Что общего у чешуи пера и волоса
Волосы, перья и чешуя имеют общего предка
Группа ученых из Швейцарии сумела доказать, что волосы, чешуя и перья гомологичны и произошли от общего предка — рептилии. Теоретические предпосылки и результаты экспериментов были подробно освещены на страницах журнала Science Advances и кратко — в пресс-релизе, представленном от имени Университета Женевы. Сегодня мы расскажем о том, что послужило доказательством столь смелого утверждения и какой вывод для дальнейших исследований позволяет сделать проделанная работа.
Большинство млекопитающих, птиц, рептилий легко распознать по волосам, перьям и чешуе, соответственно. Тем не менее, отсутствие у ископаемых переходных форм между чешуйками и волосками и существенные различия в их морфогенезе и белковой композиции стали причиной споров относительно их потенциальной общей родословной, ведущихся в течение многих десятилетий.
Ученым давно известно, что волосы млекопитающих и перья птиц развиваются из первобытной структуры плакоды — своеобразного утолщения эпидермиса со столбчатыми ячейками, уменьшающие скорость их пролиферации и вырабатывающие специфические гены. Это наблюдение, опять таки, провело грань между сторонниками единого предка у птиц и млекопитающих и противников такого предположения, утверждающих что те и другие — это абсолютно разные виды с различной родословной. При этом сторонники последней версии как-то закрыли глаза на то, что она вынуждает принять тот факт, что два совершенно разных, по их утверждениям вида «изобрели» плакоду независимо друг от друга.
В 2015 году ученые из Йельского университета (США) опубликовали статью, в которой продемонстрировали, что чешуя, волосы и перья на раннем этапе развития имеют общую молекулярную подпись. Опубликованные результаты вновь подлили масла в огонь давнего спора существующего между двумя школами эволюционистов. Приверженцы одной из которых продолжали отстаивать жизненность гипотезы о том, что идентичные молекулярные подписи свидетельствуют об общем эволюционном происхождении придатков кожи, а сторонники другой, что для развития разных придатков кожи в ходе эволюции на каком-то этапе одни и те же гены были использованы повторно.
Последняя работа биологов Николя Ди-Пой (Nicolas Di-Poï) и Мишель Милинкович (Michel C. Milinkovitch) из отдела генетики и эволюции Университета Женевы (UNIGE) и Швейцарского института биоинформатики (SIB) позволила положить конец этой многолетней дискуссии. Ученые доказали, что чешуя у рептилий развилась из плакоды с анатомическими и молекулярными подписями, аналогичными подписям плакод птиц и млекопитающих на ранних стадиях развития.
В ходе исследований были проанализированы морфологические и молекулярные характеристики кожи в процессе эмбрионального развития крокодилов, змей и ящериц. «Наше исследование не только дает новые молекулярные данные, которые дополняют работу американской команды, но и выявляет ключевые микроанатомические факты», — объясняет Мишель Милинкович. — «Действительно, мы определили у рептилии новые молекулярные подписи, идентичные тем, которые наблюдаются при развитии волосков и перьев, а также наличие плакоды анатомической формы, схожей с формой плакоды млекопитающих и птиц. Это указывает на то, что три типа придатков кожи являются гомологичными: чешуя — у рептилий, перья — у птиц, и волосы — у млекопитающих, несмотря на их очень разные конечные формы, эволюционировали от их общего предка, рептилии».
Ключевой ген развития придатков кожи
На следующем этапе исследования авторы работы изучили бородатых драконов, представленных тремя формами. Первая форма — это обычный дикий вид, вторая форма характеризуется меньшими размерами, а третья, в свою очередь, мутировала по двум направлениям со множеством различных дефектов, включая полное отсутствие чешуи. Сравнивая геномы трех рассмотренных подвидов бородатых драконов, ученые сумели определить дефектный ген, который повлек за собой известное разнообразие форм. Это эктодисплазин-А (EDA), мутация которого в конечном счете повлекла за собой освобождение одной из форм бородатых драконов от чешуи.
«Мы определили, что своеобразный внешний вид этих голых ящериц происходит из-за нарушения работы Ectodysplasin-A, гена, мутация которого в организме человека и мышей, как известно, генерирует значительные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос», — пояснил Мишель Милинкович. На основании данных исследований и сравнительного анализа швейцарские ученые показали, что у ящериц с мутированным геном EDA структура плакоды нарушается, точно так же, как у млекопитающих или птиц, пораженных подобными мутациями в том же гене не могу развиваться из плакод собственные волосы или перья. Эти данные все вместе когерентно указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.
Получив столь убедительные свидетельства единства происхождения, ученые намерены продолжить исследования, определить и описать те механизмы, которые лежат в основе развития специфической формы кожных придатков. Это, в свою очередь, позволит дать ответ на другой важнейший вопрос: каким образом древнейший чешуйчатый кожный покров дал начало существующему морфологическому разнообразию чешуи, перьев и волос. «Эти исследования, как мы надеемся, дополнят наше понимание физических и молекулярных механизмов, порождающих сложность и многогранность жизни в ходе эволюции» — резюмировал Малинкович.
Интересно, что ранее, изучая способность хамелеона менять свой цвет, Мишель Малинкович сумел объяснить природу этого удивительного явления активной перестройкой пространственной структуры нанокристалов кожи.
С полным текстом научной публикации можно ознакомиться здесь
Волосы, перья и чешуя действительно имеют общего предка
Ученые из Швейцарии показали, что волосы, чешуя и перья гомологичны и что они произошли от общего предка — рептилии. Такой вывод авторы работы, опубликованной в журнале Science Advances, сделали на основе новых данных эмбрионального развития, где они обнаружили общие между волосами, перьями и чешуей молекулярные и микроанатомические участки. Об этом рассказывает пресс-релиз Университета Женевы.
Ученым давно известно, что волосы млекопитающих и птичьи перья развиваются из первобытной структуры плакоды — некоего утолщения эпидермиса со столбчатыми ячейками, которые уменьшают их скорость пролиферации и вырабатывают очень специфичные гены. Этот факт долгое время озадачивал эволюционистов, ведь птицы и млекопитающие — не близкородственные группы. Они возникли из разных линий рептилий.
В 2015 году ученые из Йельского университета (США) опубликовали статью, где показали, что чешуя, волосы и перья имеют общую молекулярную подпись во время развития. Эта статья дала пищу давнему спору между двумя школами — приверженцы одной школы защищают гипотезу о том, что эти молекулярные подписи свидетельствуют об общем эволюционном происхождении от придатков кожи, другие же предполагают, что просто для развития разных придатков кожи использованы одни и те же гены.
В новой работе биологи Николя Ди-Пой (Nicolas Di-Poï) и Мишель Милинкович (Michel C. Milinkovitch) из отдела генетики и эволюции Университета Женевы ((UNIGE) и Швейцарского институт биоинформатики (SIB) поставили точку в этой дискуссии. Они показали, что чешуя у рептилий развилась из плакоды со всеми анатомическими и молекулярными подписями, аналогичными плакодам птиц и млекопитающих. Ученые проанализировали морфологические и молекулярные характеристики кожи в процессе эмбрионального развития крокодилов, змей и ящериц.
Авторы статьи изучили бородатых драконов. Этот вид ящериц имеет три формы. Первая форма — это обычный дикий вид. Вторая форма имеет мелкую чешую из-за генетической мутации, а третья форма вообще голая, без чешуи. Сравнивая геномы трех форм бородатых драконов, ученые нашли испорченный мутацией ген, который ведет к разнообразию форм. Это эктодисплазин-А (EDA), который, когда мутирует, лишает бородатых драконов чешуи. Мутация этого же гена в людях и мышах вызывает существенные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос. Теперь показано, что когда EDA не работает в ящерицах, у них не развиваются нормальные чешуйные плакоды. Таким же образом и млекопитающие и птицы, когда страдают от сходных мутаций в том же гене, не могут нормально развить волосяные и перьевые плакоды. Эти факты указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.
На следующем этапе работы ученые и их коллеги по всему миру, которые занимаются этим вопросом, намерены расшифровать тонкие механизмы, которые лежат в основе формы кожных придатков. Как эта древняя чешуйчатая кожа привела к морфологическому разнообразию чешуи, перьев и волос?
Что общего у чешуи пера и волоса
Большинство млекопитающих, птиц, рептилий легко распознать по волосам, перьям и чешуе, соответственно. Тем не менее, отсутствие у ископаемых переходных форм между чешуйками и волосками и существенные различия в их морфогенезе и белковой композиции стали причиной споров относительно их потенциальной общей родословной, ведущихся в течение многих десятилетий.
Ученым давно известно, что волосы млекопитающих и перья птиц развиваются из первобытной структуры плакоды — своеобразного утолщения эпидермиса со столбчатыми ячейками, уменьшающие скорость их пролиферации и вырабатывающие специфические гены. Это наблюдение, опять таки, провело грань между сторонниками единого предка у птиц и млекопитающих и противников такого предположения, утверждающих что те и другие — это абсолютно разные виды с различной родословной. При этом сторонники последней версии как-то закрыли глаза на то, что она вынуждает принять тот факт, что два совершенно разных, по их утверждениям вида «изобрели» плакоду независимо друг от друга.
В 2015 году ученые из Йельского университета (США) опубликовали статью, в которой продемонстрировали, что чешуя, волосы и перья на раннем этапе развития имеют общую молекулярную подпись. Опубликованные результаты вновь подлили масла в огонь давнего спора существующего между двумя школами эволюционистов. Приверженцы одной из которых продолжали отстаивать жизненность гипотезы о том, что идентичные молекулярные подписи свидетельствуют об общем эволюционном происхождении придатков кожи, а сторонники другой, что для развития разных придатков кожи в ходе эволюции на каком-то этапе одни и те же гены были использованы повторно.
Точки над «И»
Последняя работа биологов Николя Ди-Пой (Nicolas Di-Poï) и Мишель Милинкович (Michel C. Milinkovitch) из отдела генетики и эволюции Университета Женевы (UNIGE) и Швейцарского института биоинформатики (SIB) позволила положить конец этой многолетней дискуссии. Ученые доказали, что чешуя у рептилий развилась из плакоды с анатомическими и молекулярными подписями, аналогичными подписям плакод птиц и млекопитающих на ранних стадиях развития.
В ходе исследований были проанализированы морфологические и молекулярные характеристики кожи в процессе эмбрионального развития крокодилов, змей и ящериц. «Наше исследование не только дает новые молекулярные данные, которые дополняют работу американской команды, но и выявляет ключевые микроанатомические факты», — объясняет Мишель Милинкович. — «Действительно, мы определили у рептилии новые молекулярные подписи, идентичные тем, которые наблюдаются при развитии волосков и перьев, а также наличие плакоды анатомической формы, схожей с формой плакоды млекопитающих и птиц. Это указывает на то, что три типа придатков кожи являются гомологичными: чешуя — у рептилий, перья — у птиц, и волосы — у млекопитающих, несмотря на их очень разные конечные формы, эволюционировали от их общего предка, рептилии».
Ключевой ген развития придатков кожи
На следующем этапе исследования авторы работы изучили бородатых драконов, представленных тремя формами. Первая форма — это обычный дикий вид, вторая форма характеризуется меньшими размерами, а третья, в свою очередь, мутировала по двум направлениям со множеством различных дефектов, включая полное отсутствие чешуи. Сравнивая геномы трех рассмотренных подвидов бородатых драконов, ученые сумели определить дефектный ген, который повлек за собой известное разнообразие форм. Это эктодисплазин-А (EDA), мутация которого в конечном счете повлекла за собой освобождение одной из форм бородатых драконов от чешуи.
«Мы определили, что своеобразный внешний вид этих голых ящериц происходит из-за нарушения работы Ectodysplasin-A, гена, мутация которого в организме человека и мышей, как известно, генерирует значительные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос», — пояснил Мишель Милинкович. На основании данных исследований и сравнительного анализа швейцарские ученые показали, что у ящериц с мутированным геном EDA структура плакоды нарушается, точно так же, как у млекопитающих или птиц, пораженных подобными мутациями в том же гене не могу развиваться из плакод собственные волосы или перья. Эти данные все вместе когерентно указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.
Получив столь убедительные свидетельства единства происхождения, ученые намерены продолжить исследования, определить и описать те механизмы, которые лежат в основе развития специфической формы кожных придатков. Это, в свою очередь, позволит дать ответ на другой важнейший вопрос: каким образом древнейший чешуйчатый кожный покров дал начало существующему морфологическому разнообразию чешуи, перьев и волос. «Эти исследования, как мы надеемся, дополнят наше понимание физических и молекулярных механизмов, порождающих сложность и многогранность жизни в ходе эволюции» — резюмировал Малинкович.
ПЕРЬЯ, ЧЕШУЯ И ВОЛОСЫ
У птиц — перья, у зверей — волосы. Их назначение одинаково — не дать проникнуть к поверхности тела окружающему холодному воздуху (или воде, если животное живет в море). Но произошли они различным образом: ученые в таком случае говорят, что морфологические образования негомологичны.
Птичье перо — это прямой результат превращения рептилийной чешуи. У зверей было по-другому. Их волосы никакого отношения к чешуе не имеют. Долгое время их возникновение оставалось одной из загадок звериной эволюции. Не так давно было высказано парадоксальное, на первый взгляд, предположение: волосы млекопитающих возникли из ви-бриссов. У предков современных зверей чувствующие волоски-вибриссы покрывали все тело. Они сидели достаточно редко, но когда животным потребовалось «утеплиться», они недолго раздумывали, а использовали то, что есть — не под боком, а буквально «на боку». Волосы стали гуще, длиннее, многие из них утратили чувствительность — так и появились на свет одетые в меховой покров звери.
А дальше начались чудесные превращения волос. В первую очередь, они разделились по своему назначению на ость и подшерсток (или подпушь). Остевые волосы более длинные, грубые, редкие, их назначение — прикрывать сверху, защищать от преждевременного стирания более тонкий подшерсток. Потому что именно подшерсток создает теплозащитный слой на теле зверя: он хоть и короткий, но очень густой и мягкий.
Конечно, не у всех зверей эта разница хорошо выражена. Например, у многих крупных обитателей тропиков пушистого подшерстка вовсе нет: им и так тепло. Зато остевые волосы у них длинные — это своеобразная защита от дождя и росы, по ним капли влаги стекают, как по кровле. Таков волосяной покров, например, у ленивцев. А в холодном климате нужна в первую очередь густая подпушь, чтобы защититься от зимних морозов: вспомните, каким пушистым смотрится песцовый воротник. Да и полуводным млекопитающим без этакой защиты никак не обойтись: у выдры или нутрии подшерсток настолько густой, что сквозь него пальцам даже не добраться до кожи.
Но, как оказалось, волосяной покров пригоден для защиты животных не только от холода. Ведь волос — это такая трубочка, стенки которой сложены из очень прочного материала, называемого кератином. И чем больше этого вещества, тем прочнее волос. Самое простое, во что можно его превратить путем упрочения стенок, — щетина. Именно она защищает тело дикой свиньи, когда та пробирается через гущину кустарника.
А если волос еще больше утолщить, его поверхность для пущей прочности сделать ребристой, а вершину очень острой, то получится. иголка. Так из обычных мягких зверушек получаются самые неприступные колючие создания — ехидна, еж, тенрек, иглистая мышь, колючая крыса, дикобраз. И уж действие этого видоизмененного волоса вряд ли кто захочет испытать на себе дважды. Ведь стоит притронуться к зверьку, покрытому колючим панцирем, как десятки иголок ожгут нежную кожу своими остриями. И хорошо еще, если просто ожгут: ведь у некоторых зверей иголки закреплены в коже так слабо, что при малейшем прикосновении норовят остаться в не б меру любопытном носу. Так что потом приходится прикладывать значительные усилия, дабы освободиться от этого неприятного напоминания о контактах со столь неприветливым животным.
15
что общего у чешуи, пера и волоса?
Ответы 10
это всё защитная оболочка зверей
она служит как для защиты так и для теплообмена
наличие креатина и наличие кожи
это фибриллярные белки, волокна которого входят в состав рогового слоя кожи, волос, шерсти, перьев, чешуи,
1 Покров сори но больше не знаю
— замкнутая пищеварительная из 2 отделов,
— выделительная с мерцательными клетками, канальцами и продольными каналами,
— нервная система лестничного типа,
— половая система с преимущественным развитием.
У Кишечнополостных нет систем органов и развитых тканей.
Функции организма выполняют отдельные специализированные клетки.
3.У червей развиты 2 слоя мышц,
а у кишечнополостных присутствуют только мышечные волоконца в специальных клетках.