Elefanter og alle andre dyr vet på en eller annen måte hvor store de skal bli. Nå har danske forskere funnet den bakenforliggende mekanismen til denne biologiske gåten.

Slik vet dyr hvor store de skal bli

Alle dyr slutter før eller senere å vokse. Noen dyr vokser til gigantisk størrelse, mens andre dyr forblir mikroskopiske. Hvordan vet kroppen at den har vokst nok?

7.9 2017 05:00

Hvordan vet en hval at den skal vokse seg så stor som den blir, mens en flue forblir liten? Hvorfor fortsetter ikke alle dyr bare å vokse hele livet?

Slike spørsmål har biologer tenkt på i århundrer, men nå mener danske forskere at de er kommet et skritt nærmere svaret.

I en studie viser forskere fra Københavns Universitet at en signalvei som finnes i alt fra insekter til mennesker, styrer hvor mye fluer vokser.

Signalveien har antagelig samme funksjon i mennesker og hvaler, og den nye studien åpner opp for en større innsikt i hva som egentlig avgjør hvor store vi ender med å bli.

– Alle dyr starter med å være én enkelt celle og slutter på et tidspunkt med å vokse når dyret har nådd en viss størrelse. I denne studien har vi for første gang funnet en av de mekanismene som er med på å regulere denne kontrollerte veksten, forteller Kim Rewitz, som er førsteamanuensis på Biologisk Institutt ved Københavns Universitet.

– Et gjennombrudd

Den nye studien gir unik innsikt i en av biologiens mest grunnleggende prosesser og kan være med på å forbedre forståelsen av sykdommer som for eksempel kreft og diabetes, mener førsteamanuensis Héctor Herranz Muñoz fra Institutt for Cellulær og Molekylær medisin ved samme universitet som Rewitz. 

– Mekanismen påvirker mange aspekter av helsen fra cellevekst til kontroll av kroppens nivåer av insulin og hormoner. Derfor kan en bedre forståelse av mekanismen gi oss nye måter å se på kreft, diabetes og andre sykdommer på. Man kan ikke bruke studien til å kurere kreft her og nå, men det er viktig å forstå disse mekanismene for å kunne gjøre det i fremtiden, sier Muñoz.

Muñoz har ikke deltatt i den nye studien, men han har lest den.

– Det er en fantastisk, vakker og elegant studie som er med på å besvare et av de mest fundamentale spørsmålene innen biologien. Det er et gjennombrudd på området, sier Muñoz.

Vekst styres av to faktorer

To hovedfaktorer avgjør hvor store forskjellige dyr blir.

  • Den ene er genene. De får hvaler til å vokse til hvalstørrelse og fluer til å vokse til fluestørrelse.
  • Den andre er «miljøet» – for eksempel den mengden mat som et dyr spiser. Også her spiller genene inn. Uten genenes faste hånd til å styre dyrenes vekst vet ikke dyrene at de må regulere veksten i forhold til mengden av næring.

I den nye studien  har forskerne altså funnet en signalvei som er med på å regulere den siste av de to hovedfaktorene for kontrollert vekst.

Signalveien er med på å sørge for at fluelarver kan justere veksten sin til mengden av mat og sikre at alle organer og alt vev vokser så fort som de skal. Dermed får dyret de riktige proporsjonene – for eksempel vinger som passer til kroppens størrelse.

Samme signalvei spiller sannsynligvis den samme rollen i hvaler, mus og mennesker.

– Signalveien er med på å bestemme hvor store dyr blir. Hvis et dyr ikke vokser så mye i den avgjørende fasen, ender de med å bli små, og det avgjøres av denne signalveien, sier Kim Rewitz.

Vanskelig å forklare det intuitive

Selv om det intuitivt er lett å forstå at dyr blir små når de bare får lite mat, har mekanismen som ligger bak, likevel vært skjult for forskerne. Det er dette de danske forskerne nå har gjort noe med.

Det er én signalvei som kontrollerer både størrelsen på dyret og størrelsen av de ulike kroppsdelene.

Også organene og lemmene når etter hvert en passelig størrelse og skal da slutte å vokse.

– Det er viktig at dyr holder proporsjonene, slik at en flue ikke plutselig får veldig store vinger til en liten kropp eller omvendt. Denne signalveien er med på å sørge for at det ikke skjer, forklarer Rewitz.

Mekanisme knyttet til kreft


Elefanten er det største landlevende dyret som fortsatt finnes i dag. Men hvorfor slutter den å vokse? (Foto: Vaclav Sebek / Shutterstock / NTB scanpix)

Med en så stor innflytelse på kroppen og organene er det ikke overraskende at den «nyoppdagede» signalveien er kjent fra andre forskningsområder.

Signalveien spiller nemlig også en viktig rolle i utviklingen av kreft.

Hvis det oppstår en mutasjon i de genene som danner grunnlag for signalveien, kan organer komme til å vokse ukontrollert, noe som er et sikkert tegn på kreft.

– Signalveien er inngående studert fordi den spiller en så viktig funksjon i utviklingen av kreft, men vi er de første til å vise at den reguler vekst i forhold til miljøet, sier Rewitz.

Gir grunnleggende forståelse av utviklingsbiologi

Rewitz skal fortsette å forske på hvordan dyr avgjør hvor store de skal bli.

Blant annet håper han på å finne det genetiske programmet som gjør at dyr vokser til en karakteristisk størrelse avhengig av arten, men uavhengig av matinntaket.

For eksempel vokser mennesker i 20 år før vi en dag plutselig slutter.

Andre dyr har også helt velavgrensede størrelser.

Kim Rewitz tror den samme mekanismen finnes i både fluer og mennesker, og derfor har han håp om å være den første til å beskrive den i fluer.

– Vi er i gang med å kartlegge denne mekanismen i bananfluer. Det vil hjelpe oss med å forstå hvordan dyr utvikler seg, og hva som skjer i prosessen som er med på å regulere størrelser i alt fra fluer til elefanter, sier Rewitz.

Referanse:

M.E. Moeller mfl: «Warts Signaling Controls Organ and Body Growth through Regulation of Ecdysone», Current Biology (2017), doi: 10.1016/j.cub. 2017.04.048 Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

Historien kort

  • Forskere får ny innsikt i hvordan kroppen regulerer hvor mye den skal vokse.
  • Det besvarer et av biologiens mest fundamentale spørsmål.
  • Samme mekanisme er involvert i utviklingen av kreft.

Om signalveier

En signalvei er en kaskade av molekyler som hver aktiverer den neste og sender signaler fra celleoverflaten og inn i cellenes indre og gjør cellene i stand til å reagere på omgivelsene sine.

Signalveier er med på å få kroppen til å reagere på forskjellige stimuli. For eksempel setter mat og trening fart på bestemte signalveier i kroppen.

Når vi spiser, blir det sendt signaler til hjernen, som regulerer appetitten. Disse signalene gir en metthetsfornemmelse som hemmer spising.

Alle prosessene i kroppen er styret av signalveier, der ulike molekyler sender signaler til alle deler av kroppen.

Signalvei styrer produksjonen av hormoner

Signalveien går under navnet Salvador/Wart/Hippo-signalveien eller SWH.

Når et dyr spiser, blir det sendt ulike signaler rundt i kroppen via blodet, og de blir fanget opp i hjernen, der SWH-signalveien begynner.

Signalveien blir ifølge den nye studien påvirket av signalene og hvis det er gode betingelser for å vokse (det finnes næringsstoffer som aminosyrer i blodet), aktiverer signalveien produksjonen av steroidhormoner, som fremmer vekst ved å stimulere celler til å vokse og dele seg. Ergo vokser dyret.

Hvis betingelsene ikke er gunstige, stanser signalveien med å aktivere produksjonen av steroidhormonene, og da vokser ikke dyret.

– Signalveien regulerer produksjonen av hormoner, som påvirker hele kroppen, og derfor blir hele dyrets vekst regulert, selv om hormonproduksjonen og signaloppfatningen bare finnes i noen spesifikke celler, forklarer Kim Rewitz.

Fikk fluer til å slutte å vokse

I den nye studien har Kim Rewitz sammen med sine kolleger genmanipulert bananfluer til å slå av genene som opprettholder SWH-signalveien.

Det påvirket ikke bare veksten av deler av fluen, men av hele fluen.

De kunne også se at når de genetisk «skrudde» på genene igjen, vokste fluelarvene som de skulle.

Dermed var de i stand til fastslå at signalveien spiller en viktig rolle i å regulere hele organismens vekst i forhold til matinntaket.

– Signalveien kontrollerer balansen mellom steroidhormoner og veksthormoner, noe som er med på å regulere veksten av vevet så de vokser med samme fart når betingelsene er gunstige. Den funksjonen kjente man ikke til før nå, sier Rewitz.