Research Abstract
哺乳類と双弓類で独立に起こった鼓膜の起源に関わる発生遺伝学的基盤
Developmental genetic bases behind the independent origin of the tympanic membrane in mammals and diapsids
2015年4月22日 Nature Communications 6 : 6853 doi: 10.1038/ncomms7853
有羊膜類の中耳は進化的新規形態の古典的な例である。化石証拠から、哺乳類と双弓類（爬虫類と鳥類）は共通祖先からの分岐後にそれぞれ独自に中耳を獲得したという考えが提唱されているが、このような変化の発生学的基盤は分かっていなかった。今回我々は、エンドセリン1-Dlx5/6カスケードの不活化実験によって下顎領域が上顎に変化するような変異を導入すると、マウスでは中耳形成に重要なGoosecoid遺伝子が抑制されて鼓膜が消失する一方、ニワトリでは鼓膜が重複して発生することを明らかにした。さらに、詳細な解剖学的解析から、一次顎関節と第一咽頭嚢の相対的位置が哺乳類と双弓類では異なり、鼓膜形成がそれぞれ下顎領域、上顎領域と連関していることが示された。我々の研究結果から、咽頭弓の骨格要素の繋がり方の違いが形態の多様性の引き金となり、有羊膜類の進化において異なる2つの鼓膜の成立に至ったことが示唆される。
Taro Kitazawa, Masaki Takechi, Tatsuya Hirasawa, Noritaka Adachi, Nicolas Narboux-Nême, Hideaki Kume, Kazuhiro Maeda, Tamami Hirai, Sachiko Miyagawa-Tomita, Yukiko Kurihara, Jiro Hitomi, Giovanni Levi, Shigeru Kuratani & Hiroki Kurihara
Corresponding Author
The amniote middle ear is a classical example of the evolutionary novelty. Although paleontological evidence supports the view that mammals and diapsids (modern reptiles and birds) independently acquired the middle ear after divergence from their common ancestor, the developmental bases of these transformations remain unknown. Here we show that lower-to-upper jaw transformation induced by inactivation of the Endothelin1-Dlx5/6 cascade involving Goosecoid results in loss of the tympanic membrane in mouse, but causes duplication of the tympanic membrane in chicken. Detailed anatomical analysis indicates that the relative positions of the primary jaw joint and first pharyngeal pouch led to the coupling of tympanic membrane formation with the lower jaw in mammals, but with the upper jaw in diapsids. We propose that differences in connection and release by various pharyngeal skeletal elements resulted in structural diversity, leading to the acquisition of the tympanic membrane in two distinct manners during amniote evolution.
