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».
Окаменелость из Бразилии проливает свет на происхождение динозавров и крокодилов
Задолго до того, как динозавры стали господствовать на континентах и появились современные крокодилы, их предки уже переживали решающий этап в своей эволюционной истории. Именно в этом древнем мире, вскоре после…
Ученые наконец-то объяснили происхождение странных лестниц на склонах холмов
В многих частях мира крутые травянистые склоны испещрены узкими, ровными ступенями, известными как террасы. Они озадачивают наблюдателей уже более века. Каждая ступенька имеет плоскую поверхность и наклонный подступенок, расположенные длинными…
Биологи выяснили, какие мутации в нейронах связаны с чрезмерным потоотделением
Молекулярным биологам удалось обнаружить, что избыточное потоотделение появляется у некоторых людей при наличии мутаций в натриевых ионных каналах в их нейронах, ответственных за управление функционалом потовых желез. Открытие поможет быстро…
МО: за ночь над Россией сбили 140 украинских БПЛА
Российские средства ПВО в течение ночи перехватили и уничтожили над регионами РФ, акваториями Азовского и Черного морей 140 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение ночи в…
ВС России ударили по предприятиям ВПК и логистическим центрам в Киеве и области
ВС РФ нанесли массированный удар по предприятиям ВПК и логистическим центрам в Киеве и Киевской области, по объектам инфраструктуры порта Южный. Об этом сообщили в Минобороны России Цели поразили высокоточным…
Шуваев: в Белгородской области за сутки при атаках ВСУ погибли два человека
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области 96 раз за минувшие сутки. В результате атак два человека погибли в Белгородском и Грайворонском округах, девять человек, в том числе ребенок, получили…
Подготовку к возможному нападению на Сербию возглавит немец
Евросоюз назначил нового спецпредставителя в Косово: начиная с сентября им станет Дирк Шубель. Прежд...
Космический телескоп обнаружил, как черные дыры питаются сами собой
Благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) астрономы получили возможность заглянуть в мех...
Парадокс нашего времени, молодым человеком могут считать лет до 40, при этом кризис среднего возраста может наступить в 30.
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)".