Американские палеонтологи выяснили, когда и как птицы расстались со своими острыми и крепкими зубами. Оказывается, этот процесс протекал в два этапа и был связан с серьезными генетическими изменениями.
Отсутствие зубов по-научному называется эдентулизм. Он характерен для нескольких крупных групп позвоночных, от черепах до ряда представителей млекопитающих. В ряде случаев зубы исчезают полностью, а иногда в них просто отсутствует эмаль. Очень ярко эдентулизм проявляется у птиц, лишенных зубов полностью, практически поголовно и уже довольно давно. Поэтому у ученых закономерно возникал вопрос, когда же и каким именно образом птицы потеряли свои зубы, а также произошло ли это только один раз у общего предка всех птиц или отдельные линии птиц расставались со своими зубами независимо и конвергентно?
О том, что в прошлом птицы имели вполне развитые и работоспособные зубы, научный мир узнал еще в 1861 году, вскоре после находки археоптерикса. Но с тех пор, вот уже 150 лет, никто не мог уточнить дату исчезновения птичьих зубов – летопись ископаемых слишком неполна для того, чтобы опираться на свидетельства окаменелостей. Искать ответ пришлось в генетическом коде современных птиц.
И вот, похоже, профессор биологии университета Калифорнии в Риверсайде Марк Спрингер готов внести ясность в этот вопрос. Команда ученых под его руководством провела исследования генов 48 различных видов современных птиц, относящихся практически ко всем известным отрядам. Ученых интересовали «спящие» гены, отвечающие за формирование зубов. Вообще у позвоночных этот процесс контролируют множество различных генов, но лишь шесть из них имеют самое важное значение для правильного формирования дентина (DSPP) и эмали (AMTN, AMBN, ENAM, AMELX, MMP20).
Как выяснил Спрингер, у всех изученных видов эти гены оказались заблокированы одной и той же мутацией. Судя по «молекулярным часам», общий предок всех птиц начал терять зубную эмаль около 116 млн лет назад. Причем этот процесс развивался не одновременно по всей длине челюстей, а начинался с конца морды. На первом этапе исчезновение зубов и формирование прочного рогового клюва охватывало лишь передние части обеих челюстей. Затем, по прошествии пока не установленного промежутка времени, эдентулизм добрался до основания челюстей, оснастив птиц знакомыми нам по современным формам клювами.
Параллельно исследователи проанализировали ДНК четырех современных млекопитающих, зубы которых лишены эмали – ленивца, ящера, муравьеда и броненосца, и трех различных видов черепах. «Геномы всех беззубых позвоночных, которые мы рассмотрели, характеризуются различными инактивирующими мутациями в генах DSPP, AMBN, AMELX, AMTN, ENAM и MMP20, делающими их нефункциональными, – отметил Спрингер. – Однако контролирующий дентин ген DSPP все же работает у ленивца, муравьеда и броненосца. Кроме того, все эти шесть генов вполне работоспособны у американского аллигатора – ближайшего родственника современных птиц, и у тех таксонов млекопитающих, чьи зубы покрыты эмалью».
Авторы новой работы с большим энтузиазмом отозвались об успехах молекулярной биологии, сделавшей возможными их исследование. «Один из самых важных выводов, который мы для себя вынесли – это что спящие гены, подобно остаткам ископаемых организмов, которые сохраняются в палеонтологической летописи, могут многое нам рассказать, – заявил Марк Спрингер. — ДНК из склепа представляет собой мощный инструмент для раскрытия секретов эволюционной истории. Сообща геномные «окаменелости» и окаменелости из горных пород обеспечивают нам мощную комбинацию для реконструкции прошлого».
Статья Evidence for a single loss of mineralized teeth in the common avian ancestor опубликована журналом Science
Doi: 10.1126/science.1254390
