Новый механизм редукции крыльев эму

Исследователи обнаружили новый механизм, лежащий в основе редукции и асимметрии скелета крыльев эму. Их работа показывает, что отсутствие формирования дистальных мышц приводит к недостатку механического стресса во время развития, что вызывает наблюдаемые аномалии костей.

Исследование предполагает, что вариации в эмбриональных и фетальных движениях могут играть значительную роль в формировании частей тела в ходе эволюции.

Результаты опубликованы в Nature Communications.

Эму — нелетающая птица, чьи крылья подверглись значительной редукции. Однако точные механизмы этих морфологических изменений оставались в основном неизвестными. В данной работе команда показала, что редукция скелета крыльев эму характеризуется не только укорочением, но и асимметричным сращением костей.

Было установлено, что эти скелетные аномалии вызваны отсутствием формирования мышц в дистальной части крыльев, что приводит к недостаточному движению во время развития, необходимому для формирования эмбрионального и фетального скелета.

Кроме того, исследование обнаружило в крыльях эму клетки-предшественники мышц, обладающие двойной идентичностью: они сочетают черты клеток-предшественников мышц, происходящих из сомитов, и клеток латеральной пластинки мезодермы. Эти клетки подвергаются гибели в процессе дифференцировки в мышечные волокна, что приводит к сбою в формировании мышц. Полученные данные указывают, что различия в эмбриональных и фетальных движениях могут существенно влиять на морфологическую эволюцию.

Команда подтвердила, что кости крыльев эму не только укорочены, но и демонстрируют значительные вариации в паттерне и длине как между особями, так и между левым и правым крылом одной особи. Этот отличительный скелетный паттерн связан с отсутствием формирования мышц в дистальной области крыльев, что ведёт к недостаточному механическому стрессу во время развития костей.

Исследование подчёркивает ключевую роль, которую эмбриональные и фетальные движения играют не только в удлинении скелетных элементов, но и в симметричном паттернировании костей. Результаты демонстрируют значительное влияние, которое недостаточное эмбриональное движение (особенно в случаях дефектов формирования мышц, как у эму) может оказывать на эволюцию скелета. Работа предполагает, что факторы окружающей среды, влияющие на эмбриональные и фетальные движения, могут иметь далеко идущие последствия для морфологической эволюции и диверсификации.

Это исследование продемонстрировало глубокое влияние эмбриональных и фетальных движений на эволюцию скелетной морфологии. В дальнейшем команда планирует изучить, как вариации в таких движениях могут влиять на эволюцию скелета у позвоночных в целом. Работа открывает новые пути для понимания роли факторов окружающей среды в формировании эволюции морфологии через их воздействие на движения эмбриона и плода.