Давно известно, что волосы и перья вырезаны из одной и той же ткани, поскольку оба защищают хрупкую кожу. Но эта связь озадачивала ученых на протяжении многих лет: птицы и млекопитающие не являются эволюционными «сестрами» - они не упали одним махом на древо жизни.
Ученые из Университета Вирджинии, возможно, нашли ответ на эту непонятную загадку. Новое исследование, проведенное в университете, предполагает, что первые позвоночные, которые заселяли сушу, несли с собой сувенир с моря: весы.
Это не первый раз, когда исследователи исследуют эту нечеткую тему. Предполагается, что общий предок смутных рептилий породил как млекопитающих, так и птиц. Но в течение десятилетий ученые не могли найти связь, что привело к идее, что млекопитающие и птицы, возможно, раздельно «изобрели» эти покрытия, несмотря на их базовое сходство.
Затем, два года назад, ученые из Университета Женевы и Университета Хельсинки наткнулись на редкого, бесформенного бородатого дракона на рынке домашних животных. Любопытно, что исследователи купили животное и принесли его в свою лабораторию, где они секвенировали его ДНК. Это выявило поразительный факт: те же самые структуры развития, которые дают начало перьям и волосам, могут контролировать производство чешуи рептилий. Оказалось, ошибки в гене под названием эктодисплазин-А, который у млекопитающих и птиц способствует росту шерсти и перьев, соответственно также оставляет бородатых драконов в положительном покрове. Более того, когда группа смотрела на эмбрионы ящерицы, змеи и крокодила через мощный микроскоп, они увидели то, что казалось тем же крошечным, выпуклым выступом, который превращался в волоски и перья у других видов.
Тем не менее, некоторые ученые были зарезервированы в интерпретации данных, при этом один патологоанатом оценивал находки как «дополнительное обновление» в интервью 2016 года с Science. Один общий ген может не быть определяющим, чтобы доказать общее происхождение, и анатомия с очень различным происхождением развития может часто приводить к похожим структурам; например, крылья возникли отдельно у насекомых и птиц.
Исследование Университета Вирджинии, опубликованное во вторник в журнале eLife, может положить конец дискуссии. Пролистывая еще более старые ветви эволюционного дерева, биолог из УФА Эндрю Аман исследовал развитие выращенных в лаборатории рыбок данио, любимого инструмента среди биологов, потому что эти рыбы прозрачны в течение большей части своего юношеского возраста. Но их призрачный облик также потенциально сбил с толку исследователей.
«Кожа рыбок данио, включая костные чешуйки, в основном прозрачна, и исследователи, вероятно, просто смотрели сквозь чешуйки на внутренние структуры», - объясняет Аман в интервью Фарисс Самарраи в UVA Today .
Но при ближайшем рассмотрении Аман и его коллеги обнаружили, что гены, которые определяют образование чешуек рыбок данио, идентичны тем, которые были ранее идентифицированы у млекопитающих, птиц и рептилий, что указывает на то, что эти три последние группы развиваются способами, сходными не только друг с другом, но также гораздо более древний предок, датируемый 385 миллионами лет. К счастью, эктодисплазин-А, мутации которого привели к разрушению бородатых драконов, был одним из генов, изученных в работах Амана.
Новое исследование рисует правдоподобный портрет происхождения: наши морские предки, украшенные чешуей, плавали по морям. Где-то на этом пути несколько несчастных людей накрыли волны и нашли укрытие на суше, где тяжелые весы, построенные вокруг основания из кости, оказались громоздкими. Со временем легкие волосы и перья заменили эту тяжелую морскую броню, избавившись от жестких внутренних лесов. У рептилий чешуйки висели вокруг, но, как волосы и перья, больше не зависели от кости.
Знание того, что волосы, перья и чешуя прорастают по одним и тем же базовым генетическим путям, помогает закрыть пробел в нашем понимании наших собственных эволюционных корней. Но исследователи считают, что их результаты также имеют современные последствия. Лучшее понимание раннего роста и регенерации, вероятно, только улучшит наше понимание нарушений развития человека, включая врожденные дефекты.
Освещение общего происхождения рыбьей чешуи и человеческого волоса дает ученым дополнительную модель для изучения важных заболеваний. В качестве бонуса, рыба-данио уже закреплена в исследовательских центрах по всему миру, и это, безусловно, лучше, чем расчесывать мировые зоомагазины для (не) бородатых драконов во имя науки.
