Das Rätsel der Entwicklung des Lebens lösen

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Stanislav Schvartsman träumt davon, jede winzige Interaktion im Embryo in all ihren qualvollen Details zu modellieren.Aber der Aufbau eines vollständigen, dynamischen Entwicklungsmodells erfordert die totale Kontrolle über die chemischen, physikalischen und biologischen Prozesse, die die erste Entfaltung des Lebens steuern.

“Die Entwicklung ist reproduzierbar und präzise”, sagte Shvartsman, Professor für chemische und biologische Verfahrenstechnik und am Lewis-Sigler-Institut für integrative Genomik.

Es ist ein Programm.

Wir versuchen, die unterschiedlichen Beiträge von physikalischen Gesetzen und genomischen Anweisungen zu verstehen”.Um einen Einblick in die Funktionsweise dieses Programms zu gewinnen, vom Molekül bis zum Organismus, kombiniert Shvartsmans Labor genetische, biochemische und bildgebende Experimente mit biophysikalischen Computersimulationen.

Das Team denkt sich oft kluge Wege aus, um Entwicklungsprozesse zu unterbrechen und die Ergebnisse zu messen, wobei Ursache und Wirkung herausgekitzelt werden.Eine kürzlich durchgeführte Studie verwendete Licht und speziell sensibilisierte Zebrafischembryonen, um zu verstehen, wie Proteine Informationen von außen in das Innere einer Zelle transportieren.

In einem sich normal entwickelnden Embryo wandern chemische Signale auf streng regulierten Bahnen in den Zellkern hinein und aus ihm heraus.

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Indem sie den Embryo mit Licht überfluteten, manipulierten die Forscher diese Bahnen so, dass sie überaktiv waren, was es ihnen ermöglichte, Ein- und Ausgänge im Laufe der Zeit zu verfolgen.

Die Verbindungen, die sie zwischen Proteinen und Gewebedynamik entdeckten, beleuchteten Prozesse, die zum Beispiel mit angeborenen Herzfehlern und Lernschwächen zusammenhängen.Typisch für das Shvartsman-Labor, drehte diese Arbeit einen biologischen Prozess um und enthüllte tiefe Wahrheiten darüber, wie Leben entsteht und funktioniert.

“Ich hatte die Einsicht, das, was in der Natur bereits vorhanden ist – eine Eigenschaft einer Mutation in einem Enzym – zu nutzen, um einen neuen Ansatz für das Studium der Biologie zu entwickeln”, sagte die Doktorandin Aleena Patel, die die Studie leitete.Ein weiteres Projekt unter der Leitung der damaligen Doktorandin Jasmin Imran Alsous (jetzt Postdoktorandin am MIT) untersuchte die Entwicklung von Fruchtfliegeneiern von einem mechanischen Punkt aus,….

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