Эволюция оставила тетрапод без регенерации
Способностью отращивать себе заново утраченные части тела в наши дни могут похвастаться лишь некоторые животные вроде ящериц или саламандр. Немецкие ученые доказали, что такая высокоэффективная регенерация является исконным качеством тетрапод, утерянным ими на путях эволюции.
Раннепермская амфибия Micromelerpeton credneri
Реконструкция: Kalliopi Monoyios
Как показали исследования окаменелостей палеозойских амфибий, восстановление поврежденных или даже частично утраченных конечностей было в каменноугольном и пермском периодах делом вполне обычным. Ведущий автор новой публикации, доктор Надя Фробиш из Берлинского Музея естественной истории, работала с представительной коллекцией окаменелостей древних земноводных.
Ископаемые прекрасно сохранились, и их чрезвычайно полные и детальные остатки позволили палеонтологам выяснить много нового про регенерацию конечностей.
До сих пор удивительные способности саламандр к восстановлению поврежденных или вообще отделенных от тела органов считались свойственными исключительно этой группе животных. «Ящерицы, как правило, могут отрастить свой хвост лишь один или два раза. При этом настоящий позвоночник на утраченном участке исчезает, заменяясь хрящевым стержнем.
В отличие от них саламандры восстанавливают подлинный хвост, включающий позвонки, нервный ствол и соответствующую мускулатуру», – рассказала соавтор исследования доктор Констанца Бикельманн.
Как оказалось, жившие около 300 млн лет назад представители самых разных групп амфибий были способны регенерировать свои ноги и хвосты столь же эффективно, как и современные саламандры.
Напомни, что саламандры выделяются среди современных тетрапод не только выдающейся эффективностью регенерации, но и тем, как развиваются лапки их зародышей. Вообще формирование конечностей – весьма консервативный процесс, довольно похожий почти у всех тетрапод, от лягушек до человека, хотя вариантов строения и функций конечностей известно великое множество.
В типичном случае пальцы конечности тетраподы формируются от внешних (мизинцев) ко внутренним. Этот процесс впервые был замечен у каменноугольных и пермских амфибий, таких, как Apateon, Micromelerpeton и Sclerocephalus.
У саламандр же наблюдается прямо противоположное – их кисти и стопы сначала обзаводятся внутренними (большими) пальцами, и лишь в самом конце — мизинцами.
«Саламандры формируют свои пальцы в обратном порядке по сравнению с другими четвероногими. Это явление интриговало ученый мир на протяжении целого века, – рассказывает Надя Фробиш. – Вопрос, который мы хотели прояснить – не связано ли данное отличие с высокими регенеративными способностями?»
Можно сказать, что ответ на этот вопрос успешно найден. Формирование пальцев от внутренних к наружным не является необходимым условием для сверхэффективной регенерации конечностей, констатировали исследователи.
Так, Microsaurs – напоминавшая ящерицу амфибия, жившая около 300 млн лет назад на территории современной Чехии, могла точно так же восстанавливать свой хвост, как и самая настоящая саламандра. Но пальцы на конечностях миксозавров формировались в привычном порядке – от мизинцев к большим.
«Мы смогли обнаружить регенеративные способности саламандрового типа как в группе тетрапод, эмбриогенез у которых протекает по общей схеме, так и в группе с обратной моделью развития конечностей, известной по современным саламандрам», – заявила доктор Дженнифер Олори из университета штата Нью-Йорк, также являющаяся соавтором исследования.
«Окаменелости показывают, что высокие регенеративные способности не являются чем-то, свойственным исключительно саламандрам. Прежде они были распространены гораздо шире, и возможно, даже представляли собой примитивный признак всех четвероногих позвоночных.
Высокие регенеративные способности были утрачены в эволюционной истории различными линиями тетрапод, причем возможно, что разные группы утрачивали их самостоятельно», – добавила Фробиш.
Новые данные выглядят довольно неожиданно, и могут представлять немалый интерес для биомедицинских исследований. Возможно, со временем они помогут медикам использовать регенерацию и добиваться восстановления целых конечностей у людей так же, как сегодня это делают саламандры.
Статья опубликована журналом Nature
