Расшифровка эволюционного перехода от рептильной челюсти к млекопитающему носу
Лицо — одна из самых характерных черт позвоночных, сильно различающаяся у разных видов, но сохраняющая сложную анатомическую структуру. У млекопитающих есть "нос", способный активно улавливать запахи, отделённый от челюстей, что увеличило сложность их лица по сравнению с рептилиями. Как возникло такое лицо млекопитающих, долгое время оставалось загадкой.
Исследователи из Японии под руководством доктора Хироки Хигасиямы провели всесторонний трёхмерный анализ развития черепно-лицевой области мыши, чтобы пролить свет на эволюцию лица млекопитающих и человека. Результаты опубликованы в Journal of Morphology.
Методы исследования
Учёные проследили развитие лица мыши от средних эмбриональных стадий (9.0 дней после зачатия, dpc) до периода перед рождением (18.5 dpc). Они использовали несколько методов окрашивания для визуализации хрящей, костей и нервов. Гистологические срезы были реконструированы в 3D-модели для изучения пространственных взаимоотношений скелетных, нервных и сосудистых структур.
Ключевые выводы
- Раннее развитие головы и периферических нервов у мыши соответствует общим паттернам, характерным для других челюстноротых позвоночных.
- Раннее формирование хряща основания черепа также следует типичному для млекопитающих паттерну и остаётся сравнимым с таковым у рептилий.
Новая гипотеза эволюции верхней челюсти
Результаты бросают вызов традиционным взглядам. Ранее считалось, что кости челюсти млекопитающих напрямую унаследованы от рептилий. Новые данные убедительно поддерживают гипотезу Голо-верхнечелюстной кости (Holo-maxillary hypothesis), ранее предложенную авторами.
Согласно этой гипотезе:
- В ходе эволюции млекопитающих предчелюстная кость (premaxilla) — кость-предок челюсти — была утрачена, а её область была перепрофилирована для формирования носа, отделив его от верхней челюсти.
- Одновременно возникла новая челюстная кость — резцовая (incisivum), которая включила элементы сошниково-носовой кости (septomaxilla) и сошника (vomer).
Это означает, что верхняя челюсть млекопитающих претерпела серьёзную структурную реорганизацию, отличающую её от челюсти рептилий.
Применимость к человеку
Сравнение данных по мыши с литературными данными по развитию черепно-лицевой области человека показало, что предложенная схема применима и к морфологии лица человека. В эмбриональном развитии человека формируется временная верхнечелюстная кость (incisivum), которая позже срастается с верхнечелюстной костью (maxilla). Гипотеза о том, что incisivum состоит из сошниково-носовых и нёбных элементов, помогает объяснить расхождения в сообщениях о местах её окостенения. Это понимание может также способствовать лучшему изучению черепно-лицевых аномалий, таких как заячья губа и волчья пасть.
Исследование даёт детальное описание развития черепно-лицевой области мыши, помогая пересмотреть эволюционный путь формирования лица млекопитающих и человека. Оно укрепляет фундамент для биомедицинских исследований на мышах и отвечает на фундаментальный вопрос: как сформировалось наше лицо?