Antik balıkların pullarında dört ayaklı diş minesi ortaya çıktı • Elena Naimark • “Elementler” Üzerine Bilim Haberleri • Evrim, Genetik, İhtiyoloji

Dört bacaklı diş mine, eski balıkların pullarında ortaya çıktı

Şek. 1. Benekli Carapace Pike (Lepisosteus oculatus), Kuzey Amerika'nın tatlı su kütlelerinin sakinleri, bir dizi ilkel özelliklere sahiptir. Genomunun kod çözümü, karasal omurgalılarda diş minesinin kaynağını oluşturmaya yardımcı oldu. Primitivefishes.com gelen fotoğraf

Diş mine, hayvanlarda en sert dokudır. Karasal dörtgenlerdeki görünüm ve formasyonu, karşılaştırmalı anatomi konusunda ciddi çözülmemiş bir sorun olarak kalmıştır. İlkel kabuklu turnaların genomu üzerine yeni veriler ve mine'nin modern ve fosil balıkların terazileri, kemikleri ve dişleri üzerindeki minerali hakkında genel bilgiler, ortaya çıkmasının ilk aşamalarını ortaya çıkarmayı mümkün kılmıştır. Emaye kökeninin en eski ışın yüzgeci balıkların deri ölçekleriyle ilişkili olduğunu kanıtlamak mümkün olmuştur.

Uzun zaman önce, benekli pike kabuğunun genomu yayınlandı (Lepisosteus oculatusŞek. 1), kemikli balıkların bazal temsilcilerinden biri (aslında, bu balık pike değil, ama sadece biraz benzer). Pike-shell pike'ye ek olarak, Pantsirnikov'un (Lepisosteiformes) düzeni, altı tane daha fazla modern balık türü ve ondan fazla soyu içerir; Kemikli balıkların geri kalanıyla ilgili olarak bir kız kardeş grubu oluştururlar. Hepsi görece ilkel özellikler kümesiyle karakterize edilir: ganoid ölçekler,bağırsakta spiral kapak, akciğer, heterosercal kuyruk olarak kullanılan mesane yüzmek.

Bu nedenle, bir çukur turna dizisi DNA'sına sahip olan bilim adamları, balıkların evrimi ile ilgili bir dizi ilginç sorunu çözebildiler. Örneğin, balıkların yüzgeçlerinin ve dörtlü bacaklarının oluşumu, ilkel dörtgenlerde hava solunumu iyileştirilmesi veya teleost balıklarında özel yenilikler hakkında sorular, teleost balıklarının atalarında genom çoğaltmasının sonuçlarını söylemekten bahseder (bkz. JS Taylor ve ark., 2001). Karşılaştırmalı genomik balıklara kanıt sağlar;

Ve Uppsala Üniversitesi'nden (İsveç) bilim adamları ve Çin Bilimler Akademisi Pekin Üniversitesi Omurgalı Paleontoloji ve Paleoantropoloji Enstitüsü, bu verileri kullanarak, omurgalı hayvanların diş minesinin kökeni konusuna değindi. Bu çalışmanın ana koz kartı, genetik hakkındaki bilgilerin, fosil eski balıklarla ilgili verilerle birleştirilmesiydi. Böylesi bir birlikteliğin yardımıyla, balıkların ve omurgalıların diş, ölçek ve cisim yapılarının homolojisine ilişkin karşılaştırmalı anatomi meselesi, görünüşe göre çözülmüştür.

Karşılaştırmalı anatomiden bilim adamlarının şu bilgileri vardı:

  • Karasal tetrapodlar (tetrapodlar) dentin tabanının ağır iş emaye ile kaplandığı çeneleri üzerinde dişlere sahiptir.
  • Dentin tabakasını kaplayan aynı emaye de fin-fin balıkta bulunur. Ayrıca, bütünleşik yapılarda da (emziğin örtücü dişleri ve başın örtü kemiklerinde) emaye vardır.
  • Emaye yerine, ilkel poliperler ve karapakslar, ölçeklerinde ganoin içerir (bkz. Ganoine) – emaye benzeri bileşik, ama yine de mükemmeldir. Üstteki çene dişleri, akrodin emaye benzeri bir tabaka ile kaplıdır.
  • En eski ışın yüzlü balıklardan biri, Devoniyen CheirolepisÇene dişlerinde hem mine hem de ganoin ve deri yapıları bulunmadı.
  • Kemikli ve kıkırdaklı balıklarda, ölçeklerde ve kaplama kemiklerinde veya dişlerde gerçek bir emaye de yoktur. Her ne kadar kıkırdaklı balıklarda, sivri uçlu ve dişleri (ve köpekbalığı dişleri pulların bir türevi) ile teraziye girse de dentin vardır. Ve çenelerdeki kemikli balık da akrodin bazlı emaye benzeri formasyona sahiptir.

Bütün bunlar şematik olarak Şek. 2.

Şek. 2. Günümüzde emayenin dişler üzerindeki varlığı, başın eklem içi kemikleri ve balıklardaki ölçekleri hakkındaki veriler özetlenmiştir. siyah) ve soyu tükenmiş (gri).Teleostlar – kemikli balıklar, Tetrapodlar – dört ayaklı hayvanlar, Chondrichthyans – kıkırdaklı balıklar. doğa

Ayrıca balık derisinde çene dişleri ve eklem sivri uçlarının farklı şekillerde ortaya çıktığı ve geliştiği bilinmektedir. Omurgalılarda diş minesinin kurulmasından ve geliştirilmesinden sorumlu genlerin karmaşıklığı iyi bilinir, dört ayaklı ve altın göğüslü kuşlarda bulunur, fakat kemik ve kıkırdak balıklarında bu genler yoktur (bu kompleksten sadece bir gen bulunur).

Yerde dört dişler hangi noktada emaye ile oluşmaya başladı? Bu puan üzerinde en az iki hipotez vardır (Şekil 3). Bunlardan birine göre, plaket ölçekleri bir referans noktası olarak görev yapmıştır, daha sonra ganoin ortaya çıkmış ve akrodin ve emaye ortaya çıkmıştır. Ve başka bir bakış açısına göre, ganoin, emaye bir homolog değildir ve oluşumu mine ile paralel olarak ilerler. Bu son durumda, kabuklu turnaların dişleri ve ganoid ölçekleri kanatlı balıklarınkine benzer değildir.

Şek. 3. Dişlerin kökeni hipotezleri. A1 – Deri dişlerinden köken alırlar ve yüzeyden orofaringeal boşluğa yavaş yavaş ilerlerler. A2 – aynı, ancak eksternal ektodermal formasyonlarla iç mezo-endodermal dokuların gerekli füzyonu hesaba katılarak. – çene dişleri endodermal kökenlidir, içten çenelerin dış tarafına kaydırılmıştır ve deri ektodermal dikenleriyle hiçbir ilgisi yoktur. G. J. Fraser ve diğ., 2010'un bir makalesinden alınmıştır. Odontode Patlaması:

Bu "varsayımsal" ın çözümüne ne ekleyebilir ki, karanın genomunu tartışır? Ortaya çıktığı gibi, kabuk pike, diş minesinin dörtlü üretilmesinden sorumlu neredeyse tüm gen kümesine sahiptir. Kompleksin yüzey tabakasının çökeltildiği ameloblastların hücre dışı matrisinin (diş oluşum aşamasında mine üretimi için sorumlu hücreler, bkz. Ameloblast) üretiminden sorumlu olan tüm kompleksin sadece bir geni eksiktir. Bu genler dişlerde değil, pike kabuğunun derisinde ifade edilir. Bu açıdan bakıldığında, emeğin ganoin ile zırh ölçeklerindeki benzerliği doğrulanmış gibi görünmektedir. Eğer tetrapodların çene dişlerini oluşturan genler de ilkel teleost balıklarında (zırhlı pikler) ve sazanlarda (lateks) bulunursa, diş minesinin oluşumu ve onunla birlikte tetrapodların dişleri, sazanların ve ışın yüzgecinin ortak ataları arasında bir yerde meydana gelmiştir. . Bu evrimsel yoldaki deri dişler çene dişlerine homolog olduğu ortaya çıktı.

İlkel balıkların fosil kalıntıları, bu hipotezin iyi bir onayını verdi ve dişlerin oluşumuyla ilgili önemli anların yeniden yapılandırılmasına yardımcı oldu. Bunu yapmak için, Siluryalı ışınlı balıkların yeniden incelenmesi gerekliydi. Lophosteus ve Andreolepis İsveç'ten (bkz. H. Botella ve ark., 2007. Jaws ve kemikli balıklar) ve Devoniyen Psarolepis Çin'den. Bu fosil türlerinin bazı örnekleri iyi korunmuş entegümental kemiklere, ölçeklere ve dişlere sahiptir. içinde Lophosteus dişlerde ve pullarda emaye yoktur. içinde Andreolepis Emaye, ölçeklerde bulunur, ancak baş ve dişlerin eklem kemiklerinde değildir. içinde Psarolepis Emaye, ölçeklerde ve epitelyal kemiklerde bulunur, ancak dişlerde değil. İlginç ne var Psarolepis alt çene emaye içermeyen dişlere sahiptir, ancak aynı zamanda eklem kemiğinin bir dizi küçük çıkıntısı ile birlikte gelirler ve bu küçük dişler sırası emaye ile kaplıdır (Şekil 4).

Şek. 4. Alt çenenin parçası Psarolepis emaye ile kaplı bütünleşik kemik dişleri ile. Ölçek uzunluğu 5 mm. Tartışmadaki makaleden fotoğraflar doğa

Tüm bu veriler, koruyucu dentin yapılarına sertlik sağlayan gen kompleksinin, ilkel ışınlı balıklarda oluşmaya başladığını göstermektedir (Şek. 5). İlk olarak, bu genler ciltte çalışarak, sadece ölçeklerde bir emaye örtü oluşturarak, daha sonra kafadaki eklem kemiklerinde çalışmışlardır.Bu nedenle, araştırmacıların yazdığı gibi, fosil olması şaşırtıcı değildir. Andreolepis Emaye sadece ölçeklerde bulundu (bundan dolayı, baş ve ölçek kemiklerinin – ve bağlantısız bir halde bulunduğuna – daha önce farklı balıklara ait olduğuna inanılıyordu). Bir sonraki aşamada, çene dişlerindeki ağız boşluğunda bir emaye oluşturan genler kompleksi ortaya çıkmaya başlamıştır. Akrodin kemikli balıklar doğrultusunda ortaya çıktı. Bu şema, fosil verilerini genetik verilerle mantıklı bir şekilde ilişkilendirir.

Şek. 5. Dört ayaklı diş minesi formasyonunun şeması. Açık gri – emaye içermeyen cilt yapıları, koyu gri – emaye içermeyen integumental kemikler, mavi – emaye ile cilt yapıları, mavi – emaye ile birlikte kemikler, kırmızı – emaye ile diş çene, siyah renk – emaye olmayan çene dişleri, yeşil renk – acrodin, beyaz yıldız – Vitrodentin, homolog emaye değil. Tartışılan makalenin şeması doğa

Emaye, akrodin ve ganoin oluşumunun moleküler mekanizmaları hakkında hala birçok soru var. Temel olarak birbirlerine yakın oldukları ve bazı ek düzenleyicilerin dahil edilmeleri gerektiği açıktır. Ancak, çalışmanın yazarlarının vurguladığı gibi, bir şekilde ya da başka bir şekilde, diş minesinin yolculuğu, vücut boşluğuna değil, vücudun örtücü ölçekleriyle başladı.Bu evrimsel yolda, emaye iki topolojik engelin üstesinden geldi: önce vücuttan başa, daha sonra başın yüzeyinden ağız boşluğunun içine geçti.

Kaynak: Qingming Qu, Tatjana Haitina, Min Zhu ve Per Erik Ahlberg. Emaye verilerinin kökeni doğa. Yayın tarihi 23 Eylül 2015. DOI: 10.1038 / nature15259.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Bir cevap yazın

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