Nature Communications -lehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat käyttivät lanneviuhkaa, selkärankaisten läheistä sukulaista, ymmärtääkseen mekanismeja, jotka mahdollistivat tämän monimutkaistumisen.
Selkärankaisten pää: selkärankaisille ominainen monimutkainen rakenne.
Selkärankaiset erottuvat erittäin monimutkaisilla morfologisilla rakenteilla verrattuna muihin selkäjänteisiin. Yksi näistä rakenteista, ehkä kiehtovin, on niiden pää.Tämä pää koostuu useista elimistä ja kudoksista, jotka ovat kehittyneet evoluution aikana vastauksena passiivisesta ravinnonhankintamuodosta aktiiviseen. Pään muodostavista kudoksista lihaksisto herättää monia kysymyksiä. Tämä lihaksisto on peräisin mesodermista, joka on yksi kolmesta alkionlehdestä, jotka muodostuvat kehityksen alussa ja tuottavat kaikki aikuisen kehon kudokset yhdessä ektodermin ja endodermin kanssa.
Toisin kuin kehon lihakset, jotka muodostuvat paraaksiaalisen mesodermin segmenteistä, joita kutsutaan somiiteiksi, pään lihakset kehittyvät segmentoitumattomasta nielun mesodermista ja esichordaalisesta levystä.
Amphioxuksen tutkiminen selkärankaisten pään muodostumisen ymmärtämiseksi
Tämä lihasten kehitys segmentoitumattomasta alueesta on selkärankaisille ominainen piirre, ja keulamatoilla (eli amphioxuksilla), selkärankaisten läheisillä selkärangattomilla sukulaisilla, paraaksiaalinen mesodermi on segmentoitu koko kehon pituudelta, mikä on ehdotettu olevan alkuperäinen piirre.Uusien morfologisten rakenteiden tai kudosten ilmaantuminen voi liittyä uusien solutyyppien evoluutioon, jotka johtuvat geenien säätelyverkostojen uudelleenjärjestelystä alkionkehityksen aikana.
Näin ollen, yrittääkseen esittää hypoteeseja näiden selkärankaisille ominaisten lihasten, pään lihasten, ilmaantumisesta, tutkijat käyttivät scRNA-seq-teknologiaa (yksittäisen solun transkriptomin sekvensointi) rakentaakseen soluatlaksen amphioxuksen neurula-vaiheesta, kehitysvaiheesta, jonka aikana tärkeimmät mesodermiset osastot erikoistuvat.
Saadut tiedot mahdollistivat hypoteesin esittämisen selkärankaisten pään lihasten evoluutiohistoriasta. Näin ollen amphioxuksessa havaittiin selkärankaisten esichordaalista levyä vastaava alue, ja osoitettiin homologia amphioxuksen somiittien erityisten alueiden ja selkärankaisten nielun ja lateraalisen mesodermin välillä.
Tässä äskettäin Nature Communications -lehdessä julkaistussa evoluutioskenaariossa selkärankaisten pään erityisten mesodermisten rakenteiden ilmaantuminen olisi liittynyt sekä niiden esi-isän olemassa olevien solupopulaatioiden eriytymiseen että uusien geenien käyttöön "uusien" lihasten muodostumisen hallitsemiseksi.
Viitteet:
An amphioxus neurula stage cell atlas supports a complex scenario for the emergence of vertebrate head mesoderm
Grau-Bové X, Subirana L, Meister L, Soubigou A, Neto A, Elek A, Naranjo S, Fornas O, Gomez-Skarmeta JL, Tena JJ, Irimia M, Bertrand S, Sebé-Pedrós A, Escriva H.
Nature Communications. 29. toukokuuta 2024; DOI: 10.1038/s41467-024-48774-4. PMID: 38811547; PMCID: PMC11136973.