科学家报告基因网络在牙齿发育早期

达尔文雀,摩根有他的果蝇,科学家今天丽鱼科的鱼,微量的生物起源的下颚和牙齿。

在本周出版的《公共科学图书馆生物学》杂志上,研究人员支持的国家牙科和颅面研究所,国立卫生研究院的一部分,报告他们已经推导出一个牙科基因网络丽鱼科鱼,可能是现在建立第一个牙大约十亿年前。

研究人员说他们的发现展示了一个核心的进化的分子需要一颗牙齿。这些原始牙科基因,就像一个T型车四缸引擎现代汽车工程的奇迹,然后逐渐取代,脑干或离开生产各种形状和大小的牙齿现在在自然界发现的,从鲨鱼鼠标猴子。

托德Streelman博士在亚特兰大佐治亚理工学院的科学家和该研究的资深作者,说发现应该提供有用的信息,研究人员试图哄病变的牙齿恢复健康生物学而不是传统的手持钻。

“真正理解身体的任何部分,你必须知道它最初的设计,“Streelman说。“这是牙齿时尤其重要。鱼的牙齿不仅开发不同的大小和形状,他们也修复,棚,一生中所取代。”

“但是这些特征,一旦交织在一起,已经解耦古往今来在高等生物,和牙齿修复和再生的能力在很大程度上失去了,”他补充道。“如果我们能学会选择性地恢复这些特征在牙医的办公室,它将标志着一个重大的进步帮助人们保护和修复他们的牙齿。我认为这种基因网络提供了一个不错的进化线索如何继续。”

牙齿非常古老的结构出现在早期脊椎动物,动物骨干,但有趣的是之前的下颚。化石记录表明第一图案的牙齿或牙齿,出现在后面的咽无颌鱼。咽的管状部分的喉咙,运行在早期鱼作为一个基本的颚咽齿过滤和加工食品。

几千年,作为脊椎动物发展更强大的反对下巴喂水和在陆地上,大多数物种适应他们的上下。今天,科学家可以提供一个真实的看到这一发展的分岔指着脊椎动物,如斑马鱼,只保留咽齿;其他人,比如老鼠和人类,只有口腔牙齿;和一个子集,包括丽鱼科鱼,繁荣与。

这就是丽鱼科鱼进入研究的情况。在马拉维湖,东非的一个大湖,科学家可以找到一个伟大的多样性超过1000上下的丽鱼科鱼物种。大多数物种特有的东非和密切相关的,但它们已经进化成彩虹的颜色,形状和大小在二百万年最后一个使他们能够居住在湖的多样化的地形。

说:“他们真的是非常独特的,Gareth弗雷泽Streelman实验室的博士后研究员,该论文的第一作者。“一些丽鱼科鱼总共超过3000牙咽和口腔粘膜。每个齿每50到100天换成每个牙齿的位置保持自己的干细胞利基,或环境,启动开发下一代的牙齿。”

去年,弗雷泽和他的同事描述了一种基因网络,似乎牙齿大小的控制模式,在马拉维湖丽鱼科鱼数量和间距。有趣的是,基因开始这个模式在胚胎发育的早期。这个科学家表示,牙齿的类似于其他ectodermally-derived器官,如羽毛、头发。三胚层的胚层,或组的细胞,形成外部覆盖的胚胎细胞。

然后他们问了一个后续的问题:齿数同样咽和口腔颚控制吗?的问题似乎是,它没有明显的生物学意义。两个下颌发育解耦,作为独立和不同的空间在胚胎非洲和北美。更重要的是,口腔颚相对进化的新人,被认为起源于一组特定的基因在过渡从无颌颌类脊椎动物。

描述在他们当前的公共科学图书馆生物学论文中,作者达赫尔希博士,现在在田纳西大学,发现牙齿数量两个下巴确实相关。这个惊人的发现提出了重要的问题,这是如何发展成为可能。