2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A fajok evolúciós fejlődése és embrionális fejlődése közötti nyilvánvaló összefüggéseket szemléltető tanulmányban a kutatók feltárták azokat a genetikai elemeket, amelyek meghatározzák egy egyszerű biomechanikai rendszer, a sügérhal alsó állkapcsának szerkezetét és működését. Ezenkívül kimutatták, hogy egy adott gén növekvő expressziója egy embrióban fizikai változásokhoz vezethet a felnőtt halban. Az eredmények a Proceedings of the National Academy of Sciences 2005. november 11-i számában jelennek meg.
„Az állkapcsot használjuk, hogy a biomechanikai rendszerek genetikai alapjain gondolkodjunk” – mondta J. Todd Streelman, a Georgia Institute of Technology Biológiai Karának adjunktusa. "Meg akarjuk érteni azokat a géneket, amelyek irányítják ezt a karrendszert. Azt találtuk, hogy ez az egyszerű biomechanikai rendszer sokkal összetettebb, mint azt korábban gondoltuk."
Streelman a Harvard Fogorvosi Iskola Forsyth Intézetéből és a New Hampshire-i Egyetem Hubbard Genom Tanulmányi Központjából munkatársaival együtt azt jósolta, hogy az állkapocs funkcionálisan vagy fejlődésileg összefüggő összetevőit szabályozni fogják ugyanazzal a génkészlettel, vagy genetikailag integrálva."Meglepve láttuk, hogy az állkapocs kinyitásában részt vevő összetevők genetikai alapja független az állkapocs-záró rendszertől" - mondta Streelman.
A kutatók két sügérfajt hasonlítottak össze, amelyek az afrikai Malawi-tóban élnek. Az egyik fajnak kényszermódosított állkapcsa volt, amely ügyesebben harapja meg a zsákmányt; a másiknak sebességmódosított állkapcsa volt, amelyek jobban teljesítenek abban, hogy szívással táplálják a planktont. Mindegyik pofarendszer lényegében egy karrendszer, amely egy ki- és két belső karból áll.
"Azt találtuk, hogy ahogy a záró behúzókar hosszabb lesz, a kivezető kar rövidül, és fordítva" - magyarázta Streelman.
"Ha a behúzókar hosszú, ez nagy mechanikai előnyt biztosít az állkapocsnak, és a pofa nagyobb erőt tud kifejteni a harapáshoz. Ha a kihúzókar hosszú, ez alacsonyabb mechanikai előnyt és jobb teljesítményt eredményez. Ezt a negatív korrelációt a genetikai integráció hozza létre."
De amikor a csapat feltérképezte az állkapocsnyitó rendszert szabályozó genom régióit, azt találták, hogy ezeket a karokat különböző kromoszómák irányítják.
A tanulmány egy másik részében a kutatók kimutatták, hogy a bmp4 gén fontos tényező az állkapocs-záró rendszer szabályozásában. Amikor a csapat bmp4 fehérjét fecskendezett be egy másik halfaj, a zebradán fejlődő embriójába, azt látták, hogy az állkapocs mechanikai előnye (és ezáltal a harapási ereje) megnőtt.
"Ez a kísérlet egyesíti a fejlődésgenetika és az evolúcióbiológia hagyományos tudományágait" - mondta Streelman. "Bebizonyítottuk, hogy a felnőtt szervezetekben működő fontos funkcionális különbségeket a korai fejlődés változásai váltják ki. Következő célunk az alsó állkapocs egyszerű biomechanikai rendszere és az elülső állkapocs komplex rendszerei közötti különbségek genetikai alapjainak megértése. ezek a halak."
