Новое исследование проливает свет на эволюционное происхождение челюстей позвоночных

Челюсти — это костные или хрящевые структуры, удерживающие зубы во рту у большинства позвоночных. Несмотря на многочисленные исследования, их эволюционное происхождение и развитие до конца не изучены.

Исследователи из Университета Цукубы, Университета Эхиме и других институтов Японии и Европы изучили ключевой компонент челюсти позвоночных — тройничный нерв. Их работа, опубликованная в Zoological Letters, выявила уникальные паттерны в распределении нейрональных сом и экспрессии генов Hmx у миног, которые отсутствовали у акул.

Тройничный нерв как ключ к эволюции челюсти

«Тройничный нерв — ключевой компонент для понимания эволюции челюсти, так как он играет решающую роль в качестве сенсомоторного интерфейса для эффективного управления челюстью», — пишут Мотоки Тамура, Рёта Исикава и их коллеги.

Этот нерв, состоящий из двигательных и сенсорных нейронов, также есть у миног — современных бесчелюстных позвоночных. У обоих групп он имеет три основные ветви, но их гомология сейчас ставится под сомнение.

Сравнение миног и акул

Учёные сравнили распределение сенсорных нейронов тройничного нерва и паттерны экспрессии генов Hmx (связанных с развитием нервной системы) у миног и акул. Предыдущие исследования на мышах показали, что ген Hmx1 экспрессируется в специфическом сегменте нейронов rV₃.

Результаты исследования

• У акул была подтверждена консервативная экспрессия Hmx1 в нейрональных сомах rV₃, распределённых в каудальной части тройничного ганглия.
• У миног гены Hmx показали особые паттерны экспрессии, схожие с экспрессией Hmx1 у челюстных позвоночных, но маркирующие нейрональные сомы второй ветви нерва.

Таким образом, паттерны экспрессии Hmx и распределение нейронов у акул были схожи с мышиными, а у миног — существенно отличались. На основе этих наблюдений исследователи предложили две альтернативные гипотезы возможной эволюционной истории ветвей тройничного нерва.

Эти выводы дают новое понимание эволюционного происхождения челюсти позвоночных и могут стать основой для дальнейших сравнительных исследований.