Руки и ноги родом из воды: эволюция оставила человеку пятипалый код

Почему у человека на руках и ногах именно по пять пальцев — вопрос, корни которого уходят в глубокое эволюционное прошлое. Учёные связывают эту особенность с генетическим наследием древних рыб и долгим процессом адаптации к жизни на суше. Новое исследование помогает понять, как сформировалась знакомая нам пятипалая конечность. Об этом сообщает Наука Mail.

Как древние рыбы определили будущее наземных животных

Согласно публикации Popular Science, все четвероногие — от амфибий до млекопитающих — происходят от общего предка, напоминавшего древнюю рыбу. Около 360 млн лет назад, в девонском периоде, среди животных начался переход от водной среды к наземной, и первые конечности представляли собой структуры с различным числом пальцев — от шести до восьми. Со временем лишние элементы исчезли, и пятипалый план закрепился как универсальный. Подобные эволюционные компромиссы хорошо известны и по другим группам организмов, включая древних предков членистоногих, у которых также фиксируются переходные формы строения тела.

Интересно, что пятипалая структура сохранилась у более чем 99% современных четвероногих. Даже если внешне конечности сильно изменились, базовый план остался неизменным. У китов и тюленей в толще ласта скрыто пять пальцеобразных костей, а у эмбрионов лошади или птицы на ранних этапах развития также закладывается пять зачатков пальцев, которые позднее преобразуются в копыто или уменьшенное количество пальцев.

Гены Hox и их роль в формировании конечностей

Ключевой шаг в понимании происхождения пальцев был сделан в 2016 году. Группа исследователей, в которую входил доцент Ратгерского университета Тэцуя Накамура, изучала развитие плавников у рыб, используя генетическое редактирование CRISPR-Cas. У экспериментальных данио-рерио были удалены гены Hox, отвечающие за развитие конечностей у четвероногих, после чего учёные сравнили эмбриональные клетки рыб и мышей.

Результат показал прямую генетическую связь: формирование лучей плавников у рыб и пальцев у наземных позвоночных происходит при участии одних и тех же генов Hox. Это открытие подтвердило, что пальцы эволюционировали из костных элементов плавника древних животных — так же как многие анатомические черты человека восходят к формам, описанным при изучении ранних предков человека.

Хотя базовый механизм пролился светом благодаря этому исследованию, остаются вопросы о том, какие молекулярные процессы управляли преобразованием плавников в конечности. Новые генетические технологии дают шанс приблизиться к более полному пониманию этих переходов.

Как эволюция модифицировала тело наших предков

История конечностей не ограничивается появлением пальцев. Задние ноги наземных животных произошли от тазовых плавников древних рыб. Строение плечевого пояса также связано с жаберными дугами — структурами, которые у рыб поддерживают жабры. Со временем эволюция отделила череп от плечевого пояса, создав шею и позволив животным свободно поворачивать голову.

Пятипалая конечность стала примером того, как уже существующие элементы тела использовались в новой среде. Эволюция преобразовала плавниковые структуры в более сложные и функциональные формы, обеспечив успешное освоение суши. Эти изменения закрепились в генетическом коде и передавались будущим поколениям на протяжении миллионов лет.

Что объясняет пятипалость сегодня

Изучение генетики и окаменелостей позволяет понять, что число пальцев у человека — не случайность, а эволюционный компромисс, обеспечивший баланс устойчивости, подвижности и функциональности конечностей. Пятипалая схема оказалась настолько эффективной, что стала доминирующей в мире позвоночных.

Современные исследования продолжают раскрывать детали того, как происходил переход от плавников к конечностям. Эти данные подчеркивают, насколько сложным и многоступенчатым был путь, приведший к появлению структуры, ставшей фундаментом движения для огромного числа видов.