Προέλευση άγριων ζώων – ίσως μια μικρή γενετική αλλαγή επέτρεψε στα σπονδυλωτά να εγκαταλείψουν τη θάλασσα | Επιστήμη και Τεχνολογία

ένακατάλληλος Πριν από 370 εκατομμύρια χρόνια, στο τελευταίο μέρος της περιόδου της Devonian, οι πρόγονοι όλων των σπονδυλωτών της γης αναδύθηκαν από τον ωκεανό και άρχισαν να ωφελούνται από τον ανεκμετάλλευτο πλούτο που βρέθηκε στην ακτή. Αυτό ήταν ένα μεγάλο βήμα, κυριολεκτικά και μεταφορικά, και οι εξελικτικοί βιολόγοι είχαν από καιρό υποθέσει ότι η επαγωγή της ανατομικής μετατόπισης από το λειτουργικό πτερύγιο στο πρωτόγονο κνήμη που του επέτρεψε να συμβεί θα απαιτούσε τη σύμπτωση πολλαπλών γενετικών μεταλλάξεων. Ωστόσο, αυτό μπορεί να μην ισχύει. Ένα έγγραφο μόλις δημοσιεύτηκε κελί φυλακήςΑπό τους Brent Hawkins, Catherine Henck και Matthew Harris από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, προτείνει ότι η διαδικασία καθοδηγείται από μια μόνο γενετική αλλαγή του μικρότερου δυνατού τύπου.

Η προέλευση των τετραπόδων είναι καλύτερα κατανοητή, δεδομένου ότι τα επίγεια σπονδυλωτά είναι γνωστά συλλογικά στους ζωολόγους, το τρίο εξέτασε τι συνέβη με το zebrafish (ένα κοινό θέμα πειραμάτων στην αναπτυξιακή βιολογία επειδή είναι μικρά, διαφανή και αναπαράγονται άφθονα) τροποποιώντας τα γονίδια των αυτά τα ψάρια. Εξετάζοντας πάνω από 10.000 μεταλλαγμένα δείγματα, παρατήρησαν ότι μια ομάδα μεταλλαγμάτων είχε ένα ασυνήθιστο μοτίβο οστού στα θωρακικά πτερύγια τους. Αντί να έχουν τέσσερα, είχαν έξι.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα επιπρόσθετα ζευγάρια ήταν κάποια απόσταση από το σώμα και τα εμπλεκόμενα οστά ήταν παράλληλα μεταξύ τους με τον τρόπο που η ακτίνα και η ulna λειτουργούν μπροστά από το τετράπλευρο (βλέπε σχήμα). Επιπλέον, και το πιο ενδιαφέρον, τα δύο νέα οστά ενσωματώνονται ακριβώς με τους μυς των πτερυγίων και αρθρώνονται καλά με τον υπόλοιπο τοπικό σκελετό. Αλλά το πιο ενδιαφέρον, αυτός ο σημαντικός ανατομικός μετασχηματισμός προέκυψε από την αντικατάσταση ενός τύπου μορίου πρωτεΐνης, που ονομάζεται σύνδεσμος, ενός από τα βασικά αμινοξέα του.

Το εστιακό είναι μια πρωτεΐνη δείκτη. Αλλά δεν είναι ένα, όσο μπορεί να μας πει η ομάδα εξετάζοντας τη βιβλιογραφία για την εμβρυϊκή ανάπτυξη, η οποία είχε προηγουμένως συνδεθεί με οποιονδήποτε με σχηματισμό άκρων σε σπονδυλωτά. Ωστόσο, το πείραμα που διεξήγαγαν έπειτα σε ποντίκια, τα οποία περιελάμβαναν την εξάλειψη του γονιδίου που κωδικοποιεί τη διασταύρωση, οδήγησαν σε σχετική οστική παραμόρφωση στα άκρα και των τεσσάρων τρωκτικών, όχι μόνο στα μπροστινά. Είναι σαφές, λοιπόν, ότι αυτή η πρωτεΐνη παίζει πραγματικά ρόλο στο σχηματισμό τετραπόδων.

Ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος του ζέβραφ και των αρουραίων προηγείται της περιόδου των Ντεβονιών. Αυτό δίνει πολύ χρόνο για να αλλάξουν τα πρότυπα της εμβρυϊκής ανάπτυξης στις γραμμές που οδηγούν στα δύο είδη – συγκεκριμένα, να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσονται τα πτερύγια των σύγχρονων ψαριών. Έτσι, το γεγονός ότι η μετάλλαξη που η ομάδα ανακάλυψε επί του παρόντος επηρεάζει μόνο το θωρακικό πτερύγιο δεν αποκλείει την πιθανότητα ότι θα μπορούσε επίσης να διεγερθεί, εκείνη τη στιγμή, το πυελικό πτερύγιο του προγόνου ψαριού του ποντικού, φτάνοντας στα οστά τώρα. Συνήθως γνωστό ως το ινώδες και το στέλεχος. Έτσι φαίνεται απολύτως πιθανό ότι ο Δρ Hawkins, ο Henk και ο Harris μπορεί να βρήκαν την πηγή της κρίσιμης αλλαγής που επέτρεψε στους προγόνους των αρουραίων – και τους ανθρώπους – να βιαστούν στην ξηρά και να αφήσουν πίσω τη θάλασσα.

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε στην ενότητα Επιστήμη και Τεχνολογία της έντυπης έκδοσης με τίτλο “Get a Leg.”