Ген Sonic hedgehog подтверждает, что наши конечности могли эволюционировать из жабр акул

Новый анализ показывает, что конечности человека и жаберные дуги хрящевых рыб, таких как акулы и скаты, имеют общую генетическую программу. Это свидетельствует в пользу столетней теории происхождения конечностей, которая ранее была широко отвергнута.

Теория, впервые предложенная 138 лет назад о том, что конечности эволюционировали из жабр, может оказаться верной. Ключ к разгадке — ген, названный в честь популярного синего ёжика.

В 1878 году немецкий анатом Карл Гегенбаур выдвинул теорию, что парные плавники, а впоследствии и конечности, эволюционировали из структуры, похожей на жаберную дугу хрящевых рыб. Однако ископаемых свидетельств в поддержку этой идеи найдено не было.

Теперь исследователи, используя современные генетические методы на эмбрионах малого ската, обнаружили поразительное сходство между генетическим механизмом развития его жаберных дуг и конечностей человека. Речь идёт о критическом гене развития конечностей Sonic hedgehog.

• У эмбрионов млекопитающих этот ген на ранних стадиях определяет ось конечности (например, где будет большой палец, а где мизинец), а на поздних — поддерживает её рост.
• Новое исследование показывает, что функции гена Sonic hedgehog в развитии жаберных лучей (пальцевидных придатков на жаберных дугах скатов) зеркально повторяют его функции в развитии конечностей.

Эксперименты, в которых учёные блокировали работу гена Sonic hedgehog на разных этапах развития эмбрионов ската, подтвердили это сходство:

• При раннем подавлении гена жаберные лучи формировались на неправильной стороне дуги.
• При позднем подавлении лучей формировалось меньше, но на правильной стороне.

Это демонстрирует, что ген работает здесь почти так же, как и при развитии конечностей.

Ведущий автор исследования доктор Эндрю Гиллис отмечает, что результаты можно интерпретировать двумя способами:

1. Это свидетельство того, что плавники и конечности эволюционировали путём преобразования жаберной дуги у предкового позвоночного, как и предполагал Гегенбаур.
2. Или эти структуры эволюционировали отдельно, но повторно использовали одну и ту же древнюю генетическую программу.

«Без ископаемых доказательств это остаётся загадкой», — говорит Гиллис. — «Но в любом случае это фундаментальная эволюционная связь».

Исследование также даёт понимание того, как возникают новые черты в эволюции: не «с нуля», а путём модификации и повторного использования небольшого числа древних программ развития. Учёные продолжают тестировать теорию Гегенбаура, сравнивая функции других генов, участвующих в развитии уникальных жабр скатов и конечностей млекопитающих.