A Brit Columbia Egyetem zoológusainak meglepő új kutatása szerint jóval azelőtt, hogy a gerincesek víz alatti légzését elősegítették volna, a kopoltyúk korai és ugyanolyan fontos szerepet játszottak a vér só- és pH-egyensúlyának szabályozásában. Köszönetnyilvánítás: Rashpal Dhillon, Rush Studio
A tanulmány egy új, korai fejezettel egészíti ki a kopoltyúk evolúciós történetét.
A legtöbb halfaj a kopoltyúitól függ, hogy víz alatt lélegezzen. Kevésbé ismert az a tény, hogy más állatok veséjéhez hasonlóan a halkopoltyúk is szabályozzák vérük pH-értékét és sóháztartását. Ezt a kevésbé ismert kopoltyúfunkciót, amelyet „ionszabályozásnak” neveznek, a történelem során feltételezték, hogy a légzéssel párhuzamosan fejlődött ki.
Egy meglepő új tanulmány azonban megjelent Természet új, korai fejezetet vezet be a kopoltyúk evolúciós történetébe.
„Munkánk arra utal, hogy féregszerű őseink korai, egyszerűsített kopoltyúi fontos szerepet játszottak az ionszabályozásban. És ez a szerep már a kopoltyúk kezdetén keletkezhetett, jóval azelőtt, hogy bármilyen szerepet játszottak volna a légzésben” – mondja Dr. Michael Sackville zoológus, aki a vizsgálatot a kopoltyúkkal együtt vezette. Brit Columbia Egyetem (UBC).
"Ez valóban átfordítja a forgatókönyvet a kopoltyúk és a kopoltyúfunkciók fejlődésének megértésében."
A British Columbia Egyetem kutatói három reprezentatív állatot használtak alapként annak megismerésére, hogy a kopoltyúk mikor és hogyan szerezték meg funkcióikat. Köszönetnyilvánítás: Michael Sackville, University of British Columbia
Több mint egy évszázada a tudósokat, köztük Darwint is magával ragadja a kopoltyúk és a tüdő evolúciója. A kutatás előtt azt hitték, hogy a kopoltyúkat kezdetben légzésre és ionszabályozásra használták a gerincesek életének kezdete közelében. Ez a két funkció a bőrtől a kopoltyúkig párhuzamosan változott ebben a hagyományos idővonalban, elősegítve a gerincesek átalakulását apró, féregszerű élőlényekből nagyobb, aktív halakká. Ez a „kicsiből és férgesből” „nagyból és halassá” való átalakulás meghatározó pillanat a gerincesek evolúciójában.
A kutatásban három, ma is élő, de külön leszármazási fajba tartozó fajt hasonlítottak össze: a lámpást, amely gerinces, és az amphioxus- és makkférgeket, amelyek a gerincesek közeli rokonai. A kutatók úgy érveltek, hogy az állatok által megosztott kopoltyúfunkciókat egy közös őstől szerezték, amelyről úgy gondolják, hogy jóval több mint 500 millió évvel ezelőtt létezett.
„Azt találtuk, hogy a kopoltyúkat csak gerinces képviselőink légzésére használták, és csak a testméret és az aktivitás növekedésével” – mondja Dr. Colin Brauner, az UBC zoológusa és a cikk vezető szerzője.
– De mindhárom állatunk kopoltyújában találtunk ionszabályozó sejteket. Ez lehetővé tette számunkra, hogy a kopoltyúkban végbemenő ionszabályozás eredetét egészen a korai deuterostoma állatokig visszavezethessük, amikor is nagyon egyszerű kopoltyúszerkezetek alakultak ki először. A felfedezés alátámasztja azt a klasszikus történetet, hogy a kopoltyúkat először korai gerincesek légzésére használták, de egy izgalmas új, korábbi fejezettel egészíti ki a történetet, amely egyértelműen további tanulmányozásra érdemes.”
Hivatkozás: „A kopoltyúkban az ionszabályozás megelőzi a gázcserét és a gerincesek eredetét” – Michael A. Sackville, Christopher B. Cameron, J. Andrew Gillis és Colin J. Brauner, 19. október 2022. Természet.
DOI: 10.1038/s41586-022-05331-7
A tanulmányt a Montreali Egyetem és a Cambridge-i Egyetem kutatóival együttműködve végezték.
A tanulmányt a Kanadai Természettudományi és Mérnöki Tanács és a Royal Society finanszírozta.
