Zuby a čelisti cichlid

Kategorie Akvárium

Zuby a čelisti cichlid: akvastomatologie

Zuby jsou evolučně prastará struktura. Zatímco si často myslíme, že zuby jsou neoddělitelně spjaty s čelistmi, nejprve se vyvinou v hltanu asi 500 ryb bez čelistí.000.před 000 lety. Jakkoli to může znít divně, zuby vyrostly před čelistmi. Stejně jako vlasy a peří je možné studovat zuby jako vzorované, opakující se struktury, které se v průběhu života neustále nahrazují.
To samozřejmě neplatí pro savce, ale platí to pro cichlidy. Některé cichlidy mají asi 3000 zubů. Každý konkrétní zub se mění každých 50-100 dní. To je způsobeno výklenkem kmenových buněk spojeným s každým zubem. Schopnost měnit zuby během života se bohužel u savců vytratila.
Mechanismy tvorby zubů v hltanu nejsou známy, ale tento evoluční jev lze pozorovat v přírodě. Někteří nižší obratlovci jako zebrafish mají zuby pouze v hltanu. Savci, jako jsou myši a lidé, mají zuby pouze v ústech.

Cichlidy mají zuby jak v hltanu, tak v ústech. Tato unikátní evoluční funkce nám umožňuje položit si otázku, která je výchozím bodem této studie (PLoS Biology - časopis, přijímající organizace National Institute for Dental and Maxillofacial Research (NIDCR)). Je počet zubů umístěných v hltanu a v dutině ústní regulován rovnoměrně??

Obrázek ukazuje čelist Pseudotropheus elongatus; Obrázek ukazuje faryngeální zuby

Malawské cichlidy mají oba faryngální zuby,
a zuby v dutině ústní

Tato otázka se zdá být velmi zajímavá a zajímavá. Obě čelisti jsou nejen funkčně oddělené a evolučně nesouvisející, ale zuby vyvíjející se na nich mají zcela odlišné předchůdce. Zuby vznikají interakcí dvou buněčných vrstev – epitelu a mezenchymu. Faryngeální zuby pravděpodobně využívají endoderm jako epiteliální vrstvu a zuby ústní přesně využívají endoderm. Pokud by byl počet hltanových zubů regulován nebo řízen jako zuby dutiny ústní, mohlo by to znamenat, že zuby byly vytvořeny jedním způsobem, bez ohledu na to, kolik jich a kde se vyvinou.
V této studii bylo k překvapení vědců zjištěno, že počet zubů byl regulován podobně ve dvou čelistech. Čelisti dutiny ústní a hltanu fungovaly podle obecných podmínek ve vztahu k počtu zubů.
Jak se ukázalo, byly objeveny společné geny, které tvoří dentální síť genů. Tato síť je společná pro většinu chrupu. Kromě genů objevených v předchozích studiích byly nalezeny geny eda a edar. Předpokládá se, že tyto geny se podílejí výhradně na tvorbě endodermálních tkání. Geny se však podílely na erupci hltanových zubů, které se zdají být tvořeny z endodermu. Tak byla odhalena role eda a edaru v tkáních odvozených z endodermu. Je také poznamenáno, že před čelistmi, vlasy, šupinami, peřím a dalšími endodermálními tkáněmi tyto geny vždy působí v zubní síti hluboko v hltanu.

Podařilo se mi popsat dvě věci. Za prvé, genetická síť předků, která je aktivní ve starověké populaci zubů. Za druhé, a to je možná důležitější, je popsáno jádro dentální sítě – soubor genů uložených ve všech zubech, které jsou nám známé u ryb, myší a lidí. Takže, což je velmi zajímavé, existovaly předměty, které do sítě nejen spadly (jako geny eda a edar), ale také předměty, které z ní vypadly. Zejména vezměte geny pax9 a fgf8, které jsou základními složkami zubního aparátu savců. Tyto geny buď nejsou exprimovány ve všech, nebo jsou exprimovány pouze v zubech ústní dutiny, ale v hltanových zubech. To naznačuje, že nejsou evolučně důležité při tvorbě zubů.
Práce v této oblasti je nesmírně důležitá pro vysvětlení vývoje zubů. Pokud jste schopni vytvořit zuby v kultuře nebo ve zkumavce, můžete získat informace o nezbytných molekulách pro tento proces. I když jsou některé z těchto genů geneticky významné pro zuby savců, v evoluční biologii mohou existovat jiné způsoby popisu tvorby zubů.
V tuto chvíli je otázkou, jak může navrhovaný model prakticky pomoci při zubním ošetření. Vztah mezi genotypem a fenotypem je nesmírně zajímavý a to, jak lze genetickou informaci využít k detekci nemocí u lidí. Mnohé z aktuálně navrhovaných modelů, včetně modelů myši, zebrafish, Drosophila, jsou reprezentovány homogenními a vrozenými liniemi. Jinými slovy, podporují snadnou cestu genetiky. Lidé mají heterogenní genomy, a proto je obtížné odhalit konkrétní genetické příčiny onemocnění. Studie na cichlidách a některé další evoluční modely je porovnávají pro lepší obraz genotypu a fenotypu. Tyto modely vykazují heterogenní genomy podobné těm lidským a geneticko-fenotypový obraz se pravděpodobně zkomplikuje.

Protetika a náhrada ztracených zubů keramickými analogy jsou nyní rozšířené. Pro přechod na novou úroveň protetiky je nutné pochopit přirozené regenerační schopnosti zubů. To se zdá být velmi zajímavé. Primárním modelem používaným při studiu lidských zubů je myš a nemá obnovené všechny zuby.
Takže u myší je výklenek kmenových buněk spojen s jejich řezáky. Její řezáky však nejsou nahrazeny (s výjimkou několika genetických mutantů). Obnovují se neustálým růstem. Myší řezáky také nemají tendenci mít složité tvary. Mezi řezáky a stoličkami u myší existuje rozpor v prostoru a vývoji. Stoličky nabývají složitého tvaru, ale nejsou obnovovány ani nahrazovány. U ryb byla zjištěna náhrada zubů, jejich obnova a schopnost nabývat v průběhu vývoje komplex trojrozměrných forem.
Vývoj, obnova a tvarování zubů jsou geneticky podmíněné procesy v organismech, jako jsou cichlidy. Zdá se však, že v evolučním vývoji obratlovců se tyto procesy začaly rozcházet v prostoru a čase. To, co nyní pozorujeme zejména u myší, moláry mění tvar, ale nejsou obnoveny. Řezáky jsou obnoveny, ale nemění tvar.

Upravený překlad,
che.animalukr.ru díky Natalii Polské
za poskytnutý materiál