Ученые выяснили, что эволюционно пальцы человека вышли не из плавников рыб, а из… их анального отверстия
Фото иллюстрационное
Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Nature, раскрывают одну из самых неожиданных связей в истории эволюции. Оказывается, развитие наших ловких пальцев имеет глубокие корни, уходящие к самой интимной анатомической особенности рыб — их клоаке.
Ученые давно задавались вопросом, как именно конечности с пальцами произошли от плавников рыб. Ответ, найденный международной командой генетиков, оказался не в самих костях или мышцах, а в генах-регуляторах.
Исследователи обнаружили, что один и тот же набор регуляторных элементов ДНК (так называемые энхансеры), который у рыб включает гены для формирования клоаки, у млекопитающих отвечает за развитие пальцев.
По мнению ииследователей в этом механизме сработал принцип «сделай из старого новое». Эволюция часто действует как рачительный инженер, не создавая новые механизмы с нуля, а находя новое применение старым. Генетическая программа, идеально подходившая для построения «конечной точки» тела рыбы (клоаки), оказалась готова к тому, чтобы строить «конечные точки» конечностей (пальцы).
К слову этой гипотезу ученые смогли доказать экспериментальным путем с помощью технологии CRISPR-Cas9. Они удалили этот древний регуляторный элемент у эмбрионов мышей и у тех перестали формироваться пальцы. Проведя обратный эксперимент на рыбках данио, они увидели, что удаление того же элемента нарушало развитие клоаки, но не затрагивало плавники.
Исследователи предлагают простое и элегантное объяснение этой, на первый взгляд, странной связи. И клоака, и пальцы являются терминальными структурами — они знаменуют собой окончание основной оси тела или конечности.
«И то, и другое обозначает конец чего-либо, — поясняет генетик Орели Хиндерманн, соавтор исследования. — Иногда это окончание пищеварительной трубки, а иногда — окончание конечности».
Таким образом, эволюция воспользовалась универсальным генетическим инструментом для маркировки «конца» и применила его в новом контексте, когда позвоночные животные начали осваивать сушу и их плавники начали превращаться в конечности.
