Yksi kehitysbiologian suurimpia mysteereitä on, kuinka yksi hedelmöitetty munasolu voi saada aikaan kaikki eri solutyypit, joista koko elimistö koostuu.

Science-lehti uutisoi useasta äskettäisestä tutkimuksesta, jotka ovat ratkaisseet tätä arvoitusta. Kolme artikkelia aiheesta ilmestyivät torstaina. (Artikkelit tässä, tässä ja tässä.)

Taustalla on tutkimusteknologioiden kehittyminen. Yhden solun sekvensointi on menetelmä, joka antaa jatkuvasti tarkentuvaa ymmärrystä yksittäisten solujen toiminnasta omassa mikroympäristössään.

Kun tähän yhdistetään laskentatehon kehittyminen, avartuu yhä yksityiskohtaisempi ymmärrys siitä, miten yhdestä solusta muodostuu kokonainen eliö.

Kaikki nämä tutkimukset alkoivat eri kehitysvaiheissa olleiden alkioiden yksittäisten solujen irrottamisella. Sen jälkeen tutkijat määrittelivät jokaiselle solulle rna:n, joka kuvasi niitä aktiivisia geenejä, joita solu saa aikaan.

Harvardin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa kohteena olivat seeprakalat ja sammakot. Näitä kehitysbiologit ovat tutkineet vuosikymmeniä.

Tutkimusryhmä analysoi noin 92 000 seeprakalan solua ja keräsivät tietoa seitsemästä eri alkionkehitysvaiheesta.

Saadakseen selville, kuinka solut ja niiden jälkikasvu kehittyivät ajan myötä, tutkijat laittoivat joihinkin alkioihin geneettisiä markkereita. Ne olivat monia pieniä palasia uniikkia dna:ta, jotka ruiskutettiin alkion solulimaan.

Kun solut jatkoivat jakaantumistaan, nämä ”viivakoodit” päätyivät tumaan liittyivät kromosomeihin.

Tutkimuksen lopuksi kukin solulinja päätyi lopputulokseen, jossa oli omanlaisensa yhdistelmä ”viivakoodeja”. Liittämällä tämä tieto geenien aktiivisuusprofiiliin tutkijat pystyivät jäljittämään solun kohtalon taaksepäin.

Näin selvisi, kuinka hedelmöittyneestä munasolusta oli erityneet solut, jotka saivat aikaan esimerkiksi sydämen, hermoston ja ihon.