Zubi i čeljusti ciklida

Aquarium

Zubi i čeljusti ciklida: akvastomatologija

Zubi su evolutivno drevna struktura. Iako često mislimo da su zubi neraskidivo povezani s čeljustima, oni se prvo razvijaju u ždrijelu oko 500 riba bez čeljusti.000.prije 000 godina. Koliko god to čudno zvučalo, zubi su se pojavili ispred čeljusti. Poput kose i perja, moguće je proučavati zube kao uzorkovane, ponavljajuće strukture koje se neprestano mijenjaju tokom života.
Ovo se, naravno, ne odnosi na sisare, ali važi za ciklide. Neki ciklidi imaju oko 3.000 zuba. Svaki određeni zub mijenja se svakih 50-100 dana. To je zbog niše matičnih ćelija povezanih sa svakim zubom. Sposobnost mijenjanja zuba tokom života nažalost je kod sisara izgubljena.
Mehanizmi formiranja zuba u ždrijelu su nepoznati, ali se ovaj evolucijski fenomen može vidjeti u prirodi. Neki niži kralježnjaci poput zebrica imaju zube samo u ždrijelu. Sisavci kao što su miševi i ljudi imaju samo zube u ustima.

Ciklidi imaju zube i u ždrijelu i u ustima. Ova jedinstvena evolucijska karakteristika nam omogućava da postavimo pitanje koje je početna tačka ove studije (PLoS Biology - časopis, organizacija primalac Nacionalni institut za stomatološka i maksilofacijalna istraživanja (NIDCR)). Da li je broj zuba koji se nalaze u ždrijelu i u usnoj šupljini jednako reguliran??

Na slici je prikazana vilica Pseudotropheus elongatus; Slika prikazuje faringealne zube

Malavijski ciklidi imaju oba faringealna zuba,
i zubi u usnoj duplji

Čini se da je ovo pitanje izuzetno zanimljivo i intrigantno. Dvije čeljusti ne samo da su funkcionalno odvojene i evolucijski nepovezane, već i zubi koji se na njima razvijaju imaju potpuno različite prethodnike. Zubi nastaju interakcijom dva ćelijska sloja - epitela i mezenhima. Faringealni zubi vjerovatno koriste endoderm kao epitelni sloj, a oralni zubi precizno koriste endoderm. Ako bi se broj faringealnih zuba regulirao, odnosno kontrolirao kao zubi usne šupljine, to bi moglo ukazivati da su zubi nastali na jedan način, bez obzira na to koliko ih i gdje se razvijaju.
U ovoj studiji, na iznenađenje istraživača, otkriveno je da je broj zuba reguliran na sličan način u dvije čeljusti. Čeljusti usne duplje i ždrijela su funkcionisale prema opštim uslovima u odnosu na broj zuba.
Kako se ispostavilo, otkriveni su uobičajeni geni koji formiraju zubnu mrežu gena. Ova mreža je zajednička za većinu zuba. Pored gena otkrivenih u prethodnim studijama, pronađeni su i geni eda i edar. Pretpostavlja se da su ovi geni isključivo uključeni u formiranje endodermalnih tkiva. Međutim, geni su bili uključeni u nicanje faringealnih zuba, za koje se čini da su nastali iz endoderme. Tako je otkrivena uloga eda i edara u tkivima nastalim iz endoderme. Napominje se i ideja da ispred čeljusti, kose, krljušti, perja i drugih endodermalnih tkiva ovi geni uvijek djeluju u zubnoj mreži duboko u ždrijelu.

Uspio sam opisati dvije stvari. Prvo, genetska mreža predaka, koja je aktivna u drevnoj populaciji zuba. Drugo, i možda još važnije, opisuje se srž dentalne mreže – skup gena pohranjenih u svim zubima koji su nam poznati kod riba, miševa i ljudi. Dakle, što je vrlo zanimljivo, bilo je objekata koji ne samo da su upali u mrežu (poput gena eda i edar), već i objekata koji su ispali iz nje. Konkretno, uzmite gene pax9 i fgf8, koji su bitne komponente zubnog aparata sisara. Ovi geni ili nisu izraženi kod svih, ili su izraženi samo u zubima usne duplje, već u faringealnim zubima. To ukazuje da oni nisu evolucijski važni u formiranju zuba.
Rad u ovoj oblasti izuzetno je važan za objašnjenje evolucije zuba. Ako ste u mogućnosti da napravite zube u kulturi ili u epruveti, možete dobiti informacije o potrebnim molekulima za ovaj proces. Čak i ako su neki od ovih gena genetski značajni za zube sisara, mogu postojati i drugi načini opisa formiranja zuba u evolucijskoj biologiji.
U ovom trenutku je upitno na koji način predloženi model može praktično pomoći u liječenju zuba. Odnos između genotipa i fenotipa je izuzetno zanimljiv i kako se genetske informacije mogu koristiti za otkrivanje bolesti kod ljudi. Mnogi od trenutno predloženih modela, uključujući modele miša, zebrice, drozofile, predstavljeni su homogenim i urođenim linijama. Drugim riječima, podržavaju lak put genetike. Ljudi imaju heterogene genome i stoga je teško otkriti specifične genetske uzroke bolesti. Studije o ciklidima i nekim drugim evolucijskim modelima uspoređuju ih za bolju sliku genotipa i fenotipa. Ovi modeli pokazuju heterogene genome slične ljudskim, a genetsko-fenotipska slika će vjerovatno postati složenija.

Protetika i nadoknada izgubljenih zuba keramičkim analozima danas je široko rasprostranjena. Za prelazak na novi nivo protetike potrebno je razumjeti prirodne regenerativne sposobnosti zuba. Čini se da je ovo vrlo zanimljivo. Primarni model koji se koristi u proučavanju ljudskih zuba je miš i nema obnovljene sve zube.
Dakle, kod miševa je niša matičnih ćelija povezana sa njegovim sjekutićima. Međutim, njeni sjekutići nisu zamijenjeni (s izuzetkom nekoliko genetskih mutanata). Obnavljaju se stalnim rastom. Mišji sjekutići također nemaju tendenciju da poprime složene oblike. Postoji nesklad u prostoru i razvoju između sjekutića i kutnjaka kod miševa. Kutnjaci poprimaju složen oblik, ali se ne obnavljaju niti zamjenjuju. Kod riba je pronađena zamjena zuba, njihova obnova i sposobnost da tokom razvoja poprime kompleks trodimenzionalnih oblika.
Razvoj, obnova i oblikovanje zuba genetski su uvjetovani procesi u organizmima poput ciklida. Međutim, čini se da su u evolucijskom razvoju kralježnjaka ovi procesi počeli da se razlikuju u prostoru i vremenu. Ono što sada opažamo kod miševa, posebno kutnjaci mijenjaju oblik, ali se ne obnavljaju. Sjekutići se obnavljaju, ali ne mijenjaju oblik.

Adaptirani prijevod,
bos.animalukr.ru hvala Natalia Polskaya
za dostavljeni materijal