حقق علماء إنجازا مذهلا في مجال الأبحاث الجينية بإنشاء خلايا جذعية لفئران قادرة على النمو إلى فأر حي باستخدام مادة وراثية من سوطيات طوقية، وهي كائنات وحيدة الخلية سبقت الحيوانات.

ويعيد هذا الاكتشاف تعريف فهمنا لأصول الخلايا الجذعية ويؤكد على الروابط التطورية العميقة بين الحيوانات وأقاربها وحيدي الخلية.

وتعد السوطيات الطوقية أقارب أحادية الخلية للحيوانات، وهي واحدة من أقدم الكائنات الحية على كوكب الأرض.

وقال الدكتور أليكس دي ميندوزا من جامعة كوين ماري: "من خلال إنشاء فأر بنجاح باستخدام أدوات جزيئية مستمدة من أقاربها وحيدي الخلية، نشهد استمرارية غير عادية للوظيفة عبر حوالي مليار عام من التطور".

وتشير الدراسة إلى أن الجينات الرئيسية المشاركة في تكوين الخلايا الجذعية ربما نشأت قبل الخلايا الجذعية نفسها بكثير، وربما تساعد في تمهيد الطريق للحياة متعددة الخلايا التي نراها اليوم.

وبقيادة الدكتور دي ميندوزا، بالتعاون مع جامعة هونغ كونغ، اكتشف الفريق أن السوطيات الطوقية (choanoflagellate) تمتلك نسخا من جينات Sox وPOU، المحركات الرئيسية للقدرة على التعدد، وقدرة الخلايا الجذعية على التمايز إلى أي نوع من الخلايا.

وكان يُعتقد أن هذه الجينات تطورت حصريا داخل الحيوانات. ومع ذلك، يكشف هذا البحث أنها كانت موجودة قبل فترة طويلة من ظهور الحياة متعددة الخلايا، ولعبت أدوارا في العمليات أحادية الخلية التي أعيد استخدامها لاحقا للكائنات الحية المعقدة.

وخلال التجارب، استبدل العلماء جين Sox2 في خلايا الفئران بنظيره Sox من السوطيات الطوقية. ونجح هذا الاستبدال في إعادة برمجة الخلايا إلى حالة متعددة القدرات (أي خلايا جذعية قادرة على تكوين أنواع مختلفة من الخلايا)، ما يؤكد وظيفة هذه الجينات القديمة.

ولاختبار فعاليتها، حقن الفريق الخلايا المعاد برمجتها في أجنة الفئران النامية. وأظهرت الفئران الهجينة الناتجة سمات جسدية تحمل خصائص من الخلايا الجذعية المستخلصة، مثل بقع الفراء السوداء والعينين الداكنتين. وقد أثبت هذا أن جين Sox المشتق من السوطيات الطوقية اندمج بسلاسة في نمو حيوان معقد.

تفتقر السوطيات الطوقية التي غالبا ما توصف بأنها أقرب الأقارب الأحياء للحيوانات، إلى الخلايا الجذعية تماما. وبدلا من ذلك، من المحتمل أن تكون نسخها من جينات Sox وPOU تنظم الوظائف الخلوية الأساسية. وتم الاستيلاء على هذه الأدوار القديمة لاحقا من قبل الكائنات متعددة الخلايا لدفع تكوين الخلايا الجذعية وتخصص الأنسجة، ما يوفر لمحة رائعة عن "إعادة التدوير" الجيني التي شكلت تعقيد الحياة.

وقال الدكتور رالف غوتش من جامعة هونغ كونغ: "إن دراسة الجذور القديمة لهذه الأدوات الجينية تتيح لنا الابتكار برؤية أكثر وضوحا لكيفية تعديل آليات تعدد القدرات أو تحسينها". 

نشرت الدراسة في مجلة Nature Communications.