Чтобы человеческое тело не превратилось в аморфную массу, требуется 206-208 костей. Однако, каким бы крепким ни казался наш скелет, он постоянно меняется благодаря четко поставленному танцу клеток, которые его разрушают и восстанавливают. Теперь, направляя мощные рентгеновские лучи из ускорителя частиц на костные чешуйки древней окаменелости рыбы, исследовательская группа обнаружила, что такое перестроение костей, вероятно, началось по крайней мере 460 миллионов лет назад.
Это почти на 100 миллионов лет раньше, чем считалось, что говорит о том, что перестройка костей началась у первых животных, имеющих скелеты. Доложенная на этой неделе на ежегодном собрании Общества интегративной и сравнительной биологии Ярой Хариди, эволюционным биологом из Чикагского университета, находка «заставляет нас переосмыслить время возникновения костей», говорит Мэтью Фридман, палеонтолог из Мичиганского университета, который не участвовал в работе. Но Хариди отмечает, что ее группа не обнаружила ключевого типа клеток, который управляет современной перестройкой костей, что говорит о том, что об эволюции костей еще многое предстоит узнать.
В современных скелетах крошечные кровеносные сосуды, которые проникают в твердый матрикс кости, обеспечивают проникновение клеток, называемых остеокластами, для разъедания старой кости и клеток, называемых остеобластами, для начала производства новой кости. Организацией процесса занимается третий набор клеток: остеоциты. Места восстановления, известные как остеоны, имеют характерные кольца, представляющие границы кровеносного сосуда и зоны существующей кости, разрушенной кости и новой кости. Процесс ремоделирования жизненно важен для восстановления и обновления кости, но у людей он может пойти не так, что приведет к остеопорозу, которым страдают более 10 миллионов человек только в Соединенных Штатах.
Среди самых ранних животных, имеющих костный скелет, — бесчелюстная рыба возрастом 460 миллионов лет, известная как Astraspis. У более ранних рыб скелет был из хрящей, но у Astraspis кость образовалась поверх хряща, что дало начало внутреннему скелету и частям защитной чешуи животных. Однако, похоже, у него не было остеонов — палеонтологи не видели их признаков до примерно 360 миллионов лет назад у челюстных рыб. Некоторые из этих рыб были агрессивными хищниками, а другие были покрыты костной броней, и палеонтологи предположили, что перестройка костей развилась, потому что им нужны были более прочные скелеты.
Но Хариди подозревала, что даже древним бесчелюстным рыбам нужен был способ выращивать и восстанавливать сломанные кости. Чтобы проследить эволюцию этого процесса обновления, она изучала окаменелости Astraspis — небольшие кусочки кожных чешуек и другие невзрачные фрагменты. Сначала она использовала подход, который ее команда разработала много лет назад с менее древними окаменелостями рыб. Применив методы машинного обучения к изображениям, полученным с помощью сканирующей электронной микроскопии 3D, которая в основном используется в материаловедении, Хариди наблюдала то, что казалось остеоцитами в этих несколько более молодых окаменелостях рыб. Когда она и ее коллеги позже использовали эту стратегию, чтобы подробно рассмотреть окаменелую чешую Astraspis, она увидела то, что казалось ремоделированием кости в ней.
А недавние рентгеновские снимки, полученные синхротроном в Аргоннской национальной лаборатории, подтвердили, что она действительно увидела структуры, похожие на современные остеоны — отличительный признак перестройки костей на 100 миллионов лет раньше. Гюнтер Вагнер, эволюционный биолог из Венского университета (UNIVIE), был среди участников встречи, воодушевленных работой. «Изучать эти ранние формы» костей было непросто, говорит он.
Но Хариди не обнаружила ни одной из характерных ямок на этих снимках, которые бы указывали на присутствие остеоцитов. Она говорит, что идея о том, что эти клетки необходимы для мобилизации ремоделирования костей в ответ на повреждение, может нуждаться в пересмотре.
«Это другой способ думать о том, как создается кость», — говорит Михаэла Павличев, эволюционный биолог из UNIVIE, которая не принимала участия в исследовании. Помимо понимания эволюции костей, работа демонстрирует методы, которые могут принести новые открытия об окаменелых клетках, говорит Наташа Шайло Хайсон, эволюционный биолог развития из Stowers Institute for Medical Research. «Это невероятно захватывающая область».
Загадочная ось во Вселенной совпадает с осью нашей Солнечной системы
Как раз тогда, когда нам кажется, что мы начинаем познавать Вселенную, новая загадка выбивает это представление из космологии. Будь то люди XVII века, которые наконец-то поняли, что живут на скале,…
Гигантские каменные сосуды с костями раскрывают тайну столетней давности
На протяжении почти столетия археологи ломают голову над тысячами гигантских каменных кувшинов, разбросанных по высокогорью Лаоса. Высеченные из цельной скалы и весящие несколько тонн, они стоят группами по всей территории,…
Острова теряют биоразнообразие, которое делало их уникальными
Острова издавна служили естественными лабораториями для изучения эволюции и экологии, вдохновляя на создание основополагающих идей, начиная от теории эволюции Дарвина и заканчивая самой островной биогеографией. Новые исследования показывают, что многие…
МО: за ночь над регионами России сбили 133 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ и акваторией Черного моря 133 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи в период…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ один человек погиб, 12 были ранены
ВСУ атаковали территорию Белгородской области порядка 90 раз за прошедшие сутки. В результате погиб мирный житель, еще 12 получили ранения, сообщил врио губернатора региона Александр Шуваев в "Максе". "За минувшие…
ВС России поразили предприятие «Смарт интеллиджент систем» в Киеве
Армия России поразила в Киеве предприятие "Смарт интеллиджент систем", производившее беспилотники, сообщили в Минобороны РФ. Предприятие осуществляло производство беспилотных летательных аппаратов различных модификаций и комплектующих к ним. В том числе…
Чувство родной земли помогает оставаться людьми в цифровую эпоху
Мы неизбежно дорастём до представления о том, что любая земля свята. Человеку земля нужна как союзни...
Спустя 200 лет загадочные банки Дарвина раскрывают поразительную скрытую правду
Представьте, что вы можете разгадать тайны 200-летних банок Чарльза Дарвина, не открывая ни одной кр...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".