Область: Зоология и эмбриология

Новость: Неожиданное развитие событий в эволюции позвоночных

Источник: Development of the annelid axochord: Insights into notochord evolution (Развитие аксохорда у аннелид: объяснение эволюции хорды)

Автор: Antonella Lauri et al., Science, Vol. 345 no. 6202 pp. 1365-1368

Оказывается, наш уникальный осевой скелет — не уникальный, не наш и даже не скелет. Зато теперь, наконец, понятно, как он появился.

Позвоночные животные: млекопитающие, птицы, рыбы, амфибии, рептилии — относятся к несколько более обширной группе хордовых. Когда мы говорим «беспозвоночные», мы на самом деле подразумеваем всех животных, кроме тех, что относятся к типу хордовых. Отличительным признаком хордовых, вы будете смеяться, является наличие хорды. Хорда — это такой длинный хрящ вдоль оси тела. У примитивных хордовых (например, у ланцетника, который уже хордовое, но еще не позвоночное) это главный элемент скелета.

128-4011447

Как в общем следует из названия хордовых, хорда всегда считалась их большим и важным достижением, уникальным в живой природе. Скелет есть и у других животных: у насекомых, например, — хитиновый панцирь. Но панцирь твердый и неповоротливый, а хорда — прочная, но эластичная. При этом к ней можно было крепить мышцы, что открывало возможности для более сложных движений: извивающихся хвостов, гнущихся спин, а потом и бегающих ног.

Все бы хорошо, но возникает один проблемный вопрос: откуда же хорда взялась?

226-1739874

У наших ближайших беспозвоночных родственников — морских ежей и морских звезд — ничего похожего нет. Из этого, собственно, и делался вывод, что хорда — уникальное изобретение хордовых. Вывод, как оказалось, поспешный.

Если у брата хорды нет, а у тебя она есть, это может означать либо то, что ты хорду придумал, либо то, что брат ее потерял. В первом случае хорда — изобретение хордовых, в последнем — изобретение их предков, которое по каким-то причинам у других групп не прослеживается. «Предковый вариант» на протяжении 100 лет ученые по большей части игнорировали — никаких хрящей у беспозвоночных нет. Научная группа Детлева Арендта в Гейдельберге решила зайти с другой стороны — искать у беспозвоночных не хрящ, а клетки с генами хорды. Вычислили уникальные генетические маркеры наших хордовых клеток, взяли червяка и стали смотреть, нет ли у него чего-нибудь с такими же маркерами, желательно в районе спины.

Выяснилось нечто прекрасное.

324-2320182

Хорда — осевой хрящ — считалась уникальной, потому что осевого хряща, действительно, ни у кого, кроме хордовых, нет. Но Арендт обнаружил, что хорда совсем не обязательно хрящ. У плоских червей нашлась группа клеток, которая по своим генетическим параметрам точь-в-точь соответствует самой настоящей хорде. Но эта группа не хрящ, а мышца. Длинная, упругая, осевая.

423-3900639

То есть с молекулярной точки зрения все почти то же самое. Отличается осевая мышца от осевого хряща только немного другой программой развития. Мышцы существовали раньше хрящей и распространены в природе гораздо шире.

Вскоре стало ясно, что «аксохорд» — так Арендт со товарищи обозвали длинную хорду-мышцу — есть чуть ли не у всех животных, от самых примитивных плоских червей до собственно хордовых. Зоологи, оказывается, давно знали о существовании у большинства морских беспозвоночных длинного мышечного тяжа – правда, не в спине, а с брюшной стороны. Просто до сих пор никому не приходило в голову, что этот мышечный тяж — предыдущая версия хорды.

Похоже, наша эволюционная история стала менее героической, но гораздо более понятной. Почему у ланцетника — самого примитивного из ныне живущих хордовых — хорда представляет собой сочетание хряща и мышцы? Потому что хордовые не изобретали хорду — они просто постепенно превратили ее из мышцы в хрящ, а затем и в позвоночник.

520-5893843