Halsmuskler berättar om vår evolutionära utveckling

Med modern genteknik och studier av olika ryggradsdjurs anatomi visar Uppsalaforskare i samarbete med brittiska forskare att muskler och deras fästen i stort sett varit oförändrad under årmiljonerna, medan benen tycks ha modellerats om genom att muskelfästescellerna fått nya instruktioner. Resultaten publiceras i dagens nummer av den vetenskapliga tidskriften Nature. Det finns ett nära samband mellan evolution och utvecklingsbiologi. Varje individ utvecklas från en enda cell - ett befruktat ägg. Förändringen av den vuxna kroppsformen under evolutionen sker därför att utvecklingsprocessen från ägg till vuxen ändras och ger nya slutresultat. - För att verkligen förstå hur evolutionen går till behöver man alltså studera utvecklingsprocesserna som skapar den vuxna kroppsformen, förklarar Per Ahlberg, professor i evolutionär organismbiologi. Han ingår i ett svensk-brittiskt forskarteam som arbetar med att knyta samman data från evolutionsbiologi och modern molekylär utvecklingsbiologi i syfte att utforska hur själva evolutionsprocessen fungerar. Forskningen koncentrerar sig på ryggradsdjurens hals. Under utvecklingen från fisk till landdjur var halsen en av de kroppsdelar som omvandlades mest - men det var huvudsakligen skelettet som förändrades. Musklerna, däremot, har förändrats ganska lite från fisk till landdjur. För att förstå varför behöver man veta hur den utvecklingsbiologiska processen styr ”sammankopplingen” av ben och muskler. En hypotes är att olika cellpopulationer i embryot bär med sig inprogrammerade genetiska uttrycksmönster. I halsregionen finns två viktiga cellpopulationer med olika ursprung: ”neurallistceller”, som uppstår vid kanten av ryggmärg och hjärna och sedan vandrar ned över huvudets sidor, och ”somitiska mesodermceller”, som uppstår bredvid kordan (ryggradens ursprung), men inte vandrar som neurallistcellerna. Problemet är att det är väldigt svårt att följa cellerna under utvecklingen och se precis var de hamnar - vilka strukturer de skapar. Den brittiska delen av forskarteamet har nu genom att använda en särskild ”märkningsgen” lyckats identifiera var varenda av dessa celler hos musfoster hamnar i det vuxna djuret. Resultaten visar att en muskels bindvävshölje och alla dess fästpunkter bildas av samma cellpopulation. Halsmuskler har till exempel bindväv av neurallistceller och fäster bara vid ben bildat av neurallistceller. Armens muskler, däremot, har bindväv av somitiska mesodermceller och fäster vid ben av med samma ursprung. Genom att jämföra anatomin hos olika ryggradsdjur visar forskarna att samma muskel kan fästa vid olika ben under evolutionens gång. - Våra resultat ger en ny och utmanande bild av ryggradsdjurens evolution. Musklerna och deras fästen har i stort sett varit oförändrad under årmiljonerna, medan benen verkar vara ”sammansmältningar av muskelfästen” som ganska lätt kan modelleras om genom att muskelfästescellerna får nya instruktioner att producera ben, brosk eller bindväv. - Resultaten innebär också att det blir möjligt att med hjälp av fossila ryggradsdjur, som ofta har bevarade muskelfästen, få helt ny kunskap. Vi kan verkligen börja knyta samman evolution och utvecklingsbiologi, säger Per Ahlberg. För mer information: Per Ahlberg, tel: 018-471 26 41 (arb), 026-98088 (hem) eller via e-post: Per.Ahlberg@ebc.uu.se, samt Georgy Koentges, e-post: g.koentges@ucl.ac.uk