Формированием пальцев и гениталий у млекопитающих управляет один и тот же древний механизм регуляции генной активности. В результате минимальной модификации эта система эволюционировала и разделилась на два отдельных контрольных механизма, при этом неизвестно, что появилось раньше — пальцы или внешние половые органы. Исследование на эту тему представлено в журнале Science.
Швейцарские ученые исследуют роль Hox-генов в развитии плода. Эти гены являются транскрипционными факторами: их функция состоит во «включении» или «выключении» других генов, ведущих рост тканей и органов эмбриона. Некоторые члены семейства Hox организуют строение тела в несколько этапов: как только сформирована переднезадняя ось, те же гены привлекают для образования пальцев и гениталий.
Изучив эмбрионы мыши методом фиксации конформации хромосом, ученые поняли, что одни и те же последовательности ДНК, расположенные по соседству с Hox-генами, управляют формированием обеих групп органов.
«Работают одни и те же наследственные механизмы. Они запускают формирование пениса (или клитора) или же образование пальцев — в зависимости от небольших различий в функционировании регуляционных последовательностей ДНК», — объясняет руководитель исследования Дени Дюбуль (Denis Duboule). Этот факт указывает на бережливость эволюции, которая всегда стремится повторно использовать механизмы, доказавшие свою эффективность.
Непонятно, что появилось первым в ходе эволюции — пальцы или внешние половые органы. Результаты исследования говорят о том, что одна группа органов возникла, присвоив генетические механизмы другой. Однако порядок их формирования пока неясен. И пальцы, и гениталии сыграли важную роль при переходе животных от морского к наземному образу жизни: первые помогали активному передвижению, а вторые обеспечили эффективную систему внутреннего оплодотворения.
Общность генетических механизмов, отвечающих за обе группы органов, может объяснить, почему некоторые наследственные болезни приводят к порокам развития как пениса (гипоспадия), так и конечностей (многопалость и короткопалость).