Для растущего организма очень важно иметь устойчивые процессы развития, обеспечивающие правильное формирование развивающихся органов и тканей даже перед лицом внешних или физиологических нарушений. Для достижения устойчивости процессы, генерирующие отдельные органы, должны на определенном уровне быть интегрированы во все тело, чтобы гарантировать, что в конце развития у взрослого человека с правильным рисунком и пропорциями появится взрослый. Кристен Мирт и его коллеги предложили изучить, как координируется развитие органов и всего тела, используя плодовую мушку Drosophila melanogaster в качестве модельного организма. Ювенильный период плодовой мухи включает три личиночных линьки, за которыми следует стадия блуждания, когда личинки покидают пищу и ищут место для начала метаморфоза на стадии, называемой пупариацией.
Исследовательская группа сосредоточилась на этих так называемых событиях развития, чтобы изучить, как развитие крыльев координируется со всем телом личинок плодовой мухи.Сначала исследователи проанализировали экспрессию шести генов, участвующих в развитии крыльев в нормальных условиях роста, то есть при температуре 25ºC, и создали подробную схему стадий. Затем исследователи изменили температуру, чтобы повлиять на условия роста личинок, и проанализировали скорость развития крыльев по сравнению с развитием всего тела. Известно, что мухи растут быстрее при более высоких температурах и медленнее при более низких.
Однако исследователи заметили, что крылья развиваются медленнее при 29ºC, по сравнению с мухами, растущими в нормальных условиях, или мухами, растущими при 18ºC. "Этот результат удивил нас, поскольку мы могли ясно наблюдать задержку в развитии этих крыльев у личинок на блуждающей стадии, но их прогрессирование ускорялось к стадии окукливания. Это означает, что развитие демонстрирует вариативность в своем прогрессе, но сходится на вехе куколизация », — объясняет Мариса Оливейра, первый автор этого исследования.Затем исследователи изменили физиологию личинок, вмешавшись в гормон экдизон, который регулирует различные процессы развития личинок, такие как блуждание и окукливание.
Подобно манипуляциям с температурой, когда они изменили время синтеза экдизона, они обнаружили, что крылья сначала развивались медленно, но ускоряли свое развитие для достижения координации на стадии пупариации.Эти результаты подтверждают гипотезу, предложенную этой исследовательской группой, о том, что развитие крыльев у плодовой мухи согласовано с развитием всего тела на двух этапах: линьке и окукливании.Мариса Оливейра заключает: «В этой работе мы предлагаем новую парадигму размышлений о координации органов и органов во время развития. Мы предлагаем, чтобы организмы достигли этой координации не путем непрерывного, а скорее посредством дискретного общения, сосредоточенного на этапах развития».
Кристен Мирт добавляет: «Следующая задача — понять природу этого общения на этапах».Это исследование проводилось в Instituto Gulbenkian de Ciencia (Португалия) и финансировалось Фондом Галуста Гулбенкяна (Португалия) и Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia (FCT, Португалия).