Руки людини виявилися мутованими зябрами

Група генетиків з Кембриджського університету і Морської біологічної лабораторії (Marine Biological Laboratory) довела, що кінцівки людини могли еволюціонувати з зябер хрящових риб, таких як акули або скати. Виявилося, що за розвиток зябрових дуг і людських рук і ніг відповідає один і той же ген, названий Sonic hedgehog. Результати дослідження опубліковані в журналі Development.

Вперше гіпотеза походження плавників риб, а потім і кінцівок сухопутних тварин від зябрових структур хрящових риб була запропонована у 1878 році німецьким анатомом Карлом Гегенбауэром. Хрящові риби, на відміну від кісткових, мають зяброві перегородки, які прикріплені до зводів хрящової дуги і захищають зябра від пошкоджень. Від самих дуг відходять пальцеподібні зяброві пелюстки. Проте жодна із знайдених скам’янілостей не підтверджувала припущення анатома.

Вчені перевірили ідею Гегенбауера, використовуючи новітні генетичні методи в дослідженнях ембріонів ската, і виявили схожість в механізмах, які беруть участь в утворенні зябрових дуг у хрящових риб і кінцівок у людини. За словами біологів, ключову роль відіграє ген Sonic hedgehog, названий так на честь героя комп’ютерних ігор Їжачка Соніка.

Sonic hedgehog, який бере участь у розвитку кінцівок людини та визначає формування кожного пальця, виявився важливий і для утворення зябрових променів у ембріонах ската. У ссавців ген вказує організму, як будуть розташовуватися осі розвитку кінцівок, наприклад з якого боку буде знаходитися великий палець, а з якою — мізинець. Пізніше він починає підтримувати зростання кінцівки. Щоб перевірити, чи виконує ген ті ж самі функції в рибах, вчені придушили його активність на різних етапах росту ембріона.

Якщо Sonic hedgehog інгібувати на самому початку розвитку, зяброві пелюстки будуть утворюватися на неправильній стороні дуги. На пізніх етапах переривання активності гена призводило до того, що зяброві пелюстки виявлялися недорозвиненими. Подібним чином ген працює і з кінцівками людини.

Генетики підкреслюють, що робота не доводить походження рук і ніг людини від зябер, однак у будь-якому випадку їх розвиток управляється однією і тією ж генетичною програмою, а значить, вони мають фундаментальний еволюційний взаємозв’язок. Вчені сподіваються, що нові скам’янілості допоможуть відповісти на питання, чи дійсно кінцівки тварин походять від зябер, чи вони формувалися окремо, але запозичили для себе ті ж самі механізми.