Neue Hinweise darauf, dass Gliedmaßen und Flossen von Kiemen entwickelt

Vor über einem Jahrhundert verworfen Wissenschaftler eine vorgeschlagene Theorie, dass menschliche Gliedmaßen von Kiemen, angesichts des Mangels an beweisen in den Fossilien entwickelt. Dass Theorie im Lichte der neuen genetischen Ergebnisse nur neu aufgelegt wird ist veröffentlicht in der Zeitschrift Entwicklung.

Menschen erbte viele Funktionen von Kreaturen, die Hunderte von Millionen von Jahren lebten, und wir tragen noch die genetische Abdrücke. Unsere Hände, entwickelte sich zum Beispiel aus prähistorischen Fisch Flossen, und Wissenschaftler können verfolgen, unsere Haut und Zähne zu prähistorischen Reptilien. Nun haben Wissenschaftler an der University of Cambridge auf die Embryonen Schlittschuhe Experimente durchgeführt, die auf eine mögliche evolutionäre Verbindung zwischen die Kiemen der Fische und unsere Glieder.

Skates sind "Knorpelfischen," zusammen mit Haien und Rochen, was bedeutet, dass ihre Kiemen durch Hautlappen geschützt sind. Diese Klappen sind wiederum durch Bögen aus aus Knorpel aufgehalten. Und ein wesentliches Merkmal dieser Bögen sind Anhängsel, die Kiemen Strahlen, die aus viel wie Finger fan genannt.

Zurück im Jahre 1878, ein deutscher Anatom namens Karl Gegenbaur spekuliert, dass gekoppelten flossen (und letztlich Gliedmaßen) durch eine allmähliche Umwandlung des Bogens Gill entwickelte sich – ähnlich wie die Wirbel in das menschliche Rückgrat, von denen jeder ein bisschen anders ist, aber dennoch basierend auf einer gemeinsamen Basis. Es machte Sinn, aber nichts in den Fossilien unterstützte seine Hypothese, also wurde es kurzerhand abgezinst.

Die Cambridge-Forscher kam die Frage aus einem anderen Blickwinkel. Gegenbaur seine Schlussfolgerungen zur anatomischen Analyse stützen, konzentrierten sie sich auf was die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen für eine solche Verbindung sein könnte. "Gegenbaur spekuliert, dass Kiemenbögen und Flossen/Gliedmaßen evolutionär verwandt waren, weil sie scheinen, nach einem gemeinsamen Nenner Plan gebaut werden," sagte Hauptautor Andrew Gillis Gizmodo. Im Gegensatz dazu haben "wir eine molekulare Funktion, die ein wesentlicher Bestandteil dieser Grundriss wäre identifiziert."

Dieser Schlüssel ist ein Gen farbig betitelten Sonic Hedgehog, bekanntermaßen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Form und Anzahl der Ziffern, und sicherstellen, dass alles an der richtigen Stelle ist. Früh in der Entwicklungsphase von Säugetier-Embryonen ist es das Sonic Hedgehog-gen, das hilft, festzustellen, wo der Daumen und kleinen Finger Finger zum Beispiel auf der Seite, werden. Wenn der Embryo wächst, stellt Sonic Hedgehog sicher, dass alles wächst, bis es in vollen Größe erreicht.

So funktioniert es bei Säugetieren, wie auch immer. Aber wie funktioniert das Gen in Skate Embryonen? Um herauszufinden, Gillis Et Al. optimiert das gen um ihren Ausdruck in verschiedenen Stadien der Entwicklung zu hemmen.

Das Ergebnis: die Genexpression frühzeitig zu stören, und Sie erhalten jene fingerartige Kiemen Strahlen auf der falschen Seite des Embryos Skate Gill Bogen bilden. Hemmen sie später in der Entwicklung, und sie werden an der richtigen Stelle bilden, aber es gibt weniger von ihnen.

In anderen Worten, scheint der zugrunde liegende Mechanismus dasselbe zu sein.

"Das Ausmaß der Ähnlichkeiten hier überzeugend", sagte University of Chicago Evolutionsbiologe Neil Shubin (Autor von Ihrem inneren Fisch) Gizmodo. "Diese Strahlen sind wirklich wie Ziffern entwicklungsgeschichtlich zu Verhalten. Im wesentlichen was [Gillis] ist zu sehen, dass einige genetische Prozesse, die zu bauen und Gill Strahlen-Muster zur Bildung von Gliedmaßen mit Fingern und Zehen von grundlegender Bedeutung sind. "Das ist eine sehr interessante Einblicke."

So bedeutet dies, dass Gegenbaur die ganze Zeit richtig war? Es ist nicht ganz so eindeutig, nach Gillis. Vielleicht Flossen und den Kiemen Strahlen der Kiemen entwickelt unabhängig, aber verwenden Sie die gleichen zugrunde liegenden Mechanismus. Alternativ könnte Flossen und Kiemen völlig unabhängig und nur zufällig ein paar die gleichen Gene. Gillis ist zuversichtlich, dass seine Forschung hilft zwischen diesen beiden Szenarien unterscheiden, wie wir Informationen zu den Genen, die bei der Entwicklung von Haien und Rochen Kiemen weitere – und wie sie interagieren und einander zu regulieren.

Oder vielleicht ist es Zeit, Gegenbaur wegen seiner und akzeptieren, dass flossen (und letztlich unsere eigenen Gliedmaßen) haben von Kiemen entwickelt. In diesem Fall ist aufdecken Beweise in den Fossilien die einzige Möglichkeit, sicher zu wissen. Und als Schubin beobachtet, "ein Fossil mit Übergangsregelungen Morphologien zwischen Kiemen und Gliedmaßen wäre schon erstaunlich, zu sehen."

[Entwicklung]