У эмбрионов эму не формируются мышцы на концах крыльев, что имеет значительные последствия для их развития. Исследование, проведенное Токийским технологическим институтом, показало, что отсутствие регулярных движений мышц приводит к недостаточному удлинению костей крыльев и их срастанию, что в итоге искажает форму. Этот феномен наблюдается и у других позвоночных, таких как змеи, безногие ящерицы и киты, у которых сокращение конечностей происходило несколько раз в процессе эволюции. Уменьшение размеров конечностей связано с адаптацией животных к новым условиям обитания и способам передвижения, что делает эту тему важной для изучения эволюционными биологами.
Источник изображения: pxhere.com
Эму (Dromaius novaehollandiae), как нелетающие птицы с укороченными крыльями, служат отличной моделью для исследования генетических механизмов уменьшения конечностей и их развития. В предыдущих исследованиях было обнаружено, что зачатки передних конечностей у эму меньше и имеют более медленную экспрессию генов по сравнению с летающими птицами. Однако это не объясняет наблюдаемую левостороннюю асимметрию крыльев у некоторых особей.
В текущем исследовании ученые применили секвенирование одноклеточной РНК для анализа паттернов экспрессии клеток в передних конечностях эму и куриц. Они выявили группу мышечных клеток-предшественников, которые претерпели массовую гибель вместо того, чтобы развиться в мышцы на кончиках крыльев.
Чтобы проверить влияние неподвижности на уменьшение конечностей и асимметрию, исследователи использовали химические вещества для иммобилизации куриных эмбрионов. Результаты показали, что у обездвиженных цыплят также развивались укороченные и асимметричные крылья.
Это исследование подчеркивает важность движений эмбриональных мышц и механического напряжения для развития костей. Для эволюционных биологов результаты демонстрируют, что изменения в движениях эмбрионов могут способствовать разнообразию скелетной структуры у животных.