Utvecklingen av lemmar från fisk till landdjur är ett fascinerande exempel på hur genetiska förändringar kan leda till djupgående morfologiska anpassningar. Medan fiskar har fenor för att simma, har landdjur lemmar för promenader, löpning och andra landaktiviteter. De genetiska ritningarna för lemmar hos landdjur kan spåras tillbaka till fiskens evolutionära historia. Här är en översikt över hur de genetiska ritningarna för lemmar kom från fisk:

1. Hox-gener :Hox-gener är en grupp master-regulatorgener som styr utvecklingen av kroppsstrukturer längs den främre-bakre axeln (huvud till svans) hos djur. Hos fisk är Hox-gener involverade i utvecklingen av fenor. Vissa Hox-gener, såsom Hoxa13 och Hoxd13, är associerade med bildandet av lemknoppar hos landdjur.

2. Kooption av fiskgener :Under utvecklingen av landdjur från fisk samordnades vissa fiskgener för utveckling av lemmar. Till exempel var genen Sonic hedgehog (Shh), som är involverad i fenutveckling hos fisk, adjungerad för lemutveckling hos landdjur. Shh är avgörande för utväxt och mönstring av lemknoppar.

3. Förändringar i genuttryck :De genetiska ritningarna för lemmar hos landdjur involverar också förändringar i genuttrycksmönster. Hos fiskar uttrycks vissa gener i fenor, medan hos landdjur skiftas uttrycket av dessa gener till lemknoppar. Dessa förändringar i genuttryck kontrolleras av regulatoriska element som har utvecklats över tiden.

4. Utveckling av nya gener :Förutom att samarbeta med befintliga gener, uppstod även nya gener under utvecklingen av lemmar. Till exempel finns genen Lmbr1 specifikt i landdjur och är involverad i utveckling av extremiteter. Lmbr1 tros ha uppstått från en gendupliceringshändelse och efterföljande specialisering för utveckling av extremiteter.

5. Utvecklingsändringar :Utvecklingen av lemmar involverade också modifieringar i utvecklingsprocesser. Till exempel, hos fisk sker bildandet av fenor genom en process som kallas fenveckutväxt. Hos landdjur kommer lemknopparna fram som utväxter från kroppen, och de utvecklingsmekanismer som ligger bakom denna process har avvikit från fenutvecklingen.

Sammantaget har de genetiska ritningarna för lemmar hos landdjur sitt ursprung i fiskgener och utvecklingsmekanismer. Genom genco-option, förändringar i genuttryck, utveckling av nya gener och utvecklingsmodifieringar, sammanställdes den genetiska verktygslådan för utveckling av extremiteter gradvis under övergången från fisk till landdjur. Denna evolutionära process exemplifierar den anmärkningsvärda anpassningsförmågan och mångfalden av livet på jorden.