Ny forskning finder dyb evolutionær oprindelse af et unikt pattedyrs anatomiske mønster

Ved at udføre detaljerede dissektioner og tilsvarende undersøgelser af embryologisk udvikling, forskere ved Midwestern University, ledet af Margaret Hall, Ph.D. og Jeffrey Plochocki, Ph.D., viser, at musklerne, der styrer de unikke pattedyrs perineale strukturer, følger et overraskende gammelt mønster.

Pattedyrs perineale struktur afledt af septering af cloacaen er en vigtig evolutionær innovation, der tillader utallige anatomiske konfigurationer, forskellige reproduktive strategier, og præcis udskillelseskontrol, der kun er tilgængelig for pattedyr. Forskerne var overraskede over at opdage, at på trods af perineums strukturelle kompleksitet, musklerne i pattedyrets perineum viser en genfremkomst af et simpelt mønster af kropsvæglag, der dateres tilbage for mere end 360 millioner år siden - under tetrapodernes oprindelse, de første hvirveldyr, der bevæger sig ud af vandet til land. Basale hvirveldyr, såsom fisk, organisere deres kropsvæg i to muskuløse lag, der er vigtige for svømning. Imidlertid, med overgangen fra vand til land, kropsvæggen på de fleste tetrapoder udvidede sig til fire muskellag for at stabilisere deres trunk mod tyngdekraften og lette de mere komplekse bevægelser af lemmerne under terrestrisk bevægelse. Amnioter, hvirveldyr, der kan formere sig på land og væk fra vand, har fire muskellag i thorax og mave, men bevarer stadig de oprindelige to muskellag i bækken og perineum. Pattedyr, ligesom andre amnioter, har fire muskellag i thorax og abdominal kropsvæg. I modsætning til andre amnioter, pattedyr udvidede de fire muskellag til perineum. Dette giver pattedyr mulighed for at kontrollere deres nyligt afledte strukturer forbundet med de ydre kønsorganer og anus.

Hvad definerer placenta pattedyr som en gruppe?

Pattedyr er en meget succesrig gruppe af hvirveldyr, traditionelt defineret ved tilstedeværelsen af ​​hår, evnen til at producere mælk ved hjælp af mælkekirtler, og specialiseret hørelse forbedret af dedikerede mellemøreknogler. Blandt pattedyr, placenta, gruppen, der omfatter mennesker, er den eneste gruppe af hvirveldyr, der udvikler den specialiserede række af perineale karakteristika, der omfatter det erektile væv i penis og klitoris, urinrøret, den distale endetarm, anus, samt de frivillige muskler, der styrer disse strukturer. De fleste hvirveldyr har kun en enkelt åbning, der tjener både reproduktion og udskillelse kaldet cloaca. Cloacaen kræver relativt simpel muskelkontrol, hvilket sandsynligvis er grunden til, at de fleste hvirveldyr kun har to perineale muskellag. Adskillelse af cloacaen i distinkte og mere komplekse perineale strukturer krævede, at pattedyr udviklede tilsvarende mere komplekse og præcise mekanismer for muskelkontrol for disse strukturer.

Forskere bruger ofte embryologisk udvikling til at finde vigtige spor om, hvordan evolutionære processer kan være opstået. Moderne pattedyr udvikler en cloaca embryologisk, som efterfølgende deler sig i en urogenital halvdel, der fortsætter med at danne urinrøret og det erektile væv i penis og klitoris, og en anorektal halv-, der udvikler sig til den distale rektum og analkanalen. Forfatterne opdagede beviser for omstrukturering af kropsvæggens muskellag under fosterudvikling, der understøtter kloakadskillelse i forskellige strukturer og bibeholdes i voksenalderen.

Dette studie, udført af et team ved Midwestern University, er første gang, at de fire serielt homologe kropsvæglag i pattedyrets perineum defineres. Disse muskellag understøtter en unik pattedyrs perineal struktur afledt af adskillelse af cloaca, en vigtig evolutionær innovation, der tillader forskellige reproduktionsstrategier og præcis udskillelseskontrol, der kun er tilgængelig for pattedyr.