來自RIKEN生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中心(BDR)的研究人員和合作者首次描述了哈魚內(nèi)耳的發(fā)育。這項(xiàng)發(fā)表在《自然》雜志上的研究為內(nèi)耳進(jìn)化提供了一個(gè)新的故事，從現(xiàn)代脊椎動(dòng)物的最后一個(gè)共同祖先開始。
在試圖理解進(jìn)化過程時(shí)，可能有助于比較相關(guān)動(dòng)物的器官，最終幫助我們更好地理解器官發(fā)生——器官發(fā)育的過程。這一基本思路有助于指導(dǎo)RikEN BDR的倉(cāng)谷茂領(lǐng)導(dǎo)的內(nèi)耳協(xié)作研究。
故事從下頜脊椎動(dòng)物和無頜脊椎動(dòng)物的區(qū)別開始。像人類這樣的低洼脊椎動(dòng)物有內(nèi)耳和三個(gè)半規(guī)管，使我們能夠感知自己的位置，在世界上保持平衡，特別是能夠感受到三維加速度。化石記錄顯示，古生代的一群無顎魚只有兩個(gè)半規(guī)管。為了了解導(dǎo)致三條運(yùn)河的進(jìn)化變化，研究小組研究了地球上僅存的兩種無顎脊椎動(dòng)物：七鰓鰻和八目鰻。
七鰓鰻被認(rèn)為有兩個(gè)半規(guī)管，而盲鰻只有一個(gè)。然而，黑魚不再被認(rèn)為比七鰓鰻更原始。一系列的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)可以闡明這個(gè)問題。對(duì)控制半規(guī)管發(fā)育的調(diào)節(jié)基因的分析表明，所有脊椎動(dòng)物內(nèi)耳發(fā)育的基本模式都是相似的，包括七鰓鰻和八目鰻。關(guān)鍵基因，如Tbx1和Patched，在所有三種脊椎動(dòng)物中的表達(dá)位置相同，時(shí)間相同。
下頜脊椎動(dòng)物的前后管似乎與七鰓鰻管的前后基因同源，而單一的盲鰻管模型可能是一種進(jìn)化特征，而不是原始狀態(tài)。下顎和無法無天的魚的區(qū)別在于普通的小腿的存在，它連接著下顎脊椎動(dòng)物的前后管。目前無法確定普通犢牛是無頜脊椎動(dòng)物獲得的還是無頜脊椎動(dòng)物丟失的。
進(jìn)一步的分析集中在Otx1基因上。這個(gè)基因是側(cè)管正確發(fā)育所必需的，第三根管是下頜脊椎動(dòng)物獨(dú)有的。研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管缺乏側(cè)管，燈盞細(xì)辛和哈魚在發(fā)育過程中都在適當(dāng)?shù)奈恢帽磉_(dá)Otx1。這有點(diǎn)令人驚訝，因?yàn)樗谋磉_(dá)被認(rèn)為導(dǎo)致了水平管道進(jìn)化的出現(xiàn)。相反，似乎耳泡中Otx1的表達(dá)是所有脊椎動(dòng)物的古老特征。
通過研究動(dòng)物，我們可以更全面地了解動(dòng)物代表了下頜和無頜脊椎動(dòng)物分叉前的譜系。
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