Jusztina
12 °C
23 °C

Tudjuk, hogyan fejlődött kézzé az úszó

2016.08.18. 14:58

A Chicagói Egyetem kutatói bejelentették, hogy az emberi kéznek nem csupán az emlősök végtagjaival van szoros evolúciós kapcsolata, hanem a halak úszóival is. Egy váratlan és rendkívüli felfedezés segítette a kutatókat megérteni, hogyan hagyták el őseink a vizeket, hogyan alakultak az uszonyok végtagokká, amelyekkel meghódították a szárazföldet.

18ZIMMER-superJumbo
Fotó: Marie Kmita, Andrew Gehrke

Szabad szemmel semmilyen hasonlóságot nem látunk a halak úszója és az ember keze között. A kéz a kar végén van, olyan csontjai vannak, amelyek porcszövetből alakulnak, ki és erek vannak benne.

A halaknak nincsenek ilyen csontjai, csak némi kezdemény az úszók tövénél. Az úszó nagy része nagyon vékony szálakból áll, amely teljesen más szövetből épül fel.

A különbség már régóta izgatta a kutatók fantáziáját. A fosszíliák azt mutatták, hogy létezik egy közös ős, a 430 millió évvel ezelőtt élt hal. A négy végtaggal rendelkező állatok nagyjából 360 millió évvel ezelőtt fejlődtek ki.

Két évtizeden keresztül Neil H. Shubin evolúcióbiológus két különböző módszerrel vizsgálta a kérdéskört. Egyrészről megpróbált minél több fosszíliát felkutatni abból az időből. Talált is egy Tiktaalik névre hallgató élőlényt, amely 370 millió éve élt. Ennek a halnak végtagszerűek voltak az úszói, legalábbis az úszók tövénél olyan porcszövetekből álló csontok voltak, mint az emberi karban vannak, de az állatnak nem voltak ujjai.

Amikor Shubin nem fosszíliákat keres, az egyetem egyik laborját irányítja, ahol kollégái négylábúakat vizsgálnak, és összehasonlítják ezek embrióit a halak embriójával. Ezek ugye az elején nagyon egyformának tűnnek, mindenki látott már olyan képsorozatot, hogy az emlősök embriója mennyire hasonlít más állatokéhoz a legelején, mindkettő fejből és farokrészből áll.

Ezek után két dudorpár fejlődik ki a test két oldalán. A dudorokból a halaknál az úszók lesznek, a négylábúaknál a végtagok. Az utóbbi években a kutatók megtalálták az ezek növekedéséért felelős géneket. 1996-ban például egy francia kutatócsoport megtalálta azokat a géneket az egerekben, amelyek a láb növekedésért felelősek.

Amikor a kutatók lekapcsolták a Hoxa-13 és a Hoxd-13 géneket, az egerek növesztettek ugyan lábat, de lábfejet nem. Shubin tudta, hogy a halakban is van olyan gén, amely kapcsolódik a Hoxa-13 és a Hoxd-13 génekhez. Arra volt kíváncsi, hogy mire jók ezek, de az 1990-es években még senki nem tudta, hogyan kell géneket kikapcsolni halakban. Mostanra azonban odáig fejlődött a genetika, hogy a kutatók elvileg bármilyen élőlényben tudják változtatni a géneket.

Három évvel ezelőtt Tetsuya Nakamura, Shubin laborjának egyik kutatója a Crispr technológiával kezdte el manipulálni a halembriókat. A zebrahalat választotta, mert annak átlátszó embriói megkönnyítették a folyamat nyomon követését. A zebrahal deformált úszót fejlesztett, az alapja megvolt, de a hosszú szálak nem.

Shubin párhuzamosan egy másik kísérletet is végzett, amely hasonló eredményt hozott. Bebizonyosodott, hogy a négylábúak végtagjainak és a halak úszóinak a fejlődése hasonló szabályok szerint zajlik. Mindkét esetben a Hox gének mondják meg a sejteknek, hogy mit építsenek. A hiányzó láncszem pedig a következő: az ősöknél a sejtek megkapták az utasítást, de úszó helyett más szövetű csontokat kezdtek el építeni. Persze nem egyik pillanatról a másikra, hanem évmilliók alatt.