Eseguendo dissezioni dettagliate e corrispondenti esami dello sviluppo embriologico, ricercatori della Midwestern University, guidato da Margaret Hall, dottorato di ricerca e Jeffrey Plochocki, dottorato di ricerca, mostrano che i muscoli che controllano le strutture perineali dei mammiferi unici seguono uno schema sorprendentemente antico.

La struttura perineale dei mammiferi derivata dalla settazione della cloaca è un'importante innovazione evolutiva che consente una miriade di configurazioni anatomiche, diverse strategie riproduttive, e preciso controllo escretore disponibile solo per i mammiferi. I ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che, nonostante la complessità strutturale del perineo, i muscoli del perineo dei mammiferi mostrano il riemergere di un semplice modello di stratificazione delle pareti del corpo che risale a più di 360 milioni di anni fa, durante l'origine dei tetrapodi, i primi vertebrati a uscire dall'acqua verso la terraferma. Vertebrati basali, come il pesce, organizzano la loro parete corporea in due strati muscolari che sono importanti per il nuoto. Però, con il passaggio dall'acqua alla terra, la parete del corpo della maggior parte dei tetrapodi si espandeva a quattro strati muscolari al fine di stabilizzare i loro tronchi contro la gravità e facilitare i movimenti più complessi degli arti durante la locomozione terrestre. amnioti, vertebrati che possono riprodursi sulla terra e lontano dall'acqua, hanno quattro strati muscolari nel torace e nell'addome, ma conservano ancora i due strati muscolari originali nel bacino e nel perineo. Mammiferi, come altri amnioti, hanno quattro strati muscolari nella parete toracica e addominale. A differenza di altri amnioti, i mammiferi estendevano i quattro strati muscolari al perineo. Ciò consente ai mammiferi di controllare le loro strutture di nuova derivazione associate ai genitali esterni e all'ano.

Cosa definisce i mammiferi placentati come un gruppo?

I mammiferi sono un gruppo di vertebrati di grande successo, tradizionalmente definito dalla presenza di peli, la capacità di produrre latte usando le ghiandole mammarie, e un udito specializzato potenziato da ossa dell'orecchio medio dedicate. Tra i mammiferi, Placentalia, il gruppo che comprende gli esseri umani, è l'unico gruppo di vertebrati ad evolvere la suite specializzata di caratteristiche perineali che include i tessuti erettili del pene e del clitoride, l'uretra, il retto distale, l'ano, così come i muscoli volontari che controllano queste strutture. La maggior parte dei vertebrati ha un solo orifizio che serve sia alla riproduzione che all'escrezione chiamato cloaca. La cloaca richiede un controllo muscolare relativamente semplice, questo è probabilmente il motivo per cui la maggior parte dei vertebrati ha solo due strati muscolari perineali. La separazione della cloaca in strutture perineali distinte e più complesse richiedeva ai mammiferi di sviluppare meccanismi di controllo muscolare corrispondentemente più complessi e precisi per queste strutture.

I ricercatori usano spesso lo sviluppo embriologico per trovare indizi importanti su come potrebbero essersi verificati i processi evolutivi. I mammiferi moderni sviluppano una cloaca embriologicamente, che successivamente si divide in una metà urogenitale che continua a formare l'uretra e i tessuti erettili del pene e del clitoride, e una metà anorettale che si sviluppa nel retto distale e nel canale anale. Gli autori hanno scoperto prove per la ristrutturazione degli strati muscolari della parete corporea durante lo sviluppo fetale che supportano la separazione cloacale in strutture distinte e vengono mantenute fino all'età adulta.

Questo studio, condotto da un team della Midwestern University, è la prima volta che vengono definiti i quattro strati della parete del corpo del tronco omologhi in serie nel perineo dei mammiferi. Questi strati muscolari supportano una struttura perineale dei mammiferi unica derivata dalla separazione della cloaca, un'importante innovazione evolutiva che consente diverse strategie riproduttive e un preciso controllo escretore disponibile solo per i mammiferi.