Ученые давно пытались прояснить существование взаимосвязи между плавниками рыб и лапами наземных животных. Известный биолог Нил Шубин из Чикагского университета в своем новом исследовании наконец-то раскрывает эту интригующую загадку. Оказывается, возникновение и лап, и плавников кодируется одними и теми же HOX-генами.
В 2004 году Шубин и его коллеги прославились открытием Tiktaalik roseae – практически обычной кистеперой рыбы, две пары плавников которой заменены на полноценные лапы. Тиктаалик стал идеальным кандидатом на роль переходного звена между рыбами и земноводными, и с тех пор команда исследователей бьется над вопросом о том, как связаны между собой лапы и плавники, и почему они так непохожи друг на друга.
Действительно, скелет плавников составляют маленькие округлые косточки «запястий», от которых отходят длинные тонкие лучи «пальцев». В противоположность этой схеме скелет лап состоит из длинных костей конечностей, которые заканчиваются короткими косточками запястий и фаланг пальцев. Нащупать общие элементы ученым удалось благодаря пресноводной рыбе, известной как панцирная щука.
Здесь нужно отметить, что около 300 млн лет назад предки современных рыб пережили полногеномную дупликацию, то есть удвоение своего генетического набора. Это очень редкое явление, у позвоночных за всю их историю случавшееся лишь дважды (порядка 40 млн лет назад полногеномная дупликация, или WGD, произошла также в одной из групп лягушек), радикально «перепахало» генетическую картину рыб. Однако панцирные щуки ответвились от общего рыбьего ствола еще до WGD и таким образом сохранили большее генетическое сходство с ранними рыбами.
Сравнив гены панцирной щуки и обычной лабораторной мыши, исследователи обнаружили «беспрецедентный уровень сходства» между ними. Затем ученые взяли у щуки гены, задействованные в формировании плавников, и поместили их в эмбрион мыши. В результате у того выросли конечности, практически не отличимые от нормальных мышиных лапок. Полученные данные свидетельствуют о том, что запястья и лодыжки наземных тетрапод, как кажется, действительно произошли от плавников древних рыб, констатируют чикагские биологи.
«Окаменелости свидетельствуют о том, что запястья и пальцы явно имеют водное происхождение, – сказал Нил Шубин. – Но плавники и конечности предназначены для разных целей, они развивались в разных направлениях и теперь серьезно отличаются друг от друга».
Статья Deep conservation of wrist and digit enhancers in fish опубликована порталом PNAS
Doi: 10.1073/pnas.1420208112
