Тим научници за првпат го следеле формирањето на перките и утврдиле дека прстите се формирани од истите структури, односно од оние кои кај рибите се појавуваат во одделените делови на перките. Истражувањето е објавено во списанието Nature.Новото истражување покажува дека развојот на коските на човечките прсти и рибните перки е делумно контролиран од исти два гена: Hoxa-13 и Hoxd-13.
Излегувањето на животните на суво е придружено со бројни еволутивни трансформации, чие изучување е една од најинтересните теми во биологијата. На многу начини останува нејасно прашањето за претворање на перките на рибите во екстремитети на 'рбетните животни, поточно – појавата на раката и прстите со дистална (оддалечена од основата) положба.
Оваа студија на проф. Нил Шубин на Универзитетот во Чикаго и неговите колеги, открива нови аспекти на овој процес.
Авторите го фокусирале своето внимание на генетските кластери HoxA и HoxD, кои го одредуваат развојот на екстремитетите. Кластерите на овие гени се појавиле како резултат на дуплирање, така што тие содржат многу слични варијанти на гени кои во биологијата се нарекуваат паралози. Иако слични, паралози во различни кластери можат да вршат малку различни функции.
Така, работата на HoxA е потребна за нормално формирање на проксималниот (близу до основата) дел од слободниот екстремитет, а HoxD – дисталниот, вклучувајќи ја дланката. Различни експерименти на глувци покажаа длабоки нарушувања во развојот на екстремитетите. Но, таквите обиди не се изведени досега на риби, иако тие би можеле да ги наведат можните механизми за реализација на еден тип екстремитети во други и појавата на рацете, нозете и прстите на земните 'рбетници.
Нил Шубин и неговите колеги користат како пример рибит од аквариум, зебраста или Данска-рерио, која е стандарден експериментален објект.
Научниците добиле со помош на методот CRISPR / Cas9, линии на животни со отклучени паралози Hox13 (земени поединечно или заедно). Потоа истражувачите го следеле развојот на мутираните животни, како и развојот на хибриди добиени од нивните вкрстување со природниот изглед. Се покажало дека недостатокот на активниот ген доведува до неможност да се формираат нормални коскени зраци. Покрај тоа, со користење на флуоресцентни маркери, авторите изработиле „карта на зачетоци“- шема на раниот ембрион ја покажува локацијата на местата кои подоцна се развиваат во специфични органи и ткива на возрасниот организам.
Овие експерименти направија можно да се најде одредена група од клетки, од кои се формираат перките на рибите и екстремитетите на 'рбетниците и покажуваат дека прстите се појавуваат од истите структури како зраците на перките на коскените риби.
Клетките во кои настапува експресија на Hox13 (означени со црвено) ги формираат прстите на кучето и зраците на перките кај рибите. Блокада на генот води до дефекти во нивниот развој. Крајно е илустрирана хипотезата за ситуации кои водат до формирање на мутанти со перки без зраци (Tetsuya Nakamura et al., 2016)
Научниците претпоставуваат дека формирањето на зраците на перките се случува под влијание на паралози на генот Hox13. Тој може да ја стимулира миграцијата на клетките-претходници на ендохондриалната (т.е. во рамките на рскавицата), односно коскеното ткиво, кон далечниот (дистален) крај на идниот екстремитет. Според оваа хипотеза, нарушувањата на Hox13 доведуваат до недостаток на клетките-претходници во ембрионите во пределот на екстремитетите, како резултат на што возрасните риби се без зраци на перките и остануваат само со површински (кожни) помали коски.
За разлика од нив, дланката и прстите на кучето се состојат само од ендохондриални коски и во ембрионалниот стадиум се бара интензивна миграција на клетките-претходници на ендохондриалното ткиво.
„Постојат две главни тенденции во основата на преминот од перки кон екстремитети на кучето – серво ендохондриални и загубата на кожните коски“, – сумираат авторите и додаваат:
„Овие трендови се следат и на генетско и на клеточно ниво.“Новото истражување покажува дека развојот на коските на човечките прсти и рибните перки е делумно контролиран од исти два гена: Hoxa-13 и Hoxd-13.
