Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Что общего у рыбьих плавников и звериных лап

Эмбриональные клетки, формирующие лучи плавников и пальцы на лапах, подчиняются одним и тем же генам и ведут себя в ходе индивидуального развития похожим образом.



Что общего у рыбьих плавников и звериных лап
Клетки, отвечающие за формирование пальцев и плавниковых лучей, окрашенных молекулярными маркерами.

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?

С одной стороны, мало кто сомневается, что предшественником звериной, а также рептильной, амфибийной и птичьей лапы был плавник, и сходство видно, что называется невооружённым глазом – достаточно посмотреть на древних лопастепёрых рыб, которые как раз и начали осваивать сушу.

На нижней стороне тела у них, 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. Одновременно удалось усовершенствовать технику, которая позволяла следить за конкретными клетками в ходе эмбрионального развития – где они появляются, куда потом ползут и т. д.

Что общего у рыбьих плавников и звериных лап

Авторов работы интересовало, как будут вести себя клетки зародыша рыбы при отключении так называемых гомеозисных, или Hox-генов. Они в буквальном смысле определяют план будущего тела: где быть рукам, где – ногам, где будет голова, и т. д. (Подробно про Hox-гены можно прочесть в нашем материале.)

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.

Автор: Кирилл Стасевич

Ссылка на источник

Tags: генетика, физиология, эволюция
Subscribe

Posts from This Journal “генетика” Tag

Buy for 30 tokens
Да, я вляпался в новую стройку, но сперва мы демонтировали всё, что вы видите на этой фотографии. Нужно конечно понимать, что когда мы это строили, знали что уже совсем скоро все это снесем. Если кто забыл, то это проект большого черного дома. Дом мы закончили несколько лет назад, но…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments