Почему человек имеет пять пальцев - необычное исследование

Пять пальцев на каждой конечности у человека — это наследие эволюции. Их происхождение связано с древними рыбоподобными предками, у которых со временем формировались зачатки конечностей.

Об этом сообщает портал Popular Science.

Однако объяснить, почему эволюция "остановилась" именно на пяти пальцах, а не привела к другому числу, значительно сложнее. Как отмечает исследователь Ратгерского университета Тэцуя Накамура, однозначного ответа на этот вопрос у науки до сих пор нет.

Все наземные позвоночные — земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие — ведут происхождение от одного рыбоподобного предка. Как отмечает Накамура, именно рыбы являются общим эволюционным источником человека и других позвоночных животных.

Первые рыбы начали приспосабливаться к передвижению по суше в девонский период, около 360 миллионов лет назад, когда у них появились зачатки конечностей. Ранние четвероногие обладали большим числом пальцев — до восьми на каждой лапе, однако в ходе эволюции избыточные пальцы исчезли. В результате пятипалая конечность закрепилась как типичная и устойчивая черта ранних наземных позвоночных.

Со временем пятипалая структура конечностей закрепилась на генетическом уровне у ранних предков и была "записана" в генах Hox. Этот комплекс регуляторных генов служит своего рода биологической инструкцией, определяя, где и как формируются части тела, органы и конечности в процессе развития.

Разумеется, не все современные позвоночные внешне выглядят пятипалыми, однако у более чем 99% четвероногих сохраняется единый пятипальцевый костный шаблон. Так, у морских львов, китов и тюленей внутри ласт и плавников скрыты структуры, соответствующие пяти пальцам.

Более того, даже у эмбрионов лошадей и птиц на ранних стадиях развития временно формируются зачатки всех пяти пальцев. Лишь в 2016 году Накамура и его коллегам удалось понять, каким образом лучи рыбьих плавников — костные элементы, придающие им форму, гибкость и опору — со временем трансформировались в пальцы конечностей у четвероногих животных.

В своих экспериментах исследователи работали с крошечными лучепёрыми рыбами, которых нередко держат в домашних аквариумах. С помощью технологии редактирования генома CRISPR-Cas они целенаправленно изменяли ДНК, «выключая» гены Hox, отвечающие за формирование конечностей.

Затем эмбриональные клетки генетически измененных рыб сравнивали с клетками мышей на разных этапах роста и развития. Такой подход позволил выявить между ними общую генетическую основу.

Учёные показали, что развитие человеческих пальцев и лучей рыбьих плавников опирается на одни и те же гены Hox и сходные механизмы их работы. Иными словами, пальцы человека и костные лучи плавников имеют общее генетическое происхождение.

Тем не менее, несмотря на установленную прямую связь, эволюция пальцев у четвероногих остаётся изученной не до конца. По словам Накамуры, до сих пор неясно, каким именно образом лучи плавников превратились в пальцы и какие дополнительные гены и регуляторные процессы управляли этим переходом.

Ранее "Курсор" писал, что по мере развития технологий и снижения уровня физической активности у людей ученые все чаще задумываются о том, какие изменения это может вызвать в организме человека.