Ученые из Швейцарии показали, что волосы, чешуя и перья гомологичны и что они произошли от общего предка — рептилии. Такой вывод авторы работы, опубликованной в журнале Science Advances, сделали на основе новых данных эмбрионального развития, где они обнаружили общие между волосами, перьями и чешуей молекулярные и микроанатомические участки. Об этом рассказывает пресс-релиз Университета Женевы.
Ученым давно известно, что волосы млекопитающих и птичьи перья развиваются из первобытной структуры плакоды — некоего утолщения эпидермиса со столбчатыми ячейками, которые уменьшают их скорость пролиферации и вырабатывают очень специфичные гены. Этот факт долгое время озадачивал эволюционистов, ведь птицы и млекопитающие — не близкородственные группы. Они возникли из разных линий рептилий.
В 2015 году ученые из Йельского университета (США) опубликовали статью, где показали, что чешуя, волосы и перья имеют общую молекулярную подпись во время развития. Эта статья дала пищу давнему спору между двумя школами — приверженцы одной школы защищают гипотезу о том, что эти молекулярные подписи свидетельствуют об общем эволюционном происхождении от придатков кожи, другие же предполагают, что просто для развития разных придатков кожи использованы одни и те же гены.
В новой работе биологи Николя Ди-Пой (Nicolas Di-Poï) и Мишель Милинкович (Michel C. Milinkovitch) из отдела генетики и эволюции Университета Женевы ((UNIGE) и Швейцарского институт биоинформатики (SIB) поставили точку в этой дискуссии. Они показали, что чешуя у рептилий развилась из плакоды со всеми анатомическими и молекулярными подписями, аналогичными плакодам птиц и млекопитающих. Ученые проанализировали морфологические и молекулярные характеристики кожи в процессе эмбрионального развития крокодилов, змей и ящериц.
Авторы статьи изучили бородатых драконов. Этот вид ящериц имеет три формы. Первая форма — это обычный дикий вид. Вторая форма имеет мелкую чешую из-за генетической мутации, а третья форма вообще голая, без чешуи. Сравнивая геномы трех форм бородатых драконов, ученые нашли испорченный мутацией ген, который ведет к разнообразию форм. Это эктодисплазин-А (EDA), который, когда мутирует, лишает бородатых драконов чешуи. Мутация этого же гена в людях и мышах вызывает существенные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос. Теперь показано, что когда EDA не работает в ящерицах, у них не развиваются нормальные чешуйные плакоды. Таким же образом и млекопитающие и птицы, когда страдают от сходных мутаций в том же гене, не могут нормально развить волосяные и перьевые плакоды. Эти факты указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.
На следующем этапе работы ученые и их коллеги по всему миру, которые занимаются этим вопросом, намерены расшифровать тонкие механизмы, которые лежат в основе формы кожных придатков. Как эта древняя чешуйчатая кожа привела к морфологическому разнообразию чешуи, перьев и волос?
Ранее Мишель Милинкович с коллегами показал, что хамелеон меняет свой цвет путем активной перестройки пространственной структуры нанокристаллов в коже.
