Откуда у людей по пять пальцев на руках и ногах?
У кошек, собак, людей и всех остальных млекопитающих есть одна общая черта — по пять пальцев на каждой конечности. Но откуда они появились, и почему именно пять? Портал popsci.com разобрался в вопросе.
Амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие входят в группу четвероногих животных, и все они произошли от общего предка — рыбы. А те, в свою очередь, выработали конечности, чтобы выбраться на сушу в девонском периоде примерно 360 млн лет назад. После этого первые четвероногие существа, у которых изначально было до восьми пальцев на каждой конечности, потеряли лишние пальцы. Достаточно быстро пять пальцев на руках и ногах стали нормой в мире недавно появившихся четвероногих.
Данный пятипальцевый план впоследствии попал в Hox-гены — своего рода набор мастер-генов, играющих роль генетических чертежей, необходимых для формирования частей тела, органов и конечностей в правильных местах. И с тех самых пор Нох-гены диктуют, что все общие предки людей эволюционировали с пятью пальцами.
Конечно, не у всех ныне живущих позвоночных обязательно есть по пять пальцев на лапах, но более 99% четвероногих (наземных позвоночных животных) делят общую пятипальцевую структуру скелета. Даже киты и морские котики, у которых похожие на пальцы выпуклости спрятаны внутри плавников. Даже эмбрионы лошадей и птиц начинают развитие с пятью пальцами — просто потом у первых они становятся копытами, а вторые теряют лишние пальцы на лапах.
Лишь 1 из 500-1000 человек рождается с дополнительными пальцами. Подобная аномалия называется полидактилией, и она привязана к гену sonic hedgehog (да, ген правда назван в честь героя видеоигр SEGA).
При этом ученые лишь в 2016 году смогли выяснить, как плавниковые лучи рыбы (фрагменты скелета, поддерживающие плавники) постепенно эволюционировали в пальцы. Подопытными для исследования, проведенного сотрудниками Чикагского университета, стали маленькие рыбки-данио, японские медаки и другие тропические виды, которых часто можно видеть в домашних аквариумах. При помощи инструмента CRISPR-Cas ученые отредактировали геном рыб и удалили Hox-гены, необходимые для развития конечностей.
После этого они сравнили эмбрионные клетки этих рыб-мутантов с клетками мышей — и в какой-то момент заметили генетическую связь между ними. Пальцы и плавниковые лучи зависят от одних и тех же генов, несмотря на множество различий между этими структурами.
Между четвероногими и рыбами есть и другие генетические сходства. Например, задние ноги наземных позвоночных эволюционировали из брюшных плавникв древних рыб, а плечевой пояс — из жаберной дуги. При этом, хотя у рыб нет шеи, каким-то образом в результате эволюции люди отделили черепную кость от плечевого пояса. Наличие шеи позволяет нам поворачивать голову независимо от туловища, что полезно для охоты и собирательства.