Vilice su strukture zasnovane na kostima ili hrskavici koje zajedno drže zube u ustima većine kičmenjaka (tj. svih životinjskih vrsta sa kičmom ili kičmom). Iako su ove ključne strukture bile u fokusu brojnih studija, njihovo evoluciono poreklo i njihov razvoj tokom vekova i među vrstama tek treba da se u potpunosti razjasne.
Sa svojim snažnim i veoma efikasnim čeljustima, ajkule su jedna od najamblematičnijih životinjskih vrsta. Poznato je da su čeljusti ajkule delimično fleksibilne, na primer, dozvoljavajući životinjama da odgrizu delove svog plena kada su preveliki da bi ih progutali, putem pokreta.
Istraživači sa Univerziteta u Cukubi, Univerziteta Ehime i drugih instituta u Japanu i Evropi nedavno su sproveli studiju koja ispituje ključnu komponentu vilice kičmenjaka, poznatu kao trigeminalni nerv. Njihov rad, objavljen u časopisu Zoološka pisma, identifikuje jedinstvene obrasce u distribuciji neuronskih somata i ekspresiji takozvanih Hmk gena kod lampe (takođe poznatih kao vampirske ribe), koji nisu bili prisutni kod ajkula.
„Trigeminalni nerv je ključna komponenta za razumevanje evolucije vilice, jer igra ključnu ulogu senzomotornog interfejsa za efikasnu manipulaciju vilicom“, napisali su Motoki Tamura, Riota Ishikava i njihove kolege u svom radu.
„Ovaj nerv se takođe nalazi kod lampre, postojećeg kičmenjaka bez čeljusti. Trigeminalni nerv ima tri glavne grane i kod lampre i kod čeljusnih kičmenjaka. Iako se klasično smatralo da je svaka od ovih grana homologna između ova dva taksona, ova homologija je sada u nedoumici.“
Trigeminalni nerv ili peti kranijalni nerv (V) je ključna komponenta vilice kičmenjaka, koju čine motorni i senzorni neuroni. Kao što sugeriše njegovo ime, ovaj nerv se obično sastoji od tri različite grane, a to su oftalmološki, maksilarni i mandibularni nervi.
Zanimljivo je da minoga, krvosisna riba nalik jegulji sa oštrim zubima, ali bez jasne strukture nalik vilici, takođe pokazuje trigeminalni nerv. Prisustvo ovog nerva bez vilice sugeriše da je ova vrsta ribe evoluirala drugačije u poređenju sa ajkulama, za koje se zna da imaju konvencionalnu vilicu kičmenjaka.
U svom radu, Tamura, Ishikava i njihove kolege su nastojali da bolje razumeju razlike u neuronskim somama i obrascima ekspresije gena lampe i ajkula. Da bi to uradili, ispitali su distribuciju senzornih neurona trigeminusa kod ove dve životinje, kao i obrasce ekspresije Hmk gena, koji su povezani sa razvojem nervnog sistema i čulnih organa.
Značajno je da su prethodne studije na miševima otkrile da je gen Hmk1 eksprimiran u specifičnom segmentu neurona, poznatim kao rV 3 neuronske somate. Tim je pokušao da utvrdi da li su ovi isti obrasci ekspresije gena prisutni i kod ajkula i lampuga.
„Uporedili smo obrasce ekspresije Hmk, kandidata za genetski marker mandibularnog nerva (rV 3 , treća grana trigeminalnog nerva kod čeljusti kičmenjaka), i distribuciju neuronskih soma grana trigeminalnog nerva u trigeminalnom gangliju kod lampuge i ajkule “, napisali su Tamura, Išikava i njihove kolege.
„Prvo smo potvrdili očuvan obrazac ekspresije Hmk1 u neuronskim somama rV 3 ajkule, koje su raspoređene u kaudalnom delu trigeminalnog ganglija. Nasuprot tome, geni lamprei Hmk su pokazali neobične obrasce ekspresije, sa ekspresijom u ventrokaudalnom delu trigeminusa. ganglija sličan ekspresiji Hmk1 kod kičmenjaka vilice, koji je označio neuronske somate druge grane.“
Sve u svemu, istraživači su otkrili da dok su obrasci ekspresije Hmk i distribucija neurona trigeminalnog nerva kod ajkula podsećali na one koji su prethodno primećeni kod miševa, oni kod lampuga su bili značajno drugačiji. Na osnovu ovih zapažanja, uveli su dve alternativne hipoteze koje opisuju moguće evoluciono putovanje grana trigeminalnog nerva.
Nalazi prikupljeni kao deo ove studije nude neki novi uvid u evoluciono poreklo vilice kičmenjaka, koje je i dalje slabo shvaćeno. U budućnosti, oni bi mogli da poploče put za dalje radove koji istražuju razlike između trigeminalnog nerva ajkula i lampuge, što bi potencijalno dovelo do važnih novih otkrića.
