4 Minuten
Naujas tyrimas sieja poravimosi smaigalius ir burnos dantis raibiuose
Nauja vystymosi genetikos studija praneša, kad specializuoti kaktiniai dantukai, naudojami poravimosi metu kai kuriuose kremzlinės žuvies atstovuose, genetiškai kilę iš tų pačių vystymosi programų, kurios formuoja burnos dantis. Šios kaktinės struktūros, vadinamos tenakulais, savo forma ir sudėtimi primena dantų elementus, tačiau yra išsidėsčiusios ant galvos, o ne burnos ertmėje. Tyrimas dokumentuoja, kaip protėvių dantų formavimo genetinis tinklas gali būti perorientuotas sukurti dygliuotas, dantukus primenančias išaugas ne burnos lokalizacijose — ryškus evoliucinio pakartotinio naudojimo pavyzdys.
Mokslinis fonas ir vystymosi kontekstas
Dantys tradiciškai siejami su žandikauliais ir burnos ertme, jie susidaro iš epitelio ir mezenchimos sąveikos ir yra modeliuojami konservuotų genų rinkinio. Kelerius dešimtmečius paleontologai ir evoliucijos biologai diskutavo, kaip dantys iš pradžių atsirado stuburiniuose. Išsikristalizavo dvi pagrindinės hipotezės: „iš vidaus į išorę“ (inside-out), kurioje vidiniai ryklės dantukus primenantys dariniai migravo į burną, ir „iš išorės į vidų“ (outside-in), kur odos dentiklai pajudėjo į vidų ir tapo burnos dantimis.
Naujasis tyrimas tiria raibą ratfish (spotted ratfish) ir atseka kaktinių tenakulų genetines bei vystymosi žymes. Tyrėjai nustato persidengiančią genų ekspresiją ir vystymosi mechanizmus tarp burnos dantų ir šių poravimui skirtų smaigalių, rodančius, kad tas pats odontogeninis įrankių rinkinys gali būti nukreiptas sukurti skirtingas struktūras įvairiose anatominių vietose. Šis atradimas padeda suvienyti abi istorines hipotezes, parodydamas, kad dantų kūrimo programos gali keisti savo taikymą tarp audinių ir evoliucinio laiko.
Pagrindiniai atradimai ir evoliucinės pasekmės
- Vystymosi modulių perorientavimas: tyrimas rodo, kad genetiniai keliai, įprastai generuojantys burnos dantis, gali būti perimti ir panaudoti išorinių smaigalių, skirtų poravimuisi, gamybai, kas patvirtina idėją, jog evoliucija dažnai pakartoja esamus genetinius tinklus kuriant naują morfologiją.
- Kelios evoliucinės trajektorijos: įrodymai leidžia manyti, kad dantukus primenančios struktūros galėjo kilti tiek iš odos dentiklų modifikacijos, tiek iš ryklės viduje susidariusių dantukų migrantų į burną. Nauji duomenys nurodo, kad šios galimybės nėra viena kitai prieštaraujančios.
- Platesnis 'dantų' pasiskirstymas: parodžius, kad dantų formavimo genai gali veikti už žandikaulio ribų, tyrimas teigia, jog dantys ar dantukus primenančios struktūros gali būti plačiau paplitusios stuburinių anatomijoje, nei iki šiol manyta. Tyrėjai prognozuoja, kad papildomi atradimai apie ekstra-burnos dantis gali sekti, kai daugiau taksonų bus tiriama naudojant vystymosi genetikos metodus.
Autoriai tai pateikia kaip evoliucinės lankstumo pavyzdį: struktūros, kurios iš pradžių evoliucionavo maitinimuisi, gali būti pritaikytos reprodukciniams ar gynybiniams vaidmenims, sukurdamos naujas morfologijas nereikalaujant visiškai naujų genetinių išradimų. Kaip pažymi vienas iš tyrimo vadovų, kuo daugiau lyginamųjų ir vystymosi tyrimų bus atlikta tarp stuburinių, tuo labiau mokslininkai tikėsis atrasti dantukus primenančias struktūras už žandikaulio ribų.
Ekspertų įžvalga
Dr. Maya Alvarez, evoliucinės vystymosi biologė, komentuoja: 'Ši studija aiškiai iliustruoja pagrindinį evoliucinės vystymosi biologijos principą: saugomi genetiniai įrankiai gali būti erdviškai ir laikui bėgant perorientuojami generuoti naujas anatomines savybes. Radimas, kad kaktiniai tenakulai dalijasi vystymosi žymėmis su burnos dantimis, atveria duris daugeliui dyglių elementų fosiliniuose ir gyvuose taksonuose interpretuoti kaip modifikuotas dantų struktūras.'
Praktinės reikšmės apima naujus būdus interpretuoti fosilinius odontodus ir tirti, kaip genų reguliavimo tinklai erdviškai keičiasi vystymosi metu. Darbas taip pat nurodo tolesniems tyrimams, kaip tikrinti stuburinių taksonus dėl netikėtų dantukus primenančių struktūrų, naudojant tiek embriologinius metodus, tiek genų ekspresijos profiliais pagrįstus tyrimus.
Išvados
Raibio ratfish kaktinių dantukų tyrimas parodo, kad dantų kūrimo genetinės programos yra lankstesnės, nei manyta anksčiau. Parodę, kad burnos dantų takai gali būti nukreipti gaminti poravimuisi skirtus smaigalius, tyrėjai pateikia įrodymus, jog tiek 'iš vidaus į išorę', tiek 'iš išorės į vidų' scenarijai galėjo prisidėti prie dantų evoliucijos skirtingose linijose. Šis darbas pabrėžia, kad evoliucija linkusi pernaudoti esamas vystymosi sistemas ir siūlo platesnį, turtingesnį dantukus primenančių struktūrų pasiskirstymą tarp stuburinių nei buvo anksčiau pripažinta.
Quelle: sciencealert
Kommentar hinterlassen