Большие и малые панды независимо друг от друга отрастили фальшивые пальцы

Большая и малая панды.
Большая и малая панды.

Большая и малая панда отрастили «фальшивый» большой палец независимо друг от друга, благодаря сходным изменениям в генах — к такому выводу пришли учёные Института генетики и биологии развития (кит. трад. 遗传与发育生物学研究所) Китайской академии наук (кит. трад. 中國科學院) и британского Института Сенгера (The Wellcome Trust Sanger Institute). Животные, которых мы привыкли называть одним именем, эволюционно довольно далеки друг от друга, но при этом разделяют многие важные черты. Как так могло получиться, исследователи объяснили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Оба вида произошли от общего предка, жившего более 40 миллионов лет назад, но большая панда относится к семейству Ursidae, куда входят бурые и белые медведи а у малой панды больше общего с хорьками — она принадлежит «клану» Musteloidea. Оба вида питаются почти исключительно бамбуком, в этом им помогает «фальшивый» большой палец. Большие пальцы панд — это видоизменённые сесамовидные кости запястья, с их помощью животные захватывают стебли бамбука. «Как настолько эволюционно далёкие животные могли развить настолько похожий образ жизни и строение тела, долго оставалось загадкой, — говорит Стив Фелпс (Steve Phelps), генетик Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin), который занимался редактированием статьи.

В ходе нового исследования, учёные секвенировали геном самца малой панды и сравнили его с геномом большой панды. Им удалось выявить 70 генов, которые изменялись у обоих видов в процессе конвергентной эволюции. Два из них, DYNC2H1 и PCNT, участвуют в развитии конечностей. У людей и мышей мутации этих генов могут вызвать аномалии развития скелета, в том числе появление дополнительных пальцев на руках или ногах — полидактилию. Учёные обнаружили в белке DYNC2H1 аминокислотную замену, которой нет в геноме 62 видов плацентарных млекопитающих — такая особенность характерна только для панд (речь, конечно, идёт о секвенированых геномах). Исследователи предположили, что изменения в генах DYNC2H1 и PCNT могли привести к появлению «фальшивых» больших пальцев у животных. Ещё семь генов, вероятно, помогли обоим видам приспособиться к бедной питательными веществами бамбуковой диете. Они участвуют в усвоении аминокислот, а также витаминов A и B12.

Эндрю Фут (Andrew Foote), эволюционный биолог Бангорского университета (Bangor University) считает, что учёные составили «очень убедительный» список генов-кандидатов, и результаты исследования могли бы объяснить возникновение сходных адаптаций. Но он также отмечает, что работа была посвящена только тем изменениям генома, которые были одинаковыми и у большой, и у малой панд. Исследователи не учитывали уникальные особенности животных, которые тоже могли способствовать развитию сходных черт.

Дэвид Стерн, генетик Медицинского института имени Говарда Хьюза, подчёркивает: доказать, что появление больших пальцев у панд вызвано мутациями DYNC2H1 и PCNT можно только в ходе экспериментов на трансгенных животных. Но он считает, что результаты нового исследования не противоречат полученным ранее данным. Предыдущие исследования показали, что у организмов, которые сталкиваются с одними и теми же проблемами, часто возникают схожие генетические адаптации. По словам Стерна, эволюция «на самом деле гораздо более предсказуема, чем можно было подумать».

Конвергентная эволюция — эволюционный процесс, при котором возникает сходство между организмами различных систематических групп, обитающих в сходных условиях, то есть относящихся к одной экологической гильдии. Основной причиной конвергентной эволюции считается сходство экологических ниш рассматриваемых организмов. В частности, классический случай конвергентной эволюции — формирование сходных форм тела у хищных акул, ихтиозавров и дельфинов.