_ Cum au făcut mai întâi vertebratele să evolueze fălcile?

Acum cinci sute de milioane de ani, era relativ sigur să te întorci în apă. Acest lucru se datorează faptului că creaturile din adâncuri nu au evoluat încă fălcile. Într-o nouă pereche de studii în eLife and Development, oamenii de știință dezvăluie indicii despre originea acestei inovații evolutive palpitante la vertebrate.

În studii, Mathi Thiruppathy de la laboratorul lui Gage Crump de la USC și colaboratorul J. Andrew Gillis de la Universitatea din Cambridge și Laboratorul de Biologie Marină a analizat dezvoltarea embrionară ca modalitate de a obține o perspectivă asupra evoluției - o abordare cunoscută sub numele de „evo-devo”.

La pești, fălcile au o origine comună de dezvoltare. cu branhii. În timpul dezvoltării, maxilarele și branhiile ambele apar din structurile embrionare numite „arcuri faringiene”. Prima dintre aceste arcuri se numește arcul mandibular deoarece dă naștere maxilarelor, în timp ce arcadele suplimentare se dezvoltă în branhii. Există, de asemenea, asemănări anatomice: branhiile sunt susținute de oasele superioare și inferioare, care ar putea fi considerate analoge cu maxilarul superior și inferior.

„Aceste observații de dezvoltare și anatomice au condus la teoria că maxilarul a evoluat prin modificarea unei branhii ancestrale”, a spus Thiruppathy, care este primul autor al studiului eLife și doctorand. student la Crump Lab. „Deși această teorie există de la sfârșitul anilor 1800, ea rămâne controversată până în ziua de azi.”

În absența unor dovezi clare fosile, publicația eLife prezintă dovezi „vii” în sprijinul teoriei potrivit căreia falci provenit din branhii. Aproape toți peștii posedă o structură anatomică minuscul numită „pseudobranch”, care seamănă cu o branhie vestigială. Cu toate acestea, originea embrionară a acestei structuri a fost incertă.

Folosind tehnici elegante de imagistică și de urmărire a celulelor la peștele zebra, Thiruppathy și colegii ei au arătat în mod concludent că pseudoramurul provine din același arc mandibular care dă naștere maxilarului. Oamenii de știință au arătat apoi că multe dintre aceleași gene și mecanisme de reglare determină dezvoltarea atât a pseudoramului, cât și a branhiilor.

Într-un studiu similar tocmai publicat în Development, Gillis și colega sa de la Cambridge, Christine Hirschberger, arată că patinele au, de asemenea, o pseudoramură derivată din arcul mandibular, cu asemănări genetice și de dezvoltare cu o branhie. În timp ce peștii zebra sunt pești osoși, patinele reprezintă o clasă evolutivă complet diferită de vertebrate cu falci: peștii cartilaginoși.

„Studiile noastre arată că arcul mandibular conține mașinile de bază pentru a face o structură asemănătoare branhiilor”, a spus Crump. , autorul corespondent al studiului eLife și profesor de biologie a celulelor stem și medicină regenerativă la Centrul Amplu de Medicină Regenerativă și Cercetare a Celulelor Stem Eli și Edythe de la Școala de Medicină Keck din USC. „Acest lucru implică faptul că structurile care decurg din arcul mandibular – pseudoram și maxilarul – ar fi putut începe ca branhii care au fost modificate de-a lungul timpului evolutiv profund.”

Gillis, care este autorul corespunzător. al studiului de dezvoltare și un coautor al studiului eLife, a adăugat: „Împreună, aceste două studii indică faptul că o pseudoramă este prezentă în ultimul strămoș comun al tuturor vertebratelor cu falci. Aceste studii oferă noi dovezi tentante pentru teoria clasică că un structură asemănătoare branhiilor a evoluat în maxilarul vertebratelor.”

Peter Fabian, stagiar postdoctoral la Crump Lab de la USC, este, de asemenea, coautor al studiului eLife.

(Fluierul)