Ovatko ihmisen raajat kehittyneet hain kiduksista?

Alkion bambuhain luuranko alhaalta katsottuna. Gill -kaaren lisäykset ulottuvat pään kummaltakin puolelta. Suoraan niiden alapuolella on evät. Kuva Andrew Gillisin kautta.

Vuonna 1878 saksalainen anatomi Karl Gegenbaur ehdotti, että pariksi liitetyt ihmisen raajat - kuten kätemme ja jalkamme - ovat kehittyneet parien kaloista ja ennen sitä kalojen kiduksista. Mutta ei ollut fossiilisia todisteita hänen teoriansa vahvistamiseksi.

Uusi geneettinen tutkimus osoittaa, että Gegenbaur on saattanut olla oikealla tiellä. Lehti julkaistiin huhtikuussa 2016Kehitysraportoi, ettäSonic Hedgehog -geeni- tiedetään jo olevan olennainen alkioiden kehitykselle nisäkkäillä, kuten ihmisillä, mukaan lukien raajojen muodostuminen - on myös vastuussa ns.haarautuvat säteetskate -alkioissa.

Iholäpät, jotka suojaavat rustokalan-haiden, luistimien, rauskujen-kiduksia, tukevat kaarimaisia ​​rustorakenteita. Näistä rustokaareista ulkonevat ovathaarautuvat säteet.

Tohtori Andrew Gillis, Cambridgen yliopistosta ja myös Marine Biological Laboratoryn jäsen, oli johtava tutkija tässä tutkimuksessa. Hän sanoi alausunto:

Gegenbaur katsoi tapaa, jolla nämä haarautuvat säteet yhdistyvät kiduksen kaariin, ja huomasi, että se näyttää hyvin samalta kuin tapa, jolla evät ja raajan luuranko yhdistyvät olkapäähän.

TheSonic Hedgehog -geeni, jonka Harvardin lääketieteellisen koulun tutkija on nimittänyt Segan Sonic the Hedgehog -videopelisarjan mukaan, ohjaa pariliitettyjen raajojen kehitystä nisäkkäillä. Tässä on havaittu, että tämä sama geeni ohjaa myös haara -säteitä, jotka tukevat haiden, rauskujen ja luistimien kiduksia.

Geenin rooli nisäkkäiden alkionkehityksessä - samoin kuin haissa, raidoissa ja luistimissa, jotka ilmestyivät paljon aikaisemmin fossiilirekisterissä - viittaa siihen, että raajat kehittyivät kiduskaaren lisäyksistä.

Toinen mahdollisuus on kuitenkin, että Sonic Hedgehog -geeniä esiintyy kahdessa hyvin erilaisessa eläintyypissä ja sitä käytetään eri tarkoituksiin. Gillis sanoi:

Se tosiasia, että Sonic Hedgehog -geeni suorittaa samat kaksi toimintoa luistimen kaarien ja haarautumissäteiden kehittämisessä luistinalkioissa kuin nisäkkäiden alkioiden raajojen kehityksessä, voi auttaa selittämään, miten Gegenbaur päätyi kiistanalaiseen teoriaansa evien alkuperästä ja raajat.

Luistimen luuranko, alkion kehityksen myöhäisessä vaiheessa. Kuva Andrew Gillisin kautta.

Gillis selitti, että Sonic Hedgehog -geeni muodostaa raajan akselin nisäkäsalkioiden alkuvaiheessa ja ohjaa kasvua, kunnes raaja on täysin muodostunut. Hän sanoi:

Esimerkiksi kädessä Sonic Hedgehog kertoo raajoille, kumpi puoli on peukalo ja kumpi puoli on vaaleanpunainen.

Gillis ja hänen tiiminsä havaitsivat, että Sonic Hedgehog -geeni toimi samalla tavalla skate -alkioiden haarautumisen kasvussa ja nisäkkäiden alkioiden raajojen kehityksessä. He keskeyttivät geenin toiminnot skate -alkioiden eri kehitysvaiheissa. Kun Sonic Hedgehog -geeni estettiin varhaisten kasvuvaiheiden aikana, haarautumisen säteet kasvoivat luistimen kynsikaarien väärältä puolelta. Kun se tehtiin myöhemmissä kasvuvaiheissa, haarasäteet kehittyivät oikein, mutta olivat tavallista vähemmän.

Tässä skate -alkion kuvassa tummat violetit nauhat, jotka kulkevat alas kunkin kiduksen kaaren pituudelta, osoittavat Sonic Hedgehog -geenin kehittämiä osia. Kuva Andrew Gillisin kautta.

Gillis huomauttilausunnossaan:

Äärimmäisyyksissä nämä kokeet voitaisiin tulkita todisteeksi siitä, että raajoilla on yhteinen geneettinen ohjelma kidusten kaarien kanssa, koska evät ja raajat kehittyivät muuttamalla kiduskaaren esivanhemman selkärankaisella, kuten Gegenbaur ehdotti.

Voi kuitenkin olla myös, että nämä rakenteet kehittyivät erikseen, mutta käyttivät uudelleen samaa jo olemassa olevaa geneettistä ohjelmaa. Ilman fossiilisia todisteita tämä jää hieman mysteeriksi - fossiilirekisterissä on aukko sellaisten lajien välillä, joilla ei ole eviä, ja sitten yhtäkkiä lajeilla, joilla on parilliset evät.

Emme voi siis vielä olla varmoja siitä, miten pariliitoskehitys kehittyi.

Joka tapauksessa tämä on kiehtova löytö, koska se tarjoaa todisteita haarautumissäteiden ja raajojen välisestä perustavanlaatuisesta evoluutioyhteydestä. Paleontologit etsivät fossiileja yrittääkseen rekonstruoida anatomian evoluutiohistoriaa, mutta yritämme tehokkaasti rekonstruoida anatomian kehitystä ohjaavien geneettisten ohjelmien evoluutiohistoriaa.

Opimme, että monet uudet ominaisuudet eivät ehkä ole syntyneet yhtäkkiä tyhjästä, vaan pikemminkin säätämällä ja käyttämällä uudelleen suhteellisen pientä määrää muinaisia ​​kehitysohjelmia.

Alla oleva video näyttää pienen luistimen alkion kehityksen (Leucoraja erinacea):

Bottom line: Sonic Hedgehog -geeni ajaa nisäkkäiden raajojen ja haiden kidusten alkion kehitystä. Olisivatko raajamme kehittyneet kiduksista?