Конечности четвероногих произошли от придатков жаберных дуг
Ученые из Великобритании и Канады получили новое подтверждение того, что парные плавники костных рыб и конечности четвероногих в процессе эволюции произошли от придатков жаберных дуг хрящевых рыб. Результаты работы опубликованы в журнале Development.
Жаберные лучи ромбового ската (отмечены астерисками)
J. Andrew Gillis, Brian K. Hall, Development, 2016
Для хрящевых рыб, к которым относятся акулы, скаты и цельноголовые, характерно наличие парных придатков — жаберных лучей, расположенных снаружи от жаберных дуг. В конце XIX века германский анатом и эволюционист Карл Гегенбаур предположил, что именно из них происходят парные плавники и конечности позвоночных, однако убедительно подтвердить или опровергнуть эту гипотезу не удавалось.
За развитие конечностей позвоночных отвечает «ген ежа Соника» (sonic hedgehog, SHH). Он экспрессируется в зачатке будущей конечности в так называемой зоне поляризующей активности, которая устанавливает переднее-заднюю ось зачатка с дальнейшим формированием сложных костных структур (пальцев и т. п.) по градиенту концентрации SHH.
Сотрудники Кембриджского университета и Университета Далхаузи, используя гибридизацию мРНК in situ, проанализировали экспрессию SHH и смежного гена PTCH2 у эмбрионов ромбового ската. Они обнаружили, что секреция SHH в сигнальных центрах развивающихся жаберных дуг отвечает за их переднее-заднюю полярность, а также за рост жаберных лучей из чувствительной к SHH мезенхимальной ткани.
Таким образом, развитие жаберных лучей хрящевых рыб и конечностей четвероногих контролируются одним и тем же биохимическим механизмом. Это служит весомым подтверждением их эволюционной общности, предсказанной Гегенбауром.
Альтернативной версией происхождения конечностей служит гипотеза плавниковой складки, согласно которой парные плавники и, впоследствии, конечности четвероногих, образовались из продольных складок стенок туловища.
