Согласно общепринятым научным представлениям, тремя сохранившимися за миллионы лет эволюции в крыльях птиц пальцами являются большой, указательный и средний. Новое исследование австрийских биологов показывает, что вполне возможно, этими тремя пальцами на самом деле являются указательный, средний и безымянный, а большой палец разделил судьбу мизинца и был окончательно утрачен еще динозавровыми предками современных птиц.
Окаменелость наиболее древней птицы — археоптерикса
Пальцы передних конечностей самой древней известной птицы – Archaeopteryx – очень похожи на кисть его вероятного родственника, хищного динозавра Deinonychus. Летопись ископаемых показывает, что два пальца, расположенных в кисти со стороны мизинца, у предков дейнонихуса поколение за поколением редуцировались. Поэтому и пальцы современных птиц считаются тремя сохранившимися с другой стороны кисти – то есть большим, указательным и средним.
Эту концепцию подтверждают и генетические исследования – в формировании первого пальца птиц принимают участие те же гены, которые у других животных отвечают за развитие большого пальца. Однако эволюционные биологи Дэниэл Чапек и Брайан Метшер из Венского университета полагают, что в реальности дело обстоит не совсем не так. Согласно некоторым наблюдениям, например, у эмбриона птиц действительно начинает развиваться большой палец, но спустя некоторое время он исчезает, а формироваться продолжают уже другие пальцы. Таким образом, большой палец не входит в число пальцев птиц, а вот безымянный у них сохранился.
Ученые предложили три теории, объясняющие данное противоречие в развитии кистей птиц и динозавров. Во-первых, птицы могут не быть потомками археоптерикса и других динозавров. Во-вторых, кисть трехпалых динозавров тоже может быть сформирована средними пальцами. И в третьих, большой, указательный и средний пальцы птиц каким-то образом мигрируют на средние позиции в процессе эмбрионального развития.
«Появление пальцев – так называемый фенотип – у эмбриона контролирует сигнальный белок Sonic Hedgehog, действие которого нарастает со стороны мизинца и распространяется оттуда на всю кисть до ее полного формирования. Иными словами, концентрация этого белка со стороны мизинца максимальна и уменьшается по направлению к следующим пальцам, – рассказал Чапек. – Поэтому прекурсоры пальцев (группы клеток, которые впоследствии разовьются в пальцы), регулируют свою экспрессию генов, и, как следствие, фенотип, в соответствии с концентрацией Sonic Hedgehog в своем окружении. С учетом этого мы разработали гипотезу, основанную на молекулярных механизмах, которая объясняет все имеющиеся данные».
Согласно этой гипотезе, редукция стороны мизинца у динозавров привела к тому, что мизинец у них был утрачен навсегда, а безымянный – только частично. При этом внешние пальцы имеют тенденцию редуцироваться более легко, чем расположенные в середине кисти, потому что формируются позже и находятся дальше от мест максимальной концентрации сигнального белка. В результате большой палец динозавров редуцируется вместо безымянного, оставляя пространство со своей стороны свободным для роста других пальцев. А Sonic Hedgehog заставляет формироваться там указательный, средний и безымянный пальцы.
«Этот механизм объясняет, почему пальцы крыльев археоптерикса и современных птиц выглядят как передние (первый, второй и третий), а на самом деле являются средними (вторым, третьим и четвертым). Такая гипотеза согласуется с данными ископаемых и соответствует результатам генетических исследований», — приводит слова Метшера Red Orbit.
Статься Thumbs Down: A Molecular‐Morphogenetic Approach to Avian Digit Homology опубликована в Journal of Experimental Zoology
Doi: 10.1002/jez.b.22545
