Руки из ****: как ген клоаки помог эволюции конечностей

Иногда эволюция может делать довольно интересные кульбиты.

Группа генетиков из США и Франции обнаружила, что пальцы у млекопитающих и других наземных позвоночных сформировались благодаря неожиданному переназначению набора генов. Изначально этот набор отвечал за развитие клоаки у рыб.

До последнего времени преобладающей считалась гипотеза о том, что пальцы возникли как модификация уже существовавшей у рыб программы формирования лучей плавников. Дело в том, что в формировании пальцев и плавников играют важную роль одни и те же Hox-гены.

Новое исследование показало: несмотря на схожесть конечного результата, механизмы работы этих генов в плавниках рыб и в пальцах млекопитающих различаются.

Чтобы доказать это, ученые провели ряд экспериментов. В частности, используя технологию редактирования генома CRISPR, у рыб данио-рерио удалили регуляторный участок ДНК, который у мышей отвечает за активацию Hox-генов и, как следствие, формирование пальцев.

Вопреки ожиданиям, это удаление почти не повлияло на формирование лучей плавников. Дальнейшее изучение показало, что этот участок ДНК у рыб критически важен не для развития плавников, а для формирования клоаки: отверстия, через которое рыбы выделяют продукты жизнедеятельности и размножаются.

Ученые указывают, что изначально Hox-гены использовались у древних рыб для формирования заднего отдела тела, а в ходе эволюции предки наземных позвоночных «заимствовали» этот генетический механизм для построения новых структур — пальцев.

Авторы работы отмечают: аналогичные регуляторные участки ДНК присутствуют и у других видов, в том числе у гаров — рыб, близких к предкам наземных животных.

К сожалению, мы вряд ли узнаем, почему эволюция пошла именно таким путем. На первый взгляд кажется, что модифицировать уже существующую «плавниковую» схему было проще, но природа решила иначе.