In i märgen på våra förfäder

Landryggradsdjur som vi själva har den, men inte nulevande fiskar. Ett forskarteam från Uppsala universitet och European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Frankrike kan nu, med hjälp av röntgenstudier på 380 miljoner år gamla fossil, visa att redan de fiskar som först tog steget upp på land hade börjat utveckla benmärg. Arbetet publiceras denna vecka i tidskriften Proceedings of the Royal Society B.

Ben är inte bara hårda strukturer som håller upp vår kropp: deras innanmäte, benmärgen, är också en av våra allra viktigaste vävnader. Märgen producerar våra röda och vita blodkroppar, och innehåller också stamceller som ger upphov till olika celltyper. Men hur och när uppkom benmärgen?

Forskarna bakom artikeln som nu publiceras studerade överarmsbenet av den fossila kvastfeniga fisken Eusthenopteron, en art som står nära landdjurens uppkomst. Man har länge vetat att innanmätet på sådana ben består av en porös benvävnad full av hål, men det har inte gått att utröna dess tredimensionella struktur.

Genom att använda synkrotronstrålning (högintensiv, laser-liknande röntgenstrålning) för att utföra en mycket högupplöst skiktröntgen på överarmsbenet kan forskarna nu visa precis hur den porösa vävnaden är organiserad - och det visar sig att den har avgörande likheter med benmärgens organisation hos ett landdjur. Inuti benet finns långa kanaler som tros ha innehållit märgvävnad och i ändarna på benet verkar dessa ha haft en roll i tillväxten av ny benvävnad, precis som hos nulevande landdjur.

- Vi har upptäckt att benmärgen spelade en viktig roll i benets tillväxt, genom en komplex interaktion med själva benvävnaden. Denna intima relation, som upptäcktes genom molekylära experiment på däggdjur, är alltså ursprunglig för alla landryggradsdjur, säger Sophie Sanchez, forskare vid Uppsala universitet och ESRF.

Upptäckten ger ett viktigt bidrag till vår kunskap om de evolutionssteg som skapade benmärgen. Den visar också värdet av synkroton-skiktröntgen som redskap för denna typ av forskning.

- Utan den tredimensionella informationen som vi får från synkrotronbilderna kunde vi aldrig ha tolkat märghålans struktur. Om man skär ett snitt genom ett sådant här ben, vilket orsakar ohjälpliga skador på exemplaret, ser man bara ett intetsägande mönster av hål i snittytan. Med synkrotronröntgen däremot kan vi visualisera hela den inre strukturen i tre dimensioner och förstå hur benmärgen var organiserad, utan att orsaka några skador alls, säger Per Ahlberg professor i evolution och utvecklingsbiologi vid Uppsala universitet.

För mer information kontakta:
Per Ahlberg, tel: 018-471 2641, e-post: Per.Ahlberg@ebc.uu.se
Sophie Sanchez, e-post: sophie.sanchez@ebc.uu.se
Paul Tafforeau, tel: +33 (0)4 38 88 19 74

Sanchez S, Tafforeau P, Ahlberg PE. (2014) The humerus of Eusthenopteron: a puzzling organization presaging the establishment of tetrapod limb bone marrow. Proc. R. Soc. B 281: 20140299. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.0299