Rambler's Top100


logo














 

Новости, интересные факты
ихтиологии и аквариумистики

Исследования эмбриогенеза химер выявили черты эмбрионального развития, общие для рыб и других позвоночных, включая млекопитающих

яйца химер

    Глубоководная рыба, называемая химерой или слоновой рыбой (Callorynchus callorynchus), отдаленный родственник акул, представитель отряда Chimeraeformes, относится к почти полностью вымершему подклассу хрящевых рыб (Holocephali). Исследователи из Чикагского университета и Кембриджа показали, что эта рыба использует тот же генетический механизм формирования скелета жаберных крышек, который ящерицы и млекопитающие используют для формирования пальцев рук и ног. Значительные анатомические различия между химерами и близкородственными акулами определяются различиями в точных сроках и месте экспрессии генов во время эмбрионального развития. Исследование подтверждает, что организмы, разделенные эволюцией сотни миллионов лет назад, обладают одинаковой программой развития частей тела.

    "Наша работа демонстрирует крайнюю эффективность эволюции, которая всегда использует уже существующие механизмы, а не изобретает новые. Малейшие изменения сроков и мест экспрессии генов в эмбрионе определяют значительные анатомические различия у взрослых особей", – отмечает д-р Эндрю Жилис, первый автор публикации.
    "Как гвоздь, который используется для изготовления различных предметов мебели, – добавляет д-р Неил Шубин, профессор биологии и анатомии Чикагского университета. – Эта эзотерическая рыба с эзотерической анатомией демонстрирует фундаментальные принципы филогении: одни и те же процессы функционируют среди разнородных групп организмов."
    У рыб химер, принадлежащих к подклассу Holocephali, также как и у акул и скатов имеется хрящевой скелет. Другая общая черта – наличие скелетных придатков ("бранхиальных дуг"), которые растут кнаружи от центральных дуг плавников. У акул присутствует несколько таких придатков (обычно 5), а у химер развивается только одна бранхиальная дуга, которая, как и у акул, служит опорой для жаберных крышек. Следует отметить, что количество жабр у химер и акул одинаково, различается лишь способ из защиты, у химер – более длинная жаберная крышка. Идея сравнительных экспериментальных исследований с использованием эмбрионов химер и акул давно прельщала биологов-эволюционистов, изучающих генетические механизмы, которые лежат в основе подобных анатомических различий. Но это легче сказать, чем сделать, т.к. химеры обычно откладывают яйца на дно океана в глубоководных местах, откуда их достаточно трудно добыть. Однако оказалось, что в юго-западной части Тихого океана химеры являются обычными промысловыми рыбами. Там их повсеместно подают в ресторанах "хорошо прожаренными с картофелем фри". А добывают этих рыб во время нереста, когда самки заходят на мелководье, чтобы отложить яйца. Этой информацией воспользовался д-р Гиллис, бывший студент-докторант Чикагского университета, а в настоящее время постдок в Кебридже. Из отчетов местных рыбаков и сотрудников рыбоводческих хозяйств была собрана информация и определены потенциально доступные районы нереста химер, расположенные в Австралии и Новой Зеландии. Гиллис и его коллеги организовали подводную экспедицию, во время которой смогли собрать достаточное количество драгоценных эмбрионов химер для проведения экспериментальных лабораторных исследований в Чикаго и Кембридже.
    "Подводная охота на яйца химер – не всегда увеселительное занятие. К нашему сожалению, они любят откладывать яйца в холодных, грязных, кишащих акулами бухтах, поэтому мы потратили месяцы в поиске доступных мест, таких как на юго-востоке Австралии и вблизи Новой Зеландии. Если вам удается выудить несколько яиц в мутной придонной жиже, вы чувствуете себя выигравшим в лотерею", – говорит Гиллис. Эмбрионы химер и акул окрашивали специфичными генетическими маркерами в различные сроки развития эмбриона для выявления гена Shh (sonic hedgehog gene), который кодирует фактор, контролирующий эмбриогенез конечностей. Этот ген был впервые выделен в конце 1970-х гг. у плодовых мушек дрозофил. На ранних сроках эмбриогенеза была обнаружена экспрессия этого гена в зоне зачатков пяти бранхиальных дуг у обоих видов рыб. Однако уже через несколько недель в эмбрионах химер экспрессия гена Shh наблюдалась только в области одной дуги, в то время как у акул этот ген продолжает экспрессироваться во всех пяти дугах. Таким образом, различные варианты экспрессии гена Shh у эмбрионов соответствуют дифференцировке бранхиальных лучей в различные придатки у взрослых рыб.
    "Это был настоящий подвиг, потому что в нашем распоряжении имелось лишь ограниченное число яиц, и Эндрю должен был заставить каждый образец работать в лаборатории, что было непросто, учитывая капризную методологию экспериментов", – сказал д-р Шубин. Полученные данные демонстрируют, как небольшое изменение в сроках экспрессии генов может привести к различным анатомическим результатам у близкородственных видов. Специфическая динамика экспрессии гена у химер, которые изначально несут потенциал для развития пяти наборов жаберных лучей, приводит к формированию лишь одной дуги. Такая же динамика программы экспрессии генов характерна для эмбриогенеза других эволюционно далеко отстоящих от рыб видов, например ящериц, у некоторых видов которых произошла редукция числа пальцев с пяти до трех. Это исследование также демонстрирует, что принцип регуляции генезиса жаберных дуг –лишь часть более общей истории – истории образования всех придатков. Существует универсальный набор инструментов для формирования всех придатков тела. Например, в своей докторской диссертации, выполненной в Чикагском университете под руководством д-ра Шубина, Эндрю Жилис показал, что программы эмбриогенеза жабр и плавников идентичны. И вообще все придатки тела – суть версии один другого в смысле эмбрионального развития, по мнению д-ра Шубина, который ранее возглавлял научную группу, обнаружившую в 2008 году ископаемые останки кистеперой рыбы "Tiktaalik", древнейшей переходной формы от рыб к млекопитающим.

    Источники: Science Daily и Discovery News

    16 января 2011 г.



Наверх   На Главную страницу

Rambler's Top100      Рейтинг@Mail.ru     

Аквариум. Современная Аквариумистика.
Правообладатель: Живая Вода®   Любые способы полного или частичного копирования и публикации данного текста и иллюстраций без письменного разрешения администрации интернет-ресурса vitawater.ru запрещены.

   © Живая Вода, 2001-2016 гг.   @webmaster

Реклама