Киты раньше были собаками

Ученые выяснили, как киты стали китами. Последнее внезапное превращение, лишившее их ног и шерсти и обрекшее на покорение океана, произошло около 35 миллионов лет назад.

Международная команда исследователей во главе с профессором анатомии Хансом Тьюиссеном (Thewissen) из медицинского колледжа университета северо-восточного Огайо установила, в результате каких генетических мутаций киты, дельфины и морские свиньи (водные млекопитающие подсемейства дельфинов) потеряли свои задние конечности. Исследование о сравнении окаменелых останков древних китов с современными пятнистыми продельфинами опубликовано в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.

50 млн лет назад древние киты мало чем отличались от современных крупных собак: четвероногие животные, они вели строго наземный образ жизни.

В течение следующих 15 млн лет медленно накапливающиеся генетические мутации постепенно влияли на размер конечностей, подготавливая китов к «переезду» в океан. Микроскопические изменения множества генов происходили, как правило, на эмбриональном этапе развития.

«Окаменелости ясно показывают, что киты жили на суше, – рассказывает один из участников исследования биолог-эволюционист Мартин Кон из Института генетики при университете Флориды. – Фактически, киты делят своего общего предка с гиппопотамами, верблюдами и оленями».

Переход китов к водному образу жизни случился раньше, чем они избавились от задних лап. Постепенно лапы уменьшались, но их строение и число костей в них оставалось прежним.

Ученые начали работу с анализа эмбрионального развития двоюродных братьев китов – дельфинов. Необычная особенность их эмбрионального развития заключается в том, что на короткий промежуток времени у детеныша в материнской утробе вырастают задние ноги, но быстро исчезают вновь – ко второму месяцу из 12, которые продолжается беременность у дельфинов.

Как объясняет Тьюиссен, такая странность вызвана специфической активностью генов. Если у большинства млекопитающих ее можно уподобить эстафете, в которой гены «включаются» последовательно, друг за другом, и очередной «бегун» может пуститься в путь, только получив палочку от предыдущего, то у дельфинов подобный ход событий нарушен.

По крайней мере один из генов преждевременно сходит с дистанции, оставляя не у дел всю последующую цепочку, что и приводит к регрессу едва сформировавшихся конечностей.

Ген, «сбивающий» развитие зародыша у дельфинов и ответственный за формирование конечностей, был успешно идентифицирован и назван Sonic Hedgehog. Он активно работает в течение первой четверти беременности и необходим для формирования полноценных конечностей вокруг плечевых и коленных соединений. Кроме того, удалось выяснить причину, по которой он начинает бездействовать. Имя у причины, точнее у гена-«выключателя» – Hand2.

У китов история посложнее, говорят авторы работы. В период между 50 и 41 млн лет назад задние конечности данных млекопитающих уже заметно уменьшились, но сохраняли прежнее анатомическое строение вплоть до кончиков пальцев. Следовательно, ген Sonic Hedgehog еще нормально функционировал. По-видимому, его экспрессия снижалась постепенно и окончательная прекратилась уже позже. По крайней мере около 15 млн лет назад его нехватка уже налицо.

В целом участие Sonic Hedgehog в процессе «обезноживания» древних китов доказано, однако роль до конца пока не прояснена.

Как пишут исследователи, в конечном итоге полученные данные подтверждают дарвиновскую теорию эволюции, по которой незначительные генетические изменения, продолжающиеся в течение длительного времени, приводят к значительным результатам. В случае с китами последствия особенно наглядны: из сухопутных собак они сумели превратиться в млекопитающих «рыб».