Ant senovinių žuvų svarstyklių pasirodė keturkampis danties emalio • Elena Naimark • "Naujienos" apie "Elementus" • Evoliucija, genetika, Ichthyology

Ant senovinių žuvų skalėje pasirodė keturkampis danties emalio

Pav. 1. Rutuliukas Carapace Lydekos (Lepisosteus oculatus), Šiaurės Amerikos gėlo vandens telkinių gyventojas turi keletą primityvių savybių. Dekoduojantis savo genomą padėjo nustatyti danties emalio kilmės sausumoje esančius stuburinius gyvūnus. Nuotrauka iš primitivefishes.com

Dantų emalio yra sunkiausias gyvūnų audinys. Jo išvaizda ir susidarymas sausumos kvadratiniuose buvo rimtas neišspręstas lyginamosios anatomijos klausimas. Nauji duomenys apie primityvių vėžiagyvių lydekos genomą ir apibendrintą informaciją apie emalio pasiskirstymą šiuolaikinių ir iškastinių žuvų svarstyklėse, kauluose ir dantis leido nustatyti pradines jos atsiradimo stadijas. Buvo galima įrodyti, kad emalio kilmė yra susijusi su senovinių spinduliuojančių žuvų odos skalėmis.

Ne taip seniai buvo paskelbtas dygliuotas lydekos lukštas (Lepisosteus oculatusryžiai 1), vienas iš bazinių kaulinių žuvų atstovų (iš tikrųjų ši žuvis nėra lydekos, bet tik šiek tiek panaši į tai). Be lydekos lydekos, užsakymas Pantsirnikov (Lepisosteiformes) apima dar šešias šiuolaikinių žuvų rūšis ir apie dešimt išnykusių; jie sudaro riešo grupę, palyginti su likusia kaulų žuvimi. Visi jie būdingi palyginti primityvių bruožų rinkiniu: ganoidinės svarstyklės,spiralinis vožtuvas žarnyne, plaukti šlapimo pūslė, naudojamas kaip plaučių, heterociklinis uodegas.

Todėl, turint Dreiminės lydekos DNR seką, mokslininkai sugebėjo išspręsti keletą įdomių klausimų, susijusių su žuvų evoliucija. Pavyzdžiui, klausimai apie keturkojų žuvų pelekų ir keturkojų galūnių formavimąsi, primityvių keturkojų oro kvėpavimo gerinimą arba specializuotų teleosto žuvų naujovių, jau nekalbant apie teleosto žuvų protėvių genomo dubliavimo pasekmes (žr. JS Taylor ir kt., 2001. Lyginamoji genomika rodo žuvį

Remiantis šiais duomenimis, mokslininkai iš Upsalos universiteto (Švedija) ir Pekino instituto iš stuburinių paleontologijos ir paleoantropologijos Kinijos mokslų akademijoje nagrinėjo stuburinių gyvūnų danties emalio kilmę. Pagrindinė šio tyrimo trumparegis buvo informacijos apie genetiką derinys su senovinių žuvų iškasenų duomenimis. Manoma, kad tokia sąjunga padeda išspręsti ilgą laiką lyginamosios anatomijos klausimą apie dantų homologiją, svarstykles ir apvalkalus žuvyse ir stuburiniais gyvūnais.

Iš palyginamosios anatomijos mokslininkai turėjo tokią informaciją:

  • Antžeminiai tetrapodai (tetrapodai) turi dantų ant žandikaulių, kuriuose dentino pagrindas yra padengtas sunkia emaliu.
  • Tame pačiame emalio, dengiančio dentino sluoksnį, taip pat yra ir fin-fin žuvys. Jie taip pat yra emalio, esančio apmuštinėse struktūrose (dengiančiųjų dangų ir galvos dangų kauluose).
  • Primityvūs poliperai ir vietovės, vietoj emalio, savo svarstyklėse turi ganoiną (žr .: Ganoiną) – emalio tipo junginį, bet vis tiek puikus iš jo. Jų žandikaulio dantys ant viršaus yra padengti akrodino emalio sluoksniu.
  • Viena seniausių rayoninių žuvų – Devonė CheirolepisNei emaliu, nei ganoinu ant žandinių dantų ir odos struktūrų nerasta.
  • Kauluose ir kramtomose žuvyse nėra jokios realios emalės nei svarstyklėse, nei dangų kauluose, nei dantų. Nors kriauklės žuvys savo plaktukais lygina su smaigaliais ir ant dantų (o ryklių dantys yra išvestinių svarstyklių), yra dentinas. Ir kaulų žuvys ant žandikaulių taip pat turi akrodino pagrindu pagamintą emalio formą.

Visa tai schematiškai parodyta fig. 2

Pav. 2 Duomenų apie dantų emalio buvimą, galvos kaulai ir žuvies skalės, kaip ir šiandien, santrauka (parodyta juoda) ir išnykusi (pilka)"Teleosts" – kaulinių žuvų, tetrapodų – keturkojų gyvuliai, chondrichthyans – kramtomosios žuvys. Schema iš aptariamo straipsnio Gamta

Be to, žinoma, kad žandikauliai ir dygliuotos žuvies odos dugnai yra išdėstyti ir išvystyti įvairiais būdais. Ganų kompleksas, atsakingas už dantų emalio susidarymą ir vystymąsi, yra gerai žinomas, jis aptinkamas visuose keturkojo ir aukso brezento paukščiuose, tačiau kaulų ir kremzlių žuvyse nėra šių genų (rastas tik vienas genas iš šio komplekso).

Kuriomis dienomis keturiasdešimt dantukų pradžia formuojasi su emaliu? Šioje lentelėje yra bent dvi hipotezės (3 pav.). Pasak vieno iš jų, atspalviai buvo atspalvio svarstyklės, tada pasirodė ganoinas, o tada acrodinas ir emalio. Ir pagal kitą požiūrį, ganoinas nėra emalio homologas, jo formavimas eina lygiagrečiai emaliu. Pastaruoju atveju vėžiagyvių lydekų dantų ir kazoidų skalės nėra homologiškos finakarių žuvims.

Pav. 3 Dantų kilmės hipotezės. A1 – jie kilę iš odos dantų, palaipsniui juda nuo paviršiaus į burnos ertmės ertmę. A2 – tas pats, tačiau atsižvelgiant į būtiną vidinių meso-endoderminių audinių sujungimą su išorinėmis ektoparminėmis formomis. In – žandikaulio dantys yra endoderminės kilmės, jie buvo perkelti iš vidų į išorinę žandikaulio pusę ir neturi jokio ryšio su odos ektoderminiais spygliais. G. J. Fraserio ir kt. Straipsnio paveikslas. Odontode sprogimas:

Ką galėtumėte pridėti prie šio "hipotetinio" ginčo išsprendžiant karaliaus genomą? Kaip paaiškėjo, lukšto lukštelyje yra beveik visas genų rinkinys, atsakingas už danties emalio tetrapodų gamybą. Iš viso to, komplekso yra ne tik vienas genas, AMEL, atsakingas už ląstelės išorės matriksą enamoblastai gamybos (ląstelių, atsakingų už emalio gamybai formavimo dantis, žr žingsnio:. Ameloblast), ant kurio yra deponavome paviršinį sluoksnį emalio. Šie genai yra išreikšti lydekos lukšto odoje, o ne dantis. Šiuo požiūriu emalio su ganoinu analogija šarvų svarstyklėse atrodo teisinga. Jei genus, kurie forma viršutinio žandikaulio dantų keturkojai, yra laisvų ir primityvūs teleosts (vėžiagyvių lydekos), ir skilties-briaunoti (Latimer), iš dantų emalės formavimosi, ir su juo – ir keturkojai, dantys įvyko kažkur tarp bendrų protėvių skilties-pelekais ir lucheporyh . Šio evoliucinio kelio odos dantys pasirodė homologiniai žandikaulių dantims.

Primityvių žuvų iškastiniai liekanos gerai patvirtino šią hipotezę ir padėjo atkurti svarbiausius dantų susidarymo momentus. Norėdami tai padaryti, reikėjo persikvalifikuoti Silurijos spinduliuojančias žuvis. Lophosteus ir Andreolepis iš Švedijos (žr. H. Botella ir kt., 2007 žandikaulius ir kaulines žuvis) ir devonus Psarolepis iš Kinijos. Kai kurie iš šių iškastinių rūšių pavyzdžiai yra gerai išlikę indai, skalės ir dantys. Turiu Lophosteus ant dantų ir svarstyklių nėra emalio. Turiu Andreolepis Emalio rasta skalėje, bet ne į dengiančius galvos ir dantų kaulus. Turiu Psarolepis Emalio rasta skalėse ir epitelio kauluose, bet ne ant dantų. Įdomu, ką turi Psarolepis apatinėje žandikaulyje yra dančiai be emalio, tačiau juos taip pat lydi nemažai mažų išpjaustytų kaulų, o ši mažų dantų eilė yra padengta emaliu (4 pav.).

Pav. 4 Apatinės žandikaulio fragmentas Psarolepis su dantukais ant kailio, uždengto emaliu. Mastelis ilgis 5 mm. Nuotraukos iš diskusijos straipsnio Gamta

Visi šie duomenys rodo, kad primityviose spinduliuojančiose žuvyse pradėjo formuotis genų kompleksas, kuris suteikė kietumą apsauginėms dentino struktūroms (5 pav.). Iš pradžių šie genai dirbo odoje, emalio dangą suformavę tik svarstyklėmis, o po to – į apsiaustus kaulus ant galvos.Todėl, kaip rašo mokslininkai, nenuostabu, kad iškastiniai Andreolepis Emalio rasta tik ant svarstyklių (dėl to anksčiau buvo manoma, kad galvos kaulai ir skalės – ir jie buvo atskiriame būsenoje – priklauso skirtingoms žuvims). Kitame etape gleivinės ertmėje žandikaulio dantis pradėjo eksponuoti emalio formavimo genų kompleksas. Akrodinas pasirodė kaulinių žuvų linijoje. Ši schema logiškai jungia iškastinius duomenis su genetiniais duomenimis.

Pav. 5 Dantų emalio formavimo sistema keturkampiuose. Šviesiai pilka – odos struktūros be emalio, tamsiai pilka – dengiami kaulai be emalio, mėlynas – odos struktūros su emaliu, mėlynas – apsiaustantys kaulai su emaliu, raudona – žandikauliai su emaliu, juoda spalva – žandikaulio dantys be emalio, žalia spalva – acrodinas, balta žvaigždutė – Vitrodentinas, ne homologinis emalio. Aptariamo straipsnio schema Gamta

Vis dar yra daug klausimų apie emalio, akrodino ir ganoino formavimosi molekulinius mechanizmus. Nors akivaizdu, kad jie yra iš esmės arti vienas kito ir reikalauja įtraukti kai kuriuos papildomus reguliuotojus. Tačiau, kaip pabrėžia darbo autoriai, dantų emalio kelionė prasidėjo kūno uždengimo svarstyklėmis, o ne visomis burnos ertmėmis.Ant šio evoliucinio kelio emalija įveikė dvi topologines kliūtis: pirmiausia ji praėjo nuo kūno iki galvos, tada nuo galvos paviršiaus iki burnos ertmės viduje.

Šaltinis: Qingming Qu, Tatjana Haitina, Min Zhu & Per Erik Ahlberg. Emalio duomenų kilmė Gamta. Paskelbta internete 2015 m. Rugsėjo 23 d. DOI: 10.1038 / nature15259.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: