Почему у людей нет хвостов? Старая генетическая мутация может объяснить, почему у обезьян, а не у человекообразных обезьян, есть дополнительный придаток

Наши предки-приматы использовали свои хвосты для равновесия, когда перемещались по верхушкам деревьев, но около 25 миллионов лет назад в летописи окаменелостей начали появляться бесхвостые обезьяны. Как и почему обезьяны сохранили придаток, а предки человека лишились хвоста, во многом остается загадкой. Но теперь новое исследование предполагает, что за внезапные изменения может быть ответственна генетическая мутация.

«Этот вопрос: «Где мой хвост?» «Это было в моей голове с тех пор, как я был ребенком», — рассказал Карлу Циммеру ведущий автор исследования Бо Ся, генетик из Института Броуда. Газета «Нью-Йорк Таймс в 2021 году, когда исследование было впервые опубликовано в Интернете в виде препринта. Ся был дополнительно заинтересован в расследовании после того, как он повредил копчик, небольшую треугольную кость у людей и некоторых обезьян, которая находится у основания позвоночника. «Мне потребовался год, чтобы восстановиться, и это действительно побудило меня задуматься о копчике».

Теперь Ся и другие предложили ответ на его вечный вопрос. Люди и обезьяны несут определенный ген со вставленными в него дополнительными буквами — мутация, которой нет у обезьян и других приматов с хвостами, согласно их статье, опубликованной на прошлой неделе в журнале. Природа.

«Это действительно хороший пример того, как странная эволюционная причуда может иметь интересные и важные последствия», — говорит Дэвид Кимельман, генетик из Вашингтонского университета, не принимавший участия в исследовании. Научный американецЭто Сара Новак. «Это касается того, как произошло это серьезное изменение у приматов».

Настоящее путешествие, движимое любопытством, воплотившее в жизнь одну из моих детских мечтаний! Потеря хвоста знаменует собой решающий эволюционный шаг на пути к человеку и обезьянам. Но как это произошло? https://t.co/jTcOAH0Fcs @ИтайЯнай @JefBoeke https://t.co/J6LWTe6BE1

— Бо Ся (@BoXia7) 28 февраля 2024 г.

Ориентируясь на ген

Чтобы выяснить, как и почему люди потеряли хвосты, Ся и его коллеги исследовали ранние стадии эмбрионального развития, во время которых определенные гены включаются и выключаются. Эти гены контролируют формирование различных частей скелета.

Ученые уже идентифицировали несколько генов, лежащих в основе развития хвоста у других животных, поэтому авторы исследования предположили, что генетическая мутация или их комбинация могла привести к исчезновению хвостов у наших предков. Они сравнили ДНК шести видов бесхвостых обезьян, включая человека, с ДНК 15 видов хвостатых обезьян, чтобы найти мутацию, которая является общей для обезьян и людей, но отсутствует у обезьян. В конце концов их поиски привели их к гену под названием TBXT.

В TBXT у людей и обезьян присутствовала дополнительная последовательность букв, называемая вставкой. Исследователи говорят, что это происходит из-за «прыгающего гена» или последовательности ДНК, которая может переноситься в новую область генома. Этот тип изменений часто встречается у людей, но этот конкретный сдвиг, по-видимому, имел серьезные последствия.

Чтобы выяснить, может ли мутация быть связана с потерей хвоста, команда использовала технологию редактирования генов CRISPR, чтобы настроить ДНК мышей, имитируя мутацию TBXT, которая есть у людей и обезьян. Когда исследователи внесли генетическое редактирование, у многих грызунов не выросли хвосты, а у других — короткие.

Нам, обезьянам – гориллам, шимпанзе, орангутанам, гиббонам, бонобо и людям – не хватает хвоста, который наши общие предки потеряли, когда отделились от обезьян примерно 25 миллионов лет назад. pic.twitter.com/ggIEuUzPK7

— Итай Янаи (@ItaiYanai) 28 февраля 2024 г.

Исследователи «четко показывают, что это изменение способствует потере хвоста», — говорит Малте Шпильманн, генетик человека из Кильского университета в Германии, рецензировавший статью. Новости природы‘ Юэн Каллауэй. — Но это не единственный случай. Примечательно, что в ходе исследования было изучено 140 генов, участвующих в развитии хвоста у позвоночных.

Хотя окончательно не доказано, что эта единственная мутация сама по себе привела к исчезновению хвостов у обезьян, «это настолько близко к дымящемуся пистолету, насколько можно было надеяться», — сказал Седрик Фешотт, генетик из Корнеллского университета, не принимавший участия в исследовании. исследование, рассказал Газета «Нью-Йорк Таймс.

Потенциальное эволюционное преимущество

Новое открытие предполагает, что наши предки потеряли хвосты внезапно, а не постепенно, что соответствует тому, что ученые обнаружили в летописи окаменелостей. Авторы исследования предполагают, что мутация могла случайно возникнуть у одной обезьяны около 20 миллионов лет назад и передаться ее потомству. Возможно, отсутствие хвоста было благом для обезьян, и генетическая мутация распространилась со скоростью лесного пожара.

Например, когда обезьяны потеряли свои хвосты, это изменение в анатомии могло проложить путь к новому образу жизни и адаптации. Ученые давно подозревали, что обезьяны развили прямохождение и двуногое движение отчасти потому, что у них больше не было хвостов, согласно новому исследованию. Прямохождение, в свою очередь, могло позволить обезьянам жить на земле, а не на деревьях. Даже обезьяны, которые остались древесными, используют вертикальное положение, когда качаются на ветвях, а не ходят по ветвям деревьев на четвереньках.

Но Габриэль Руссо, биологический антрополог из Университета Стоуни-Брук, не принимавшая участия в исследовании, рассказывает: Новости природы что эта потенциальная связь может быть не такой простой, как предполагает исследование. Летопись окаменелостей показывает, что ранние бесхвостые обезьяны ходили на четырех ногах в течение миллионов лет, прежде чем стали двуногими, сообщает Руссо изданию.

Кроме того, результаты выявили потенциальный недостаток мутации: у некоторых бесхвостых мышей, участвовавших в исследовании, развились дефекты, напоминающие расщелину позвоночника у людей, состояние, которое влияет на развитие позвоночника. Это предполагает, что расщелина позвоночника может возникнуть в результате той же мутации, которая привела к уничтожению хвостов.

Тем не менее, чтобы мутация сохранилась так успешно, у нее должно быть какое-то преимущество, сказал Ся. Новый учёныйМайкл Ле Пейдж в 2021 году.