Haare, Federn und Schuppen haben einen gemeinsamen Vorfahren

Einer Gruppe von Wissenschaftlern aus der Schweiz konnte nachgewiesen werden, dass Haare, Schuppen und Federn homolog sind und von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen - Reptilien. Der theoretische Hintergrund und die experimentellen Ergebnisse wurden auf den Seiten der Zeitschrift Science Advances und kurz in einer Pressemitteilung, die im Auftrag der Universität Genf vorgestellt wurde, ausführlich behandelt . Heute werden wir darüber sprechen, was als Beweis für eine solch kühne Aussage gedient hat und welche Schlussfolgerungen für die weitere Forschung es uns ermöglichen, die Arbeit zu erledigen.



Die meisten Säugetiere, Vögel und Reptilien sind leicht an ihren Haaren, Federn und Schuppen zu erkennen. Das Fehlen von Übergangsformen zwischen den Schuppen und Haaren in den Fossilien und die signifikanten Unterschiede in ihrer Morphogenese und Proteinzusammensetzung haben jedoch zu Kontroversen über ihre jahrzehntelange gemeinsame Abstammung geführt.

Wissenschaftler wissen seit langem, dass sich Säugetierhaare und Vogelfedern aus der Urstruktur des Placodes entwickeln - eine Art Verdickung der Epidermis mit Säulenzellen, die die Proliferationsrate verringert und spezifische Gene erzeugt. Diese Beobachtung zog wiederum eine Grenze zwischen Anhängern eines einzelnen Vorfahren bei Vögeln und Säugetieren und Gegnern dieser Annahme und behauptete, dass beide Arten völlig unterschiedliche Arten mit unterschiedlichen Stammbäumen seien. Darüber hinaus haben die Befürworter der neuesten Version die Tatsache ignoriert, dass man gezwungen ist, die Tatsache zu akzeptieren, dass die beiden völlig unterschiedlichen Arten nach ihren Behauptungen den Placode unabhängig voneinander „erfunden“ haben.

Im Jahr 2015 veröffentlichten Wissenschaftler der Yale University (USA) einen Artikel, in dem sie zeigten, dass Schuppen, Haare und Federn in einem frühen Entwicklungsstadium eine gemeinsame molekulare Signatur haben. Die veröffentlichten Ergebnisse haben das Feuer eines langjährigen Streits zwischen den beiden Schulen der Evolutionisten angeheizt. Anhänger von einem von ihnen hielten weiterhin an der Vitalität der Hypothese fest, dass identische molekulare Signaturen den allgemeinen evolutionären Ursprung von Hautanhängen belegen, und Befürworter des anderen, dass für die Entwicklung verschiedener Hautanhänge während der Evolution zu einem bestimmten Zeitpunkt dieselben Gene wiederverwendet wurden.

Punkte über "Und"

Die jüngsten Arbeiten der Biologen Nicolas Di-Poï und Michel C. Milinkovitch vom Institut für Genetik und Evolution der Universität Genf (UNIGE) und des Schweizerischen Instituts für Bioinformatik (SIB) haben dieser langjährigen Diskussion ein Ende gesetzt. Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass sich Reptilienschuppen aus Placodes mit anatomischen und molekularen Signaturen entwickelt haben, die denen von Vögeln und Säugetieren in den frühen Entwicklungsstadien ähnlich sind.

Die Studien analysierten die morphologischen und molekularen Eigenschaften der Haut während der embryonalen Entwicklung von Krokodilen, Schlangen und Eidechsen. „Unsere Studie liefert nicht nur neue molekulare Daten, die die Arbeit des amerikanischen Teams ergänzen, sondern enthüllt auch wichtige mikroanatomische Fakten“, erklärt Michel Milinkovich. „In der Tat haben wir neue molekulare Signaturen im Reptil identifiziert, die mit denen identisch sind, die bei der Entwicklung von Haaren und Federn beobachtet wurden, sowie das Vorhandensein eines anatomischen Placodes ähnlich dem von Säugetieren und Vögeln. Dies weist darauf hin, dass drei Arten von Hautanhängen homolog sind: Schuppen bei Reptilien, Federn bei Vögeln und Haare bei Säugetieren, trotz ihrer sehr unterschiedlichen Endformen, die sich aus ihrem gemeinsamen Vorfahren, den Reptilien, entwickelt haben. “



Ein Schlüsselgen für die Entwicklung von Hautanhängen

In der nächsten Phase der Studie untersuchten die Autoren Bartagamen, die durch drei Formen dargestellt werden. Die erste Form ist eine gewöhnliche Wildart, die zweite Form ist kleiner und die dritte wiederum mutiert in zwei Richtungen mit vielen verschiedenen Defekten, einschließlich des vollständigen Fehlens von Schuppen. Durch den Vergleich der Genome der drei untersuchten Unterarten von Bartagamen konnten die Wissenschaftler das defekte Gen identifizieren, das eine bestimmte Vielfalt von Formen mit sich brachte. Dies ist Ectodislazin-A (EDA), dessen Mutation letztendlich zur Freisetzung einer der Formen von Bartagamen aus Schuppen führte.

"Wir haben festgestellt, dass das eigentümliche Aussehen dieser nackten Eidechsen auf eine Fehlfunktion von Ectodysplasin-A zurückzuführen ist, einem Gen, dessen Mutation im menschlichen Körper und in Mäusen bekanntermaßen signifikante Abweichungen in der Entwicklung von Zähnen, Drüsen, Nägeln und Haaren hervorruft", erklärte er Michelle Milinkovich. Basierend auf Forschungen und vergleichenden Analysen zeigten Schweizer Wissenschaftler, dass bei Eidechsen mit einem mutierten EDA-Gen die Struktur des Placodes verletzt wird, ebenso wie Säugetiere oder Vögel, die von ähnlichen Mutationen im selben Gen betroffen sind, keine eigenen Haare oder Federn aus dem Placode entwickeln können. Diese Daten zeigen zusammenfassend den gemeinsamen Ursprung von Schuppen, Federn und Haaren.

Nachdem Wissenschaftler solch überzeugende Beweise für eine Einheit des Ursprungs erhalten haben, beabsichtigen sie, die Forschung fortzusetzen, die Mechanismen zu identifizieren und zu beschreiben, die der Entwicklung einer bestimmten Form von Hautanhängen zugrunde liegen. Dies wird wiederum eine Antwort auf eine weitere entscheidende Frage liefern: Wie hat die älteste schuppige Hautbedeckung die bestehende morphologische Vielfalt von Schuppen, Federn und Haaren hervorgebracht? „Wir hoffen, dass diese Studien unser Verständnis der physikalischen und molekularen Mechanismen ergänzen, die zur Komplexität und Vielseitigkeit des Lebens während der Evolution führen“, fasste Malinkovich zusammen.

Es ist interessant, dass Michel Malinkovich früher, als er die Fähigkeit des Chamäleons untersuchte, seine Farbe zu ändern , die Natur dieses erstaunlichen Phänomens erklären konnte, indem er die räumliche Struktur von Hautnanokristallen aktiv umstrukturierte.



Science Advances 24 Jun 2016:
Vol. 2, no. 6, e1600708
DOI: 10.1126/sciadv.1600708

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Source: https://habr.com/ru/post/de395759/