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内耳的演变 来自无颌鱼的见解

  RIKEN生物系统动力学中心(BDR)和合作者的研究人员首次描述了ha鱼内耳的发育。该研究发表在“自然”杂志上,为内耳进化提供了一个新的故事,从现代脊椎动物的最后一个共同祖先开始。

  在尝试理解进化过程时,比较相关动物的器官可能会有所帮助,并最终有助于我们更好地了解器官发生 - 器官发育的过程。这一基本理念有助于指导研究由RikEN BDR的Shigeru Kuratani领导的内耳的合作。

  故事始于下颌和无颌脊椎动物之间的差异。像人类一样的低洼脊椎动物有内耳和三条半圆形的运河,这使我们能够感知我们的位置并在世界中保持平衡,尤其是感受三维加速度。化石记录表明,一群来自古生代的无颌鱼只有两条半圆形的运河。为了解导致三条运河的进化变化,研究小组研究了地球上仍存在的仅有的两种无颌脊椎动物:lampreys和hagfish。

  Lampreys被认为有两条半圆形的运河,而hagfish只有一条。然而,hagfish不再被认为比lampreys更原始。一系列分子生物学实验能够澄清这个问题。分析控制半规管发育的调节基因表明,所有脊椎动物的内耳发育的基本模式是相似的,包括lampreys和hagfish。关键基因,如Tbx1和Patched在相同位置表达,在所有三种类型的脊椎动物中具有相同的时间。

  下颚脊椎动物的前后运河似乎与七鳃鳗管的前部和后部基因同源,而单一的hagfish运河的模式可能是进化的特征,而不是原始状态。下颚和无法无天的鱼之间的区别在于普通小腿的存在,这种结构连接下颚脊椎动物的前后运河。目前的研究无法确定普通小腿是否是下颚脊椎动物获得的东西或者是无颌脊椎动物丢失的东西。

  进一步的分析集中在Otx1基因上。该基因是侧管的正确发育所必需的,第三管是下颚脊椎动物所特有的。研究人员发现,尽管缺乏侧管,但是在发育期间,灯盏和ha鱼都在适当的位置表达了Otx1。这有点令人惊讶,因为它的表达被认为是导致横向管道进化的出现。相反,似乎耳部囊泡中的Otx1表达是所有脊椎动物的古老特征。

  通过对动物进行研究,可以更加全面地理解,动物代表下颌和无颌脊椎动物分叉前的谱系。

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