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. Mens fisk har finner til at svømme, har landdyr lemmer til at gå, løbe og andre aktiviteter på jorden. De genetiske tegninger for lemmer hos landdyr kan spores tilbage til fiskens evolutionære historie. Her er en oversigt over, hvordan de genetiske tegninger for lemmer kom fra fisk:

1. Hox-gener :Hox-gener er en gruppe master-regulatorgener, der styrer udviklingen af ​​kropsstrukturer langs den anterior-posteriore akse (hoved til hale) hos dyr. Hos fisk er Hox-gener involveret i udviklingen af ​​finner. Visse Hox-gener, såsom Hoxa13 og Hoxd13, er forbundet med dannelsen af ​​lemmerknopper hos landdyr.

2. Kooption af fiskegener :Under udviklingen af ​​landdyr fra fisk blev nogle fiskegener co-opteret til udvikling af lemmer. For eksempel blev genet Sonic hedgehog (Shh), som er involveret i finneudvikling hos fisk, valgt til udvikling af lemmer hos landdyr. Shh er afgørende for udvækst og mønster af lemmerknopper.

3. Ændringer i genekspression :De genetiske tegninger for lemmer hos landdyr involverer også ændringer i genekspressionsmønstre. Hos fisk udtrykkes visse gener i finner, mens ekspressionen af ​​disse gener hos landdyr flyttes til lemmerknopper. Disse ændringer i genekspression styres af regulatoriske elementer, der har udviklet sig over tid.

4. Udvikling af nye gener :Ud over at co-optere eksisterende gener, dukkede nye gener også op under udviklingen af ​​lemmer. For eksempel findes genet Lmbr1 specifikt i landdyr og er involveret i udvikling af lemmer. Lmbr1 menes at være opstået fra en genduplikationshændelse og efterfølgende specialisering til udvikling af lemmer.

5. Udviklingsændringer :Udviklingen af ​​lemmer involverede også ændringer i udviklingsprocesser. For eksempel sker dannelsen af ​​finner hos fisk gennem en proces kaldet finnefoldsudvækst. Hos landdyr kommer lemmerknopperne frem som udvækster fra kroppen, og de udviklingsmekanismer, der ligger til grund for denne proces, har afviget fra finnernes udvikling.

Overordnet set har de genetiske tegninger for lemmer hos landdyr deres oprindelse i fiskegener og udviklingsmekanismer. Gennem genco-option, ændringer i genekspression, udvikling af nye gener og udviklingsmæssige modifikationer blev det genetiske værktøj til udvikling af lemmer gradvist samlet under overgangen fra fisk til landdyr. Denne evolutionære proces er et eksempel på den bemærkelsesværdige tilpasningsevne og mangfoldighed af liv på Jorden.