Descoperire majoră în biologia evoluționistă: cum evoluează membrele repetitive?
București – Un nou studiu, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, aduce o perspectivă fascinantă asupra uneia dintre cele mai mari enigme ale biologiei evoluționiste: modul în care au evoluat membrele repetitive, cum ar fi degetele sau, în cazul peștilor, înotătoarele. Cercetarea, realizată de Andrew Gillis de la Marine Biological Laboratory, ne apropie de înțelegerea mecanismelor care stau la baza acestui proces complex.
Studiul se concentrează pe o specie de pește cunoscută sub numele de Leucoraja erinacea. Descoperirile sugerează că două populații diferite de celule din embrion pot genera aceleași structuri repetitive la adult, respectiv înotătoarele pereche și arcurile branhiale. Această echivalență la nivel de dezvoltare ar putea explica modul în care au evoluat membrele repetitive.
O nouă perspectivă asupra evoluției
Explicația clasică pentru evoluția structurilor repetitive presupune transformarea treptată a unei părți a corpului în alta. De exemplu, aripiile insectelor ar fi evoluat din segmente ale picioarelor. Biologul Karl Gegenbauer a propus, în secolul al XIX-lea, că membrele vertebratelor (înotătoarele sau picioarele) provin din transformarea arcurilor branhiale.
„Studiul nostru propune o altă perspectivă, care nu necesită neapărat transformarea unei structuri în alta. Încercăm să definim omologia serială din punct de vedere al dezvoltării”, explică Gillis. Cercetătorii au descoperit gene și mecanisme comune implicate în formarea scheletului branhiilor și al înotătoarelor, sugerând o origine evolutivă legată.
Experimentul care aduce un răspuns
Surpriza a venit în 2020, când s-a descoperit că populațiile celulare care formează branhiile și înotătoarele nu sunt complet separate, ci se suprapun. Noul studiu a testat experimental această idee. Cercetătorii au transplantat celule care formează branhii într-o înotătoare în dezvoltare, iar acestea s-au integrat perfect. Invers, celulele destinate înotătoarelor au fost mutate într-o zonă unde se formează maxilarul și au funcționat normal.
„Asta înseamnă că aceste celule sunt echivalente și interschimbabile. Propunem că tocmai acest lucru explică de ce structurile rezultate sunt omoloage”, adaugă Gillis. Celulele pot răspunde la semnalele din mediul lor, fie că este vorba despre formarea unei înotătoare sau a unei branhii. Răspunsul similar ar putea fi codificat genetic, cercetătorii investigând acum acest aspect.
Aplicând această idee la alte structuri, Gillis sugerează că o celulă destinată coloanei lombare ar putea deveni una cervicală dacă ar fi mutată în acea zonă în timpul dezvoltării. Cu toate acestea, întrebarea inițială, cum au evoluat înotătoarele pereche, rămâne deschisă, în mare parte din cauza lipsei fosilelor relevante.
