Mennesker og andre dyr kan synes at være symmetrisk på ydersiden, men symmetri er kun overfladisk. Mange af kroppens organer, såsom maven, hjertet og leveren, er tippet til højre eller venstre side. Så hvordan gør embryo under udvikling skelne venstre fra højre?
Salk forskere har nu opdaget, at grundlaget for den grundlæggende venstre-højre kroppen planen er lagt ved en mikroskopisk "pumpe" på den ydre overflade af embryoet underside, at wafts kemiske budbringere over til den venstre side af kroppen. Dette sætter en kemisk koncentrationsgradient, som fortæller stamceller, hvordan og hvor de skal udvikle sig. Det bemærkelsesværdige resultater, herunder film optagelser af den "pumpe" er offentliggjort i maj 20. udgave af tidsskriftet Cell.
Juan Carlos Izpisúa Belmonte og hans kolleger studerede ventrale knude, et lille plaster på specialiserede celler på den ydre overflade på undersiden ('ventral-siden) i tidlige embryoner på mange dyr. Hver celle i ventrale knude har en enkelt, hurtigt roterende gevind (cilium) fremspringende fra celleoverfladen. Belmonte og kolleger ved universitetet i Tokyo i Japan havde tidligere demonstreret, at den ventrale knude og dens roterende cilia indflydelse på venstre-højre krop plan, men indtil nu ingen kendte mekanismer involveret.
I den aktuelle undersøgelse, sammenlignet Belmonte team den ventrale knude i embryoner fra mus, kaniner og fisk, og opdagede den samme mekanisme i alle disse dyr: en hurtig, uret rotation pisk-lignende cilier var aktivt at flytte væske fra højre side til venstre side af embryo under udvikling.
Det Salk videnskabsfolk blev fascineret af at finde, fordi den skov af roterende cilier var mere tilbøjelige til at skabe et spabad end en flod. "Den ensrettede strøm produceret af rotationen-lignende bevægelse af cilia krævede en særlig mekanisme, fordi en simpel kredsende bevægelse ville have, logisk, netop udarbejdet et vortex," sagde Belmonte.
I løbet af de næste tre år arbejdede med en kombination af matematisk modellering, high-speed video-optagelse, og elektronmikroskopi, Belmonte og hans Salk kolleger Marta Ibañes og Diego Rasskin-Gutman til at løse dette puslespil sammen med deres samarbejdspartnere på Parc Cientific de Barcelona i Spanien og ved universitetet i Tokyo i Japan. Forskerne opdagede, at cilia generere en aktuel, fordi de er tippet over på en 40-graders vinkel, snarere som en Twirling parasol over skulderen af en Southern Belle. Deres live (in vivo) observationer funktionerne i den aktuelle Cell artiklen.
Cilia, der snurre rundt med 10 cyklusser per sekund, var for hurtige til konventionel video-optagelse og så forskerne fangede deres komplekse bevægelse på en specielt tilpasset high-speed video bevæger sig på 500 frames per sekund.