Hvordan de genetiske tegninger for lemmer kom fra fisk

Udviklingen af ​​lemmer fra fisk til landdyr er et fascinerende eksempel på, hvordan genetiske ændringer kan føre til dybtgående morfologiske tilpasninger. De genetiske tegninger for lemmer hos landdyr kan spores tilbage til fiskens evolutionære historie, og studiet af disse ændringer giver indsigt i de mekanismer, der ligger til grund for lemmernes udvikling og evolution.

1. Hox-gener :Hox-gener er en gruppe af transkriptionsfaktorer, der spiller en afgørende rolle i bestemmelsen af ​​identiteten og positionen af ​​kropsstrukturer langs den anterior-posteriore akse. Hos fisk er Hox-gener involveret i at specificere identiteten af ​​finnestråler og organiseringen af ​​finneskelettet. Under overgangen fra vand til land muliggjorde ændringer i reguleringen og ekspressionen af ​​Hox-gener modifikation af finnestrukturer til lemmer.

2. Sonic Hedgehog (Shh) :Shh er et signalmolekyle, der er involveret i lemmerudvikling og mønsterdannelse. Hos fisk kommer Shh til udtryk i de udviklende finner og spiller en rolle i reguleringen af ​​finnens vækst og form. Under udviklingen af ​​lemmer bidrog modifikationer i Shh-signalvejen, såsom ændringer i timingen og placeringen af ​​Shh-ekspression, til dannelsen af ​​lemmercifre og udviklingen af ​​lemmerskelettet.

3. Parrede boksgener (Pax-gener) :Pax-gener er en anden gruppe af transkriptionsfaktorer, der er essentielle for udvikling af lemmer. Hos fisk er Pax-gener involveret i udviklingen af ​​bryst- og bækkenfinnerne. Ændringer i reguleringen og ekspressionen af ​​Pax-gener under evolution muliggjorde transformation af finner til lemmer med forskellige segmenter og cifre.

4. Co-option og ændring af eksisterende genetiske veje :Udviklingen af ​​lemmer involverede co-option og modifikation af genetiske veje, der allerede var til stede i fisk. For eksempel var det genetiske værktøjssæt til at bygge lemmer sandsynligvis afledt af det allerede eksisterende genetiske kredsløb til finneudvikling. Over tid førte ændringer i reguleringen og interaktionerne af disse genetiske veje til fremkomsten af ​​lemmer med specialiserede funktioner til terrestrisk bevægelse.

De genetiske tegninger for lemmer hos landdyr er resultatet af evolutionære modifikationer og tilpasninger af eksisterende genetiske veje. Ved at studere ændringerne i genregulering, ekspression og interaktioner har forskere opnået indsigt i de mekanismer, der ligger til grund for overgangen fra finner til lemmer og diversificeringen af ​​lemmerstrukturer på tværs af forskellige hvirveldyrslinjer.