Простой ответ заключается в том, что такая пятипалая конструкция — результат длительного эволюционного пути. Однако понимание того, как и почему это произошло, требует погружения в глубины генетики и палеонтологии. Согласно публикации Popular Science, все четвероногие, включая амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих, ведут свою историю от общего предка — древней рыбы. Примерно 360 миллионов лет назад, в девонском периоде, рыбы начали развивать конечности для передвижения по суше. Ранние четвероногие имели до восьми пальцев на каждой конечности, но со временем лишние пальцы исчезли. Пятипалый план стал стандартом и был закреплен в генах Hox — главных управляющих генах, которые определяют правильное расположение частей тела, органов и конечностей у эмбриона.
Этот генетический шаблон унаследовали все последующие поколения. Интересно, что более 99% современных четвероногих сохраняют эту базовую пятипалую структуру, даже если внешне она сильно изменена. Так, у китов или тюленей внутри ласт скрыты пять пальцеобразных выступов, а эмбрионы лошадей и птиц на ранних стадиях также демонстрируют развитие пяти пальцев, которые позже трансформируются в копыта или уменьшенное количество пальцев на ногах.
Важный прорыв в понимании происхождения пальцев совершила в 2016 году группа ученых, в которую входил Тэцуя Накамура, доцент кафедры генетики Ратгерского университета (США). Исследователи, используя метод редактирования генов CRISPR-Cas, изучили развитие лучей плавников у аквариумных рыбок, таких как данио-рерио. Лучи плавников — это костные элементы, обеспечивающие структуру плавников. Ученые удалили у рыб гены Hox, необходимые для развития конечностей, и сравнили эмбриональные клетки с клетками мышей.
В результате была установлена прямая генетическая связь. Оказалось, что для формирования лучей плавников у рыб и пальцев у четвероногих используются одни и те же гены Hox. Это указывает на общее происхождение этих структур: пальцы человека эволюционировали из лучей плавников древних рыб. Несмотря на открытие, многие вопросы остаются. Не до конца ясно, какие именно молекулярные механизмы регулировали трансформацию лучей в пальцы в процессе выхода животных на сушу. Появление современных инструментов генетики дает надежду на новые ответы.
Эволюционная история конечностей не ограничивается пальцами. Например, задние ноги наземных позвоночных развились из тазовых плавников рыб, а костная основа наших плеч — из жаберных дуг, которые у рыб поддерживают жабры. Отделение черепа от плечевого пояса в процессе эволюции создало шею, позволившую двигать головой независимо от тела. Таким образом, пятипалая конечность — это пример эволюционной инновации, когда уже существующие структуры были модифицированы для новых условий. Тела наших предков взяли элементы плавников рыб и постепенно преобразовали их в ткани, более приспособленные для жизни на суше, закрепив этот успех в генетическом коде для миллионов будущих поколений.
Ранее Наука Mail рассказывала, почему у человека может быть до 33 органов чувств.
