In de evolutie van tetrapoden, de positie van het achterbeen is gediversifieerd samen met de wervelformule, dat is het aantal kleine botten dat de wervel vormt. tetrapoden, zoals de naam impliceert, zijn soorten met vier poten. Echter, deze groep omvat ook veel andere dieren zonder vier of enige poten, zoals slangen en vogels. Dit komt omdat tetrapoden alle organismen omvatten, levend en uitgestorven, die afstamt van de laatste gemeenschappelijke voorouder van amfibieën, reptielen en zoogdieren, zelfs als ze secundair hun "vier voet" hebben verloren.

Hoewel onderzoekers de anatomie van de tetrapod al lang hebben bestudeerd, hoe de soortspecifieke positie van de lichaamsdelen van deze soorten, bijvoorbeeld de positie van de achterpoten langs het lichaam - gevormd in de vroege ontwikkeling, blijft onduidelijk. Het ophelderen van dit mysterie zal een belangrijke stap zijn in de evolutiebiologie.

Dit cruciale stukje van de puzzel is eindelijk gevonden door een team van onderzoekers van de Nagoya University in Japan. De onderzoekers toonden aan dat een eiwit genaamd GDF11, die betrokken is bij de embryonale ontwikkeling, speelt een cruciale rol in de uiteindelijke positie van de sacrale wervels en het achterbeen. De onderzoeksresultaten zijn in juli 2017 gepubliceerd in Natuur Ecologie &Evolutie .

"Bij laboratoriummuizen die het eiwit GDF11 niet produceren, we hebben opgemerkt dat de sacrale wervels en de achterpoten meer naar achteren zijn verschoven, " zei Yoshiyuki Matsubara, onderzoeker bij de afdeling Biologische Wetenschappen en eerste auteur van de studie.

Om tot die conclusie te komen, het onderzoeksteam begon met het analyseren van het expressiepatroon van het gen van belang en het onderzoeken van de relatie tussen het patroon en de toekomstige positie van de wervelkolom en het achterbeen in verschillende ontwikkelingsstadia in kippenembryo's. Volgende, ze testten of de positionering van de achterpoten kan worden gemanipuleerd door de timing van GDF11-activiteit in de embryo's te veranderen. als laatste, om de rol van GDF11 in de diversificatie van de positie van de achterpoten bij tetrapoden volledig op te helderen, het team onderzocht de correlatie tussen Gdf11-expressie en positionering van de achterpoten in acht tetrapod-soorten, waaronder de Afrikaanse klauwkikker, Chinese schildpad met zachte dop, ocelot gekko, Japanse gestreepte slang, kuiken, kwartel, emoe en muis.

"Onze resultaten suggereren ook dat soortspecifieke positionering van de achterpoten een effect kan zijn geweest van de verandering in de timing of snelheid van gebeurtenissen in het gen dat GDF11 tot expressie brengt tijdens de embryonale ontwikkeling, " zei Takayuki Suzuki, laatste auteur van de studie.

Volgens hun conclusie slangen hebben een lange stam omdat de aanvangstijdstip van Gdf11-expressie in de ontwikkelingsfase veel later is dan die bij andere tetrapod-soorten.

Op basis van de huidige waarnemingen, de onderzoekers zullen een model voorstellen om de koppeling van sacrale-achterbeenpositionering in tetrapod-evolutie te verklaren. Dit zal leiden tot een dieper begrip van de diversificatie van afstammingsspecifieke tetrapod-achterbeenposities, een waardevol stuk informatie op het gebied van evolutie.