Известно, что наземные позвоночные – амфибии, рептилии, птицы и звери – произошли от рыбообразных предков, которые жили в воде, но уже делали первые попытки выйти на сушу. Чтобы передвигаться по суше, им нужно было особым образом преобразовать плавники, превратив их в конечности. Но как это произошло?
На нижней стороне тела у древних лопастепёрых рыб, которые как раз и начали осваивать сушу, помимо парных грудных и непарного анального плавника, есть ещё пара брюшных, которых нет у большинства современных рыб; лучи плавников сидят на выступающей из туловища костно-мышечной лопасти, которую можно сравнить с лапой, а лучи на ней – с пальцами. (Напомним, что до наших дней дошли несколько видов лопастепёрых – это латимерии и двоякодышащие рыбы.) Но, с другой стороны, до сих пор биологи полагали, что как раз пальцы зверей (и вообще наземных позвоночных) и лучи плавников друг с другом исторически никак не связаны, потому что одни в ходе индивидуального развития образуются на месте хряща, а другие – из соединительной ткани.
Однако эксперименты сотрудников лаборатории Нила Шубина (Neil Shubin) в Медицинском центре Чикагского университета указывают на то, что у пальцев на лапах и у плавниковых лучей общего намного больше, чем считали ранее. Пытаясь понять, как происходит формирование плавников, исследователи методами генетической инженерии последовательно отключали у Danio rerio (обычной «рыбьей» жертвы в молекулярно-клеточных опытах) различные гены, отвечающие за формирование конечностей, а потом скрещивали получившихся мутантов друг с другом, чтобы получить эмбрионы, у которых не работало бы сразу несколько генов.
Известно, что у мышей при отключении HoxD и HoxA на лапах не развивались пальцы и запястья. И, как говорится в статье в Nature, у рыб происходило примерно то же самое: если HoxD и HoxA не работали, лучи плавников вырастали очень короткими либо вообще не формировались.
В то же время компьютерная томография показала, что, хотя число плавниковых лучей у мутантов уменьшалось, одновременно у них появлялось много маленьких косточек. То есть зародышевые клетки оставались неорганизованными и оказывались не способны добраться до нужного места, чтобы вместе со всеми сделать луч – вместо того они оседали в других местах, пытаясь создать тут собственную кость, но у них ничего не выходило.
Новые результаты означают, что звериные пальцы и лучи рыбьих плавников похожи в том, как они появляются в ходе эмбрионального развития: клетки, из которых они формируются, ведут себя в обоих случаях сходным образом и подчиняются одинаковым генам. И это помогает нам ещё точнее представить один из важнейших и загадочнейших этапов эволюции: выход позвоночных на сушу.
#биология #эволюция
https://www.nkj.ru/news/29413/
На нижней стороне тела у древних лопастепёрых рыб, которые как раз и начали осваивать сушу, помимо парных грудных и непарного анального плавника, есть ещё пара брюшных, которых нет у большинства современных рыб; лучи плавников сидят на выступающей из туловища костно-мышечной лопасти, которую можно сравнить с лапой, а лучи на ней – с пальцами. (Напомним, что до наших дней дошли несколько видов лопастепёрых – это латимерии и двоякодышащие рыбы.) Но, с другой стороны, до сих пор биологи полагали, что как раз пальцы зверей (и вообще наземных позвоночных) и лучи плавников друг с другом исторически никак не связаны, потому что одни в ходе индивидуального развития образуются на месте хряща, а другие – из соединительной ткани.
Однако эксперименты сотрудников лаборатории Нила Шубина (Neil Shubin) в Медицинском центре Чикагского университета указывают на то, что у пальцев на лапах и у плавниковых лучей общего намного больше, чем считали ранее. Пытаясь понять, как происходит формирование плавников, исследователи методами генетической инженерии последовательно отключали у Danio rerio (обычной «рыбьей» жертвы в молекулярно-клеточных опытах) различные гены, отвечающие за формирование конечностей, а потом скрещивали получившихся мутантов друг с другом, чтобы получить эмбрионы, у которых не работало бы сразу несколько генов.
Известно, что у мышей при отключении HoxD и HoxA на лапах не развивались пальцы и запястья. И, как говорится в статье в Nature, у рыб происходило примерно то же самое: если HoxD и HoxA не работали, лучи плавников вырастали очень короткими либо вообще не формировались.
В то же время компьютерная томография показала, что, хотя число плавниковых лучей у мутантов уменьшалось, одновременно у них появлялось много маленьких косточек. То есть зародышевые клетки оставались неорганизованными и оказывались не способны добраться до нужного места, чтобы вместе со всеми сделать луч – вместо того они оседали в других местах, пытаясь создать тут собственную кость, но у них ничего не выходило.
Новые результаты означают, что звериные пальцы и лучи рыбьих плавников похожи в том, как они появляются в ходе эмбрионального развития: клетки, из которых они формируются, ведут себя в обоих случаях сходным образом и подчиняются одинаковым генам. И это помогает нам ещё точнее представить один из важнейших и загадочнейших этапов эволюции: выход позвоночных на сушу.
#биология #эволюция
https://www.nkj.ru/news/29413/
