S

pójrz w lustro i poprowadê wyimagi-
nowanà lini´ od czubka g∏owy poprzez
grzbiet nosa i dalej w dó∏ wzd∏u˝ klat-

ki piersiowej i brzucha. Zauwa˝ysz, ˝e ka˝-
da zewn´trzna struktura znajdujàca si´ po
jednej stronie linii ma swój odpowiednik po
stronie przeciwnej. Ale przecie˝ masz tylko
jedno serce, jednà wàtrob´, jeden ˝o∏àdek,
jednà trzustk´ i Êledzion´, a twoja okr´˝nica
skr´ca z prawej na lewà stron´ cia∏a. Nawet
narzàdy parzyste wykazujà pewnà asyme-
tri´: na przyk∏ad prawe p∏uco ma wi´cej p∏a-
tów ni˝ lewe, a niektóre struktury mózgowe
wyst´pujà tylko po jednej stronie (w jednej
pó∏kuli) mózgu.

Dlaczego organy wewn´trzne lekcewa˝à

plan symetrii ca∏ego organizmu? Jak do tego
dochodzi? Usi∏ujàc odpowiedzieç na te pyta-
nia, naukowcy zidentyfikowali pewne czà-
steczki, które narzucajà poszczególnym na-
rzàdom odpowiednià budow´, u∏o˝enie i
orientacj´ w organizmie. Ich brak lub powsta-
nie w nieodpowiednim miejscu jest przyczy-
nà ró˝nych chorób. Dok∏adne zrozumienie
dzia∏ania owych czynników b´dzie pomocne
w leczeniu i zapobieganiu tym schorzeniom.

Miejsce na wszystko...

Wydaje si´, ˝e asymetryczne budowa

i po∏o˝enie narzàdów pojawi∏y si´ w toku
ewolucji jako korzystne rozwiàzanie. Na
przyk∏ad niezwykle skomplikowany uk∏ad
trawienny wy˝szych kr´gowców mo˝e byç
efektywniej upakowany w jamie cia∏a, jeÊli
zostanie u∏o˝ony zgodnie ze wzorem asy-
metrycznych p´tli i skr´tów. Niesymetrycz-
nie zbudowane serce lepiej pompuje i roz-
prowadza krew. Taka budowa umo˝liwia
wykszta∏cenie dwóch oddzielonych od sie-
bie krwiobiegów: jeden doprowadza krew
do p∏uc, gdzie pobiera ona tlen i oddaje
dwutlenek w´gla, drugi zaÊ dostarcza utle-
nowanà krew do ca∏ego cia∏a.

Ciekawe, ˝e narzàdy wewn´trzne mogà

rozwinàç si´ jako lustrzane odbicie normal-
nego usytuowania i nadal funkcjonujà pra-
wid∏owo. W przybli˝eniu jeden cz∏owiek na
8–25 tys. rodzi si´ z dolegliwoÊcià znanà ja-
ko odwrotne po∏o˝enie trzewi (situs inversus)
zamiast prawid∏owego (situs solitus); serce,
˝o∏àdek i Êledziona le˝à wówczas po prawej
stronie, a wàtroba i wyrostek robaczkowy po
lewej. (Pod wzgl´dem budowy narzàdy te sà
równie˝ lustrzanymi odbiciami prawid∏o-

38 Â

WIAT

N

AUKI

Sierpieƒ 1999

Po lewej czy po prawej

stronie cia∏a?

DZIECKO Z ODWROTNYM PO¸O˚ENIEM TRZEWI (situs inversus) rodzi si´ z narzà-
dami wewn´trznymi b´dàcymi lustrzanym odbiciem normalnego po∏o˝enia. Nieprawid∏o-
woÊç ta jest zwykle niegroêna, mogà si´ jednak pojawiç powa˝ne problemy, jeÊli dziec-
ko urodzi si´ z dwiema stronami lewymi lub prawymi. Narzàdy zbudowane asymetrycznie,
tak jak serce, wykazujà wówczas symetri´ budowy i funkcjonujà niew∏aÊciwie.

DANA BURNS-PIZER

wych struktur.) Ludzie z odwrotnym po∏o-
˝eniem trzewi sà zwykle zdrowi, co Êwiad-
czy, ˝e dopóki narzàdy wewn´trzne obraca-
jà si´ i skr´cajà zgodnie z jakimÊ specjalnym
wzorem czy „wewn´trznà logikà”, dopóty
kierunek obrotu i skr´tów nie jest istotny.

...i wszystko na swoim miejscu

Ludzie urodzeni z nieprawid∏owo u∏o˝o-

nymi narzàdami, które nie sà lustrzanym
odbiciem normalnych struktur, majà mniej
szcz´Êcia. Chorob´ t´ okreÊla si´ jako dwu-
znaczne po∏o˝enie trzewi, czyli situs ambi-
guus (mo˝e polegaç ono na przypadkowym
usytuowaniu ró˝nych narzàdów wzd∏u˝ osi
rozdzielajàcej cia∏o na stron´ lewà i prawà,
jak równie˝ wyst´powaç w obr´bie tylko
jednego narzàdu – np. przy lewostronnej
konfiguracji drzewa oskrzelowego w pra-
wym p∏ucu – przyp. t∏um.). Cz´sto powo-
duje ona Êmierç w m∏odym wieku z powo-
du powik∏aƒ w czynnoÊci p∏uc lub serca.
Z kolei ludzie urodzeni z tzw. izomerià ma-
jà dwie lewe lub dwie prawe strony cia∏a,
a zatem wyst´pujà u nich na przyk∏ad dwie
Êledziony lub ˝adna. Ich serce wykazuje ide-
alnà symetri´ wewn´trznà. Zaburzenia u lu-
dzi z izomerià sà ró˝norakie, jednak z nie
wyjaÊnionych dotàd przyczyn osoby z izo-
merià lewostronnà majà si´ lepiej ni˝ te
z prawostronnà. U wielu ludzi z izomerià
lewostronnà w ogóle nie wyst´pujà ˝adne
objawy, podczas gdy urodzeni z prawo-
stronnà rzadko ˝yjà d∏u˝ej ni˝ rok.

Badajàc w zarodkach wczesne stadia roz-

woju serca, naukowcy wyjaÊnili ju˝ niektó-
re mechanizmy powodujàce powstawanie
asymetrii lewo-prawostronnej. Skoncentro-
wali si´ na sercu, poniewa˝ jest to narzàd
najbardziej wra˝liwy na wszelkie nieprawi-
d∏owoÊci w biologicznych mechanizmach
kierujàcych ustaleniem planu budowy cia∏a.

Wszystkie asymetrycznie zbudowane or-

ganizmy rozpoczynajà ˝ycie jako symetrycz-
ne zarodki. Embriony kr´gowców w naj-
wczeÊniejszych stadiach rozwoju sà idealnie
obustronnie symetryczne – lewa strona jest
lustrzanym odbiciem prawej. Jednak w pew-
nym momencie, doÊç wczeÊnie, owa „rów-
noÊç stron” zostaje zak∏ócona. U kr´gow-
ców pierwszym wyraênym wskaênikiem
jest charakterystyczne zjawisko zachodzà-
ce w poczàtkowych etapach powstawania
serca.

Â

WIAT

N

AUKI

Sierpieƒ 1999 39

Precyzyjne umiejscowienie wewn´trznych narzàdów

u cz∏owieka i pozosta∏ych kr´gowców jest cz´Êciowo kontrolowane

przez bia∏ka wyst´pujàce tylko po jednej stronie zarodka

Juan Carlos Izpisúa Belmonte

DZIECKO Z PRAWID¸OWO PO¸O˚ONYMI NARZÑDAMI (situs solitus) ma serce po
lewej stronie, wàtrob´ natomiast po prawej. Prawa strona jego p∏uc zbudowana jest z trzech
p∏atów, lewa zaÊ z dwóch. Okr´˝nica skr´ca od prawej do lewej. Naukowcy pracujà obec-
nie nad znalezieniem genów odpowiedzialnych za prawid∏owà asymetri´ budowy oraz
rozmieszczenie narzàdów wewn´trznych

.

LEWE P¸UCO

(DWA P¸ATY)

PRAWE P¸UCO

(TRZY P¸ATY)

SERCE

WÑTROBA

˚O¸ÑDEK

P¢CHERZYK

˚Ó¸CIOWY

OKR¢˚NICA

JELITO CIENKIE

Serce rozwija si´ z dwóch symetrycz-

nie po∏o˝onych grup komórek, tzw. me-
zodermy sercotwórczej, wykszta∏cajà-
cych p´cherzyki sercowe, które zlewajà
si´ w trakcie rozwoju [ilustracja powy-
˝ej], tworzàc cew´ sercowà. Poczàtko-
wo jest ona symetryczna, a pierwszà wi-
docznà oznakà asymetrii jest skr´cenie
si´ w prawo. To wygi´cie stanowi jeden
z najwa˝niejszych etapów rozwoju ser-
ca, gdy˝ determinuje wewn´trznà bu-
dow´ dwóch krwiobiegów.

W 1995 roku Clifford J. Tabin z Har-

vard Medical School i Claudio D. Stern
z Columbia University wraz ze wspó∏-
pracownikami zidentyfikowali jeden
z czynników biochemicznych induku-
jàcy skr´canie rozwijajàcej si´ cewy ser-
cowej [patrz: Robert D. Riddle i Clifford
J. Tabin, „Od zawiàzka do koƒczyny”;
Âwiat Nauki, kwiecieƒ 1999]. Badajàc za-
rodki kury, odkryli oni, ˝e jest nim bia∏-
ko nazwane Sonic hedgehog, czyli
„dêwi´kowy je˝” (nazw´ utworzono na
podstawie obserwacji larw Drosophila
melanogaster, zwanej popularnie musz-
kà owocowà. Larwy, które nie majà
owego bia∏ka, sà zwini´te i naje˝one,

przypominajàc przestraszone je˝e.) Ba-
dacze ci zaobserwowali, ˝e przekr´ca-
nie si´ cewy sercowej w prawo zacho-
dzi tylko wówczas, gdy Sonic hedgehog
produkowany jest po lewej stronie gru-
py komórek zarodkowych nazywanej
w´z∏em Hensena. (W´ze∏ Hensena po-
jawia si´ we wczesnych zarodkach ku-
ry i jest miejscem, w którym komórki
zag∏´biajà si´ pod warstw´ innych ko-
mórek, tworzàc trójwymiarowy zaro-
dek; podobna struktura wyst´puje tak-
˝e u ssaków.) JeÊli Sonic hedgehog
pojawi si´ po prawej stronie w´z∏a, roz-
wijajàce si´ serce wygina si´ w lewo.

Sonic hedgehog nie jest jedynym

zwiàzkiem determinujàcym lewo-pra-
wostronnà asymetri´ serca kr´gowców.
Inne tego typu czynniki to m.in. Nodal
(czyli „w´z∏owy”) i Lefty („lewus”), wy-
dzielane wy∏àcznie po lewej stronie
wczesnego zarodka, a tak˝e aktywina

bB, Snail (czyli „Êlimak”) i ósmy czynnik
wzrostu fibroblastów (FGF-8), wyst´-
pujàce tylko po stronie prawej. JeÊli bia∏-
ka te sà produkowane we w∏aÊciwym
miejscu i momencie rozwoju, narzàdy
wewn´trzne u∏o˝one b´dà prawid∏owo;

w przeciwnym razie pojawià si´ niepra-
wid∏owoÊci.

W zarodkach kury na przyk∏ad obec-

noÊç bia∏ek Sonic hedgehog i Nodal po
lewej stronie w´z∏a Hensena oraz akty-
winy bB po prawej prowadzi do prawi-
d∏owej asymetrii serca. Pojawienie si´
nadprogramowego bia∏ka Sonic hedge-
hog lub Nodal po prawej stronie zarod-
ka (obie strony w´z∏a sà wówczas wy-
stawione na dzia∏anie tych czynników)
znosi efekt dzia∏ania aktywiny bB i za-
burza rozwój: u oko∏o po∏owy zarod-
ków serce b´dzie dalej wygi´te we w∏a-
Êciwà stron´, lecz u pozosta∏ych prze-
kr´ci si´ w odwrotnym kierunku. Wyja-
Ênieniem tej „losowej” reakcji wydaje
si´ obecnoÊç dodatkowego czynnika lub
czynników indukujàcych skr´canie per
se; w tym przypadku Sonic hedgehog,
Nodal i aktywina bB wp∏ywajà na kieru-
nek skr´cania. Wytwarzanie bia∏ka So-
nic hedgehog po obu stronach w´z∏a
prowadzi do produkcji bia∏ka Nodal
równie˝ po obu stronach tej struktury.
Bez wyraênego sygna∏u, w którà stro-
n´ powinien nastàpiç skr´t, zarodek
„decyduje” o kierunku wygi´cia loso-

40 Â

WIAT

N

AUKI

Sierpieƒ 1999

WCZESNY ZARODEK KURY tak jak wszystkich kr´gowców rozwija si´ prawid∏owo, wykszta∏cajàc serce w postaci tzw. cewy sercowej
skr´conej na prawà stron´ organizmu. Powstaje ona z dwóch symetrycznie po∏o˝onych grup komórek (a – czerwony i pomaraƒczowy),
które migrujà z powierzchni zarodka do fa∏dy le˝àcej ponad obszarem zwanym w´z∏em Hensena. Po po∏àczeniu si´ ich (b) powstaje
cewa, która poczàtkowo jest obustronnie symetryczna, lecz wkrótce zaczyna wyginaç si´ asymetrycznie na prawà stron´ (c i d). Pod ka˝-
dym diagramem zamieszczono zdj´cia odpowiednich stadiów rozwoju wykonane pod mikroskopem skaningowym.

CHRISTOPH BLUMRICH

(rysunki)

; GARY SCHOENWOLF

University of Utah (dwa zdj´cia z

lewej)

;

JUAN M. HURLE

Universidad de Cantabria (dwa zdj´cia z

prawej)

PRAWA

STRONA

P¢CHERZYKI

SERCOWE

(MEZODERMA

SERCOTWÓRCZA)

P¸YTA

NERWOWA

W¢ZE¸

HENSENA

FA¸DY

NERWOWE

PRZODOMÓZGOWIE

CEWA

SERCOWA

CEWA

NERWOWA

POZOSTA¸OÂCI

SMUGI PIERWOTNEJ

SOMITY

(ZAWIÑZKI

MI¢ÂNI,

SKÓRY

I SZKIELETU)

SMUGA

PIERWOTNA

˚Ó¸TKO

18 GODZ.

28 GODZ.

38 GODZ.

48 GODZ.

LEWA

STRONA

PRZEKRÓJ

PRZEKRÓJ

a

b

c

d

wo; w rezultacie u po∏owy zarodków
obserwujemy po∏o˝enie prawid∏owe (si-
tus solitus), a u pozosta∏ych – odwrotne
(situs inversus).

Interesujàce, ˝e to samo obserwujemy,

gdy Sonic hedgehog lub Nodal nie wy-
st´pujà po ˝adnej stronie zarodka. Tak
wi´c zarówno zupe∏ny brak sygna∏ów,
jak i ich obecnoÊç po obu stronach w´-
z∏a prowadzi do skr´cania serca w spo-
sób losowy. Bia∏ka te, podobnie jak inne
czynniki, sà wytwarzane, jeÊli kodujàce
je geny sà aktywne, czyli „w∏àczone”. Do
tej pory nie wiadomo, czy ludzie z u∏o˝e-
niem odwrotnym trzewi lub izomerià
majà mutacje w genach kodujàcych bia∏-
ka Sonic hedgehog i Nodal, jednak ba-
dacze rozwa˝ajà takà mo˝liwoÊç.

Co kontroluje asymetryczne po∏o˝e-

nie i kszta∏t innych narzàdów? Cz´Êcio-
wà odpowiedê na to pytanie przynosi
gen odkryty niedawno niezale˝nie przez
szeÊç zespo∏ów badawczych (w tym
mój), a kodujàcy bia∏ko Pitx2. Podobnie
jak Sonic hedgehog i Nodal tak˝e Pitx2
wyst´puje po lewej stronie rozwijajàce-
go si´ serca i wp∏ywa na kierunek jego
wygi´cia. Jednak w przeciwieƒstwie do
dwóch poprzednich zwiàzków Pitx2 jest
wydzielane tak˝e w póêniejszych sta-
diach rozwoju i przez ca∏y ten czas po
lewej stronie narzàdów wykazujàcych
budow´ asymetrycznà.

Rezultatem zmian w procesie wytwa-

rzania Pitx2 (wskutek wprowadzenia do
zarodka dodatkowych kopii genu ko-
dujàcego to bia∏ko) jest izomeria lub od-
wrotne skr´cenie jelit, serca oraz innych
narzàdów; rodzaj zmian prawdopodob-
nie zale˝y od iloÊci produkowanego
zwiàzku. Badania te w po∏àczeniu z do-
Êwiadczeniami, w których gen Pitx2 jest
inaktywowany (wy∏àczany), wskazujà,
˝e Pitx2 jest jednym z g∏ównych czyn-
ników powodujàcych ustalenie si´ le-
wostronnoÊci podczas rozwoju zarod-
kowego. Nie wiadomo jednak, w jaki
sposób Pitx2 i inne czynniki wywo∏ujà
wygi´cie cewy sercowej, skr´canie jelit
lub asymetryczny rozwój mózgu.

Kolejna nie rozstrzygni´ta kwestia:

w jaki sposób ustalana jest poczàtkowa
asymetria cia∏a? Co pobudza wytwarza-
nie najpierw bia∏ka Sonic hedgehog,
Lefty czy aktywiny bB? Odpowiedzial-
na mo˝e byç za to witamina A. W ciàgu
ostatnich kilku lat badacze odkryli, ˝e
wp∏ywa ona zarówno na ró˝nicowanie
si´ komórek w zarodku, jak i na zdol-
noÊç zarodka do odró˝nienia strony le-
wej od prawej, g∏owy od ogona i ty∏u od
przodu. Poczyniono tak˝e ogromne po-
st´py w zrozumieniu, w jaki sposób wi-
tamina A wywo∏uje ten efekt.

Kierowana przeze mnie grupa, po-

dobnie jak inne zespo∏y, zaobserwowa-

Â

WIAT

N

AUKI

Sierpieƒ 1999 41

SERCE NORMALNEJ KIJANKI (z lewej) wygi´te jest w prawo, a jelito skr´cone w kierun-
ku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Spowodowane to jest dzia∏aniem genu Pitx2,
zwykle aktywnego – a zatem wytwarzane jest kodowane przez niego bia∏ko – wy∏àcznie
po lewej stronie cia∏a zwierz´cia. Z kolei serce kijanki, u której gen Pitx2 jest aktywny
tylko po prawej stronie (z prawej), wygina si´ w lewo, a jelito zgodnie z ruchem wskazó-
wek zegara. Ciàgle jednak nie wiadomo, w jaki dok∏adnie sposób bia∏ko Pitx2 kontrolu-
je skr´canie si´ narzàdów.

GENY AKTYWNE TYLKO PO JEDNEJ STRONIE rozwijajàcego si´ zarodka, takie jak w tym
zarodku kury, ustalajà normalnà asymetri´ lewo-prawostronnà narzàdów wewn´trznych. Gen
kodujàcy bia∏ko Sonic hedgehog (ciemnoniebieski – u góry) jest aktywowany jako jeden z pierw-
szych genów po lewej stronie zarodka powy˝ej w´z∏a Hensena. Dziesi´ç godzin póêniej gen
Sonic hedgehog jest ju˝ „wy∏àczony”; jego aktywnoÊç zostaje zastàpiona przez dwa inne geny
kodujàce bia∏ka Nodal i Pitx2 (ciemnoniebieski na dole).

BRUCE BLUMBERG I

JAMIE SIMON

Salk Institute for Biological Studies

PRAWA
STRONA

STRONA
PRAWA

STRONA

LEWA

LEWA

STRONA

G¸ÓWNA OÂ

ZARODKA

SONIC

HEDGEHOG

W¢ZE¸

HENSENA

NODAL

I PITX2

18 GODZ.

28 GODZ.

CHRISTOPH BLUMRICH

(rysunki)

;

CONCEPCIÓN RODRÍGUEZ-ESTEBAN

Salk Institute for Biological Studies

SONIC HEDGEHOG

NODAL

PITX2

SERCE

JELITO

∏a na przyk∏ad, ˝e u gryzoni i ptaków
nadmiar kwasu retinowego (jednej
z form witaminy A) mo˝e wyrównaç
normalnà asymetri´ serca. Dzia∏anie te-
go zwiàzku polega w tym przypadku
prawdopodobnie na zak∏ócaniu proce-
su wytwarzania bia∏ek, takich jak No-
dal, Lefty czy Pitx2. A zatem ustalenie
asymetrii lewo-prawostronnej wymaga
doskona∏ej regulacji procesu syntezy wi-
taminy A we wczesnych etapach roz-
woju zarodkowego.

Na pewno tak˝e inne czynniki wp∏y-

wajà na ten proces. Zebrano dowody,
˝e decydujàcà rol´ odgrywajà szczegól-
ne struktury komórkowe – rz´ski i wit-

ki. Sà to przypominajàce bicz wypust-
ki b∏ony komórkowej wyspecjalizo-
wanych komórek, takich jak komórki
nab∏onka jelita; umo˝liwiajà one tak˝e
poruszanie si´ plemnikom. Badania pro-
wadzone za pomocà mikroskopu ska-
ningowego wykaza∏y, ˝e w zarodkach
myszy wszystkie komórki w rejonie w´-
z∏ów majà jednà ruchliwà rz´sk´ po∏o-
˝onà centralnie na powierzchni komór-
ki. Orz´sione komórki skierowane sà ku
brzusznej stronie zarodka.

U ludzi z zespo∏em Kartagenera (czy-

li z tzw. zespo∏em nieruchomych rz´sek)
w kilku rodzajach komórek budowa rz´-
sek i witek jest nieprawid∏owa. Chorzy

ci sà szczególnie podatni na infekcje uk∏a-
du oddechowego (rz´ski nab∏onka wy-
Êcie∏ajàcego uk∏ad oddechowy, które
oczyszczajà wdychane powietrze z mi-
kroorganizmów, sà nieruchome), a m´˝-
czyêni – bezp∏odni (wskutek nieruchli-
woÊci plemników – przyp. t∏um.). Zes-
po∏owi Kartagenera towarzyszy cz´sto
odwrotne po∏o˝enie trzewi (situs inver-
sus). Podobny efekt obserwuje si´ u my-
szy produkujàcych zmutowanà form´
bia∏ka, które jest podstawowym sk∏adni-
kiem rz´sek; narzàdy uk∏adajà si´ u nich
losowo. Wynika z tego, ˝e brak funkcjo-
nalnych rz´sek w rejonie w´z∏a powodu-
je przypadkowe ustalanie si´ po∏o˝enia
organów wewn´trznych.

„Agent Bicz”

Dzi´ki zadziwiajàcym odkryciom do-

wiadujemy si´, w jaki sposób rz´ski w re-
jonie w´z∏a pomagajà w ustaleniu nor-
malnego po∏o˝enia narzàdów. W 1998
roku Nobutaka Hirokawa z Uniwersyte-
tu Tokijskiego oraz jego wspó∏pracowni-
cy zauwa˝yli, ˝e u myszy rz´ski komó-
rek w´z∏a zwrócone w stron´ p∏ynu
otaczajàcego zarodek obracajà si´ odwrot-
nie do kierunku wskazówek zegara jed-
norodnym ruchem, którego nigdy nie ob-
serwowano w przypadku innych rz´sek.
(Chodzi tu prawdopodobnie o synchro-
nizacj´ ruchu wszystkich rz´sek, co rze-
czywiÊcie jest zjawiskiem nie spotyka-
nym. Ruch rz´ski do przodu jest ruchem
aktywnym i powoduje przep∏yw otacza-
jàcego p∏ynu nad powierzchnià komór-
ki. Ruch do ty∏u, czyli powrót do pozycji
wyjÊciowej, jest ruchem biernym. Cykl
ten trwa 0.1–0.2 s i nie jest ca∏kowicie
zsynchronizowany w rz´skach le˝àcych
obok siebie – przyp. t∏um.) Ruch ten z ko-
lei wywo∏uje przep∏yw p∏ynu pozazarod-
kowego, a zatem mo˝e równie˝ spowo-
dowaç przesuni´cie wa˝nych zwiàzków,
takich jak kwas retinowy, Nodal i Lefty
na lewà stron´ w´z∏a. Gromadzenie p∏y-
nu i bia∏ek po lewej stronie stwarza na-
st´pnie warunki korzystne do prze∏ama-
nia pierwotnej symetrii zarodka. Dlatego
osobliwoÊç „architektury” komórkowej
(kierunku obrotu rz´sek komórek w´z∏a)

42 Â

WIAT

N

AUKI

Sierpieƒ 1999

KOMÓRKI W¢Z¸A (z lewej) w zarodku myszy – regionie odpowiadajàcym w´z∏owi Hen-
sena u kury – na zdj´ciu spod mikroskopu skaningowego wyglàdajà jak wyraêna ∏ata na
powierzchni zarodka. Powi´kszenie obrazu (z prawej) pozwala dostrzec, ˝e ka˝da komórka
w´z∏a ma pojedynczà struktur´ przypominajàcà w∏os, tzw. rz´sk´. Ka˝da czàstka porusza si´
w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, prawdopodobnie po to, aby bia∏ka wa˝-
ne w wytworzeniu asymetrii lewo-prawostronnej znalaz∏y si´ wy∏àcznie po lewej stronie
rozwijajàcego si´ zarodka.

ROZWIJAJÑCE SI¢ SERCE (czerwony)
wczesnego zarodka kury ukazuje, jak du˝y
wp∏yw na w∏aÊciwe usytuowanie tego na-
rzàdu ma witamina A. Poddanie serca dzia-
∏aniu normalnych (fizjologicznych) st´˝eƒ
kwasu retinowego powoduje wygi´cie na-
rzàdu we w∏aÊciwà stron´ (z lewej). Gdy jed-
nak kwasu tego jest zbyt du˝o, serce skr´-
ca si´ w kierunku przeciwnym (z prawej).
Badacze postawili hipotez´, ˝e kwas retino-
wy pomaga regulowaç aktywnoÊç takich ge-
nów jak Nodal, które powodujà powstanie
asymetrii lewo-prawostronnej.

KATHLEEN K. SULIK

University of North Carolina w

Chapel Hill

JUAN M. HURLE

University of Cantabria

Â

WIAT

N

AUKI

Sierpieƒ 1999 43

Informacje o autorze

JUAN CARLOS IZPISÚA BELMONTE otrzyma∏ tytu∏ doktora w 1987 roku w Uni-

versidad de Valencia i Colegio de España w Bolonii. Póêniej przeniós∏ si´ do Euro-

pean Molecular Biology Laboratory w Heidelbergu, a ostatnio do University of Cali-

fornia w Los Angeles. Obecnie jest profesorem nadzwyczajnym biologii rozwoju w Salk

Institute for Biological Studies oraz w University of California w San Diego. Belmon-

te ogromnie zas∏u˝y∏ si´ w badaniach nad molekularnymi podstawami rozwoju

koƒczyn oraz asymetrià lewo-prawostronnà u kr´gowców. Zanim zosta∏ naukowcem,

gra∏ w zawodowej dru˝ynie pi∏ki no˝nej w Alicante w Hiszpanii. Autor sk∏ada

podzi´kowania za pomoc swoim wspó∏pracownikom: Concepciónowi Rodríguezo-

wi-Estebanowi i Javierowi Capdevili.

Literatura uzupe∏niajàca

LEFT-RIGHT ASYMMETRY IN ANIMAL DEVELOPMENT.

Wiliam B.

Wood, Annual Review of Cell and Developmental Biology,

vol. 13, ss. 53-82, 1997.

THE COMPULSION OF CHIRALITY: TOWARD AN UNDERSTAN-

DING OF LEFT-RIGHT ASYMMETRY.

Michael Levin i Mark

Mercola, Genes & Development, vol. 12, ss. 763-769,

15 III 1998.

MOLECULAR MECHANISMS OF VERTEBRATE LEFT-RIGHT

DEVELOPMENT.

Ann F. Ramsdell i H. Joseph Yost, Trends

in Genetics, vol. 14, ss. 459-465, XI/1998.

Bliêni´ta syjamskie

O

dkrycia omówione w artykule pozwoli∏y Cliffordowi J.
Tabinowi i jego wspó∏pracownikom z Harvard Medical

School wyjaÊniç, dlaczego u niektórych bliêniàt syjamskich
wyst´puje wysokie prawdopodobieƒstwo rozwoju nieprawi-
d∏owo umiejscowionych narzàdów. Owa sk∏onnoÊç zale˝y
od tego, w którym miejscu bliêni´ta sà ze sobà fizycznie po-
∏àczone. JeÊli „rami´ w rami´” (bliêni´ta dwug∏owe, majàce
wspólny ca∏y tu∏ów), tak jak Abigail i Brittany Hensel (z pra-
wej), w po∏owie przypadków jedno z pary bliêniàt (zwykle to
znajdujàce si´ po prawej stronie partnera) ma serce po pra-
wej stronie zamiast po lewej. Tak jak wszystkie bliêni´ta sy-
jamskie typ dwug∏owy rozwija si´ z jednej zap∏odnionej ko-
mórki jajowej wskutek niekompletnego podzia∏u tarczki
zarodkowej. W tym przypadku dwa rozwijajàce si´ zarodki
le˝à w zasadzie równolegle do siebie. Tak bliskie u∏o˝e-
nie przypuszczalnie umo˝liwia czynnikom wytwarzanym w
w´êle jednego bliêniaka wywieranie wp∏ywu na organizm

drugiego.

Badania na zarodkach kury

wykaza∏y, ˝e aktywina

bB wy-

dzielana po prawej stronie „le-
wego” bliêniaka (jasnobràzowy
z lewej) jest przypuszczalnie
w stanie zahamowaç wytwarza-
nie ludzkiej formy bia∏ka Sonic
hedgehog po lewej stronie „pra-
wego” bliêniaka. W rezultacie
serce drugiego bliêniaka ma
szans´ rozwinàç si´ zarówno po
prawej, jak i po lewej stronie.

BLIèNIACZKI Abigail i Brittany Hensel sà po∏àczone „rami´ w rami´”.

STEVE WEWERKA

Impact Visuals

CHRISTOPH BLUMRICH

PRAWY

BLIèNIAK

PO¸ÑCZONE ZARODKI

LEWY

BLIèNIAK

P

L

L

P

przek∏adana jest w rozwoju zarodkowym
na wzór asymetrii lewo-prawostronnej,
skutecznie kontrolujàcy proces rozwoju
naszych narzàdów wewn´trznych.

Nie wiadomo jeszcze, dlaczego rz´ski

poruszajà si´ odwrotnie do ruchu wska-
zówek zegara. Przypuszczalnie dzieje si´
tak, poniewa˝ czàsteczki zawiadujàce ru-
chem rz´sek te˝ majà asymetrycznà bu-
dow´. Niemniej jednak po∏owa osobni-
ków, u których w ogóle nie wyst´pujà
rz´ski (zarówno ludzi, jak i myszy), wy-
kazuje prawid∏owà asymetri´ organów
wewn´trznych. ObecnoÊç rz´sek w ko-
mórkach w´z∏a nie musi wi´c byç ko-
nieczna do rozwoju narzàdów. Sà one
raczej potrzebne do ustalenia gradientu
poszczególnych zwiàzków, niezb´dne-
go do prawid∏owej orientacji i umiejsco-
wienia narzàdów w ciele.

JeÊli nie ma rz´sek, nie ma te˝ odpo-

wiedniego przep∏ywu p∏ynu pozaza-
rodkowego, a zatem obecne w nim
czynniki determinujàce prawo- lub le-
wostronnoÊç pojawiajà si´ po obu stro-
nach w´z∏a. W takich sytuacjach po∏o-
˝enie narzàdu ustalane jest losowo,
przypuszczalnie z powodu przypadko-
wej przewagi poszczególnych czynni-
ków po ka˝dej stronie w´z∏a.

Pojawianie si´ lewo-prawostronnoÊci

w rozwijajàcym si´ zarodku fascynowa-
∏o biologów od dziesiàtków lat. Do nie-
dawna jednak post´p w rozwiàzaniu tej
zagadki by∏ bardzo powolny, cz´Êciowo
z powodu braku danych biochemicznych.
Ostatnie odkrycia genów „asymetrycz-
nie” aktywnych we wczesnych stadiach
zarodkowych dostarczy∏y wielu nowych
wskazówek. Gdy poznamy geny uczest-

niczàce w okreÊlonych procesach rozwo-
ju, b´dzie je mo˝na w ró˝nicujàcym si´
zarodku w∏àczaç lub wy∏àczaç. Umo˝li-
wi to badaczom sprawdzanie w laborato-
riach hipotez dotyczàcych roli, jakà pe∏nià
bia∏ka kodowane przez te geny. Chocia˝
nadal nie wiadomo, co zapoczàtkowuje
ustalenie si´ asymetrii w zarodku, to zi-
dentyfikowanie bia∏ek zaanga˝owanych
w dalsze etapy tego procesu powinno
u∏atwiç odkrycie czynników wp∏ywajà-
cych na inne stadia rozwoju narzàdów
(organogenezy). Dzi´ki temu uda si´ za-
pewne wykryç nieznane przedtem mu-
tacje, mogàce powodowaç powstawanie
specyficznych deformacji. To zaÊ z kolei
powinno przyczyniç si´ do opracowania
nowych metod badaƒ prenatalnych.

T∏umaczy∏a

Joanna Grabarek