Цивилизация
Международная команда исследователей во главе с профессором анатомии Хансом Тьюиссеном (Thewissen) из медицинского колледжа Университета северо-восточного Огайо установила, в результате каких генетических мутаций киты, дельфины и морские свиньи (водные млекопитающие подсемейства дельфинов) потеряли свои задние конечности. Исследование о сравнении окаменелых останков древних китов с современными пятнистыми продельфинами опубликовано в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.
50 млн лет назад древние киты мало чем отличались от современных крупных собак: четвероногие животные, они вели строго наземный образ жизни.
В течение следующих 15 млн лет медленно накапливавшиеся генетические мутации постепенно влияли на размер конечностей, подготавливая китов к переезду в океан. Микроскопические изменения множества генов происходили, как правило, на эмбриональном этапе развития.
«Окаменелости ясно показывают, что киты жили на суше, — рассказывает один из участников исследования биолог-эволюционист Мартин Кон из Института генетики при университете Флориды. — Фактически киты делят своего общего предка с гиппопотамами, верблюдами и оленями».
Переход китов к водному образу жизни случился раньше, чем они избавились от задних лап. Постепенно лапы уменьшались, но их строение и число костей в них оставалось прежним.
Ученые начали работу с анализа эмбрионального развития двоюродных братьев китов — дельфинов. Необычная особенность их эмбрионального развития заключается в том, что на короткий промежуток времени у детеныша в материнской утробе вырастают задние ноги, но быстро исчезают вновь, ко второму месяцу из 12, которые продолжается беременность у дельфинов.
Как объясняет Тьюиссен, такая странность вызвана специфической активностью генов. Если у большинства млекопитающих ее можно уподобить эстафете, в которой гены включаются последовательно, друг за другом, и очередной бегун может пуститься в путь, только получив палочку от предыдущего, то у дельфинов подобный ход событий нарушен.
По крайней мере один из генов преждевременно сходит с дистанции, оставляя не у дел всю последующую цепочку, что и приводит к регрессу едва сформировавшихся конечностей.
Ген, сбивающий развитие зародыша у дельфинов и ответственный за формирование конечностей, был успешно идентифицирован и назван Sonic Hedgehog. Он активно работает в течение первой четверти беременности и необходим для формирования полноценных конечностей вокруг плечевых и коленных соединений. Кроме того, удалось выяснить причину, по которой он начинает бездействовать. Имя у причины, точнее у гена-выключателя, Hand2.
У китов история посложнее, говорят авторы работы. 41–50 млн лет назад задние конечности данных млекопитающих уже заметно уменьшились, но сохраняли прежнее анатомическое строение вплоть до кончиков пальцев. Следовательно, ген Sonic Hedgehog еще нормально функционировал. По-видимому, его экспрессия снижалась постепенно и прекратилась уже позже. По крайней мере около 15 млн лет назад его нехватка уже налицо.
В целом участие Sonic Hedgehog в процессе обезноживания древних китов доказано, однако роль до конца пока не прояснена.
Как пишут исследователи, в конечном итоге полученные данные подтверждают дарвиновскую теорию эволюции, по которой незначительные генетические изменения, продолжающиеся в течение длительного времени, приводят к значительным результатам. В случае с китами последствия особенно наглядны: из сухопутных собак они сумели превратиться в млекопитающих рыб.