Группа генетиков из Кембриджского университета и Морской биологической лаборатории (Marine Biological Laboratory) доказала, что конечности человека могли эволюционировать из жабр хрящевых рыб, таких как акулы или скаты. Оказалось, что за развитие жаберных дуг и человеческих рук и ног отвечает один и тот же ген, названный Sonic hedgehog. Результаты исследования опубликованы в журнале Development.
Впервые гипотеза происхождения плавников рыб, а затем и конечностей сухопутных животных от жаберных структур хрящевых рыб была предложена в 1878 году немецким анатомом Карлом Гегенбауэром. Хрящевые рыбы, в отличие от костных, обладают жаберными перегородками, которые прикреплены к сводам хрящевой дуги и защищают жабры от повреждений. От самих дуг отходят пальцевидные жаберные лепестки. Однако ни одна из найденных окаменелостей не подтверждала предположение анатома.
Ученые проверили идею Гегенбауэра, используя новейшие генетические методы в исследованиях эмбрионов ската, и обнаружили сходство в механизмах, участвующими в образовании жаберных дуг у хрящевых рыб и конечностей у человека. По словам биологов, ключевую роль играет ген Sonic hedgehog, названный так в честь героя компьютерных игр Ежика Соника.
Sonic hedgehog, который участвует в развитии конечностей человека и определяет формирование каждого пальца, оказался важен и для образования жаберных лучей в эмбрионах ската. У млекопитающих ген указывает организму, как будут располагаться оси развития конечностей, например с какой стороны будет находиться большой палец, а с какой — мизинец. Позднее он начинает поддерживать рост конечности. Чтобы проверить, выполняет ли ген те же самые функции в рыбах, ученые подавили его активность на разных этапах роста эмбриона.
Если Sonic hedgehog ингибировать в самом начале развития, жаберные лепестки будут образовываться на неправильной стороне дуги. На поздних этапах прерывание активности гена приводило к тому, что жаберные лепестки оказывались недоразвитыми. Подобным образом ген работает и с конечностями человека.
Генетики подчеркивают, что работа не доказывает происхождение рук и ног человека от жабр, однако в любом случае их развитие управляется одной и той же генетической программой, а значит, они имеют фундаментальную эволюционную взаимосвязь. Ученые надеются, что новые окаменелости помогут ответить на вопрос, действительно ли конечности животных произошли от жабр или они формировались отдельно, но позаимствовав для себя те же самые механизмы.