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牙齿的秘密生活:EVO发育生物学模型牙齿发育

通过

朱莉·拉斯

整个哺乳动物的世界,牙齿有各种的形状和大小。其特定的大小和形状的数百万年的进化微调的过程中产生的牙齿,可以有效分解食物中的动物的饮食。其结果是,这是密切相关的,有一个类似的菜单哺乳动物往往有牙齿看起来相当类似。新的bbin真人_平台首页的研究表明,然而,这些相似性可能只是“虚有其表”。

牙齿在我们的嘴巴后面 - 磨牙 - 有一系列的跨咀嚼表面碰伤,脊和凹槽。这种复杂的牙科景观是尖点,其是锥形的表面突起在吞咽之前粉碎食物的空间布置的产物。多少尖有,它们所处的位置,什么大小和形状,他们采取共同决定的摩尔的整体形状或结构。

在人族(现代人类和他们的祖先化石)进化的过程中,磨牙在其配置中显着变化,一些团体发展大尖和其他不断发展的磨牙的小尖额外的电池。

图表这些变化已经产生了强大的洞察到我们现代人类人口史的认识。它甚至允许我们确定新的化石古人类物种,有时只是零星的牙齿仍然存在,并重建其品种更密切相关的人。究竟是如何现代人类的某些人群中,有的人族化石物种,进化复杂磨牙大小不同的许多尖,而另一些发展更简化摩尔的配置,但是,还是个未知数。 

本周在科学的进步发表的一项研究中,研究人员组成的国际团队领导的bbin真人_平台首页的 人类起源研究所 和 人类进化和社会变革的学校 发现一个简单,直接的发展规律 - 在“构图级联” - 是足够强大,在过去的1500万年猿和人类进化的解释磨牙冠配置了大量的可变性。

“而不是调用大型,复杂的场景古人类起源过程中解释摩尔进化的重大变化,我们发现,简单的调整和改变,这一个发展规律可以解释大部分的这些变化,”亚历杭德拉·奥尔蒂斯,博士后说研究员人类起源(IHO)和研究的主要作者的机构。

Model of molar cusps

CT-渲染黑猩猩颅骨(左)与一个几乎萃取​​摩尔(中)的放大图像。外层,即釉质,呈现透明露出摩尔的底层牙本质核心的3-d景观。胚胎信令信元,这将决定将来尖瓣位置的位置由黄色球体(中)表示。横跨牙本质景观这些信令中心的分布被测量为一系列intercusp距离(在右红色箭头,顶部)的,这就决定了将跨越的摩尔冠最终发展尖的数目,以及映射到的地形的量出由每个尖(虚线在右,下行)。图片来源:亚历杭德拉·奥尔蒂斯和加里·施瓦茨

在过去的十年中,研究人员的摩尔风口浪尖发展的认识已经增加了上百倍。他们现在知道,这些尖的形成是由开始在早期胚胎阶段的分子过程管理。基于在小鼠中的实验工作中,图案形成级联模型预测摩尔构造主要是由一组信令信元的所述空间和时间分布来确定。

早大力发展信令细胞(和它们的所得尖)的团块影响后来开发尖的表达。此级联效应可导致在任一有利于在尺寸的增加和额外的尖点数目或限制其发展,以产生更小的,更少的尖。这种简单的发展棘轮效应是否可以解释目前跨猿和人类祖先摩尔配置浩大的是未知的。

使用状态的最先进的microcomputed断层扫描和施加到数百化石的和最近的臼齿数字成像技术,Ortiz的和她的同事们创造显影齿的牙景观的虚拟映射到图表胚胎信令信元的精确位置从该摩尔尖开发。该研究团队的极大的惊喜,该模型的预测追究起来,不只是为现代人类,但在数百万的年较高的灵长类动物进化和多样化的分布在17类人猿和人族的物种。

“不仅不用于解释基本摩尔设计上的差异模型的工作,但它也是强大到足以准确预测在大小,形状和额外的风口浪尖上存在变异的范围,从最细微的最极端,对于大多数类人猿,化石人与现代人类,”奥尔蒂斯说。

这些结果符合与进化发育生物学中的工作越来越多,说很简单,直接的发展规律是负责哺乳动物牙齿内发现的牙齿特征的无数复杂的生成。

“最令人兴奋的结果是我们的结果如何适应与一个新兴的观点,即解剖结构复杂收益小,细微的调整底层发展工具包,而不是重大飞跃的发展,说:”加里·施瓦茨的一项研究合着者,古人类学家与IHO和副教授与人类的进化和社会变革的学校。

这项新的研究是在同认为,在复杂的功能的方式基因编码简单,微妙的改变可能会导致我们整个古人类和类人猿我们看到表弟不同牙科配置浩大的一致。它在我们如何自然选择的理解的移位可以容易地和迅速地生成适合于具体的功能新颖解剖结构的一部分。

“这一切准确,详细资料载于内齿深,”继续施瓦茨,“即使我们早已灭绝的化石牙齿的亲戚,简直是非凡的。”

“我们的研究,证明了一个单一的发展规律可以解释无数的变化,我们整个哺乳动物的观察,也意味着我们必须小心推断基于共享的形式灭绝物种的关系,说:”沙雷贝利在纽约大学的合着者和人类学家。 “它越来越清楚,在齿形相似不一定可以指出最近共同祖先,补充说:”贝利,谁,在2002年,是第一个博士研究生与IHO心心相印。