Las articulaciones flexibles evolucionaron a medida que el pescado de la mandíbula comenzó a vivir como depredadores

Newswice, una cavidad pulida, que permite que los huesos de nuestros hombros, rodillas y codos se suavizan entre sí, da la libertad de movimiento para todos los vertebrados. Los científicos han sabido durante décadas que los primeros tetrapads tienen articulaciones sinoviales y recientemente las han descubierto en peces óseos, pero no está claro cuándo aparecen por primera vez en un árbol de evolución. La nueva investigación de la Universidad de Chicago muestra que las articulaciones sinoviales han aparecido ante el pensamiento de los antepasados ​​comunes de todos los vertebrados de la mandíbula.

Publicado en el estudio PLoS biología. Los patines y los tiburones de la mandíbula se caracterizan por las cavidades de las articulaciones sinoviales, pero no lo hacen. El análisis genético de los patines modernos también expresa proteínas para los genes conocidos por ayudar con el crecimiento de las articulaciones y demuestra que esas articulaciones deben formar el movimiento muscular adecuadamente.

Los investigadores han estudiado los fósiles de los peces en peligro de extinción hace unos 400 millones de años, y hay evidencia de que algunos peces de mandíbula viejos tienen huesos que tienen agujeros de articulación para movimientos claros, lo que indica que las articulaciones sinoviales han evolucionado primero a medida que la movilización es adyacente a un estilo de vida móvil y predatoria.

«Estos tipos de articulaciones sugieren que los organismos con mandíbulas y esqueletos móviles han evolucionado en un momento en que se convierten en depredadores más activos, por lo que pueden evitar nadar y comernos o comer», dice PhD Neil Shubin, Robert R.

Nilima Sharma, una investigadora postdictal y un nuevo estudio del laboratorio de Shubin, se interesó por primera vez en la cuestión de las articulaciones sinoviales en los peces, ya que los patines parecían «cómo» camina «en el fondo del mar con su aleta. Estaba convencida de que tenía que tener articulaciones sinoviales, pero se sorprendió al saber que aún no se exploraba en detalle.

Sharma estudió los esqueletos de dos peces cartilaginosos, que trabajaban con otro postdock de Shubin’s Lab y un coautor de papel, PhD Yara Haridi, The Little Skate ((Lucora Herkasia) Y un tiburón de bambú (Chillsilium plagiosoma). Vieron a ambos tener buenas articulaciones sinoviales en la mandíbula y la pelvis, con un ventrículo transparente para cubrir el fluido sinovial y los huesos adyacentes al cartílago. Por otro lado, los esqueletos de las lámparas y el pez hag tienen articulaciones llenas de tejido en lugar de la cavidad sinovial.

Los investigadores estudiaron la expresión genética en las articulaciones de skate para comprender su semejanza con otros vertebrados durante el desarrollo. Descubrieron que los patines expresan proteínas TGF-β Y W tu Los mismos genes que ayudan con las rutas reguladoras genéticas, el pez cebra, la formación de articulaciones en ratas y pollos. Las articulaciones del patinaje requieren contracciones musculares para que se desarrollen adecuadamente; En un experimento para paralizar los músculos durante el desarrollo, las articulaciones se fusionaron en lugar de formar agujeros claros.

«Esta es una propiedad protegida. Creces en huevos en animales. Comienzan a calambres después de desarrollar sus músculos», dijo Sharma. «El embrión tiene que moverse para que las articulaciones puedan desarrollar las articulaciones para que cuando elimine la actividad muscular, esa expresión genética desaparezca».

Finalmente, el equipo llevó a cabo un análisis comparativo de fósiles de las variedades en peligro de extinción de peces de mandíbula y mandíbula. Si bien la búsqueda de la literatura científica no es evidencia del hecho de que los peces tempranos libres de mandíbula tienen características de articulaciones sinoviales, Sharma y el equipo han encontrado señales claras de que los primeros peces de mandíbula tienen unas articulaciones como sinoviales. Escanean el patrón fósil Bothreolepis canadensis, Fish Placoderm con placas de cabeza ósea que vivieron durante el período Devónico hace unos 380 millones de años. El esqueleto de Placoderm ha definido claramente las superficies óseas en su cubierta pélvica y alas, con agujeros ajustables de acuerdo con los movimientos deslizantes. No está claro si las juntas están llenas de cartílago o líquido, pero la comparación con las articulaciones sinoviales modernas es clara.

Aunque los peces libres de jaw se han mantenido bastante bien durante todos estos años, todavía se ven mucho menos que sus antepasados ​​(aunque Hagfish ha desarrollado un siguiente nivel de procedimientos de defensa). Las articulaciones suaves, flexibles y representadas pueden ser uno de los desarrollos más evolucionados que han ayudado a crear una variedad increíble de las especies que vemos hoy.

«Las articulaciones sinoviales tienen un conjunto de características que permiten la movilidad juntas, pero lo hacen mientras mantienen una articulación estable», dijo Shubin. «No podríamos caminar si esas articulaciones no tenían un nivel de estabilidad, pero, si no tuvieran un nivel de movilidad. No podríamos caminar. Por lo tanto, esta combinación de estabilidad y movilidad está dada por el descubrimiento biológico más poderoso».