Исследование укрепляет уверенность в том, что рыба может предоставить полезные модели биологии позвоночника человека, расстройства
У современного мутанта рыбок данио появились необычные признаки позвоночника (внизу справа) по сравнению с нормальными рыбками данио (вверху справа) и десятками тысяч других видов рыб, у которых в течение сотен миллионов лет был характер позвоночника (вверху слева). Аномальный позвоночник напоминает таковой у раннего предка (слева внизу), показывая, что древний проект скрывался в геномах рыб все время, и предлагая новую модель нарушений развития позвоночника человека. Изображения: Глория Арратия (слева) и Брианна Пескин (справа). Кредит: Гарвардская медицинская школа

Позвоночник — это позвоночник, это позвоночник или нет?

От акул до саламандр и от ястребов до людей у ​​позвоночных есть общие позвоночники. Несмотря на это, позвонки могут формироваться различными способами и иметь различные структуры в разных классах позвоночных.

Например, шипы костистых рыб, на которые приходится более половины всех позвоночных, следуют этапам развития, отличным от этапов развития позвоночника наземных животных, включая рептилий, земноводных, птиц и млекопитающих.

Из-за этого отклонения исследователям стало трудно понять, насколько эффективно они могут использовать позвоночник рыбы в качестве модели для понимания нормального и ненормального развития позвоночника человека. Среди них Мэтью Харрис, доцент кафедры генетики в Блаватникском институте Гарвардской медицинской школы и доцент кафедры ортопедической хирургии в Бостонской детской больнице.

Теперь, сочетая палеонтологию, клеточную биологию и генетику развития, Харрис и его коллеги из Медицинского центра Университета Дьюка и Университета Канзаса определили ключевого игрока, различающего позвоночники рыб и людей, и обнаружили способ обратить вспять эту эволюционную дивергенцию.

При этом они создали модель рыбок данио для врожденного сколиоза, порока развития позвоночника, который присутствует при рождении.

Команда сообщила в Интернете 18 июня в Current Biology, что генетическая мутация у рыбок данио вызывает тип необычного развития позвоночника, который не наблюдался у большинства рыб в течение миллионов лет.

Мутация изменяет клеточную сигнализацию во время развития позвоночника и приводит к деформации позвонков, обнаружили исследователи. Сигналы увеличивают восприимчивость к дефектам, связанным с врожденным сколиозом, который может быть легким или тяжелым и включает в себя изгиб позвоночника или искривление позвоночника.

«Этот мутант показывает нам, как мы можем использовать рыбу для изучения развития врожденного сколиоза, который поражает примерно одного из 10000 детей способом, которого раньше не было», — сказал Харрис.

Исследование укрепляет уверенность в том, что рыба может предоставить полезные модели биологии позвоночника человека, нарушений
Нормальная рыба-данио (вверху) по сравнению со спондо (внизу). Предоставлено: Harris Lab

Команда назвала мутанта рыбка данио spondo, от spondylos, греческое слово «позвоночник».

Когда исследователи впервые обнаружили мутанта, они немного покопались и поняли, что позвоночник Спондо напоминает позвоночник древней рыбы. Мутация показала, что геном Спондо — и, вероятно, геном других телеостов — содержит давно бездействующую программу для того же вида развития позвоночника, которую разделяют наземные позвоночные.

Новая работа показывает, что проект этого раннего отдела позвоночника скрывался в геномах рыб все время — и что изменение только одной генетической «буквы» может вызвать появление этих скрытых признаков.

Мутация происходит в гене, обнаруженном у всех рыб. Исследователи обнаружили, что он влияет на примитивную эмбриональную структуру, называемую хордой, протоспин в форме трубки, наблюдаемый у развивающихся позвоночных.

У рыб сигналы от хорды notochrate определяют рост позвонков в их отличительной линии с ручками. У людей, однако, другой процесс намекает на формирование позвонков, и после рождения хорда переводится в компонент материала между нашими позвонками. Это может быть источником болей в спине и болезней, сказал Харрис.

Новое исследование показывает, что этот единственный ген, связанный с хордой, наряду с клеточным сигналом, который он разрушает, является существенной частью различий между позвоночниками рыбы и человека, и что изменение гена или сигнала может привести к образованию позвоночника рыбы, который больше напоминает тех из нас и наших родственников, живущих на суше.

Работа также демонстрирует важность хорды в развитии позвоночника.

«Наблюдение о том, что единственная точечная мутация управляет этим сдвигом в эволюции и форме, и что паттерн ядра позвоночника сохраняется у видов позвоночных — только это только под поверхностью — возможно, является нашим самым удивительным открытием», — сказал Харрис .

Или, говоря иначе, Харрис сказал: «В конце концов, мы рыба, или рыба — это мы»./p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *