Nature Communications: Выяснилось, почему у эму неправильные крылья

Учёные выяснили, как у эму укорачиваются и асимметрично срастаются кости крыльев. Это происходит из-за отсутствия мышечной ткани в дистальных отделах крыльев, что приводит к недостаточной механической нагрузке.

Команда обнаружила мышечные прогениторные клетки, которые имеют двойную идентичность: они обладают характеристиками как миогенных клеток, происходящих из сомита, так и клеток мезодермы боковой пластинки. Эти клетки погибают во время развития мышц, предотвращая формирование дистальных мышц.

Исследование объясняет, как различия в эмбриональном и фетальном движении влияют на морфологическую эволюцию, раскрывая сложные процессы формирования скелетных структур.

Профессор Микико Танака из Токийского технологического института и её команда, включая бывших и нынешнюю аспиранток, вместе с другими учёными раскрыли механизм, лежащий в основе скелетного сокращения и асимметрии крыльев эму.

Исследование показало, что из-за отсутствия формирования дистальных мышц не хватает механостресса в процессе развития. Это приводит к костным аномалиям.

Также выяснилось, что мышечные прогениторные клетки с двойной идентичностью гибнут во время превращения в мышечные волокна. Из-за этого мышцы формируются неправильно.

Возможно, различия в эмбриональном и фетальном движении влияли на формирование частей тела в ходе эволюции.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Справочная информация

У эму — нелетающей птицы — крылья сильно уменьшены.

Команда учёных выяснила, что у крыльев эму кости не только укорочены, но и срастаются асимметрично. Это происходит из-за того, что на дистальных частях крыльев не формируются мышцы. Из-за этого во время развития эмбриона и плода не хватает подвижности, которая нужна для формирования скелета.

Исследование показало, что в крыльях эму есть клетки-предшественники мышц с двойной идентичностью. Они сочетают в себе черты клеток-предшественников мышц сомита и клеток мезодермы боковой пластинки.

Во время дифференцирования в мышечные волокна эти клетки погибают, из-за чего мышцы формируются неправильно. Это может влиять на морфологическую эволюцию.

Результаты исследования

У эму кости крыльев у разных особей различаются по длине и узору. Даже левое и правое крылья одной особи могут быть разными.

Это связано с отсутствием мышечных образований в дистальной части крыльев. Из-за этого во время развития костей возникают неадекватные механические нагрузки.

Кроме того, гибель клеток мышечных предшественников нарушает развитие мышечной структуры крыла. Это приводит к обездвиживанию и скелетным аномалиям.

Влияние на общество

Исследование показывает, как важны эмбриональное и фетальное движения для формирования скелета. Они не только удлиняют скелетные элементы, но и делают кости симметричными.

Если у эмбриона недостаточно подвижности из-за проблем с мышцами, это может повлиять на развитие скелета — как, например, у эму. Вероятно, экологические факторы, которые влияют на движения эмбриона и плода, сильно сказываются на эволюции и разнообразии видов.

Будущие направления

Это исследование показало, как движение эмбриона и плода влияет на развитие скелета. В будущем команда хочет выяснить, как различия в этом движении могут влиять на скелет позвоночных. Это исследование помогает понять, как факторы окружающей среды влияют на эволюцию через воздействие на движение плода.

19.09.2024