Fisch-und Säugetierarten Zähne sind nicht gleich. Irgendwann nach dem Umzug von Spineless zu mit einem Rückgrat, die Familie von Genen, dass Kontrollen Mineralisierungsanlagen Gewebe entwickelt zur Herstellung von Säugetieren Zahnschmelz, Knochen und Dentin, aber Fisch enameloid entwickelt aus verschiedenen Genen, nach der Penn State Forscher.
"Wir schlagen außerdem vor, dass Säugetier-Email unterscheidet sich von Fisch enameloid", berichtet der Forscher in dieser Woche in der Online-Ausgabe der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften. "Die ähnlicher Art, wie eine harte strukturelle Overlay auf exoskeleton und Zähne ist, weil der konvergenten Evolution." Die Forscher sind Dr. Kazuhiko Kawasaki, Senior Research Associate und Dr. Kenneth W. Weiss, der Evan Pugh Professor für biologische Anthropologie und Genetik, Penn State und TOHRU Suzuki, Professor für Agrartechnik, Universität Tohoku, Japan.
Während ähnliche Strukturen und Merkmale sind oft ähnlich, weil sie aus dem gleichen genetischen Basis, ist es nicht ungewöhnlich, dass körperliche Merkmale, die sehen gleich aus und dienen dem gleichen Zweck, entwickelt von völlig unabhängigen Gene.
Die Gene, die für Knochen, Zahnschmelz, Dentin, Milch und Speichel in den meisten Wirbeltieren gehören zur selben Familie, das heißt, sie stammen von einem gemeinsamen Vorfahren Gen, und zum größten Teil auf dem gleichen Chromosom. Diese Gene sind alle verantwortlich für Calcium-bindende; ob es sich um das Wachstum von Knochen auf Knorpel-, Zahn-Komponenten wie Schmelz und Dentin, oder der Produktion von Kalzium reiche Milch und Speichel. Allerdings, alle Calcium-bindende Gene existieren nicht in allen Wirbeltieren.
"Die Vögel haben ein Gen, um harte Eierschalen, aber sie haben keine Gene für die Zahn-Komponenten", sagt Kawasaki. "Die Vögel wahrscheinlich verloren die Email-Gen so lange her, dass es keine Spur von ihr."
Die Forscher haben verfolgt die Entwicklung dieser Calcium-bindende Gene auf ein Gen, SPARC, dass bereits vor dem Split zwischen Wirbellosen und Wirbeltieren während der Präkambrium, 500 bis 600 Millionen Jahren. Irgendwann nach der Wirbeltiere entstanden, ein Gen namens SPARCL1, oder SPARC-like 1, entwickelt und dieses Gens ist der Vorfahre der Familie von Genen, die die Vielzahl von mineralisierten Geweben.
Gene Familien entwickeln, weil der Tandem-Gen Doppelarbeit, die auftritt, wenn zwei Kopien des Gens kopiert werden auf eine neue Chromosom. Dieser Fehler in Doppelarbeit können Änderungen auftreten, in ein Kopie des Gens, während die andere Kopie bleibt unverändert und bewahrt das Gen die ursprüngliche Funktion. Im Laufe der Zeit, die einzelnen Gen-Funktion langsam weicht.
"In aller Art, einige der doppelten Gene könnten unvollständig oder nonfunctional", sagt Kawasaki. "Sonstige Mai zu Sonderorganisationen werden Gene kodieren für Sachen, die gibt es in anderen Wirbeltieren wie Eierschale."
Penn State Forscher waren ursprünglich suchen in diesem Chromosom Region für eine genetische Erklärung der Pavian Zahnform, wo sie stellte eine ganze Reihe von Genen mit ähnlichen Strukturen, sondern, dass alle waren an Calcium bindend.
Kawasaki verwendet vorhandenen Daten auf den Menschen, Mäusen, Huhn und Fisch Zebra zusammen mit Daten aus der DNA der Kugelfisch Fugu oder Fische zu untersuchen, diese Chromosomen-Region.
"Wir haben auch unseren ursprünglichen Fugu Fisch Daten zu bestätigen, dass die Datenbanken wurden, die uns die korrekte Ergebnisse", sagt Kawasaki.
Die Forscher verwendeten Boten-RNA, der Stoff, der die Informationen für die Herstellung von Proteinen an Reverse-Engineering, dass DNA-Codes für diese Proteine. Diese DNA-Kopie verwendet werden kann, um die Original-Gen auf dem Chromosom. Außer für eine der drei Gene, die Codes für Säugetieren Zahnschmelzes, alle anderen Gene befinden sich im selben Gebiet des gleichen Gens. Einer der Email-Gene, Amel, ist auf der X-und Y-Chromosomen beim Menschen.
Das Gen, dass Codes für Fische enameloid jedoch nicht im Zusammenhang mit dieser Gen-Familie und ist nicht auf dem gleichen Gen.
"Muskeln, Mut, Nerven gibt es in beiden Wirbellosen und Wirbeltieren", sagt Weiss. "Aber mineralisierte Gewebe wie Knochen, Zahnschmelz und Dentin sind, was machen Wirbeltieren anders."
Die Aufteilung zwischen Wirbellosen und Wirbeltieren tritt während einer Zeit, als es ist ein sehr fleckig fossilen Rekord. Die meisten Schätzungen der Zeitplan werden von molekularen Uhr Berechnungen.
Das Erscheinungsbild dieser mineralischen Gewebe Gene nach der Trennung kann Aufschluss über die trübe Zeit, als Kreaturen entwickelt Backbones für die interne Unterstützung, scharfe Zähne für das Essen und den Schutz, harte Schalen zum Schutz der Entwicklung junger und Milch zu nähren, bis sie könnten ihre Zähne zu Fang-und Abendessen verzehren.
"Nun wollen wir schauen, um zu sehen, wenn diese Gene werden in Embryonen, wann und wo sie sollen zum Ausdruck gebracht werden", sagt Weiss.
Die National Science Foundation unterstützt diese Arbeit.
Kontakt: A'ndrea Elysées entfernt Messer
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Penn State