Nell'evoluzione dei tetrapodi, la posizione dell'arto posteriore si è diversificata insieme alla formula vertebrale, che è il numero di piccole ossa che formano la vertebra. Tetrapodi, come il nome suggerisce, sono specie che hanno quattro piedi. Però, questo gruppo comprende anche molti altri animali senza quattro o piedi, come serpenti e uccelli. Questo perché i tetrapodi includono tutti gli organismi, vivo ed estinto, che discendeva dall'ultimo antenato comune degli anfibi, rettili e mammiferi, anche se hanno perso secondariamente i loro "quattro piedi".

Sebbene i ricercatori abbiano studiato a lungo l'anatomia dei tetrapodi, come la posizione specie-specifica delle parti del corpo di queste specie, ad esempio, la posizione degli arti posteriori lungo il corpo, si formano all'inizio dello sviluppo rimane poco chiara. Chiarire questo mistero sarà un passo importante nella biologia dell'evoluzione.

Questo pezzo cruciale del puzzle è stato finalmente trovato da un team di ricercatori dell'Università di Nagoya in Giappone. I ricercatori hanno dimostrato che una proteina chiamata GDF11, che è coinvolto nello sviluppo embrionale, svolge un ruolo fondamentale nell'eventuale posizione delle vertebre sacrali e degli arti posteriori. I risultati dello studio sono stati pubblicati nel luglio 2017 in Natura Ecologia &Evoluzione .

"Nei topi di laboratorio che non producono la proteina GDF11, abbiamo notato che le vertebre sacrali e gli arti posteriori sono spostati più indietro, " disse Yoshiyuki Matsubara, ricercatore presso la Divisione di Scienze Biologiche e primo autore dello studio.

Per arrivare a tale conclusione, il team di ricerca ha iniziato analizzando il modello di espressione del gene di interesse ed esaminando la relazione tra il modello e la posizione prospettica della colonna vertebrale e degli arti posteriori nelle diverse fasi di sviluppo negli embrioni di pollo. Prossimo, hanno testato se il posizionamento degli arti posteriori può essere manipolato modificando i tempi dell'attività di GDF11 negli embrioni. Infine, chiarire completamente il ruolo di GDF11 nella diversificazione della posizione degli arti posteriori nei tetrapodi, il team ha esaminato la correlazione tra l'espressione di Gdf11 e il posizionamento degli arti posteriori in otto specie di tetrapodi, compresa la rana artigliata africana, Tartaruga cinese dal guscio molle, ocelot geco, serpente a strisce giapponese, pulcino, Quaglia, emu e topo.

"I nostri risultati suggeriscono anche che il posizionamento specifico degli arti posteriori potrebbe essere stato un effetto del cambiamento nella tempistica o nella frequenza degli eventi nel gene che esprime GDF11 durante lo sviluppo embrionale, " ha detto Takayuki Suzuki, ultimo autore dello studio.

Secondo la loro conclusione, i serpenti hanno un tronco lungo perché i tempi di inizio dell'espressione di Gdf11 nella fase di sviluppo sono molto più tardi di quelli di altre specie di tetrapodi.

Sulla base delle presenti osservazioni, i ricercatori proporranno un modello per spiegare l'accoppiamento del posizionamento sacrale-arto posteriore nell'evoluzione dei tetrapodi. Ciò porterà a una comprensione più profonda della diversificazione delle posizioni degli arti posteriori dei tetrapodi specifiche del lignaggio, una preziosa informazione nel campo dell'evoluzione.