Волосы млекопитающих и птичьи перья развиваются из сходной первичной структуры, называемой «плакода»: локальное утолщение эпидермиса столбчатыми клетками, которые снижают скорость их пролиферации и экспрессируют очень специфические гены. Это наблюдение много лет озадачивало биологов-эволюционистов и специалистов по развитию, потому что птицы и млекопитающие не являются сестринскими группами: они произошли от разных рептильных линий. Однако, согласно предыдущим исследованиям, чешуя рептилий не развивается из анатомической плакоды.
Это означает, что птицы и млекопитающие независимо друг от друга «изобрели» плакоды во время своей эволюции.Выявлено единое эволюционное происхождение плакодВ 2015 году команда из Йельского университета (США) опубликовала статью, показывающую, что чешуйки, волосы и перья имеют общие молекулярные сигнатуры во время своего развития.
Эти результаты вызвали давнюю дискуссию между двумя школами. Один защищает, что эти молекулярные сигнатуры предполагают общее эволюционное происхождение придатков кожи, тогда как другой предполагает, что одни и те же гены повторно используются для развития разных придатков кожи.
Сегодня Николя Ди-Пой и Мишель С. Милинкович с кафедры генетики и эволюции научного факультета UNIGE и в SIB положили конец этому давнему спору, продемонстрировав, что чешуя у рептилий развивается из плакоды со всеми анатомическими и молекулярными особенностями. подписи плакод птиц и млекопитающих. Два ученых тщательно наблюдали и анализировали морфологические и молекулярные характеристики кожи во время эмбрионального развития у крокодилов, змей и ящериц. «Наше исследование не только предоставляет новые молекулярные данные, которые дополняют работу американской группы, но и раскрывают ключевые микроанатомические факты», — объясняет Мишель Милинкович.
Действительно, мы идентифицировали у рептилий новые молекулярные сигнатуры, которые идентичны тем, которые наблюдаются во время развития волос и перьев, а также наличие той же анатомической плакоды, что и у млекопитающих и птиц. Это указывает на то, что три типа придатков кожи гомологичны: чешуя рептилий, перья птиц и волосы млекопитающих, несмотря на их очень разные окончательные формы, произошли от чешуек их общего предка-рептилий ».Ключевой ген развития придатков кожиВо время своего нового исследования исследователи из UNIGE и SIB также исследовали бородатого дракона, вид ящериц, который существует в трех вариантах.
Первая — это нормальная форма дикого типа. Второй имеет чешуйки уменьшенного размера, потому что он несет одну копию естественной генетической мутации.
Третий имеет две копии мутации … и не имеет всех шкал. Сравнивая геном этих трех вариантов, Ди-Пои и Милинкович обнаружили ген, затронутый этой мутацией. Мы определили, что особый вид этих голых ящериц обусловлен нарушением эктодисплазина-A (EDA), гена, мутации которого у людей и мышей, как известно, вызывают существенные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос. ‘, — говорит Мишель Милинкович.
Швейцарские исследователи продемонстрировали, что, когда EDA не работает у ящериц, они не могут развить надлежащую чешуйчатую плакоду, точно так же, как млекопитающие или птицы, затронутые подобными мутациями в том же гене, не могут развить надлежащие плакоды из волос или перьев. Все эти данные однозначно указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.Следующая задача швейцарской команды и многих других исследователей по всему миру — расшифровать тонкие механизмы, объясняющие разнообразие форм придатков кожи.
Каким образом чешуйчатая кожа предков привела к очень разной морфологии чешуек, перьев и волос, а также к удивительному разнообразию форм, которые могут принимать эти придатки? Надеемся, что эти будущие исследования позволят уточнить наши представления о физических и молекулярных механизмах, порождающих сложность и разнообразие жизни в процессе эволюции.