Введение

Повторяющиеся отверстия, возникающие вдоль глотки хордатов. Глоточные щели — это органы фильтрационного питания, встречающиеся у дейтеростомов. Глоточные щели представляют собой повторяющиеся отверстия, появляющиеся вдоль глотки позади ротовой полости. Благодаря такому расположению они обеспечивают поступление воды в рот и выход через глоточные щели. Предполагается, что именно так глоточные щели изначально помогали в фильтрации пищи, а позднее, с образованием жабр на их стенках, способствовали дыханию водных хордатов. Эти повторяющиеся сегменты контролируются сходными механизмами развития. У некоторых видов гемихорд может быть до 200 жаберных щелей. Глоточные щели, напоминающие жаберные, временно присутствуют на эмбриональных стадиях развития тетрапод. Наличие глоточных дуг и щелей в шее развивающегося человеческого эмбриона послужило основанием для постулата Эрнста Геккеля о том, что "онтогенез повторяет филогенез"; эта гипотеза, хотя и ошибочна, содержит элементы истины, что было исследовано Стивеном Джей Гулдом в книге "Онтогенез и филогенез". Однако в настоящее время считается, что гомологами глоточных щелей беспозвоночных хордатов являются не щели шеи, а глоточные мешки позвоночных. Глоточные дуги, мешки и щели обнаруживаются на определенных стадиях жизни у всех хордатов. Одна из теорий их происхождения заключается в слиянии нефридий, открывающихся как наружу, так и в кишечник, что создавало отверстия между кишечником и внешней средой.

Грингиальные дуги у позвоночных

У позвоночных жаберные дуги происходят из всех трех зародышевых листков. Клетки нервного гребня проникают в эти дуги, где участвуют в формировании черепно-лицевых структур, таких как кости и хрящи. Первая, самая передняя жаберная дуга дает начало ротовой челюсти. Вторая дуга формирует подъязычную кость и поддержку челюсти. Генетические и механизмы развития жаберных дуг хорошо изучены. Показано, что гены Hox и другие гены развития, такие как dlx, играют важную роль в формировании передне-задней и спинно-вентральной осей ветвей жаберных дуг. У некоторых видов рыб в горле имеются челюсти, известные как глоточные челюсти, которые развиваются с использованием тех же генетических путей, что и ротовая челюсть.

Эволюция глотки

Наличие фарингеальных щелей у гемихордат вызвало споры о том, является ли эта структура гомологичной щелям, встречающимся у хордовых, или результатом конвергентной эволюции. С установлением гемихордат и иглокожих в качестве сестринской группы к хордовым, возникла новая гипотеза, предполагающая наличие фарингеальных жаберных щелей у предка дейтеростомных. Любопытно, что современные иглокожие лишены жаберных структур, однако палеонтологические данные свидетельствуют о том, что предковые формы иглокожих имели структуры, подобные жабрам. Сравнительные исследования развития и генетики этих фарингеальных структур у гемихордат и урахурдов привели к важным выводам относительно эволюции плана строения тела дейтеростомных. Сравнительная молекулярная биология показала, что гены Pax1/9 (кодирующие факторы транскрипции) экспрессируются по схожим схемам у гемихордат и урахурдов; у позвоночных Pax 1 и Pax 9 экспрессируются в фарингеальных карманах и играют важную роль в развитии тимуса. Воздействие избыточной ретиноевой кислоты (избыток ретиноевой кислоты у позвоночных вызывает фарингеальные аномалии) приводит к отсутствию жаберных щелей у развивающихся амфиоксисов, что позволяет предположить, что ретиноевая кислота может действовать по одному и тому же механизму у позвоночных и амфиоксисов. Эти исследования указывают на то, что фарингеальные щели, обнаруженные у гемихордат и хордовых, действительно гомологичны в молекулярном смысле.