Меня на стримах часто спрашивают, а почему у нас сейчас пять пальцев и как это обусловлено генетически? Ведь у ранних четвероногих типа ихтиостеги пальцев было семь (ну точнее шесть с половиной), а у некоторых еще более ранних – и все восемь. Что же такое произошло?
Што ш, поведаю вам страшную историю. Буквально цитируя оригинальную статью, чтобы лишний раз не запутать, потому что тема интересная. Ну а с вас конечно же царские лайки и комменты!
Начнем с того, что на самом старте эмбриогенеза развитие и наших конечностей и конечностей рыб, в общем и целом, схоже и морфологически и генетически. Но вот на позднем этапе есть сильная разница. Пока в наших конечностях начинают закладываться будущие косточки, плавники рыб делают финт ушами. Финт этот касается так называемого апикального эктодермального гребня. Лично мы, как сухопутные тетраподы (то есть четвероногие) просто берем и "исчезаем" этот гребень, потому что не нужен (мы не плаваем, ага), а вот рыбы же поступают иначе – на основе этого гребня они собирают лучи своих плавников. Сначала гребень превращается в плавниковую складку, затем внутри этой складки начинают формироваться продольные белковые нити под названием актинотрихии – они придают плавнику его форму. В дальнейшем же актинотрихии взрослеют, их окружают клетки мезенхимы и после затвердевания или даже окостенения эти зародышевые белковые лучики по итогу превращаются во взрослые лепидотрихии. Ну и, собственно, получается тот самый стандартный плавник, который все мы в общем то видели сотни раз на любой рыбешке.
В данный момент нас интересуют именно актинотрихии, и состоят эти зародышевые лучики из смеси веществ под название эластоидин. По сути, чисто физически – обычная хрящевая ткань, но что-то там было еще, а вот что – да и не знал никто.
И вот наконец то молекулярщики, довольно-таки недавно кстати, смогли выделить два белковых агента из этих актинотрихий, а еще потом и смогли спалить, какой ген эти белки кодирует. Ну и не мудрствуя лукаво назвали эти гены actinodin 1 и actinodin 2.
Ну и начали там значит проверять, мол как ген экспрессируется, есть ли продукты этого гена в плавниках модельного организма – и оказалось всё ок. Похлопали, круто, а дальше что? А дальше интереснее.
Решили значится ученые эти проверить, а у кого этот ген еще есть. Ну и начали проверить весь список секвенированных геномов и оказалось, что оба актинодина есть у всех рыб. А вот что характерно – у четвероногих животных, начиная от амфибий и заканчивая птицами и млеками, такого гена нет от слова совсем. Ну и давай проверять, а что если остановить экспрессию обоих актинодинов, то что актинотрихии не появятся? Нокдаун гена осуществляли с помощью метода морфолино (специальные олигонуклеотиды мешают работе рибосомы), такова уж она ваша обратная генетика. Ну и по итогу получили, что если рубильник дернуть сразу у двух генов, то да, актинотрихии не формируются, то есть лучи у грудного плавника не растут. Хвостовой же плавник оказался таким фокусам с генами не подвержен, а значит механизм его роста чисто генетически несколько другой.
Из этого следует гипотеза, что мол появление конечностей с пальцами напрямую ассоциировано с утратой плавниковой складки, то есть остановкой работы гена actinodin. Ну логично же, как я и говорил, если нет актинодина, нет и лучей в плавнике. А значит в палеонтологической летописи мы должны иметь рыбообразного тетраподоморфа со сформированными лепидотрихиями и с хвостовым плавником. Затем должны иметь животинку с пальцами без лепидотрихий, но с хвостовым плавником. И в конце у нас должен быть полностью сухопутный тетрапод с пальцами и хвостом без плавника. Ирония в том, что, вообще-то судя по палеонтологическим находкам именно так и есть. Шах и мат, креационисты. Хотя нет, пока что еще только шах, дальше веселее.
Самые вкусные данные были получены, когда начали изучать, что же случится с работой других генов внутри, конечно, рыбы, если оба actinodin будут вырублены. И это была целая лавина изменений.
Для начала там, где нет actinodin практически перестает нормально работать ген фактора роста фибробластов fgf8a, который банально необходим, чтобы конечность росла в размерах. В свою очередь этот ген фактора роста активирует работу факторов транскрипции под названием erm и pea3, которые в свою очередь требуются для работы гена hoxd13a и знаменитого морфогена под названием Ежик-Соник shha (sonic hedgehog). Да, он именно так и называется и да, именно в честь этого персонажа. Ген hoxd13a определяет переднезаднюю полярность конечности, а Ёжик-Соник, ммм детки... В случае рыб он не делает почти ничего страшного, только лишь определяет положение пары косточек в плавнике, но вот у четвероногих животных концентрация этого морфогена указывает, где и какой палец должен расти. В зоне с максимальной концентрацией морфогена sonic hedgehog будет формироваться мизинец, а с минимальной концентрацией – большой палец. Вот так компьютерный ёжик создает твою ладонь.
Ну и далее. У эмбрионов рыб с отключенными генами actinodin области экспрессии hoxd13a и sonic hedgehog была нестандартно расширена из-за того, что плохо работал ген под названием gli3. А прикол гена gli3 в том, что при его неправильной работе у четвероногих животных могут появляться лишние пальцы и более широкая ступня или ладонь.
Выходит, что когда первые предки тетрапод типа тиктаалика наконец-то допетрили, что на суше можно не только иногда сидеть, но и жить, то оказалось, что рыбий плавник им с его костными лучами уже не нужен. Из-за того, что отбор более не работал на экспрессию генов actinodin 1 и 2 – они отключились, а описанное только что мною увеличение зоны роста для пальцев и привело к появлению первых восьмипалых земноводных. Но очевидно, что чисто механически восемь пальцев не имели никаких преимуществ, так что рамка построения ладони и ступни вернулась в исходное состояние, но уже без генов плавниковой складки, оставив нам свои консервативные пять пальцев.
Вот видите, всего лишь ОДИН ген, который вообще абсолютно за другую часть конечности отвечал оказывается может влиять на эволюцию даже тогда, когда его уже миллион лет как отключили. Он же кстати может оказаться тем самым виновником провала Ромера, в который попали исследователи эволюции ранних тетрапод. А молекулярщики и палеонтологи в очередной раз утерли нос ноющим креационистам.
Честно, я бы мог еще примерчик привести, но я устал, я мухожук. Но коли будут лайки и комменты, то тему поехавших эволюционных фич как-нибудь еще раз затрону, все-таки тема довольно интересная, не так ли?
Обсуждаемая статья: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20574421
СТРИМЫ: https://trovo.live/crazypaleo
ПОДДЕРЖИ НА БУСТИ: https://boosty.to/crazypaleo
СОВЕТУЮ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ!
https://zen.yandex.ru/media/lifehackers/kanaly-na-kotorye-stoit-podpisatsia-622683297124ba47b91c2024
