5 Minute
Cercetări recente leagă țepii de împerechere de dinții orali la ratfish
Un studiu recent de genetică a dezvoltării arată că dinții specializați de pe frunte folosiți în timpul împerecherii la anumite pești cartilaginoși derivă genetic din aceleași programe de dezvoltare care construiesc dinții orali. Aceste structuri frontale, numite tenacula, seamănă cu elementele dentare prin formă și compoziție, dar sunt amplasate pe cap, nu în cavitatea bucală. Lucrarea documentează modul în care o rețea genetică ancestrală pentru formarea dinților poate fi reutilizată pentru a crea proeminențe spiniforme, asemănătoare dinților, în locații non-orale — un exemplu elocvent de reutilizare evolutivă.
Context științific și dezvoltare
Dinții sunt în mod tradițional asociați cu maxilarele și cavitatea bucală, formându-se prin interacțiuni între țesutul epitelial și mezenchimal și fiind modelați de un set conservat de gene. Decenii la rând, paleontologii și biologii evoluționiști au dezbătut cum au apărut dinții la vertebrate. Au apărut două ipoteze principale: un model „inside-out”, în care structurile interne asemănătoare dinților din faringe s-au migreat spre gură, și un model „outside-in”, în care denticulele dermice de pe piele s-au mutat spre interior pentru a deveni dinți orali.
Studiul de față analizează ratfish-ul pătat și urmărește semnăturile genetice și de dezvoltare ale tenaculilor frontali. Cercetătorii identifică exprimare genică suprapusă și mecanisme dezvoltamentale comune între dinții orali și acești țepi legați de împerechere, indicând faptul că același kit odontogenic poate fi redirecționat pentru a construi structuri diferite în poziții anatomice diferite. Această constatare ajută la reconcilierea celor două ipoteze istorice, demonstrând că programele de construire a dinților pot schimba locul de implementare de-a lungul țesuturilor și al timpului evolutiv.
Descoperiri cheie și implicații evolutive
- Reutilizarea modulelor de dezvoltare: Studiul arată că căi genetice care produc în mod normal dinți orali pot fi cooptate pentru a genera spini externi folosiți la împerechere, susținând ideea că evoluția reutilizează frecvent circuite genetice existente pentru a crea morfologii noi.
- Multiple rute evolutive: Dovezile sugerează că atât origini spre interior, cât și spre exterior pentru structurile asemănătoare dinților sunt plauzibile în diferite linii evolutive. Unele specii ar fi putut evolua dinți orali din denticule dermice modificate, în timp ce altele ar fi adus structuri faringiene asemănătoare dinților în gură. Noile date indică faptul că aceste scenarii nu sunt mutual exclusive.
- Distribuție mai largă a „dinților”: Arătând că genele pentru formarea dinților pot funcționa în afara maxilarului, studiul susține că dinții sau elementele asemănătoare dinților pot fi mai răspândite în anatomia vertebratelor decât se credea anterior. Cercetătorii anticipează că descoperiri suplimentare de dinți extra-orali pot apărea pe măsură ce mai multe taxonuri sunt examinate cu metode de genetică dezvoltamentală.
Autorii încadrează aceasta ca pe un exemplu de flexibilitate evolutivă: structuri care inițial au evoluat pentru hrănire pot fi redistribuite pentru roluri reproductive sau defensive, generând morfologii noi fără a necesita invenții genetice complet noi. După cum observă unul dintre conducătorii studiului, cu cât se realizează mai multe lucrări comparative și de dezvoltare pe vertebrate, cu atât este mai probabil ca oamenii de știință să identifice structuri asemănătoare dinților dincolo de maxilar.
Perspectiva unor experți
Dr. Maya Alvarez, biolog evoluționist specializat în dezvoltare, comentează: 'Această lucrare ilustrează clar un principiu central al biologiei evoluționare a dezvoltării: truse genetice conservate pot fi redistribuite spațial și temporal pentru a genera noi trăsături anatomice. Descoperirea că tenaculale frontale împărtășesc semnături de dezvoltare cu dinții orali deschide calea reinterpretării multor elemente spinoase din registrul fosil și din taxele actuale ca structuri dentare modificate.'
Implicațiile practice includ noi abordări pentru interpretarea odontoidelor fosile și pentru studierea modului în care rețelele de reglare genică se modifică spațial în timpul dezvoltării. Lucrarea oferă, de asemenea, direcții pentru viitoare sondaje ale taxonilor vertebrați în căutarea structurilor neașteptate asemănătoare dinților, folosind atât embriologie, cât și profiluri de exprimare genică.
Concluzie
Studiul asupra dinților frontali ai ratfish-ului pătat demonstrează că programele genetice pentru formarea dinților sunt mai flexibile decât se credea anterior. Arătând că căile pentru dinții orali pot fi redirecționate pentru a produce spini legați de împerechere, cercetătorii oferă dovezi că atât scenariile „inside-out”, cât și cele „outside-in” pot fi avut un rol în evoluția dinților în diferite linii. Această cercetare subliniază tendința evoluției de a reutiliza sistemele de dezvoltare existente și sugerează o distribuție mai largă și mai complexă a structurilor asemănătoare dinților printre vertebrate decât se recunoștea anterior.
Sursa: sciencealert
Comentarii