Ny forskning tyder på, at forskellig hovedbeklædning hos hovpattedyr er udviklet fra fælles forfader

Fra de små ossiconer på en giraf til de gigantiske gevirer på en hanelg – der kan vokse sig så bred som en bil – er hovedbeklædningen hos drøvtyggende hovpattedyr ekstremt forskelligartet, og ny forskning tyder på, at på trods af de fysiske forskelle, er de fundamentale aspekter af disse knoglede tilpasninger er sandsynligvis udviklet fra en fælles forfader.

Dette fund er offentliggjort i dag i tidsskriftet Communications Biology af forskere fra American Museum of Natural History og Baruch College og CUNY Graduate Center.

"Horn og gevirer er utroligt forskellige strukturer, og videnskabsmænd har længe diskuteret deres evolutionære oprindelse," sagde Zachary Calamari, en assisterende professor ved Baruch College og CUNY Graduate Center og en forskningsmedarbejder ved museet. "Denne genomiske forskning bringer os ikke kun tættere på at løse et evolutionært mysterium, men hjælper os også med bedre at forstå, hvordan knogler dannes i alle pattedyr."

Der er omkring 170 moderne drøvtyggende hovpattedyrarter med hovedbeklædning, og mange flere i fossilregistret. Hovedbeklædningen, vi ser i dag, findes i fire typer - gevirer, horn, ossiconer og spidshorn - og de bruges på en række forskellige måder, herunder til forsvar, genkendelse af andre medlemmer af arten og parring. Indtil for nylig var videnskabsmænd usikre på, om disse forskellige benhovedbeklædninger udviklede sig uafhængigt i hver drøvtyggergruppe eller fra en fælles fælles forfader.

Som komparativ biologi Ph.D. studerende på museets Richard Gilder Graduate School, Calamari begyndte at undersøge dette spørgsmål ved hjælp af genomisk og computerbaseret 3D-formanalyse. I samarbejde med museets Frick-kurator for fossile pattedyr John Flynn fokuserede Calamari på sekventering af transkriptomer, generne udtrykt i et væv på et bestemt tidspunkt, til hovedbeklædning.

Deres forskning understøtter ideen om, at alle drøvtyggeres hovedbeklædningsformer udviklede sig fra en fælles forfader som parrede knogleudvækster fra dyrenes "pande", området nær kraniets frontalknogler.

"Vores resultater giver flere beviser for, at horn dannes fra den kraniale neurale kam, et embryonalt cellelag, der danner ansigtet, snarere end fra cellerne, der danner knoglerne på siderne og bagsiden af ​​hovedet," sagde Flynn. "Det er slående, at det er de samme celler, der danner gevirer. Og de karakteristiske mønstre for genekspression i kvæghorn og hjortegevirer, i forhold til andre knogle- og hudvævs-'kontroller', giver overbevisende beviser for fælles oprindelse af grundlæggende aspekter af disse spektakulære knoglestrukturer i en gammel forfader."

Ved at sammenligne deres nyligt sekventerede kvæghorn-transkriptomer med transkriptomer af hjortegevir og grisehud, bekræftede Calamari og Flynn for første gang med transkriptomer, at familiespecifikke forskelle i hovedbeklædning sandsynligvis udviklede sig som uddybninger af en generel knoglestruktur arvet fra en fælles forfader.

"Ud over genekspressionsmønstre, der understøtter en enkelt oprindelse af horn og gevirer, viser vores resultater også, at reguleringen af ​​genekspressionsmønstre i disse strukturer kan afvige fra andre knogler," sagde Calamari.

"Disse resultater hjælper os med at forstå den evolutionære historie af horn og gevirer og kunne tyde på, at forskelle i andre drøvtyggeres kranievedhæng, såsom ossicones og pronghorns, også er uddybninger af et fælles forfædres kranievedhæng."

Flere oplysninger: Zachary T. Calamari et al., Genekspression understøtter en enkelt oprindelse af horn og gevirer hos hovpattedyr, Communications Biology (2024). DOI:10.1038/s42003-024-06134-4

Journaloplysninger: Kommunikationsbiologi

Leveret af American Museum of Natural History