Копчик на память. Учёные выяснили, как люди лишились хвостов

Согласно теории Дарвина, далёкие предки современного человека были древесными обезьянами, которые слезли на землю 25 миллионов лет назад. В ходе эволюции в нашем геноме постоянно происходили случайные изменения — мутации, которые в конце концов превратили нас в тех, кем мы сейчас являемся.

Одна из таких мутаций привела к потере хвоста — важной части тела для обезьян, но совсем не обязательной для Homo sapiens. В недавнем исследовании американские учёные определили, как именно это произошло.

Механизм был непонятен

В 1920-е годы генетик Надежда Добровольская-Завадская изучала влияние радиации на живые организмы. Она исследовала наследственные изменения у мышей и открыла ген ТВХТ. Учёная установила, что мутации в этом гене приводят к появлению на свет мышей с короткими хвостами.

Статья по теме

Сломался ген? Генетик рассказала, можно ли вылечить наследственные болезни

В дальнейшем генетики нашли и описали участок ДНК в этом гене, где возникают мутации. Но им не был понятен механизм, как это происходит. К тому же они выявили и другие гены, изменения в которых так или иначе влияют на форму и длину хвоста животных. Всего их насчитывается более ста.

В своей новой работе учёные из Нью-Йоркского университета здоровья (США) изучили, насколько сильно различается структура 140 генов, предположительно, связанных с формированием хвоста, в геноме разных млекопитающих — людей, человекообразных обезьян и других теплокровных животных. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

«Потеря хвоста является одним из наиболее заметных анатомических изменений, произошедших на протяжении эволюционной линии, ведущей к человеку и „антропоморфным обезьянам“, — начинают свою статью учёные. — Это, как предполагается, способствовало развитию у человека прямохождения. Тем не менее, генетический механизм, который привёл к потере хвоста у гоминоидов, остаётся неизвестным».

Сбой в программе роста хвоста

Чтобы узнать, как он работает, биологи вывели генно-модифицированных мышей. Они вносили в их ДНК различные изменения и смотрели, к чему они приведут.

В ходе исследования было выявлено 9 мутаций среди 140 генов, наиболее существенно влияющих на рост хвоста у грызунов. Но внимание учёных привлекла лишь одна из этих мутаций — она, в отличие от прочих, не вызывала сбоев в других частях тела мышей.

Мутация была связана с генетической вставкой под названием Alu в тот самый ген ТВХТ, который сто лет назад открыла Надежда Добровольская-Завадская. Когда эта вставка возникает в гене, информация с него «считывается» неправильно, что приводит к сбою в программе роста хвоста. Учёные увидели, что у мышей с такой вставкой либо вовсе нет хвостов, либо они имеют какие-то дефекты.

Обнаруженный генетический фрагмент встречается только у людей и человекообразных обезьян. У других видов он отсутствует (у мышей, разумеется, тоже).

Гены пальцем не раздавишь. Можно ли перехитрить рак? Подробнее

«Мутация бесхвостости»

Авторы исследования считают, что предки человека потеряли хвосты из-за случайной вставки в ДНК этого небольшого участка. Сначала стали рождаться особи с аномалиями хвоста: у некоторых он полностью отсутствовал, у других мог быть укороченным. По всей видимости, это давало какое-то конкурентное преимущество, и естественный отбор поддержал «мутацию бесхвостости»: такие приматы оставляли больше потомства, и оно было более жизнеспособным. В итоге бесхвостыми стали все.

Процесс этот начался около 25 миллионов лет назад. Тогда предки людей и человекообразных обезьян (горилл, шимпанзе) отделились от основной ветви обезьян. После этого у них стало формироваться меньше хвостовых позвонков, что в конце концов привело к потере хвоста и появлению копчика — этот рудимент остался нам «на память» о предках. К такому выводу пришёл ещё Чарльз Дарвин, наблюдая за приматами, правда, он не был до конца уверен, что копчик — это остаток древнего хвоста.

Почему хвост оказался не нужен древним гоминидам, до сих пор неизвестно наверняка. Есть данные палеоантропологов, которые говорят о том, что первые бесхвостые приматы всё ещё передвигались на четырёх лапах и по-прежнему умели лазать по деревьям и даже жить на них, так что версия о том, что прямохождение на задних конечностях привело к утрате этой части тела, выглядит неубедительной.

На этот вопрос учёным ещё предстоит ответить.