Когда водные существа впервые стали ползать и выходить на сушу приблизительно 385 миллионов лет назад, они несли на своем теле защиту: чешуйки. Окаменелости показывают, что самые ранние наземные животные сохраняли чешуйки в качестве защиты во время своего расцвета на суше.

Но со временем виды становились многообразными, животные начали терять свои тяжелые чешуйки, наследие от океана, и стали замещать их на пух, волосы и перья.

Сегодня молекулярные механизмы развития чешуек у рыб сохраняет удивительное сходство с механизмами, которые продуцируют перья у птиц, пух у собак и волосы у людей -- подтверждая общее эволюционное происхождение для бесчисленных сильно отличающихся придатков кожи.

Новое исследование проверяло процесс, как это происходит на распространенной лаб. генетической модели, рыбках данио.

"Мы установили, что молекулярные пути, лежащие в основе развития чешуек, волос и перьев удивительно сходны," говорит Andrew Aman. Исследователи использовали молекулярные инструменты для манипуляций и визуализации развития чешуек у рыбок данио и выяснения деталей, как это работает. Как и предполагали исследователи придатки кожи, наблюдаемые сегодня, возникают как и миллионы лет назад у примитивных родоначальников позвоночных, прежде возникновения конечностей, челюстей, зубов и даже внутреннего скелета.

Поскольку рыбок данио изучались декадами в огромном ряде генетических экспериментов, развитие их чешуек в основном не привлекало внимания.

"Кожа рыбок данио включает костные чешуйки при этом она довольно прозрачна и исследователям легко наблюдать переход чешуек к внутренним структурам," говорит Aman . "Это область, готовая для исследования, поэтому мы пришли к идее, посмотреть на молекулярный аппарат, который управляет формированием паттерна покрытия поверхности чешуйками. Мы выявили выраженное сходство в развитии всех кожных придатков, чешуек, волос, пуха или перьев."

Aman работает в лаб. David Parichy, которая занимается генетикой развития морфологии взрослых, биологией стволовых клеток и эволюцией рыбок данио и родственных видов в качестве моделей. Огромный процент генов, сходный у аквариумных рыб и у людей -- отражает общее происхождение, если возвращаться назад к самым ранним общим позвоночным, которые находились в древних водоёмах.

Онтогенез формирования паттерна --структур, таких как чешуйки, создаёт очертания и форму слегка перекрывающихся слоёв (в случает рыбок данио имеется более 200 округлых чешуек на каждой стороне рыбы) -- является критической частью всего развития, включая то, как стволовые клетки дифференцируются и становятся, напр., костными клетками, кожными клетками и любой из сотен типов клеток, которые представлены 37 триллионами клеток или около этого в теле человека.

Как клетки дифференцируются и организуются в точную форму (а иногда развиваются в неправильные формы, которые могут приводить к врожденным болезням, раку и др. аномалиям) всё это представляет огромный интерес для биологов развития, подобных Parichy и Aman.

"Дефекты, обнаруживаемые в развитии чешуек рыб напоминают онтогенетические проблемы, которые могут возникать с зубами," говорит Parichy. "Поскольку чешуйки регенерируют, то может быть существует способ заставить зубы регенерировать."