vadim_proskurin (vadim_proskurin) wrote,
vadim_proskurin
vadim_proskurin

Categories:

О куриных пальцах и происхождении птиц

До сих пор точно не известно, от каких животных произошли птицы. Ясно, что их предками были какие-то раннемезозойские архозавры, но какие именно - между палеонтологами согласия нет. Большинство ученых считают, что птицы произошли от небольших хищных динозавров манирапторов, примерно таких:




Но некоторые полагают, что непосредственным предком птиц был более древний протоавис - то ли динозавр, то ли представитель другой похожей ветви архозавров:



Есть еще версия, что некоторые птицы произошли от манирапторов, а некоторые от протоависа, и одна из этих двух ветвей вымерла вместе с динозаврами, а другая дожила до наших дней. Но кто конкретно вымер, а кто дожил - непонятно.

Манирапторная версия подтвержается многими косвенными признаками, но есть факты, которые в эту версию никак не укладываются, например, пальцы на передних конечностях. У большинства хищных динозавров на руках было три пальца: большой, указательный, средний. У современных птиц на крыльях тоже есть три пальца: указательный, средний, безымянный, они спрятаны под перьями и почти у всех видов срослись между собой. Птичьи пальцы очень похожи на пальцы динозавров (на картинке птицы начинаются с F):



но прикреплены к другим костям запястья. Обычно подобная картина имеет место, когда похожие признаки появляются у разных животных независимо друг от друга, в результате параллельной эволюции в схожих условиях. Cитуацию могли бы прояснить пальцы протоависа, но о них, к сожалению, почти ничего не известно - в единственном найденном скелете протоависа палец руки/крыла сохранился только один, к какой конкретной кости он был прикреплен - неизвестно:



Таким образом, строение пальцев крыла делает происхождение птиц от манирапторов сомнительным. Но многие другие признаки указывают на этот эволюционный сценарий почти однозначно. В 1999 году американские биологи Вагнер и Готье попытались устранить этот парадокс, предположив, что у каких-то хищных динозавров в середине юрского периода случилась редкостно необычная мутация - генетические программы развития пальцев рук как бы сместились на один палец. Программа развития большого пальца стала работать на указательном пальце, программа указательного - на среднем, а программа среднего - на безымянном, которого раньше не было. Эта гипотеза объясняет все странности птичьих пальцев, но сама по себе без дополнительных подтверждений выглядит притянутой за уши.

И вот недавно она получила два разных независимых подтверждения. Пятеро японских биологов из университета Токио пересаживали маленькие кусочки тканей куриного эмбриона с крыла на ногу и обратно, и обнаружили, что "сдвиг" пальцев таки есть. Зачаток пальца номер N, будучи пересажен с зачатка крыла на зачаток ноги, вырастает в палец ноги номер N-1, а не номер N, как у большинства четвероногих. В обратную сторону происходит то же самое, но не -1, а +1. А если пересадить с ноги на крыло четвертый палец, там вырастает не безымянный палец крыла, как должно было быть, а по-прежнему четвертый палец ноги (программа развития пятых пальцев у птиц утрачена).

Второе подтверждение "сдвига" птичьих пальцев получил вышеупомянутый Вагнер совместно с тремя коллегами. Они аккуратно промерили уровни экспрессии 14 692 генов куриных эмбрионов (более половины всего куриного генома) в разных пальцах крыльев и ног, и обнаружили, что 556 генов в указательном пальце крыла экспрессируются так же, как в первом пальце ноги. Получается, эти пальцы действительно генетически гомологичны (т.е. развиваются по родственным генетическим программам). Таким образом, затейливая мутация, случившаяся у юрских динозавров, перестает быть неправдоподобной фантазией, и становится вполне разумным предположением.


В этом открытии интересен не столько результат, сколько примененные методы. Инструменты исследования генетического кода становятся все более мощными, постепенно приближаясь по эффективности к средствам анализа кода компьютерных программ. Впрочем, путь до генетического HexRays путь предстоит еще очень долгий.
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments