The evolution of gnathostome development: Insight from chondrichthyan embryology

The evolution of gnathostome development: Insight from chondrichthyan embryology

J. Andrew Gillis, Neil H. Shubin

Genesis Volume 47 Issue 12, Pages 825 – 841 doi: 10.1002/dvg.20567


Chondrichthyans (cartilaginous fishes) represent one of the two lineages of gnathostomes, the other being the osteicthyans (bony fishes). Classical studies on chondrichthyan embryology have strongly impacted our views of vertebrate body plan evolution, while recent studies highlight oviparous chondrichthyans as emerging vertebrate model systems that are amenable to experimental embryological manipulation. Here, we review three particular areas of interest in the field of chondrichthyan developmental biology – gastrulation, neural development, and appendage patterning – and we discuss recentfindings within a broader chondrichthyan-osteichthyan comparative framework. In some cases, comparative studies of chondrichthyan and osteichthyan development reveal conserved patterns of gene expression in common developmental contexts. Studies of chondrichthyan gastrulation reveal conserved patterns of developmental gene expression, despite highly divergent modes of mesendoderm internalization, while molecular characterization of chondrichthyan neurogenic placodes indicates a conservation of placode transcription factor expression across gnathostome phylogeny. In other cases, comparative studies of chondrichthyan and osteichthyan development yield evidence of shared patterning mechanisms functioning in different developmental contexts. This is exemplified by studies on the development of chondrichthyan appendages – paired fins, median fins, and gill rays. These have demonstrated that a retinoic acid-responsive Shh-expressing signaling center functions to pattern the endoskeleton of gnathostome paired fins and chondrichthyan gill rays, while expression patterns of Tbx18 and HoxD family members are shared by gnathostome paired fins and chondrichthyan median fins. These findings fuel novel hypotheses of developmental genetic homology, and demonstrate how comparative studies of gnathostome development can provide insight into the evolutionary processes that underlie morphological diversity.

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  1. #1 par Bruno Leclercq le juillet 1, 2010 - 5:11

    Je crois qu’il convient de tenir compte de la théorie présentée par l’Academia de Ciencias de la Republica Dominicana il y a déjà trois ans.
    Cette théorie présente le saut entre lamproie et gnathostomes comme le résultat d’un ‘métissage’ pourrait-on dire entre lamproie et insecte ailé.
    Bien entendu la résistance est considérable; d’autant que je suis à la retraite et sans contact sérieux avec le monde académique.
    Les arguments qui la supportent sont solides et cette théorie est bien plus probable que les vagues affirmations qu’on propose pour expliquer la conversion instantanée de la lamproie en animal aérien, quadrupède, vivipare etc…
    La version en anglais se trouve en philosophon.org

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