstå lignende processer i mange forskellige typer af dyr,« fortæller studiets hovedforfatter Dr Stephanie Höhn fra University of Cambridge.
Studiet er publiceret i tidsskriftet Physical Review Letters.
Aktive kræfter styrer celleformen
Under Volvox’s omvending laver algen først en fordybning i selv. Denne proces kaldes en ’invaginering’ og starter omkring algens midte. Algen danner efterfølgende to halvkugler og åbner et hul i toppen, der tillader den ene halvkugle at bevæge sig igennem den anden. Til sidst genvinder algen sin kugleform.
\ Fakta
Volvox bruger små fimrehår, kaldet ‘flageller’, til at bevæge sig rundt med Tidligt i Volvox’s udvikling sidder flagellerne på indersiden af algen Når Volvox vender vrangen ud, bringer den flagellerne til ydersiden og kan dermed bevæge sig rundt Hele omvendingen varer mellem 45 og 80 minutter Kilde: Dynamics of a Volvox Embryo Turning Itself Inside Out
Forskere har tidligere vist, at algerne gennemgår en specifik serie af ændringer i celleformen, men de har nu også fastslået, at omvendingen kun kan ske, når den ene halvkugle aktivt udvider sig samtidigt med, at den anden aktivt trækker sig sammen.
Samtidigt kan de se, at alle ændringerne i celleformen skyldes aktive kræfter i cellen, selvom de foregår i afstand fra det sted, hvor cellen først bliver invagineret. Forskerne har derfor kunnet udvikle den første matematiske model, der forklarer hvordan ændringer i celleformen kan drive hele omvendingsprocessen.
Matematik beskriver embryoet
Forskerne har hidtil ikke haft en komplet, mekanisk forståelse af, om de små forandringer i celleformen kunne forklare formen på hele embryoet. De har nemlig været begrænset til todimensionelle analyser af embryoer, der var fikserede og døde, hvilket gjorde det vanskeligt at analysere deres bevægelsestrin.
Desuden har forskningen været mest fokuseret på ændringer i celleformen i selve den region, der bliver invagineret. Da den nye model omfatter hele cellen, kan den gøre analyserne langt mere nøjagtige, og det kan potentielt også føre til ny indsigt i, hvordan blandt andet rygsøjlen bliver dannet, fortæller forskerne.
»Styrken i denne matematiske model er, at vi kan identificere hvilke celledeformationer, der er nødvendige for at skabe de bevægelser i embryoet, som vi kan se i naturen,« siger medforfatter til studiet Dr. Aurelia Honerkamp-Smith.
