Откуда уши растут: ученые описали эволюцию ушных раковин млекопитающих
Как давно вы сравнивали себя с рыбой? Оказывается, кроме любви к плаванию, у нас есть и другие общие черты. Американские ученые выяснили, что генетические механизмы, которые формируют жабры у рыб, схожи с теми, которые создают ушные раковины млекопитающих. Предварительные результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Давайте вспомним анатомию. Наш слуховой аппарат можно поделить на три части: внутреннюю, состоящую из улитки и полукружных канальцев, среднюю, где находятся слуховые косточки, и наружную, которая содержит барабанную перепонку и ушную раковину. Последняя, кстати, выступает наружу только у млекопитающих. Но откуда она появилась?
Недавно американские биологи обнаружили, что ушные раковины человека и других животных — это своеобразные «потомки» рыбьих жабр. Внешняя часть слухового аппарата состоит из эластичного хряща, который не минерализуется и не сохраняется в окаменелостях. Поэтому для определения сродства проанализировали гены живых особей.
Ученые взяли образцы тканей из жабр рыбок данио-рерио и хряща внешнего уха эмбриона человека. Затем в них сравнили активность генов, то есть как интенсивно они синтезируют РНК и белки, необходимые для создания этих структур. Хотя уши и жабры сильно отличаются и внешне, и функционально, активность генов в тканях совпала.
Чтобы выяснить, связаны ли эти структуры эволюционно, биологи исследовали энхансеры — особые части ДНК, которые усиливают активность генов-мишеней в тканях. Сначала ученые определили шесть ключевых участков, которые необходимы для развития хряща в наружном ухе человека. Затем их внедрили в геном рыбок. Вместе с ними использовали специальный флуоресцентный ген: он подсвечивал зеленым цветом места, где энхансеры активировали рост ткани. Угадаете, какая часть рыбы засветилась? Правильно, жабры! Затем команда провела обратный эксперимент: они внедрили ключевые усилители жаберных генов рыбы в геном мыши. На этот раз загорелись клетки внешнего уха животного.
На этом ученые не остановились и отправились искать похожие механизмы у других существ. Эксперимент с генами сработал и на мечехвостах, и на головастиках лягушек. Получается, что одна и та же генная программа использовалась в рыбах для создания жабр, а в процессе эволюции и выхода организмов на сушу смогла перестроиться и начать производить части уха. Не пропадать же хорошим генам!
Интересно, что пару лет назад палеонтологи обнаружили доказательства того, что маленькие косточки в среднем ухе (те самые молоточек, наковальня и стремечко) произошли из челюстной кости одной древней рыбы.
Эти открытия не только дополняют нашу эволюционную историю, но и объясняют, как организмы подстраивают одни и те же гены для создания разных структур. Челюсти, жабры и уши доказывают: все новое — это хорошо переосмысленное старое.
Фото на обложке: unsplash.com
Еще почитать по теме
