Wetenschap
Nieuw onderzoek suggereert dat diverse hoofddeksels bij hoefdieren zijn geëvolueerd uit een gemeenschappelijke voorouder
Van de kleine gehoorbeentjes van een giraffe tot het gigantische gewei van een mannelijke eland – dat zo breed kan worden als een auto – de hoofddeksels van herkauwende hoevenzoogdieren zijn uiterst divers, en nieuw onderzoek suggereert dat ondanks de fysieke verschillen, fundamentele aspecten van deze benige zoogdieren zeer divers zijn. aanpassingen zijn waarschijnlijk voortgekomen uit een gemeenschappelijke voorouder.
Deze bevinding wordt vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Communications Biology door onderzoekers van het American Museum of Natural History en Baruch College en het CUNY Graduate Center.
"Hoorns en geweien zijn ongelooflijk diverse structuren, en wetenschappers hebben lang gedebatteerd over hun evolutionaire oorsprong", zegt Zachary Calamari, assistent-professor aan het Baruch College en het CUNY Graduate Center en onderzoeksmedewerker bij het museum. "Dit genomisch onderzoek brengt ons niet alleen dichter bij het oplossen van een evolutionair mysterie, maar helpt ons ook beter te begrijpen hoe bot zich vormt bij alle zoogdieren."
Er zijn ongeveer 170 moderne soorten zoogdieren met hoofddeksels en herkauwers, en nog veel meer in het fossielenbestand. De hoofddeksels die we vandaag de dag zien zijn er in vier soorten:geweien, hoorns, gehoorbeentjes en pronghorns, en ze worden op verschillende manieren gebruikt, onder meer voor verdediging, herkenning van andere leden van de soort en paring. Tot voor kort wisten wetenschappers niet zeker of deze verschillende benige hoofddeksels onafhankelijk van elkaar evolueerden in elke groep herkauwers of van een gedeelde gemeenschappelijke voorouder.
Als vergelijkende biologie Ph.D. student aan de Richard Gilder Graduate School van het museum, begon Calamari deze vraag te onderzoeken met behulp van genomische en computergebaseerde 3D-vormanalyse. In samenwerking met de Frick-conservator van fossiele zoogdieren van het museum, John Flynn, concentreerde Calamari zich op het sequencen van transcriptomen, de genen die op een specifiek tijdstip in een weefsel tot expressie komen, voor hoofddeksels.
Hun onderzoek ondersteunt het idee dat alle vormen van hoofddeksels van herkauwers zijn geëvolueerd uit een gemeenschappelijke voorouder als gepaarde benige uitgroeisels van het 'voorhoofd' van de dieren, het gebied nabij de voorhoofdsbeenderen van de schedel.
"Onze resultaten leveren meer bewijs dat hoorns ontstaan uit de craniale neurale top, een embryonale cellaag die het gezicht vormt, in plaats van uit de cellen die de botten aan de zijkanten en achterkant van het hoofd vormen," zei Flynn. “Het is opvallend dat dit dezelfde cellen zijn die geweien vormen. En de onderscheidende patronen van genexpressie in runderhoorns en hertengeweien, in vergelijking met andere ‘controlemechanismen’ van bot- en huidweefsel, leveren overtuigend bewijs van de gedeelde oorsprong van fundamentele aspecten hiervan. spectaculaire benige structuren in een oude voorouder."
Door hun nieuw gesequenced transcriptoom van runderhoorns te vergelijken met transcriptomen van hertengeweien en varkenshuiden, bevestigden Calamari en Flynn voor het eerst met transcriptomen dat familiespecifieke verschillen in hoofddeksels waarschijnlijk zijn geëvolueerd als uitwerkingen van een algemene benige structuur geërfd van een gemeenschappelijke voorouder. P>
"Naast genexpressiepatronen die een enkele oorsprong van hoorns en geweien ondersteunen, laten onze resultaten ook zien dat de regulatie van genexpressiepatronen in deze structuren kan verschillen van andere botten", aldus Calamari.
"Deze resultaten helpen ons de evolutionaire geschiedenis van hoorns en geweien te begrijpen en zouden erop kunnen wijzen dat verschillen in andere schedelaanhangsels van herkauwers, zoals gehoorbeentjes en pronghorns, ook uitwerkingen zijn van een gedeeld voorouderlijk schedelaanhangsel."