Исследование укрепляет уверенность в том, что рыбы могут служить полезными моделями биологии и заболеваний позвоночника человека.

Позвоночник – это позвоночник, это позвоночник, или это так?

У позвоночных – от акул до саламандр, от ястребов до людей – есть общие хребты. Даже в этом случае позвонки могут формироваться по-разному и иметь различные структуры в разных классах позвоночных.

Например, шипы костистых рыб, составляющих более половины всех позвоночных, проходят этапы развития, отличные от шипов наземных животных, включая рептилий, амфибий, птиц и млекопитающих.

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

Теперь, объединив палеонтологию, клеточную биологию и генетику развития, Харрис и его коллеги из Медицинского центра Университета Дьюка и Университета Канзаса определили ключевого игрока, различающего рыб и человеческий позвоночник, и открыли способ обратить вспять это эволюционное расхождение.

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

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

Исследователи обнаружили, что мутация изменяет передачу сигналов клеток во время развития позвоночника и приводит к деформации позвонков. Эти сигналы повышают восприимчивость к дефектам, связанным с врожденным сколиозом, который может быть легким или тяжелым и включает в себя искривление или искривление позвоночника вбок.

«Этот мутант показывает нам, как мы можем использовать рыбу для изучения развития врожденного сколиоза, от которого страдает примерно один из 10 000 детей, что ранее было невозможно», – сказал Харрис.

Нормальный данио (вверху) по сравнению со спондо (внизу). Предоставлено: лаборатория Харриса.
Команда назвала мутанта рыбок данио spondo от греческого слова spondylos, означающего «позвоночник».

Когда исследователи впервые обнаружили мутанта, они покопались и поняли, что позвоночник спондо похож на позвоночник древней рыбы. Мутация показала, что геном спондо – и, вероятно, геном других костистых насекомых – содержит долгую бездействующую программу развития позвоночника того же типа, что и у наземных позвоночных.

Новая работа показывает, что план этого раннего позвоночника все время таился в геномах рыб – и что изменение всего лишь одной генетической «буквы» может вызвать повторное проявление этих скрытых черт.

Мутация встречается в гене всех рыб. Исследователи обнаружили, что он влияет на примитивную эмбриональную структуру, называемую хордой, протоспином трубчатой ​​формы, наблюдаемым у развивающихся позвоночных.

У рыб сигналы от хорды управляют ростом позвонков по их характерной узловатой линии. У людей, однако, формируются позвонки по другому процессу, и после рождения хорда становится компонентом материала между нашими позвонками. По словам Харриса, это может быть источником боли и болезней в спине.

Новое исследование показывает, что этот единственный ген, связанный с хордой, вместе с клеточным сигналом, который он нарушает, является важной частью различия между шипами рыб и человека, и что изменение гена или сигнала может привести к возникновению позвоночника рыбы, который более похож на те из нас и наших наземных родственников.

Работа также демонстрирует важность хорды в эволюции позвоночника.

«Наблюдение за тем, что единственная точечная мутация приводит в движение этот сдвиг в эволюции и форме, и что основной паттерн позвоночника сохраняется у позвоночных – только он находится под поверхностью – это, пожалуй, наша самая удивительная находка», – сказал Харрис.

Или, говоря другими словами, Харрис сказал: «Значит, мы все-таки рыба… или рыба – это мы».

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector