Выходя из своих эволюционных панцирей

Черепаший панцирь — одно из чудес эволюционной инновации в животном мире. Он отличается от любых других защитных адаптаций рептилий, отказавшись от зубов или яда в обмен на непроницаемый щит.

В новом исследовании, опубликованном в онлайн-издании Molecular Biology and Evolution, Леопольд Экхарт и его коллеги провели первое комплексное изучение генов, контролирующих твёрдые кожные слои панциря у североамериканской расписной черепахи и других черепах.

Результаты показывают, что эволюция черепах, отделившихся от своих ближайших родственников-рептилий 250 миллионов лет назад, включала уникальные адаптации генов, сгруппированных в хромосомном локусе, известном как Эпидермальный дифференцировочный комплекс (Epidermal Differentiation Complex, EDC). Гены EDC возникли у первых полностью наземных тетрапод и позже способствовали эволюции когтей у рептилий и перьев у птиц.

У черепах многие гены EDC эволюционировали, чтобы кодировать белки, которые могут эффективно сшиваться для отверждения кожного компонента панциря. Более того, гены бета-кератинов внутри и вне EDC приобрели специфическую экспрессию в щитках панциря. Молекулярно-филогенетические анализы позволили авторам выдвинуть гипотезу, что эти специализированные панцирные бета-кератины эволюционировали из компонентов твёрдых когтей у примитивных рептилий.

Примечательно, что базовая организация кластера генов EDC является общей для черепах и людей из-за наследования от общего предка, жившего примерно 310 миллионов лет назад. Предыдущие исследования предполагали, что гены EDC защищают от проникновения аллергенов и микробов через кожу человека. Новое исследование демонстрирует, что эволюционно родственные гены вносят вклад в защиту от воздействий окружающей среды как у людей, так и у черепах.