Отплавника дочеловеческой кисти как это было
Команда исследователей из Университета Чикаго (США) информирует, что отечественные кисти имеют глубокую эволюционную сообщение не только с крыльями летучих мышей и копытами лошадей, но и с рыбьими плавниками.
Неожиданное открытие окажет помощь осознать, как предки покинули воду, перевоплотив плавники в конечности, каковые были необходимы, дабы передвигаться по земле.
© Shubin Laboratory
С первого взора, плавник и человеческая кисть, скажем, золотой рыбки, совсем не похожи.
Кисть находится на финише руки. В ней имеется кости, каковые развиваются из хрящей и содержат кровеносные сосуды. Данный тип ткани именуется эндохондральной костью.
У золотой рыбки имеется маленькое скопление эндохрональных костей у основания плавника. Другая часть плавника занята узкими лучами, каковые складываются из ткани называющиеся кожный скелет. Кожный скелет не вырастает из хрящей и не содержит кровеносных сосудов.
Ученые нашли критически серьёзное отличие ДНК от РНК
Эти различия продолжительно озадачивали ученых. Палеонтологическая летопись говорит о том, что мы имеем неспециализированного водного предка с лучеперыми рыбами, каковые жили 430 млн лет назад. Четвероногие создания с позвоночниками ? узнаваемые, как тетраподы ? показались 360 млн лет назад и отправились колонизировать сушу.
Более двух десятилетий американский палеонтолог Нил Шубин изучил данный переход двумя радикально хорошими методами.
Ученый откопал окаменелости, каковые датируются временами перехода от моря к суше. Открытия Шубина включают рыбу называющиеся Тиктаалик возрастом 370 млн лет, которая имела похожие на конечности плавники.
Тиктаалик вырастила эндохондральные кости, соответствующие тем, начинающиеся с плечевой кости, переходящие в лучевую кость, по окончании в запястье и локоть. Но рыбе не хватало пальцев, и она все еще имела плавниковые лучи.
В лаборатории его команда и Шубин сравнили, как развивались эмбрионы тетраподов ? к примеру, мышей, ? и рыб.
Сперва эмбрионы были весьма похожи и состояли преимущественно из голов и хвостов.
После этого у зародышей рыб зародыши конечностей вырастали в плавники, а у тетраподов ? полноценные конечности.
Исследователи открыли кое-какие гены, каковые руководили этим развитием. Во второй половине 90-ых годов XX века команда французских ученых, изучая мышей, открыла гены, каковые несли ответственность за развитие ног.
В то время, когда ученые останавливали работу двух генов называющиеся Hoxa-13 и Hoxd-13, мыши выращивали обычные долгие кости в ногах. Но лодыжки и запястья не оказались, так же как и пальцы.
Возможно, Hoxa-13 и Hoxd-13 «говорили» клеткам в конечностях зародышей тетраподов, что они разовьются в кисти и ступни.
Шубин знал, что рыбы имеют гены, относящиеся к Hoxa-13 и Hoxd-13. Он заинтересовался, какое участие принимали эти гены в развитии плавников. Опыт на рыбах дал им подсказку.
В 2013 году исследователь Тэцуя Накамура применял способ генной инженерии CRISPR-Cas9, дабы манипулировать эмбрионами рыб. Он выбрал для изучения данио-рерио, поскольку их прозрачные эмбрионы разрешали легко отследить развитие. Накамура засунул частички ДНК в рыбьи предположения генов Hoxa-13 и Hoxd-13.
Засунутые ДНК искажали последовательность генов так, дабы рыба не имела возможности произвести из них протеины.
Палеонтологи нашли самое старое сердце рыбы
Данио-рерио с дефективными копиями обоих генов Hox выращивали деформированные ДНК. Но к удивлению ученых, рыба не смогла вырастить плавниковые лучи. Опыт продемонстрировал, что у рыб гены Hox осуществляли контроль клетки, каковые стали кожным скелетом, а не эндохондральной костью.
У данио-рерио клетки, каковые взяли данный молекулярный адрес, стали костным скелетом для плавниковых лучей. У тетраподов те же клетки создавали эндохондральные кости в ступнях и кистях.
Открытие помогло ученым осознать роль «промежуточной» рыбы с плавниками, похожими на конечности, которую раскопали его коллеги и Шубин.
Тиктаалик все еще применяла те же молекулярные адреса, что и ее предки. Но в то время, когда клетки достигали этих адресов, кое-какие из них становились эндохондральными костями, а не лучевыми плавниками. Переключиться из одного вида ткани к второй выяснилось не таковой непростой задачей.