Négy lábú fogzománc jelent meg az ősi halak mérlegén • Elena Naimark • Tudományos hírek a "Elemekről" • Evolúció, Genetika, Ichthyology

Négy lábú fogzománc jelent meg az ősi halak mérlegén

Ábra. 1. Foltos Carapace Pike (Lepisosteus oculatus), az észak-amerikai édesvízi testek lakója számos primitív tulajdonsággal rendelkezik. A genomjának dekódolása segített létrehozni a fogzománc eredetét a szárazföldi gerincesekben. Fotó a primitivefishes.com-ról

A fogzománc az állatok legnehezebb szövetje. Megjelenése és kialakulása a földi négyesben továbbra is komoly, megoldatlan kérdés az összehasonlító anatómia. A primitív réti csuka genomjára vonatkozó új adatok és a zománc eloszlásáról a modern és a fosszilis halak méretein, csontjain és fogain alapuló információk lehetővé tették annak előidézésének kezdeti szakaszát. Lehetséges volt bizonyítani, hogy a zománc eredete összefügg a legősibb Ray-finned halak bőrmérlegével.

Nemrég megjelent a pöttyös kagyló genomja (Lepisosteus oculatusÁbra. 1), a csontos halak egyik alapképviselője (valójában ez a hal nem csuka, de csak egy kicsit hasonlít rá). A pike-shell pike mellett a Pantsirnikov (Lepisosteiformes) sorrend hat további halakkal és tíz kipusztult; testvércsoportot alkotnak a csontos halak többi részéhez viszonyítva. Mindegyiküket viszonylag primitív tulajdonságok jellemzik: ganoid skálák,a bélben lévő spirálszelep, a tüdőben használt, úszóhólyag, a heterológ farok.

Ezért a szájsebészet egy DNS-szekvenciájával a tudósok képesek voltak megoldani számos érdekes kérdést a halak fejlődésével kapcsolatban. Például a négyszemélyes halak és végtagok peremének kialakulására, a primitív négylábúak légzésének javítására vagy a teleost halak speciális újításaira vonatkozó kérdéseket, a teleost halak őseiben a genom sokszorosításának következményeit említve (lásd: JS Taylor et al., 2001). Az összehasonlító genomika bizonyítékul szolgál a halakra

Az Uppsala Egyetem (Svédország) tudósai és a Kínai Tudományos Akadémia Gerinces Paleontológia és Paleóantropológiai Intézete ezen adatok felhasználásával foglalkozott a gerinces állatok fogzománcának eredetével. Ennek a tanulmánynak a fő adata volt a genetikai adatok kombinációja a fosszilis ősi halakra vonatkozó adatokkal. Egy ilyen unió segítségével a halak és a gerincesek fogak, mérlegek és protézisek homológiájával kapcsolatos komparatív anatómia már régóta megoldódott.

Az összehasonlító anatómia alapján a tudósok a következő információkat kapták:

  • A földi tetrapodák (tetrapodák) fogai vannak az állkapcsokon, amelyekben a dentinalapot nehéz zománc bevonja.
  • Ugyanaz a zománc, amely a dentinréteget lefedi, szintén jelen van a fin-fin halban. Zománc is van jelen a tartószerkezetekben (a mérlegek fedőfogai és a fej lefedő csontjai).
  • A primitív poliészterek és a karabélyok a zománc helyett ganoint tartalmaznak (lásd: Ganoine) – a zománcszerű anyag, de mégis kiválóak. Az állkapcsos fogak tetején acrodine zománcszerű réteggel borítják.
  • Az egyik legősibb Ray-finned hal, Devon Cheirolepissem a zománcra, sem az állkapocsfogakra és bőrszerkezetekre nem találtak.
  • A csontos és porcai halaknál nincsen valódi zománc sem a mérlegekben, sem a csontokban, sem a fogakban. Bár a pikkelyes hal a tüskékkel és a fogakkal ellátott tágas mérlegükben (és a cápafogak skálák származékaként) van dentin. Az állkapcsokon lévő csontos hal akrodin alapú zománcszerű formációval is rendelkezik.

Mindez vázlatosan látható a 3. ábrán. 2.

Ábra. 2. Összefoglaló adatok a zománc jelenlétéről a fogakról, a fej építő csontjairól és a halak méreteiről a mai napig (lásd fekete) és kihalt (szürke).Teleosztások – csontos halak, tetrapodák – négylábú állatok, chondrichthyans – porcos halak. természet

Ezenkívül ismeretes, hogy a fogak fogait és a halak bőrtáji tüskéit különböző módon állítják elő és fejlesztik. A gerincesek fogzománcának kialakulásáért és fejlesztéséért felelős gének komplexei jól ismertek, mind a négylábú, mind az aranyszőrű madarakban megtalálhatók, de a csontos és porc halakban nincsenek ezek a gének (csak egy gént találtak ebből a komplexből).

Milyen ponton kezdtek zúzni a négylábú fogak? Ennek a pontszámnak legalább két hipotézise van (3. Az egyik szerint a referenciaként szolgáltak a placoid skálák, majd megjelent a ganoin, majd az acrodine és a zománc. És egy másik szempont szerint a ganoin nem a zománc homológja, és kialakulása párhuzamosan zajlott a zománccal. Ez utóbbi esetben a rákfélék fogainak és ganoid-skálái nem homológok a finomfenyő halakéval.

Ábra. 3. A fog eredetének hipotézisei. A1 – a bőr fogaiból származnak, fokozatosan a felszínről a oropharyngealis üregbe mozognak. A2 – ugyanaz, de figyelembe véve a belső meso-endodermális szövetek külső fonálformákkal való szükséges fúzióját. az – Az állkapocs fogak endodermális eredetű, tolódnak belülről kifelé az állkapocs és a bőr ectodermalis tüskék nem relevánsak. Ábra egy cikkből G. J. Fraser és munkatársai, 2010. The Odontode Explosion:

Mit tehet ennek a "hipotetikus" vitanak a megoldásában a karpáz genomjához? Mint kiderült, lepisosteus ott szinte az egész génkészlet termeléséért felelős zománc fogak négylábúak. A szakember számára a komplex nem csak az egyik gént, AMEL, termeléséért felelős az extracelluláris mátrix ameloblaszt (a sejtek termeléséért felelős zománc a kialakítási lépését a fogak, lásd.: Ameloblaszt), amelyen van letétbe helyezve egy felületi réteg zománc. Ezek a gének a fogak héja bőrében vannak kifejezve, nem pedig a fogakban. Ebből a szempontból az analógia zománc ganoinom mérlegek kardhalfélék indokoltnak tűnik. Ha a gének, amelyek kialakítják a felső fogak négylábúak állnak rendelkezésre, és primitív csontos (rákok csuka), és karéj-bordázott (Latimer), a formáció a fogzománcot, és vele együtt – és a négylábúak fogak történt valahol között közös ősök lebeny szárnyú és lucheporyh . Az evolúciós úton lévő bőrfogak homológak voltak az állkapocsfogakkal szemben.

A primitív halak fosszilis maradványai megerősítették ezt a hipotézist, és segítettek rekonstruálni a fogak képződésének legfontosabb pillanatait. Ehhez szükség volt a silurianus ray-finned halak újratervezésére. Lophosteus és Andreolepis Svédországból (lásd: H. Botella és munkatársai, 2007. állkapocs és csontos halak) és Devon Psarolepis Kínából. Ezeknek a fosszilis fajoknak egyes példányai jól megőrzik a csontokat, a mérlegeket és a fogakat. -ban Lophosteus nincs zománc a fogakra és a mérlegekre. -ban Andreolepis A zománc a mérlegekben található, de nem a fej és a fogak támasztó csontjaiban. -ban Psarolepis A zománc a mérlegekben és az epitheliális csontokban található, de nem a fogakon. Érdekes, mi van Psarolepis az alsó állkapocs zománc nélküli fogakkal rendelkezik, de a koptatócsont számos kis kitágulása is társul, és ez a kis fogat zománc borítja (4.

Ábra. 4. Az alsó állkapocs töredéke Psarolepis fogakkal a zománc borítású csonthoz. Méret hossza 5 mm. Képek a tárgyalt cikkből természet

Mindezek az adatok azt mutatják, hogy a gének komplexe, amelyek keménységet biztosítottak a védő dentin struktúrák számára, primitív röntgenfinomított halban kezdtek kialakulni (5. Eleinte ezek a gének a bőrön működtek, zománcburkolatot képeztek csak a mérlegeken, majd a fej építő csontjaiban.Ezért, ahogy a kutatók írják, nem meglepő, hogy a fosszilis Andreolepis A zománcot csak a mérlegeken találták meg (ennek következtében korábban úgy vélték, hogy a fej és a skála csontjai – és azok egy megszakadt állapotban voltak – különböző halakhoz tartoznak). A következő szakaszban zománcképző gének komplexét kezdték kifejeződni a szájüregben az állkapcsokon. Akrodin megjelent a csontos halak sorában. Ez a rendszer logikusan kapcsolja össze a fosszilis adatokat a genetikai adatokkal.

Ábra. 5. A fogzománc képződésének négylábú rendszere. Világosszürke – zománc nélküli bőrszerkezetek, sötétszürke – zománc nélküli csontok, kék – zománcozott bőrszerkezetek, kék – zománcozott csontok, a piros – fogazott fogak zománcokkal, fekete szín – fogazott fogak zománc nélkül, zöld szín – acrodin, fehér csillag – Vitrodentin, nem homológ zománc. A cikk tárgyát képező cikk rendszere természet

Még mindig sok kérdés merül fel a zománc, akrodin és ganoin kialakulásának molekuláris mechanizmusairól. Bár egyértelmű, hogy alapvetően közel állnak egymáshoz, és szükségessé teszik további szabályozók bevonását. Azonban, ahogyan a munka szerzői hangsúlyozzák, a fogzománc útja a test takarómérlegével kezdődik, és egyáltalán nem a szájüregben.Ezen evolúciós úton a zománc két topológiai korlátot legyőzött: először testről a fejre, majd a fej felszínéről a szájüreg belsejébe került.

Forrás: Qingming Qu, Tatjana Haitina, Min Zhu és Per Erik Ahlberg. A zománcadatok eredete természet. Publikálva 2015. szeptember 23-án. DOI: 10.1038 / nature15259.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

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