Если вы посмотрите на лапы кошки, собаки или даже кенгуру, вы заметите, что у них есть что-то общее с нашими руками. Даже если некоторые из них уменьшены в размерах или расположены по-другому, у всех этих млекопитающих пять пальцев. Почему мы разделяем этот образец с нашими пушистыми друзьями, хотя мы развивались в разных условиях?
Чтобы ответить на вопрос, почему у млекопитающих пять пальцев, мы должны сначала понять, почему у четвероногих (по-гречески «четвероногие») позвоночных пять пальцев. Млекопитающие относятся к надклассу четвероногих, в который также входят рептилии, амфибии и птицы. Даже у представителей этой группы, не имеющих традиционных конечностей, в скелете имеется пять пальцев — у китов, тюленей и морских львов по пять пальцев в ластах — даже если на ногах у них четыре или меньше пальцев.
Есть некоторые вариации: у лошадей всего один палец на ноге, а у птиц одна сросшаяся кость пальца на конце крыла. Однако у ученых есть обнаруженный что эти животные начинаются с пяти пальцев, как у эмбрионов, но они уменьшаются еще до рождения.
Этот процесс во многом определяется Hox-генами. Томас Стюартбиолог-эволюционист из Пенсильванского университета, рассказал Live Science. Hox-гены кодируют белки, которые помогают регулировать активность других генов, включая или выключая их. Они помогают гарантировать, что части тела окажутся в правильном месте в организме животного, когда оно развивается из эмбриона. Таким образом, они участвуют в формировании структуры скелета четвероногих и делают это, помогая контролировать белки, создаваемые четвероногими. ген звукового ежа (да, это настоящее имя) для активации и блокировки друг друга при создании тканей.
В ходе этого процесса растут зачатки пальцев; в зависимости от типа животного эти почки могли либо продолжать расти, либо реабсорбироваться. Затем клетки вокруг пальцев умирают, образуя отдельные пальцы. То, как именно это происходит, «по общему признанию, довольно сложная проблема», сказал Стюарт. Детали различаются в зависимости от того, какого ученого вы спрашиваете.
Никто не знает, когда впервые появился этот план с пятью пальцами. Первые известные животные, у которых развились пальцы, произошли от рыб около 360 миллионов лет назад. восемь пальцев, — сказал Стюарт. Однако существование пятипалого плана у большинства современных четвероногих указывает на то, что этот признак, скорее всего, является «гомологией» — геном или структурой, которая является общей для всех организмов, поскольку у них есть общий предок. Общий предок всех ныне живущих четвероногих, должно быть, каким-то образом развился, чтобы иметь пять пальцев, и передал этот образец своим потомкам.
Общий предок объясняет, почему у млекопитающих появилось пять пальцев, но не говорит нам, почему. Одна из теорий — канализация — идея о том, что со временем ген или признак становятся более стабильными и с меньшей вероятностью мутируют. Стюарт привел пример шейных позвонков: у млекопитающих почти всегда семь таких позвонков, хотя это число, похоже, не дает особого преимущества. Согласно этой теории, если число работало миллионы лет, нет причин его менять.
Связанный: Какой вид животных существует дольше всего?
Однако не все исследователи согласны с идеей канализации. Кимберли Купер, генетик эволюционного развития из Калифорнийского университета в Сан-Диего, отмечает, что полидактилия, или наличие более пяти пальцев, возникает как мутация у многих млекопитающих, включая человека. Существует множество мутаций, которые могут вызвать полидактилию, но недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, что это может произойти в результате мутации всего лишь одного нуклеотида в гене звукового ежа.
«Если это так просто», спросил Купер, «почему не существуют полидактильные виды?» Она утверждала, что это должно быть связано с тем, что полидактилия является эволюционным недостатком. Некоторые предполагают, что это может быть связано с сцеплением генов: поскольку гены развиваются в течение миллионов лет, некоторые из них становятся связанными, а это означает, что изменение одного гена (количества пальцев) может привести к другим, более серьезным проблемам со здоровьем. Но пока никто не предоставил конкретных доказательств, рассказал Стюарт Live Science.
«Мы можем задать очень простой вопрос: почему мы не видим более пяти пальцев, и, похоже, мы должны прийти к простому ответу», — сказал он. «Но это действительно глубокая проблема. [this field] действительно захватывающе».
