アーコサウルスの進化における数字の喪失と,選択と制約の相互作用

科学分野:

• 進化的発達生物学 進化的発達生物学
• 比較ゲノミクスとは
• テトラポッドの四肢の進化

背景:

• 進化的な指の喪失は,自然選択と発達上の制約の影響を受けます.
• 絶滅したアーコサウルズ (ワニ,鳥) は,選択的圧力により,数字の数が変化している.
• 失われた数字は,何百万年もの間,胚の残骸として存在し続けることができます.

研究 の 目的:

• ニール川のワニと5種の鳥の指の喪失の発達基盤を調査する.
• 手足の進化における遺伝子発現と発達上の制約の役割を理解する.
• 指の喪失時の胚性および成人のフェノタイプの不一致を調査する.

主な方法:

• 選択された種における3つの連続した段階における指の発達マーカーを調べた.
• 分析された遺伝子発現パターンは,ソニック・ヘッジホッグ (Shh),Hoxd11,Hoxd12,Gli3,Alx4を含む.
• 翼の桁"I"と後肢の桁"V"における桁の持続性と遺伝子発現を比較した.

主要な成果:

• 翼の数字Iとその発達マーカーは,2つの独立した系統で失われました.
• 後肢の数字Vは,サンプリングされたすべての種で軟骨とSox9-発現する前軟骨ドメインとして持続しました.
• 保存された後部遺伝子ネットワーク (Hoxd11, Hoxd12) は,数字数が少ない種でも観察され,前部遺伝子 (Gli3, Alx4) は変化を示しました.

結論:

• 後肢の数字Vの持続は,後部遺伝子のネットワークと発達上の制約 (ポラライジング・アクティビティ・ゾーン・アソシエート・ネットワーク) の保存によるものかもしれない.
• Wing digit Iの急速な喪失は,ZPAから独立した仕様と弱い発達上の制約から生じる可能性があります.
• 発達上の制約と選択圧力を統合したモデルは,多様な四足の指の喪失パターンを説明し,成人の選択が発達にどのように影響するかを知らせる.