Pages

Jalur Evolusi Nematoda Caenorhabditis elegans dan Pristionchus pacificus

Jurnal KeSimpulan.com - Bagaimana struktur modular protein mendorong evolusi? Perkembangan organ telur identik dua spesies nematoda diatur oleh jalur sinyal berbeda.

Pada pandangan pertama, nematoda selebritis C. elegans menyerupai P. pacificus, tapi keduannya menempati pohon evolusi berbeda. Nenek moyang terakhir kedua spesies ini hidup 250-420 juta tahun lalu, jauh sebelum puncak dinosaurus.

Studi komparatif perkembangan organ telur dua spesies nematoda menunjukkan bahwa perubahan domain pendek protein dapat mengubah sinyal jaringan secara keseluruhan yang terlibat dalam perkembangan organ. Namun, tampilan luar organ tetap sama pada kedua spesies.

Penelitian ini mendukungan teori sistem perkembangan bahwa selama evolusi organ-organ analog spesies yang berbeda dapat mempertahankan bentuk dan fungsi yang sama, sementara mekanisme regulatif yang mendasari perkembangan mungkin sudah jauh berubah.

Penelitian yang berlangsung lebih dari satu dekade dilaporan ke PLoS Biology menimbulkan pertanyaan apakah struktur modular protein menciptakan ruang untuk perkembangan evolusi atau sebaliknya struktur organ dan jalur sinyal dilestarikan.

Pada nematoda satu milimeter Caenorhabditis elegans dengan genom yang sepenuhnya telah disekuens, para ilmuwan dapat melacak nasib setiap 959 sel.

Ralf Sommer, Direktur Department for Evolutionary Biology di Max Planck Institute for Developmental Biology di Tübingen, Jerman, menggunakan model perbandingan nematoda kedua yaitu Pristionchus pacificus (P. pacificus).

"Untuk perbandingan, organisme tidak boleh terlalu erat terkait karena perbedaan genom yang sangat kecil tidak dapat dengan mudah ditugaskan untuk peristiwa tunggal dalam evolusi," kata Xiaoyue Wang.

Para ilmuwan mempelajari perkembangan organ telur cacing petelur, vulva, yang tampak identik pada kedua spesies dan diinduksi untuk mengembangkan enam sel prekursor oleh sinyal yang berasal dari jaringan di sekitarnya.

Untuk menguji validitas teori sistem perkembangan, Wang menganalisis induksi perkembangan vulva dari pusat sinyal di bagian posterior P. pacificus menggunakan metode genetik dan molekuler. Sistem ini digunakan karena jalur sinyal yang sama terlibat dalam perkembangan vulva kedua spesies yang muncul dengan mengerahkan aktivitas molekul yang berbeda.

"Saya telah menemukan mutasi tunggal di dalam elemen akhir DNA di mana pada C. elegans produksi protein berakhir, tapi protein di P. pacificus diperpanjang oleh 17 asam amino," kata Wang.

Protein yang berfungsi sebagai reseptor memperoleh sebuah situs pengikatan tambahan melalui ekstensi yang memungkinkan berinteraksi dengan jalur sinyal lain. Evolusi tampaknya menggunakan jalur sinyal yang ada seperti sistem konstruksi modular. Pada P. pacificus, situs pengikatan baru menghubungkan jalur sinyal berbeda kemudian digunakan dalam konteks baru.

"Saya tidak percaya bahwa apa yang telah kita temukan dalam studi nematoda kami merupakan pengecualian proses serupa yang tidak biasa diketahui mengarah pada perkembangan kanker pada manusia. Juga perubahan yang dapat menjadi subjek seleksi alam dan akhirnya diperbanyak seiring perjalanan evolusi," kata Wang.

Pengamatan perubahan mekanisme regulasi tidak menyebabkan perubahan pada organ bisa disebabkan redundansi. Desain modular protein memungkinkan pelestarian bagian-bagian molekul penting selama waktu evolusi, sekaligus menciptakan peluang bagi domain pendek protein berubah.

Dampak keseluruhan dari mekanisme ini dalam evolusi masih harus diteliti.
Antagonism of LIN-17/Frizzled and LIN-18/Ryk in Nematode Vulva Induction Reveals Evolutionary Alterations in Core Developmental Pathways

Xiaoyue Wang1 dan Ralf J. Sommer1
  1. Department for Evolutionary Biology, Max-Planck Institut for Developmental Biology, Tübingen, Germany
PLoS Biology, 9(7): e1001110, July 26, 2011

Akses : DOI:10.1371/journal.pbio.1001110
Xiaoyue Wang http://www.eb.tuebingen.mpg.de/

Gambar : Xiaoyue Wang dan Ralf Sommer, DOI:10.1371/journal.pbio.1001110.g006

Artikel Lainnya: