_ Marsupiale și alte mamifere zborul a evoluat separat de multe ori și, în sfârșit, învățăm cum

Trage pentru lună. Chiar dacă ratezi, vei ateriza pe următorul copac. Multe grupuri de mamifere par să fi luat la inimă acest sfat evolutiv. Conform lucrării noastre recent publicate în Science Advances, este posibil ca animalele neînrudite chiar să fi folosit aceleași planuri pentru a-și construi „aripile”.

În timp ce păsările sunt campionii de necontestat ai cerului, stăpânind zborul în timpul Jurasicului, mamiferele au evoluat de fapt zborul mai des decât păsările. De fapt, șapte grupuri diferite de mamifere care trăiesc astăzi au ieșit în aer independent unul de celălalt.

Aceste experimente evolutive s-au petrecut pe animale împrăștiate în arborele genealogic al mamiferelor, inclusiv veverițe zburătoare, oposume marsupiale. iar colugo (vărul primatelor). Dar toate au ceva în comun. Este o structură specială a pielii între membrele lor, numită patagium sau membrană de zbor.

Faptul că aceste structuri similare au apărut de atâtea ori (un proces numit evoluție convergentă) sugerează că bazele genetice ale patagiei ar putea precede zborul. . Într-adevăr, ele ar putea fi împărtășite de toate mamiferele, chiar și de cele care trăiesc pe pământ.

Dacă acest lucru este adevărat, studierea patagiei ne poate ajuta să înțelegem mai bine adaptabilitatea incredibilă a mamiferelor. Am putea descoperi, de asemenea, aspecte necunoscute anterior ale geneticii umane.

În ciuda faptului că sunt structuri ale pielii aparent simple, patagia conține mai multe țesuturi, inclusiv părul, o gamă bogată de neuroni sensibili la atingere, țesut conjunctiv și chiar foi subțiri de mușchi. . Însă, în primele etape de formare, aceste membrane sunt dominate de cele două straturi principale ale pielii: dermul interior și epiderma externă.

La început, ele diferă cu greu de pielea vecină. Dar, la un moment dat, pielea de pe părțile laterale ale animalului începe să se schimbe rapid sau să se diferențieze. Dermul suferă un proces numit condensare, în care celulele se adună și țesutul devine foarte dens. Între timp, epiderma se îngroașă într-un proces numit hiperplazie.

La unele mamifere, această diferențiere are loc atunci când sunt încă un embrion în uter. Incredibil, totuși, la principalele noastre specii model - planarul de zahăr marsupial (Petaurus breviceps) - acest proces începe după naștere, în timp ce se află în punga mamei. Acest lucru ne oferă o fereastră incredibilă în formarea patagiumului.

Începând cu gliderul de zahăr, am examinat comportamentele a mii de gene active în timpul dezvoltării timpurii a patagiumului, pentru a încerca să ne dăm seama cum acest lanț de evenimentele sunt declanșate.

Am descoperit că nivelurile unei gene numite Wnt5a sunt puternic corelate cu debutul acelor modificări timpurii ale pielii - condensare și hiperplazie. Printr-o serie de experimente care au implicat țesuturi cutanate de cultură și șoareci de laborator modificați genetic, am arătat că adăugarea suplimentară de Wnt5a a fost tot ce a fost nevoie pentru a determina aceste două semne distinctive timpurii ale formării patagiumului.

Interesant, când ne-am extins munca. pentru lilieci, am găsit modele extrem de similare ale activității Wnt5a în patagia laterală în curs de dezvoltare cu cea a planoarelor de zahăr. Acest lucru a fost surprinzător, deoarece liliecii (mamiferele placentare) au împărtășit ultima dată un strămoș comun cu planorul marsupial de zahăr în urmă cu aproximativ 160 de milioane de ani.

Poate și mai remarcabil, am găsit un model aproape identic în urechea exterioară (sau pinna) de șoareci de laborator. Pinna este o trăsătură aproape universală printre mamifere, inclusiv nenumărate specii fără ascendență zburătoare.

Împreună, aceste rezultate sugerează ceva profund. Rolul lui Wnt5a în introducerea modificărilor pielii necesare unui patagium probabil a evoluat cu mult înainte ca primul mamifer să iasă vreodată în aer.

Inițial, gena nu avea nimic de-a face cu zborul, contribuind în schimb la dezvoltarea unor trăsături aparent neînrudite. Dar din cauza strămoșilor comune, majoritatea mamiferelor vii de astăzi au moștenit acest program condus de Wnt5a. Când specii precum planoarele și liliecii și-au început călătoriile separate în aer, au făcut acest lucru cu un „set de instrumente moleculare” comun.

Nu numai asta, dar același set de instrumente este probabil prezent la oameni și funcționează în moduri. nu înțelegem încă pe deplin.

Există limite clare pentru munca noastră recentă. În primul rând, nu am făcut un șoarece zburător. Poate părea o glumă, dar demonstrează că încă nu înțelegem pe deplin cum o regiune de piele densă și groasă devine o membrană de zbor subțire și largă. Multe mai multe gene cu roluri necunoscute vor fi implicate.

În al doilea rând, deși am arătat o relație cauză-efect între Wnt5a și diferențierea pielii de patagium, nu știm exact cum face Wnt5a. . Mergând mai departe, sperăm să umplem aceste lacune prin lărgirea orizontului comparațiilor noastre între specii și prin efectuarea de studii moleculare mai aprofundate asupra formării patagiumului în planoarele de zahăr.

Deocamdată, studiul nostru prezintă însă. o nouă viziune interesantă asupra zborului la mamifere. Poate că nu suntem cei mai puternici zburători, dar încercarea este în ADN-ul nostru.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)