Отчет окаменелости показывает, что у первых примитивных парнокопытных были ноги с пятью пальцами ног (цифры), точно так же, как современные мыши и люди. Во время их эволюции основная конечность скелетная структура была значительно изменена таким образом, что у сегодняшних гиппопотамов четыре пальца ног, в то время как вторые и пятые тонны нефтяного эквивалента стоят назад у свиней. У коров периферический скелет состоит из двух элементарных когтей росы и двух симметрических и удлинил средние цифры, которые формируют раздвоенное копыто, которое обеспечивает хорошую тягу для ходьбы и работы различных ландшафтов.
Сравнительный анализ эмбрионального развитияКоманда во главе с профессором Рольфом Зеллером от Отдела Биомедицины в Базельском университете теперь исследовала молекулярные изменения, которые могли быть ответственны за эволюционную адаптацию копытных конечностей. К этой цели они сравнили деятельность генов у мыши и эмбрионов коров, которые управляют развитием пальцев и пальцев ног во время эмбрионального развития.Развитие конечностей и в разновидностях является первоначально поразительно подобными и в молекулярными различиями, только становятся очевидными во время развития пластины руки и ноги: в эмбрионах мыши так называемые факторы транскрипции генов Hox распределены асимметрично в зачатках конечности, который крайне важен для правильного копирования периферического скелета.
Напротив, их распределение становится симметричным от ранних стадий вперед в зачатках конечности эмбрионов коров: «Мы думаем, что эта ранняя потеря молекулярной асимметрии вызвала эволюционные изменения, которые в конечном счете привели к развитию парнокопытного периферического скелета конечности у коров и других парнокопытных», говорит Генетик Развития профессор Рольф Зеллер.Потеря асимметрии предшествовала сокращению и потере цифр
Ученые в Отделе Биомедицины тогда сосредоточили свое внимание на Звуковом Еже (SHH) сигнальный путь, поскольку это управляет экспрессией гена Hox и развитием пяти пальцев и пальцев ног у мышей и людей. Они обнаружили, что экспрессия гена в зачатках конечности эмбрионов коров изменена, такая, что клетки, дающие начало периферическому скелету, не выражают рецептора Ежа, названного Patched1.
Обычно, этот рецептор служит антенной для SHH, но без Patched1 не может быть получен сигнал SHH, и развитие пяти отличных цифр разрушено. Исследователи могли установить, что измененный геномный регион – так называемый регулирующий СНГ модуль – связан с наблюдаемой потерей рецепторов Patched1 и асимметрии цифры в эмбрионах коров.«Определенные генетические изменения, затрагивающие этот регулирующий выключатель, предлагают беспрецедентное молекулярное понимание того, как конечности парнокопытных отличались от тех из других млекопитающих примерно 55 миллионов лет назад», объясняет Рольф Зеллер.
На данном этапе неясно, что вызвало деактивацию гена Patched1 регулирующий выключатель. «Мы предполагаем, что это – результат прогрессивной эволюции, поскольку этот выключатель ухудшился у коров и других парнокопытных, в то время как это осталось полностью функциональным у некоторых позвоночных животных, таких как мыши и люди».