Πώς τα γενετικά σχέδια για τα άκρα προέρχονταν από τα ψάρια

Η εξέλιξη των άκρων από τα ψάρια σε τα γηπέδων είναι ένα συναρπαστικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι γενετικές αλλαγές μπορούν να οδηγήσουν σε βαθιές μορφολογικές προσαρμογές. Ενώ τα ψάρια έχουν πτερύγια για κολύμβηση, τα ζώα γης έχουν άκρα για το περπάτημα, το τρέξιμο και άλλες χερσαίες δραστηριότητες. Τα γενετικά σχέδια για τα άκρα στα χερσαία ζώα μπορούν να ανιχνευθούν πίσω στην εξελικτική ιστορία των ψαριών. Ακολουθεί μια επισκόπηση του τρόπου με τον οποίο τα γενετικά σχέδια για τα άκρα προέρχονταν από τα ψάρια:

1. γονίδια HOX :Τα γονίδια Hox είναι μια ομάδα γονιδίων κύριας ρυθμιστή που ελέγχουν την ανάπτυξη δομών του σώματος κατά μήκος του πρόσθιου-οπίσθιου άξονα (κεφαλή προς ουρά) στα ζώα. Στα ψάρια, τα γονίδια Hox εμπλέκονται στην ανάπτυξη των πτερυγίων. Ορισμένα γονίδια Hox, όπως τα Hoxa13 και Hoxd13, συνδέονται με το σχηματισμό μπουμπούκια των άκρων σε γηπέδες ζώα.

2. Συνεργασία των γονιδίων ψαριών :Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των ζώων γης από τα ψάρια, ορισμένα γονίδια ψαριών συνυπάρχουν για την ανάπτυξη των άκρων. Για παράδειγμα, το γονίδιο Sonic Hedgehog (SHH), το οποίο εμπλέκεται στην ανάπτυξη των πτερυγίων στα ψάρια, συν-επιτύχει για την ανάπτυξη των άκρων σε χερσαία ζώα. Το SHH είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη των άκρων και τη διαμόρφωση.

3. Αλλαγές στην έκφραση γονιδίων :Τα γενετικά σχέδια για τα άκρα στα χερσαία ζώα περιλαμβάνουν επίσης αλλαγές στα πρότυπα γονιδιακής έκφρασης. Στα ψάρια, ορισμένα γονίδια εκφράζονται σε πτερύγια, ενώ σε ζώα γης, η έκφραση αυτών των γονιδίων μετατοπίζεται σε μπουμπούκια των άκρων. Αυτές οι αλλαγές στην γονιδιακή έκφραση ελέγχονται από ρυθμιστικά στοιχεία που έχουν εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου.

4. Εξέλιξη νέων γονιδίων :Εκτός από τη συνεργασία των υφιστάμενων γονιδίων, εμφανίστηκαν επίσης νέα γονίδια κατά την εξέλιξη των άκρων. Για παράδειγμα, το γονίδιο LMBR1 βρίσκεται ειδικά στα χερσαία ζώα και εμπλέκεται στην ανάπτυξη των άκρων. Το LMBR1 θεωρείται ότι έχει προκύψει από μια εκδήλωση γονιδίων και επακόλουθη εξειδίκευση για την ανάπτυξη των άκρων.

5. Αναπτυξιακές τροποποιήσεις :Η εξέλιξη των άκρων αφορούσε επίσης τροποποιήσεις στις αναπτυξιακές διαδικασίες. Για παράδειγμα, στα ψάρια, ο σχηματισμός των πτερυγίων συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται Fut Fold exprowth. Στα χερσαία ζώα, οι μπουμπούκια των άκρων αναδύονται ως αναπτυσσόμενες από το σώμα και οι αναπτυξιακοί μηχανισμοί που διέπουν αυτή τη διαδικασία έχουν αποκλίνει από εκείνους της ανάπτυξης των πτερυγίων.

Συνολικά, τα γενετικά σχέδια για τα άκρα στα χερσαία ζώα έχουν την προέλευσή τους στα γονίδια ψαριών και τους αναπτυξιακούς μηχανισμούς. Μέσω της γονιδιακής συνεργασίας, των μεταβολών στην γονιδιακή έκφραση, της εξέλιξης των νέων γονιδίων και των αναπτυξιακών τροποποιήσεων, η γενετική εργαλειοθήκη για την ανάπτυξη των άκρων συναρμολογήθηκε σταδιακά κατά τη διάρκεια της μετάβασης από τα ψάρια σε ζώα γης. Αυτή η εξελικτική διαδικασία αποτελεί παράδειγμα της αξιοσημείωτης προσαρμοστικότητας και της ποικιλομορφίας της ζωής στη γη.