Care a fost ritmul evoluției? Trepte sau trepte treptate, creând în perioade relativ scurte întregul buchet de forme absolut noi? Poate că un indiciu pentru a stabili adevărul ne va da unul dintre cei mai importanți hormoni din istoria întregii vieți.
Este dificil să numim funcțiile corpului, care nu depind de glanda tiroidă. Chiar și accentuează și că nu o fac fără ajutorul ei. Hormonul tiroidian este implicat în mecanisme care măresc permeabilitatea membranelor celulare, ceea ce permite transferul hormonilor de stres în celule, cum ar fi epinefrina sau norepinefrina. Hormonul tiroidian reglează creșterea și dezvoltarea gonadelor.
Cu puțin peste 100 de ani în urmă, în 1911, un student postuniversitar la Școala Medicală din München, în viitor, un bine cunoscut biolog american, Frederick Gudernach, a hrănit mâncăruri cu diferite țesuturi de origine animală. Acest studiu simplu de laborator, care acum ar fi potrivit pentru orele de biologie școlară, a adus o descoperire izbitoare.
După ce a mâncat bucăți de cal larve tiroidian dintr-o dată a început să rapid metamorphize, adică se transformă în broaște pentru adulți. Din acel moment a devenit clar că secretat de glanda tiroidă, hormon tiroidian este un stimulator puternic al dezvoltării, și apoi a decis să se uite la știința biologică și hormonul și în glanda mai aproape posibil.
Apa curată
Pentru o persoană, modificările funcției glandei tiroide generează aproape întotdeauna o boală. Aproape jumătate din populația Pământului este supusă influenței sau deficienței negative a hormonului tiroidian al hormonului tiroidian sau a excesului acestuia. Și ceea ce este deosebit de important, acest hormon are un efect multilateral. Aceasta afectează creșterea, formarea musculo-scheletice și a sistemului nervos și digestiv, metabolismul, mentinerea temperaturii corpului, etc. Lipsa de hormon tiroidian in primele stadii ale dezvoltării umane în mod frecvent conduce la cretinism: funcția de vorbire .. pipernicit de crestere, dementa si afecta.
Fluturi de cambulă
Când copilul neotenat (juvenil), adesea forma larvară a unei ființe vii nu ia forma unui adult, ci continuă să crească și să ajungă la pubertate. Deci, sa dovedit că unul dintre factorii decisivi pentru apariția neotenei este un nivel scăzut al hormonului tiroidian.
Larva fluturii este similară cu larvele de pești obișnuiți. Și numai după metamorfoză, peștele se întoarce pe partea sa și cade în partea de jos, schimbând tipul de mâncare, în timp ce ochiul din partea îndreptată spre partea inferioară "se mișcă" spre dreapta. Cu toate acestea, crescătorii se împotmolească japoneze în ferme, odată ce a remarcat că exemplarele capturate care păstrează caracteristicile larvare de pesti pentru adulți: și plutesc în coloana de apă, și nu se află în partea de jos, pe de o parte, și cu ochii la locația standard și obiceiurile agresive de cambulă nr.
Fluturașii "incorecți" au venit în largul mării. Toate aceste larve adulte au un lucru în comun: nu au trecut prin stadiul de metamorfoză ca urmare a disfuncției tiroidiene.
Potrivit unei ipoteze, neandertalii au avut, de asemenea, probleme cu glanda tiroidă. În structura corpurilor lor, există anumite trăsături caracteristice oamenilor moderni care suferă de cretinism: o structură similară a oaselor, un corp curios și membrele inferioare scurte.
Rolul decisiv al hormonului tiroidian în dezvoltarea organismelor care amintesc de teoria biologului german-american Richard Goldschmidt, care credea macroevoluție schimba rezultatul unei singure mutatie care afecteaza glandele endocrine și care cauzează o schimbare coordonată în morfologia corpului, și nu rezultatul acumulării progresive de mici schimbări evolutive. Acestea ar putea referi și mutații asociate cu producerea de hormoni tiroidieni, sau mai degrabă, cu toate axa tiroidiană.
Faptul că evoluția, cel puțin uneori, era explozivă, indică existența fenomenului de "turmă de specii". De mult timp sa crezut că cel mai probabil mecanism de speciație a fost alopatria - împărțirea grilei ancestrale în mai multe părți, ceea ce a dus la izolarea reproductivă a populațiilor.
Speciatia simpatica (formarea mai multor specii din populatiile care nu sunt separate de barierele geografice) a ramas ipotetica mult timp.
Și brusc, unul câte unul, au început să apară "fasciculele de specii". Printre cele mai renumite sunt pachete de 200 și 500 de specii de cichlide din Marea Africană: Tanganika și Victoria.
În fiecare dintre ele, s-au găsit o mulțime de specii de pești din apropierea lor genetic, probabil descendenți de la un strămoș. Aceste pește, cu toate acestea, diferă atât de mult încât nu pot fi atribuite numai speciilor diferite, ci și unor genuri diferite. Deseori, lacurile în care se formează "grinzile" au, de altfel, o istorie geologică foarte scurtă, care indică faptul că specia avea un caracter rapid, exploziv. Există o urmă de hormon tiroidian într-o astfel de evoluție tranzitorie?
Mai mult de jumătate dintre aceste specii sunt prădători activi, care pentru ciprinide sunt foarte atipici, deoarece nu au dinți maxilare, numai faringe. Și printre prădători există pești uriași, în timp ce forma părintească este foarte mică. Lacul Tana, nu o dată în istoria sa, sa uscat și a fost umplut ultima dată cu apă acum 15 000 de ani. Astfel, toată această diversitate - atât morfologică cât și comportamentală - a apărut într-un timp care, prin standarde evolutive, este comparabil cu fracțiunile unei secunde.
Prima etapă a studiului a fost obținerea ouălor fertilizate din peștii ancestrali. Cele mai multe specii de Tang mreană în depunerea icrelor râurile care se varsă în lac, și du-te destul de departe în amonte (50-70 km), în cazul în care căutați rulouri mici, cu fundul acoperit cu pietriș fin, apă curată și bogată în oxigen și curent rapid. Găinile de reproducere predomină noaptea, ceea ce face dificilă capturarea grupului de reproducere, adică femele și masculi din aceeași specie.
Dacă un astfel de grup poate fi detectat, el este prins într-o rețea de lanț. Din femele ouă stoarse într-un vas Petri special cu laturile ochiurilor de plasă de mare, se adaugă următoarea sperma unui bărbat. Apoi, sperma și caviarul sunt ușor amestecate și spălate cu apă râu. Fermierul de vițel fertilizat are o aderență ridicată și se lipeste imediat de partea inferioară și de părțile laterale ale vasului Petri.
Cand ouale incep sa se dezlipi de pe fundul și părțile laterale ale paharului, au turnat cu grijă într-o sticlă de plastic cu apă de râu și transportate la laborator (uneori pe o distanță de 100 km), în cazul în care există apoi în creștere de larve și puiet Cerambycidae. În laborator, ouăle sunt împărțite în grupuri: un grup de control, cultivat în apă pură; un grup crescut în condiții de hipertiroidism - cu o concentrație crescută de hormon tiroidian (pentru aceasta, forma activă a hormonului este adăugată direct în apă); și un grup conținut în condiții de hipotiroidism sau deficit de hormon tiroidian (în acest scop, goitrogenul, o substanță care suprimă activitatea glandei tiroide, este adăugată la apă).
Tipuri de genuri de pește și chiar diferă în mai multe moduri importante: acesta este numărul de solzi, dinți faringieni, oasele, razele înotătoare, etc. Sa constatat că schimbarea nivelului de hormoni de tiroida produce o modificare a numărului acestor structuri ... Semnele, pe baza cărora se disting speciile de gîndaci Tango, sunt forma și proporțiile capului și corpului. Sa dovedit că la un nivel ridicat al hormonului au o scurtare a botului (o trăsătură distinctivă a uneia dintre specii). Atunci când a redus concentrațiile hormonilor, peștele a primit mai asemănătoare cu unele specii de gândaci Longhorn pradă decât părinții lor - forma ancestrală, care este omnivor.
Un alt exemplu.
În partea din spate a peștilor de deasupra coloanei vertebrale, între cap și aripioarele dorsale, există oase - supranoduri. În peștii vechi, oasele au fost multe, iar în crapul modern numărul lor a fost mult redus. La Tang al gândacilor lor sunt doar șase sau șapte dintre ei. Prin acțiunea unor doze mari de hormon tiroidian, am reușit să obținem o reducere și mai semnificativă a numărului acestora. Cu conținutul larvelor de martor în condiții de deficiență de hormoni, numărul de suprasolicitări a crescut și sa stabilit că fiecare dintre ele este un os complex și se formează ca urmare a fuziunii mai multor rudimente.
Efecte similare ale modificărilor în nivelurile hormonale au fost găsite în alte structuri scheletice. Prin urmare, scăderea nivelului hormonului tiroidian în timpul dezvoltării readuce parțial ființa vie la starea ancestrală, iar nivelul ridicat al hormonului conduce la apariția unor caracteristici avansate evolutiv. Aceste fapte sugerează că schimbările în reglementarea hormonală pot sta la baza formării nu numai a speciilor, ci și a grupurilor de ordine superioară, așa cum a sugerat Goldschmidt.
Nu era de acord cu personajul
Cum sa întâmplat ca Lacul Tana să stabilească astfel de specii atât de diferite de la un strămoș? Evident, atunci când speciile strămoșești locuiau în lac, era o ihtiofaună foarte slabă și o mulțime de locuri unde era posibil să se stabilească și cu o mulțime de condiții. Există locuri adânci, ape puțin adânci, zone cu concentrații diferite de oxigen și cantități diferite de alimente, cu puțină amestecare a apei, există zone în care curg râuri cu ieșiri mari. Și nevoia de oxigen și activitatea comportamentului depind direct de rata metabolică și, în consecință, de nivelul hormonului tiroidian. Variabilitatea nivelului metabolismului a permis speciilor ancestrale să ocupe diferite biotopuri și fiecare dintre ele să se simtă bine.
Pentru a trăi în locuri cu deficit de oxigen și resurse nutriționale scăzute, nivelurile scăzute de hormoni sunt adaptabile. Pentru formele active, aveți nevoie de un nivel ridicat. Astfel, un nivel diferit de hormoni a contribuit la separarea formelor unei specii în habitate și a creat de fapt premisele pentru apariția unor specii noi.
Probabil ceva asemănător sa întâmplat în Lacul Tana, dar motivul evoluției rapide a barbecu nu a fost încă clarificat. Fie că găsim această cauză în mutațiile genetice sau în domeniul epigeneticii, adică în modificările expresiei acelorași gene, vor apărea studii suplimentare. Dar chiar și acum se poate spune cu un grad înalt de certitudine că hormonul tiroidian a jucat un rol major în transformările evolutive.
Goitrogenii (de la goiterul englez) sunt substanțe care suprimă sinteza hormonului tiroidian prin glanda tiroidă.
Glanda tiroidă începe să sintetizeze hormonul ca răspuns la primirea de la hipofiză a unui alt hormon (stimularea tiroidiană). Când se declanșează goitrogenul, sinteza glandei este suprimată și corpul simte o deficiență a hormonului tiroidian. Ca răspuns, glanda hipofiză mărește alimentarea hormonului său, ca și cum ar fi "reamintit" permanent glanda tiroidă a obligațiilor neîndeplinite. Dar nu poate funcționa în mod normal sub influența goitrogenilor și crește doar în mărime. Deci, există o boală cunoscută sub numele de "goiter".
Cărbune, sorg și varză
Goitrogenii se găsesc pretutindeni și au un efect negativ asupra unei persoane. De exemplu, în zonele din minele de cărbune, aerul și apa conțin o masă de substanțe care însoțesc cărbunele care suprimă funcția glandei tiroide. Până când nu s-au gândit să adauge iod la locuitorii acestor locuri, aveau probleme serioase cu sănătatea și dezvoltarea copiilor. Există goitrogeni, care sunt conținute în alimentele vegetale, de exemplu în sorg, porumb și cartofi dulci.
În zonele în care sorg este un aliment de bază (cea mai mare parte părți ale Africii), localnicii se confruntă cu problema deficitului de hormon tiroidian, care afecteaza de multe ori facultățile mintale, ceea ce duce la dezvoltarea de gușă, și, în cazuri extreme - cretinism. Purtătorii goitrogenilor naturali sunt, de asemenea, crucifere: varză, grădină, ridiche, ridiche. Utilizarea acestor legume nu afectează sănătatea persoanelor cu niveluri normale de hormon tiroidian, dar dacă nivelul este redus - consecințele negative sunt posibile.
Chiar și cu un astfel de iubitor de varză, ca un iepure, o dietă prelungită de varză a provocat dezvoltarea buruienilor în experiment. Există, de asemenea, un geloză în soia. Soia a fost folosită pentru o perioadă de timp în alimente pentru copii, dar apoi japonezii au observat reacții adverse nedorite la copii. De atunci, iodul, necesar pentru sinteza hormonului tiroidian, a fost adăugat la alimentele pentru copii.
De ce glanda tiroidă și hormonii ei sunt considerați cei mai mulți factori care provoacă transformarea evolutivă?
Totul începe cu creierul
Faptul este că aceasta este doar o parte a axei mari de reglementare - axa GGT (hipotalamo-pituitară-tiroidă), care începe în hipotalamus. A doua legătură este glanda pituitară, a treia este glanda tiroidă. Legătura dintre legături este efectuată de hormoni. Hypotalamusul, cel mai important organ de reglementare neurohumorală, controlează dezvoltarea corpului și multe funcții vitale.
Toate varietate de semnale procesate de către sistemul nervos, hipotalamusul hormonii de difuzare, inclusiv a hormonului de eliberare a tirotropinei (TRH), stimulează glanda pituitară la sinteza hormonului de stimulare a tiroidei. Concentrația sa în sânge reglează activitatea de producere a hormonilor tiroidieni de către glanda tiroidă.
Bază pentru evoluție
Din glanda tiroidă din sânge intră în progromont inactiv - tiroxină. Odată ajuns în celulă, este transformat-deiodinase enzime in forma activa - triiodotironina, care formează un complex cu receptorul specific poate activa sau dezactiva expresia genelor țintă. Activitatea axei GGT este foarte variabilă. Hypotalamus, ca parte a sistemului nervos, o schimbă ca răspuns la schimbările din mediul extern.
Factorii interni, inclusiv cei determinați genetic, joacă, de asemenea, un rol important. Cele mai mici modificări ale activității deiodinazelor, disponibilitatea receptorilor, starea genelor țintă etc. conduc la o modificare a rezultatului final al activității axei GGT. Având în vedere că dezvoltarea și morfologia organismului depind de hormonii tiroidieni, variabilitatea axei GGT creează o resursă excelentă pentru selecția și evoluția naturală.
Lampa are totul, dimpotrivă
Este cunoscut faptul că a glandei tiroide este evolutionarily urmărită la endostyle - un corp tubular, care face parte din sistemul digestiv, în astfel de rude vertebrate primitive ca ascidian și Amphioxus. Majoritatea peștilor nu au o glandă tiroidă compactă, iar foliculii sunt împrăștiați în tot corpul. Glanda tiroidă a apărut numai la vertebratele terestre. Cu toate acestea, toate aceste organe, începând cu endostyle, sintetizează hormonul tiroidian comun pentru toți chordații. Un exemplu de lamprey (vertebra inferioara a clasei de ciclostomi) este de interes.
Larva sa, care este foarte diferită de un adult și trăiește în nisip de coastă, are un endostyle. Dupa metamorfoza endostyle este inlocuit de glanda tiroida, animalul este selectat din nisip si iese din mare. Cu toate acestea, în cazul în care o metamorfoză de pește sau amfibian este declanșată de o creștere bruscă a nivelului de hormon tiroidian, de petromizonii contrar - metamorfoză contribuie declin la fel de ascuțite. Astfel, un hormon produs de endostyle ca un hormon special in insecte, pentru moment păstrează stadiul larvar, și o scădere a nivelului său se deschide larvă de viață nouă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: