Происхождение гениталий: У нас одна пара. У ящериц — две. Почему?

Природа любит разнообразие в строении гениталий. У змей и ящериц парные структуры, а у птиц и людей — одиночные. У первых эти структуры формируются на уровне конечностей, а у млекопитающих и птиц — ближе к хвостовой части. Гениталии змей и ящериц происходят из ткани, дающей начало задним конечностям, в то время как гениталии млекопитающих развиваются из хвостовой почки. Несмотря на различия, эти структуры функционально аналогичны и экспрессируют сходные гены.

Как такие эквивалентные структуры возникают из разных исходных тканей?

Исследователи из Гарвардской медицинской школы под руководством Клиффорда Табина обнаружили, что ответ кроется в локализации.

Клоака эмбриона, из которой впоследствии развиваются мочевыводящий и кишечный тракты, испускает молекулярные сигналы, заставляющие соседние клетки и ткани формироваться во внешние гениталии. Расположение клоаки определяет, какие ткани получат сигнал первыми. У змей и ящериц клоака расположена ближе к латеральной пластинчатой мезодерме — той же ткани, из которой образуются парные конечности. У млекопитающих клоака находится ближе к хвостовой почке.

Для подтверждения этого открытия исследователи трансплантировали ткань клоаки рядом с зачатками конечностей у одной группы куриных эмбрионов и рядом с хвостовыми почками у другой. В обоих случаях клетки, расположенные ближе к трансплантированной клоаке, реагировали на сигналы и частично преобразовывались в сторону судьбы гениталий.

Это доказывает, что разные популяции клеток с потенциалом предшественников способны реагировать на сигнализацию от клоаки и участвовать в формировании гениталий.

"Хотя гениталии млекопитающих и рептилий не гомологичны, поскольку происходят из разной ткани, они обладают «глубокой гомологией», так как происходят из одной и той же генетической программы и индуцируются одним и тем же древним набором молекулярных сигналов", — сказал Клиффорд Табин.

"Здесь мы видим, что эволюционный сдвиг в источнике сигнала может привести к ситуации, когда функционально аналогичные структуры формируются из негомологичного субстрата", — отметил Патрик Чопп, первый автор статьи. — "Более того, это может помочь объяснить, почему конечности и гениталии используют столь схожие программы регуляции генов во время развития".