• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26 апреля
Андрей Папиш
464

У хрящевых рыб нашли суставы как у наземных животных

4.5

Американские биологи проанализировали происхождение суставов у хрящевых рыб и морских миног на молекулярном и геномном уровнях. Результаты экспериментов показывают, что смазанные суставы возникли еще до эволюции костей.

Взаимодействия между смазывающими веществами в суставе
(А) Взаимодействия между смазывающими веществами в суставе, такими как гиалуронан, аггрекан и другие. (B-D) Окрашивание показывает наличие гликозаминогликанов в челюсти (B) и тазу (C) ежового ската, а также в хряще глотки морской миноги (D). (E) Хрящевой скелет морской миноги экспрессирует белок, связывающий протеогликаны. (F,F') В тазовом суставе молодого ската на суставных поверхностях экспрессируется аггрекан — протеогликан, характерный для синовиальных суставов. (G,G') CD44, гликопротеин клеточной поверхности и рецептор гиалуроновой кислоты, экспрессируется на суставных поверхностях и в подсуставных областях тазовых суставов молодого ската / © bioRxiv, Neelima Sharma et al.

Суставы — подвижные сочленения костей, покрытые суставной сумкой, синовиальной оболочкой и жидкостью — позволили животным плавно передвигаться и сохранять стабильность при перемещении. Раньше считалось, что это изобретение наземных позвоночных, поскольку при выходе на сушу изменился тип передвижения. Однако впоследствии белки, которые смазывают суставы, обнаруживали в челюстях костных рыб данио-рерио (Danio rerio), трехиглой колюшки (Gasterosteus aculeatus) и у пятнистой панцирной щуки (Lepisosteus oculatus).

Эти находки отодвинули эволюционное происхождение смазанных суставов как минимум на 410 миллионов лет назад к общему предку позвоночных животных. Но точнее определить дату возникновения такого механизма сложно, поскольку суставная ткань не сохраняется в ископаемых скелетах.

Скольжение костей в суставе обеспечивают несколько вещей. Во-первых, место соединения на костях покрыто упругим гиалиновым хрящом. Во-вторых, сустав смазывают белки хондроитинсульфаты (аггрекан, лубрицин), коллагены двух типов, гликозаминогликаны (гиалуроновая кислота) и гликопротеин CD44. Все они предотвращают трение костей при движении. По этим признакам американские биологи решили узнать, есть ли синовиальные суставы у хрящевых рыб, считающихся предками позвоночных. Для это ученые изучили устройство скелета акул, скатов и бесчелюстных миног. Препринт исследования опубликован на сайте bioRxiv.

Микротомография и гистология показывают наличие разделенных сочленений с полостями у молодых ежовых скатов, но не у морских миног. (A, B) 3D-реконструкция хрящевого скелета молодых скатов (стадия 33) показывает сочленения с взаимной геометрией поверхностей в челюсти (A) и тазу (B). (C, D) Сочленения ската в челюсти (C) и тазовом ребре между тазовым поясом (D). (E) 3D-реконструкция хрящевого скелета молодой миноги в боковом ракурсе. (F, G) Невзаимозаменяемость хрящевых элементов у миноги и отсутствие суставных полостей, о чем свидетельствует наличие контраста между соседними элементами. (H, I) Гистохимическое окрашивание показывает наличие полостей в суставах челюсти (H) и таза (I) молодого ската. (J, K) Гистохимическое окрашивание показывает наличие суставов без полостей у миноги / © bioRxiv, Neelima Sharma et al.

Авторы работы исследовали скелетную морфологию эмбрионов белопятнистой кошачьей акулы (Chiloscyllium plagiosum), ежового ската (Leucoraja erinacea) и молодой особи морской миноги (Petromyzon marinus). Микротомография и гистологический анализ показали, что у хрящевых рыб есть сочленения с полостями наподобие суставов в челюстях и тазовой области, но у миног отдельных хрящевых элементов не было. Выстилка суставной полости ската и акулы напомнила ученым мембрану из хондроцитов тетраподов, а морфология походила на суставы куриного эмбриона.

Метод окрашивания выявил в составе суставной поверхности скатов коллаген второго типа и гликозаминогликаны. С помощью геномного анализа биологи обнаружили, что у скатов смазывающие белки (аггреканы, CD44 и другие) выделяются только в области сустава, тогда как у миноги — по всему хрящевому скелету. Также выяснилось, что разделение хрящей на два и формирование посередине суставной полости происходит у скатов между 32-й и 33-й стадией развития.

Чтобы узнать, какой процесс стоит за созданием сустава, авторы работы вызвали у некоторых эмбрионов паралич мышц. В результате у парализованных особей суставных полостей в тазовой и челюстной областях не возникло, тогда как у нетронутых взрослых рыб все было в порядке. Биологи сделали вывод, что сустав между хрящами формируется мышечными сокращениями.

Результаты работы показали, что синовиальные суставы возникли еще до эволюции костей, а генами, которые продуцируют смазывающие белки, обладали уже бесчелюстные морские миноги — поэтому их тело такое гибкое. Это позволяет предположить, что хрящевые рыбы использовали уже существующие инструменты, но специализировали их для движений челюсти и плавников в более жестком и длинном скелете.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
10 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

Сегодня, 08:15
Полина Меньшова

Нейросети научились систематически внушать собеседнику ложные убеждения. При этом для обмана рассмотренные языковые модели никто специально не тренировал, а в некоторых случаях им даже запрещали вести себя нечестно.

Сегодня, 12:33
Мария Азарова

Лимфатические узлы — чувствительные мишени для канцерогенных химических веществ. Появляется все больше доказательств того, что иммунологические нарушения из-за воздействия растворителей, антипиренов, пестицидов и красок для волос играют ключевую роль в начале развития злокачественных лимфом. Опасны ли в этом смысле татуировки, выяснила команда медиков из Швеции.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

10 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: