Почему у человека 5 пальцев?
Сегодня не существует однозначного ответа на вопрос, как именно у животных (и у человека) на земле появилась пятипалая конечность. Однако нам известно, каким образом она формируется на эмбриональной стадии развития тела у разных живых существ. Джеймс Шарп (ОДИН ИЗ ВЕДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ ЦЕНТРА ГЕНОМНОЙ РЕГУЛЯЦИИ В БАРСЕЛОНЕ (ИСПАНИЯ)) вместе со своей исследовательской группой выяснил, что за процесс создания пятипалой руки, ноги или лапки отвечают 3 молекулы ДНК: так называемые Wnt, Bmp и Sox9. Они отмечают зоны, где на конечности эмбриона должны вырасти пальцы, и зоны, которые должны стать промежутками (так что дальнейшее развитие ткани там прекращается). Молекулярное трио работает по математической схеме, существование которой впервые предсказал Алан Тьюринг — британский криптограф, взломщик кода нацистской шифровальной машины «Энигма» и создатель одного из первых прототипов компьютера. В 1952 году Тьюринг предположил, что молекулы ДНК могут создавать генетические паттерны за счет взаимодействия друг с другом. Например, первая молекула может активировать вторую, а вторая — блокировать действие первой. Ни одна из них не получает никаких указаний: весь процесс происходит спонтанно, в результате чего, например, на шерсти живых существ могут возникать пятна, полосы и промежутки между ними (как это происходит у зебр и гепардов).
В случае с пальцами к действиям Wnt и Bmp также подключается молекула Sox9. Она контролирует активность этих генов, и, если ее «обесточить», они потеряют способность к действию. Ученым удалось выяснить, что в процессе формирования конечностей эмбриона пара Wnt и Sox9 активна там, где должен вырасти пальчик (а Bmp в это время выключается), а пара Bmp и Sox9 — там, где между пальчиками должен быть промежуток (и в этот момент выключается Wnt). При этом Bmp активирует Sox9, в то время как Wnt ее блокирует. Сама Sox9 способна заблокировать обоих своих партнеров.
Специалисты из Центра геномной регуляции провели несколько экспериментов (в чашке Петри), чтобы выяснить, что происходит при блокировке отдельных элементов молекулярной триады. Оказалось, что при «отключении» Bmp Sox9 также отключается, развитие конечности останавливается, и пальцы не формируются совсем, так что вместо лапки получается комок ткани. «Отключение» Wnt приводило к тому, что Sox9 активизировалась везде, и промежутки между пальцами исчезали. При блокировке обеих молекул, Bmp и Wnt, эффекты их отключения частично нейтрализовали друг друга, но число пальцев сокращалось.
С генетической точки зрения количество пальцев на наших руках и ногах зависит от того, насколько активно молекулы ДНК взаимодействуют друг с другом, и от того, как быстро растет конечность. Если Bmp, Wnt и Sox9 распространяются в тканях быстрее, промежутки будут больше и пальцев получится меньше. Если же быстрее, чем обычно, растет сама конечность (ладонь, стопа), в то время как остальные части тела сохраняют прежнюю скорость роста, на ней появляется место для запасного пальца; вот почему у одного из 500 людей на ноге есть лишний пальчик — шестой.
«Пятипалая конечность есть у всех "четвероногих": позвоночных (включая амфибий), рептилий, птиц и млекопитающих, — рассказывает создатель и редактор портала "Антропогенез.ру" Александр Соколов. — Но самый разумный ответ на вопрос, почему у нас 5 пальцев, пока звучит так: так получилось. У древнейших четвероногих встречаются и шести-, и семи- (у ихтиостеги), и даже восьмипалые конечности (у акантостеги). Но по каким-то причинам нашими предками стали пятипалые формы. "Ведущей" теории на этот счет, насколько я знаю, нет. Высока вероятность, что 5 пальцев — это чистая случайность. Их запросто могло бы оказаться шесть или четыре».
источник
В случае с пальцами к действиям Wnt и Bmp также подключается молекула Sox9. Она контролирует активность этих генов, и, если ее «обесточить», они потеряют способность к действию. Ученым удалось выяснить, что в процессе формирования конечностей эмбриона пара Wnt и Sox9 активна там, где должен вырасти пальчик (а Bmp в это время выключается), а пара Bmp и Sox9 — там, где между пальчиками должен быть промежуток (и в этот момент выключается Wnt). При этом Bmp активирует Sox9, в то время как Wnt ее блокирует. Сама Sox9 способна заблокировать обоих своих партнеров.
Специалисты из Центра геномной регуляции провели несколько экспериментов (в чашке Петри), чтобы выяснить, что происходит при блокировке отдельных элементов молекулярной триады. Оказалось, что при «отключении» Bmp Sox9 также отключается, развитие конечности останавливается, и пальцы не формируются совсем, так что вместо лапки получается комок ткани. «Отключение» Wnt приводило к тому, что Sox9 активизировалась везде, и промежутки между пальцами исчезали. При блокировке обеих молекул, Bmp и Wnt, эффекты их отключения частично нейтрализовали друг друга, но число пальцев сокращалось.
С генетической точки зрения количество пальцев на наших руках и ногах зависит от того, насколько активно молекулы ДНК взаимодействуют друг с другом, и от того, как быстро растет конечность. Если Bmp, Wnt и Sox9 распространяются в тканях быстрее, промежутки будут больше и пальцев получится меньше. Если же быстрее, чем обычно, растет сама конечность (ладонь, стопа), в то время как остальные части тела сохраняют прежнюю скорость роста, на ней появляется место для запасного пальца; вот почему у одного из 500 людей на ноге есть лишний пальчик — шестой.
«Пятипалая конечность есть у всех "четвероногих": позвоночных (включая амфибий), рептилий, птиц и млекопитающих, — рассказывает создатель и редактор портала "Антропогенез.ру" Александр Соколов. — Но самый разумный ответ на вопрос, почему у нас 5 пальцев, пока звучит так: так получилось. У древнейших четвероногих встречаются и шести-, и семи- (у ихтиостеги), и даже восьмипалые конечности (у акантостеги). Но по каким-то причинам нашими предками стали пятипалые формы. "Ведущей" теории на этот счет, насколько я знаю, нет. Высока вероятность, что 5 пальцев — это чистая случайность. Их запросто могло бы оказаться шесть или четыре».
источник