연골과 뼈 발달: 골격 형성을 위한 세 가지 경로

척추동물에서 신체의 여러 부위의 골격은 서로 다른 전구세포에서 생겨납니다. 바젤 대학의 연구자들은 이제 이러한 골격 세포가 발달적 기원뿐만 아니라 유전자 조절에서도 다르다는 것을 발견했습니다. 이는 척추동물의 진화적 성공 스토리의 열쇠가 될 수 있습니다.

두개골에서 새끼발가락의 가장 작은 뼈까지, 골격은 신체에 안정성을 제공하는 내부 발판 역할을 하며 중요한 장기 주위에 보호 고치를 형성합니다. 그러나 유사한 구조에도 불구하고 모든 뼈가 동등하게 생성되는 것은 아닙니다. 척추동물(인간 포함)에서 골격의 다양한 부분은 배아 발달 중에 서로 다른 전구 세포 그룹에서 발생합니다.

이 과정에서 각 그룹은 자체 조절 단백질 세트를 생성하고 연골과 뼈를 생성하기 위한 자체 발달 프로그램을 거칩니다. 바젤 대학의 연구자들은 이러한 연구 결과를 과학 저널 Nature Communications 에 보고했습니다 .

각각 자체 설계도를 갖춘 3개의 건설팀

한 유형의 전구 세포는 두개골과 얼굴 뼈를 형성하고, 다른 유형은 척추와 갈비뼈를 형성하며, 세 번째 유형은 사지의 골격을 형성합니다. 바젤 대학교 환경 과학과의 패트릭 초프 교수는 "각각 한 층의 집을 짓는 세 개의 건설 팀으로 상상할 수 있습니다."라고 설명합니다.

"세 팀은 서로 다른 재료, 청사진 및 도구로 시작하지만 구조적으로나 기능적으로 유사한 세 개의 층을 갖게 됩니다."

두개골과 얼굴 뼈는 신경능선 세포라고 알려진 세포에서 발생하는데, 이 세포는 배아의 뒤쪽에서 생성되고 발달적으로 중추 신경계 세포에 가장 가깝습니다. 척추와 갈비뼈의 전구 세포는 체절 중배엽 세포로, 배아의 등 옆에서 발생하여 뼈 외에도 근육과 피부의 일부를 형성합니다. 세 번째 그룹은 배아의 옆구리에 있는 측판 중배엽에서 시작되어 팔과 다리의 골격과 흉곽의 일부를 형성합니다.

연구팀은 닭 배아에서 단일 세포 기반 분석을 수행하여 세 가지 세포 그룹이 모두 골격 세포를 만드는 발달 프로그램을 구동하기 위해 서로 다른 조절 메커니즘을 사용한다는 것을 발견했습니다.

"이러한 결과를 통해 신체의 다른 부위에 있는 골격 세포가 이전에 생각했던 것처럼 실제로 서로 같지 않다는 결론을 내렸습니다." 연구의 두 주요 저자 중 한 명인 생물정보학자 멩한 왕 박사가 말했습니다. "오히려 그들은 유사한 조직을 생성하는 데 관여하는 서로 다른 세포 유형인 것으로 보입니다." 두 번째 주요 저자인 발달 생물학자 아나 디 피에트로-토레스 박사가 말했습니다.

이러한 차이점이 장점인 이유

언뜻 보기에 불필요하게 복잡해 보이는 것이 실제로는 척추동물의 진화적 성공의 열쇠 중 하나일 수 있습니다.

"신체의 여러 부위의 골격이 서로 다른 청사진에 의해 결정된다면, 골격의 이러한 부분도 서로 독립적으로 변할 수 있습니다." 패트릭 초프가 말합니다. "그것이 척추동물이 왜 그렇게 많은 다른 유형의 골격을 진화시켰는지 설명할 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250327141722.htm