Kami akhirnya melihat secara detail bagaimana jari tangan dan kaki manusia tumbuh: ScienceAlert

Dilarang sampai: AED 0300, Kamis 7 Desember

Jari tangan dan kaki manusia tidak tumbuh ke luar seperti yang Anda duga. Sebaliknya, jari-jari kita yang cekatan “dipahat” menjadi tunas dasar yang lebih besar.

Sekarang yang pertama Atlas sel manusia Perkembangan awal anggota tubuh akhirnya mengungkap dengan sangat rinci bagaimana hal ini terjadi.

Sebelumnya, pemahaman kita tentang perkembangan anggota tubuh vertebrata sebagian besar didasarkan pada organisme model, seperti embrio tikus dan ayam. Sel induk yang dikembangkan di laboratorium.

Meskipun manusia Bagikan beberapa kesamaan Adapun vertebrata lainnya, biologinya jelas berbeda dengan kita.

Rincian pembentukan anggota tubuh awal juga menjadi agak kabur karena keterbatasan teknologi, yang kini telah diatasi, dan pembatasan penggunaan embrio manusia untuk penelitian setelah 14 hari, sebuah aturan. Sudah santai Di bawah aturan etika yang ketat.

Gambar yang dibuat sejauh ini memiliki tepian muncul di awal Seperti tunas anggota badan tak berbentuk yang menonjol dari sisi tubuh embrio. Setelah delapan minggu, jika semuanya berjalan sesuai rencana, kista tersebut akan berubah menjadi anggota tubuh yang berbeda secara anatomi dan dapat dikenali, lengkap dengan jari tangan dan kaki.

Ini adalah proses menakjubkan dalam perkembangan embrio awal yang bisa dibilang menghasilkan salah satu yang paling indah Mengidentifikasi ciri-ciri manusia: Jempol kami yang panjang, ramping, dan saling berlawanan.

Pada tahun 2014, Deskripsi ilmuwan Bagaimana molekul tertentu diekspresikan pada momen perkembangan embrio tertentu membentuk pembentukan jari tangan dan kaki, meskipun prediksi tersebut didasarkan pada simulasi data eksperimen.

Kini, tim internasional yang dipimpin oleh ahli biologi sel Bao Zhang, dari Universitas Sun Yat-sen di Tiongkok, telah mewarnai proses ini dengan sangat detail, dengan menganalisis ribuan sel tunggal dari sumbangan jaringan janin yang berusia 5 hingga 9 minggu dalam perkembangan.

“Kami mengidentifikasi 67 populasi sel berbeda dari 125.955 sel tunggal yang ditangkap, dan memetakannya secara spasial di empat titik waktu pada trimester pertama kehamilan untuk memberikan petunjuk baru tentang perkembangan anggota tubuh.” Dia menulis Dalam makalah mereka yang diterbitkan.

“Dengan melakukan hal ini, kami menemukan banyak keadaan sel baru.” Menambahkan.

“Apa yang kami temukan adalah proses yang sangat kompleks dan terorganisir dengan cermat.” Dia berkata Hongbo Zhang, penulis senior dan ahli biologi sel dari Universitas Sun Yat-sen di Tiongkok.

“Ini seperti menyaksikan seorang pematung sedang bekerja, mengukir balok marmer untuk menghasilkan sebuah mahakarya. Dalam hal ini, alam adalah pematungnya, dan hasilnya adalah kompleksitas luar biasa dari jari tangan dan kaki kita.”

Seperti yang dapat Anda lihat dalam video di bawah, para peneliti memetakan pola ekspresi gen untuk melihat bagaimana instruksi genetik tersebut membentuk bagaimana jari terbentuk.

Dari awal yang berkabut, ekspresi IRX1 (diwakili dalam cat air dalam video di bawah), sebuah gen yang penting untuk pembentukan jari, dan SOX9 (diwakili dalam warna ungu dalam video), sebuah gen yang penting untuk perkembangan kerangka, tumpang tindih pada lima panjang berbeda dalam anggota tubuh. perkembangan.

border-frame=”0″ izinkan=”akselerometer; putar otomatis; tulis ke papan klip; media terenkripsi; giroskop; gambar-dalam-gambar; berbagi web”allowfullscreen>

Pada sekitar 7 minggu perkembangan, instruksi kematian sel yang terprogram dipicu dalam sel-sel yang tidak berdiferensiasi yang berkumpul di antara panjang-panjang ini (terkait dengan ekspresi MSX1, diwakili dalam warna kuning dalam video), dan jari tangan dan kaki yang berbatas jelas terdeteksi.

Seperti balok marmer yang dipahat menjadi sebuah mahakarya melalui ekspresi gen-gen ini, jari tangan dan kaki kita terpahat dari ujung ke ujung seiring dengan berkurangnya sel-sel yang tidak diperlukan.

Penyimpangan kecil dalam proses ini dapat menyebabkan kelainan bentuk anggota tubuh 1 dari 500 orang Mereka dilahirkan – menjadikannya salah satu sindrom yang paling sering dilaporkan saat lahir.

Para peneliti juga memetakan ekspresi gen yang terkait dengan kondisi bawaan, seperti jari pendek (Brachydactyly(atau nomor buta)Sindaktili), untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang di mana pertumbuhan anggota tubuh keluar jalur.

“Untuk pertama kalinya, kami mampu menangkap proses menarik dari perkembangan anggota tubuh hingga resolusi sel tunggal dalam ruang dan waktu.” Dia berkata Sarah Teichman adalah penulis senior dan ahli biologi komputasi di Wellcome Sanger Institute.

Dia mengatakan penciptaan atlas sel tunggal “memperdalam pemahaman kita tentang bagaimana struktur anatomi yang kompleks terbentuk, dan membantu kita mengungkap proses genetik dan seluler di balik perkembangan manusia yang sehat, dengan banyak implikasi bagi penelitian dan layanan kesehatan.”

Yang penting, para peneliti juga menunjukkan bahwa pembentukan anggota tubuh pada manusia dan tikus mengikuti jalur yang sama, dengan beberapa perbedaan dalam gen yang diaktifkan dan jenis sel.

Studi ini dipublikasikan di alam.