Pada vertebrata, kerangka dari berbagai daerah tubuh muncul dari sel prekursor yang berbeda. Para peneliti di University of Basel kini telah menemukan bahwa sel -sel kerangka ini tidak hanya berbeda dalam asal perkembangannya, tetapi juga dalam regulasi gen mereka – yang mungkin menjadi kunci untuk kisah keberhasilan evolusi vertebrata.
Dari tengkorak ke tulang terkecil di jari kelingking Anda, kerangka bertindak sebagai perancah internal untuk memberikan stabilitas pada tubuh, dan membentuk kepompong pelindung di sekitar organ -organ penting. Meskipun struktur yang sama, bagaimanapun, tidak semua tulang diciptakan sama: pada vertebrata (termasuk manusia), berbagai bagian kerangka muncul dari berbagai kelompok sel prekursor selama perkembangan embrionik. Selama proses ini, masing -masing kelompok menghasilkan serangkaian protein regulator sendiri dan melalui program perkembangannya sendiri untuk menghasilkan tulang rawan dan tulang. Para peneliti dari University of Basel telah melaporkan temuan ini dalam jurnal ilmiah Komunikasi Alam.
Tiga tim konstruksi, masing -masing dengan cetak biru mereka sendiri
Salah satu jenis sel prekursor membentuk tulang tengkorak dan wajah, yang lain tulang belakang dan tulang rusuk, dan tipe ketiga kerangka tungkai. “Anda dapat membayangkannya sebagai tiga tim konstruksi, masing -masing membangun satu cerita tentang sebuah rumah,” jelas Profesor Patrick Tschopp dari Departemen Ilmu Lingkungan di Universitas Basel. “Ketiga tim mulai dengan bahan, cetak biru, dan alat yang berbeda, tetapi Anda berakhir dengan tiga cerita yang secara struktural dan fungsional serupa.”
Tengkorak dan tulang wajah muncul dari apa yang dikenal sebagai sel puncak saraf, yang diproduksi di bagian belakang embrio dan secara perkembangan terdekat dengan sel -sel sistem saraf pusat. Sel -sel prekursor tulang belakang dan tulang rusuk adalah sel mesoderm somitik, yang muncul dari sisi punggung embrio dan bentuk – selain tulang – juga otot dan bagian kulit. Kelompok ketiga berasal dari pelat lateral mesoderm pada sisi embrio, dan melanjutkan untuk membentuk kerangka lengan dan kaki, bersama dengan bagian tulang rusuk.
Dengan melakukan analisis berbasis sel tunggal dalam embrio ayam, tim peneliti menemukan bahwa tiga kelompok sel semua menggunakan mekanisme pengaturan yang berbeda untuk mendorong program perkembangan yang menciptakan sel kerangka. “Dari hasil ini, kami menyimpulkan bahwa sel -sel kerangka di berbagai daerah tubuh sebenarnya tidak sama seperti yang diperkirakan sebelumnya,” kata bioinformatika Dr. Menghan Wang, salah satu dari dua penulis utama penelitian. “Sebaliknya, mereka tampak berbeda jenis sel yang terlibat dalam produksi jaringan yang sama,” kata ahli biologi perkembangan Dr. Ana Di Pietro-Torres, penulis utama kedua.
Mengapa perbedaan ini menjadi keuntungan
Apa yang tampaknya tidak perlu rumit pada pandangan pertama mungkin sebenarnya menjadi salah satu kunci keberhasilan evolusi vertebrata: “Jika kerangka dari berbagai daerah tubuh ditentukan oleh cetak biru yang berbeda, bagian -bagian kerangka ini juga dapat berubah secara independen dari satu sama lain,” kata Patrick Tschopp. “Itu mungkin menjelaskan mengapa vertebrata telah berevolusi begitu banyak jenis kerangka yang berbeda.”
Publikasi asli
Menghan Wang, Ana Di Pietro-Torres et al.
Dinamika regulasi gen yang berbeda mendorong konvergensi nasib sel skeletogenik selama embriogenesis vertebrata
Nature Communications (2025), doi: 10.1038/s41467-025-57480-8
