Kıkırdak ve Kemik Gelişimi: İskeletin Üç Yolu

Kıkırdak ve Kemik Gelişimi: İskelet Oluşumunun Üç Yolu

Omurgalılarda, vücudun farklı bölgelerindeki iskelet, farklı öncül hücrelerden ortaya çıkıyor. Basel Üniversitesi’nden araştırmacılar, bu iskelet hücrelerinin yalnızca gelişim kökenleriyle değil, aynı zamanda gen düzenlemeleriyle de farklılık gösterdiğini keşfetti – bu, omurgalıların evrimsel başarı hikayesinin anahtarı olabilir. Bulgular, 27 Mart 2025 tarihinde Nature Communications dergisinde yayımlandı.

İskeletin Farklı Kökenleri

Kafatasından küçük parmak kemiğine kadar, iskelet vücuda iç destek sağlayarak stabilite sunar ve önemli organları koruyucu bir koza gibi sarar. Ancak benzer yapılarına rağmen, tüm kemikler eşit yaratılmaz: Omurgalılarda (insanlar dahil), iskeletin çeşitli kısımları embriyonik gelişim sırasında farklı öncül hücre gruplarından oluşur. Bu süreçte her grup, kendine özgü düzenleyici proteinler üretir ve kıkırdak ile kemik oluşturmak için kendi gelişim programını izler.

Üç İnşaat Ekibi, Üç Farklı Plan

Bir tür öncül hücre kafatası ve yüz kemiklerini oluştururken, bir diğeri omurga ve kaburgaları, üçüncü bir tür ise uzuvların iskeletini şekillendirir. Basel Üniversitesi Çevre Bilimleri Bölümü’nden Profesör Patrick Tschopp, “Bunu, bir evin üç katını inşa eden üç farklı inşaat ekibi gibi düşünebilirsiniz,” diyor ve ekliyor: “Üç ekip farklı malzemeler, planlar ve aletlerle başlıyor, ama sonunda yapısal ve işlevsel olarak benzer üç kat elde ediyorsunuz.”

• Kafatası ve yüz kemikleri, embriyonun sırtında üretilen ve merkezi sinir sistemi hücrelerine gelişimsel olarak en yakın olan nöral krest hücreleri’nden gelir.
• Omurga ve kaburgaların öncül hücreleri, embriyonun sırtının yanlarında ortaya çıkan semitik mezoderm hücreleri’dir; bu hücreler kemiklerin yanı sıra kaslar ve derinin bazı kısımlarını da oluşturur.
• Üçüncü grup, embriyonun yanlarında yer alan lateral plaka mezodermi’nden köken alır ve kollar ile bacakların iskeletini, ayrıca göğüs kafesinin bazı bölümlerini şekillendirir.

Gen Düzenlemesindeki Farklılıklar

Tavuk embriyolarında tek hücre temelli analizler gerçekleştiren araştırma ekibi, bu üç hücre grubunun iskelet hücrelerini oluşturmak için farklı düzenleyici mekanizmalar kullandığını keşfetti. Çalışmanın ortak baş yazarı biyoinformatikçi Dr. Menghan Wang, “Bu sonuçlardan, vücudun farklı bölgelerindeki iskelet hücrelerinin daha önce düşünüldüğü kadar benzer olmadığı sonucuna vardık,” diyor ve ekliyor: “Aksine, bunlar benzer bir doku üreten farklı hücre tipleri gibi görünüyor.” Gelişim biyoloğu Dr. Ana Di Pietro-Torres, ikinci ortak baş yazar olarak bu görüşü destekliyor.

Evrimsel Avantaj

İlk bakışta gereksiz derecede karmaşık görünen bu durum, aslında omurgalıların evrimsel başarısının anahtarlarından biri olabilir. Tschopp, “Eğer vücudun farklı bölgelerindeki iskelet farklı planlarla belirleniyorsa, bu iskelet kısımları birbirinden bağımsız olarak değişebilir,” diyor ve ekliyor: “Bu, omurgalıların neden bu kadar çok farklı iskelet türü geliştirdiğini açıklayabilir.”

Bilimsel Referans

Menghan Wang, Ana Di Pietro-Torres, Christian Feregrino, Maëva Luxey, Chloé Moreau, Sabrina Fischer, Antoine Fages, Danilo Ritz, Patrick Tschopp. Distinct gene regulatory dynamics drive skeletogenic cell fate convergence during vertebrate embryogenesis. Nature Communications, 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-57480-8