"Франкенштейн" среди животных: геном утконоса сочетает в себе гены птиц, рептилий и млекопитающих

Утконосы – одни из самых странных созданий на планете: вместе с колючими ехиднами эти австралийские животные принадлежат к удивительному отряду млекопитающих – однопроходным, которые одновременно откладывают яйца и вскармливают потомство молоком. Гены утконоса и ехидны относительно примитивны и неизменны и представляют собой причудливую смесь нескольких классов позвоночных, включая птиц, рептилий и млекопитающих. Ученые считают, что геном этих животных может многое рассказать о нашей эволюции и о том, как наши общие дальние предки перешли от откладывания яиц к живорождению.

Сегодня все млекопитающие планеты делятся на однопроходных, сумчатых и плацентарных (к последним относится и человек), при этом сумчатые и плацентарные относятся к подклассу живородящих, а однопроходные стоят особняком. Пока неясно, когда началось разделение этих трех групп: некоторые ученые считают, что первыми отделились однопроходные, другие полагают, что расхождение началось примерно в одно время. Расшифрованный геном утконоса помог внести некоторую ясность в этот вопрос: полученные данные позволили предположить, что последний общий предок утконоса и ехидны жил около 57 миллионов лет назад, при этом однопроходные как класс отделились от сумчатых и плацентарных около 187 миллионов лет назад.

Особое внимание ученых привлекли половые хромосомы утконосов, которые, вероятно, развивались независимо от других живородящих млекопитающих. Утконосы – единственные из известных животных с 10 половыми хромосомами, 5X и 5Y. Сравнив геном утконосов, людей, опоссумов, тасманских дьяволов, куриц и ящериц, авторы исследования выяснили, что половые хромосомы утконосов имеют больше общего с птицами, чем с млекопитающими. Но утконосы, хотя и откладывают яйца, вскармливают потомство молоком, как живородящие звери, то есть их геном содержит большинство тех же «молочных» генов, что и геном млекопитающих. При этом однопроходные, вероятно, имеют дополнительные белки казеина с неизвестными пока функциями – их молоко не похоже на молоко коровы или человека. К слову, выделяется молоко через кожные поры на животе самки, после чего оно стекает по шерсти в специальные бороздки, откуда его уже слизывает детеныш.

Расшифровка генома утконоса также позволила выяснить, что животное потеряло в ходе эволюции 4 гена, отвечающих за развитие зубов – они были утрачены около 120 миллионов лет назад. Сегодня утконосы пользуются парой роговидных пластин для перемалывания пищи. А наличие ядовитых шпор на задних конечностях можно объяснить генами белка дефензина, который участвует в работе иммунной системы многих млекопитающих.