Zuby a čeľuste cichlid

Kategorija Akvárium

Zuby a čeľuste cichlid: akvastomatológia

Zuby sú evolučne starodávnou štruktúrou. Aj keď si často myslíme, že zuby sú neoddeliteľne spojené s čeľusťami, najskôr sa vyvinú v hltane asi 500 rýb bez čeľustí.000.pred 000 rokmi. Akokoľvek zvláštne to môže znieť, zuby vznikli pred čeľusťami. Rovnako ako vlasy a perie je možné študovať zuby ako vzorované, opakujúce sa štruktúry, ktoré sa počas života neustále nahrádzajú.
To samozrejme neplatí pre cicavce, ale platí to pre cichlidy. Niektoré cichlidy majú asi 3000 zubov. Každý konkrétny zub sa mení každých 50-100 dní. Je to spôsobené výklenkom kmeňových buniek spojeným s každým zubom. Schopnosť meniť zuby počas života sa u cicavcov bohužiaľ stratila.
Mechanizmy tvorby zubov v hltane nie sú známe, ale tento evolučný jav možno pozorovať v prírode. Niektoré nižšie stavovce, ako napríklad zebra, majú zuby iba v hltane. Cicavce ako myši a ľudia majú zuby iba v ústach.

Cichlidy majú zuby v hltane aj v ústach. Táto jedinečná evolučná vlastnosť nám umožňuje položiť si otázku, ktorá je východiskovým bodom tejto štúdie (PLoS Biology - časopis, prijímajúca organizácia National Institute for Dental and Maxilofacial Research (NIDCR)). Je počet zubov umiestnených v hltane a v ústnej dutine regulovaný rovnako??

Obrázok ukazuje čeľusť Pseudotropheus elongatus; Obrázok ukazuje faryngálne zuby

Malawijské cichlidy majú oba faryngálne zuby,
a zuby v ústnej dutine

Zdá sa, že táto otázka je mimoriadne zaujímavá a pútavá. Dve čeľuste sú nielen funkčne oddelené a evolučne nesúvisiace, ale zuby, ktoré sa na nich vyvíjajú, majú úplne odlišných predchodcov. Zuby vznikajú interakciou dvoch bunkových vrstiev – epitelu a mezenchýmu. Faryngeálne zuby pravdepodobne používajú endoderm ako epiteliálnu vrstvu a zuby ústnej dutiny presne využívajú endoderm. Ak by bol počet hltanových zubov regulovaný alebo kontrolovaný ako zuby ústnej dutiny, mohlo by to naznačovať, že zuby boli vytvorené jedným spôsobom, bez ohľadu na to, koľko z nich a kde sa vyvíjajú.
V tejto štúdii sa na prekvapenie vedcov zistilo, že počet zubov bol regulovaný podobne v dvoch čeľustiach. Čeľuste ústnej dutiny a hltanu fungovali podľa všeobecných podmienok vo vzťahu k počtu zubov.
Ako sa ukázalo, boli objavené spoločné gény, ktoré tvoria zubnú sieť génov. Táto sieť je spoločná pre väčšinu chrupu. Okrem génov objavených v predchádzajúcich štúdiách sa našli aj gény eda a edar. Predpokladá sa, že tieto gény sa podieľajú výlučne na tvorbe endodermálnych tkanív. Gény sa však podieľali na erupcii faryngálnych zubov, ktoré sa zdajú byť vytvorené z endodermy. Tak bola odhalená úloha eda a edaru v tkanivách odvodených z endodermy. Poznamenáva sa tiež, že pred čeľusťami, vlasmi, šupinami, perím a inými endodermálnymi tkanivami tieto gény vždy pôsobia v zubnej sieti hlboko v hltane.

Podarilo sa mi opísať dve veci. Po prvé, genetická sieť predkov, ktorá je aktívna v starovekej populácii zubov. Po druhé, čo je možno dôležitejšie, je opísané jadro zubnej siete – súbor génov uložených vo všetkých zuboch, ktoré sú nám známe u rýb, myší a ľudí. Takže, čo je veľmi zaujímavé, existovali predmety, ktoré nielenže spadli do siete (ako gény eda a edar), ale aj predmety, ktoré z nej vypadli. Vezmime si najmä gény pax9 a fgf8, ktoré sú základnými zložkami zubného aparátu cicavcov. Tieto gény buď nie sú exprimované vo všetkých, alebo sú exprimované iba v zuboch ústnej dutiny, ale v hltanových zuboch. To naznačuje, že nie sú evolučne dôležité pri tvorbe zubov.
Práca v tejto oblasti je mimoriadne dôležitá pre vysvetlenie vývoja zubov. Ak ste schopní vytvoriť zuby v kultúre alebo v skúmavke, môžete získať informácie o potrebných molekulách pre tento proces. Aj keď sú niektoré z týchto génov geneticky významné pre zuby cicavcov, v evolučnej biológii môžu existovať iné spôsoby opisu tvorby zubov.
Momentálne je otázne, ako môže navrhovaný model prakticky pomôcť pri stomatologickom ošetrení. Vzťah medzi genotypom a fenotypom je mimoriadne zaujímavý a ako sa dá genetická informácia využiť na detekciu chorôb u ľudí. Mnohé z v súčasnosti navrhovaných modelov, vrátane modelov myši, zebričky, Drosophila, sú reprezentované homogénnymi a vrodenými líniami. Inými slovami, podporujú ľahkú cestu genetiky. Ľudia majú heterogénne genómy, a preto je ťažké odhaliť konkrétne genetické príčiny ochorenia. Štúdie o cichlidách a niektorých ďalších evolučných modeloch ich porovnávajú, aby získali lepší obraz o genotype a fenotype. Tieto modely vykazujú heterogénne genómy podobné ľudským a geneticko-fenotypový obraz sa pravdepodobne skomplikuje.

V súčasnosti je rozšírená protetika a náhrada stratených zubov keramickými analógmi. Na prechod na novú úroveň protetiky je potrebné pochopiť prirodzené regeneračné schopnosti zubov. Zdá sa, že je to veľmi zaujímavé. Primárnym modelom používaným pri štúdiu ľudských zubov je myš a nemá obnovené všetky zuby.
Takže u myší je výklenok kmeňových buniek spojený s jeho rezákmi. Jej rezáky však nie sú nahradené (s výnimkou niekoľkých genetických mutantov). Obnovujú sa neustálym rastom. Rezáky myší tiež nemajú tendenciu nadobúdať zložité tvary. Medzi rezákmi a stoličkami u myší je nezrovnalosť v priestore a vývoji. Stoličky nadobúdajú zložitý tvar, ale neobnovujú sa ani nevymieňajú. U rýb bola zistená výmena zubov, ich obnova a schopnosť nadobudnúť počas vývoja komplex trojrozmerných foriem.
Vývoj, obnova a tvarovanie zubov sú geneticky podmienené procesy v organizmoch, ako sú cichlidy. Zdá sa však, že v evolučnom vývoji stavovcov sa tieto procesy začali rozchádzať v priestore a čase. To, čo teraz pozorujeme u myší, najmä stoličky menia tvar, ale nie sú obnovené. Rezáky sú obnovené, ale nemenia tvar.

Upravený preklad,
slo.animalukr.ru vďaka Natalia Polskaya
za poskytnutý materiál