4 Minutės
Nauji tyrimai sieja poravimosi smaigalius ir burnos dantis raibiajame rykliuke
Naujas vystymosi genetikos tyrimas rodo, kad specializuoti kaktos dantukai, naudojami poravimuisi kai kuriuose kremzliuočiuose žuvyse, genetiškai kyla iš tų pačių vystymosi programų, kurios kuria burnos dantis. Šios kaktos struktūros, vadinamos tenakulais, formos ir sudėties atžvilgiu primena dantų elementus, tačiau yra išsidėsčiusios galvos srityje, o ne burnoje. Tyrimas dokumentuoja, kaip protėvių dantų gamybos (odontogenezės) genetinis tinklas gali būti pritaikytas formuoti spygliškas, dantų pavidalo išaugas ne burnos vietose — įspūdingas evoliucijos pakartotinio panaudojimo pavyzdys.
Mokslinis fonas ir vystymosi kontekstas
Dantys tradiciškai siejami su žandikauliais ir burnos ertme; jie susidaro iš epitelio ir mezenchimos sąveikos ir yra modeliuojami konservatyvių genų rinkiniu. Daugelį dešimtmečių paleontologai ir evoliucijos biologai diskutavo, kaip dantys pirmąkart atsirado stuburiniuose. Išryškėjo dvi pagrindinės hipotezės: „iš vidaus į išorę“ (inside-out), kurioje vidinės ryklės dantų tipo struktūros migravo į burną, ir „iš išorės į vidų“ (outside-in), kurioje odos dentiklai tapo burnos dantimis.
Naujas tyrimas nagrinėja spotted ratfish (raibiajį rykliuką) ir atseka kaktos tenakulų genetines bei vystymosi žymes. Mokslininkai nustato sutampantį genų ekspresijos ir vystymosi mechanizmų vaizdą tarp burnos dantų ir šių poravimuisi skirtų smaigalių, rodantį, kad tas pats odontogenetinis instrumentas gali būti nukreiptas formuoti skirtingas struktūras skirtingose anatomijos vietose. Šis atradimas padeda suvienyti abi istorines hipotezes, demonstruodamas, kad dantų kūrimo programos gali keisti savo panaudojimo sritis per audinius ir evoliucinį laiką.
Pagrindiniai atradimai ir evoliucinės implikacijos
- Vystymosi modulių pernaudojimas: Tyrimas rodo, kad genetiniai keliai, kurie paprastai sukuria burnos dantis, gali būti pritaikyti išorinių smaigalių, naudojamų poravimuisi, gamybai. Tai palaiko idėją, kad evoliucija dažnai panaudoja esamus genetinius tinklus naujai morfologijai sukurti.
- Keli evoliuciniai keliai: Įrodymai rodo, kad tiek vidinės, tiek išorinės dantų kilmės galimybės yra realios skirtingose linijose. Kai kurios rūšys galėjo išvystyti burnos dantis iš modifikuotų odos dentiklų, tuo tarpu kitose ryklės dantų tipo struktūros galėjo pajudėti į burną. Nauji duomenys rodo, kad tai nėra vienas kitam prieštaraujančios scenarijos.
- Platesnė „dantų" pasiskirstymo sritis: Demonstruodami, kad dantų formavimo genai gali veikti už žandikaulio ribų, tyrėjai teigia, jog dantys ar dantų panašūs elementai gali būti labiau paplitę stuburinių anatomijoje nei manyta anksčiau. Mokslininkai prognozuoja, kad papildomų extra-oral dantų atradimų gali pasirodyti, kai bus tiriami daugiau taksonų taikant vystymosi genetikos metodus.
Autoriai šį atvejį pateikia kaip evoliucinės lankstumo pavyzdį: struktūros, kurios iš pradžių evoliucionavo maistui gauti, gali būti perkeltos reprodukcinėms ar gynybos funkcijoms, sukuriant naujas morfologijas be visiškai naujų genetinių išradimų. Kaip pažymi vienas iš tyrimo vadovų, kuo daugiau lyginamųjų ir vystymosi tyrimų atliekama tarp stuburinių, tuo didesnė tikimybė, kad mokslininkai aptiks dantų tipo struktūrų už žandikaulio ribų.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Maya Alvarez, evoliucinės vystymosi biologė, komentuoja: 'Šis straipsnis aiškiai iliustruoja pagrindinį evoliucinės vystymosi biologijos principą: konservuoti genų įrankių rinkiniai gali būti erdviškai ir laike perkelti, kad sukurtų naujas anatomines savybes. Radus, kad kaktos tenakulai dalijasi vystymosi žymėmis su burnos dantimis, atsiveria galimybė naujai interpretuoti daugelį spyglių elementų fosiliniame įraše ir gyvuose taksonuose kaip modifikuotas dantų struktūras.'
Praktinės pasekmės apima naujus požiūrius į fosilinių odontodų interpretaciją ir į tai, kaip genų reguliavimo tinklai erdviškai kinta vystymosi metu. Darbas taip pat nukreipia būsimus stuburinių taksonų tyrimus netikėtų dantų tipo struktūrų paieškai, naudojant tiek embriologiją, tiek genų ekspresijos profiliavimą.
Išvados
Raibiojo rykliuko kaktos dantukų tyrimas parodo, kad dantų gamybos genetinės programos yra lankstesnės, nei manyta anksčiau. Parodydami, kad burnos dantų keliai gali būti nukreipti gaminti poravimosi smaigalius, mokslininkai pateikia įrodymų, kad tiek 'iš vidaus į išorę', tiek 'iš išorės į vidų' scenarijai galėjo prisidėti prie dantų evoliucijos skirtingose linijose. Šis tyrimas pabrėžia evoliucijos tendenciją pernaudoti esamas vystymosi sistemas ir rodo platesnį, turtingesnį dantų tipų išsidėstymą tarp stuburinių negu anksčiau manyta.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai