Геном австралийского рогозуба может объяснить, как появились сухопутные животные

Некоторые генетические мутации, возникающие случайно, повышают шансы на выживание определенной особи и ее потомства, а если такие мутации передаются из поколения в поколение – то и на выживание всего вида. Вероятно, нечто подобное произошло и с давними предками человека – теми, которые являются предками и живущих сегодня двоякодышащих рыб: генетический «джекпот» позволил им выйти на сушу и открыть для себя целый новый мир около 420 миллионов лет назад. Эти создания стали предками всех наземных позвоночных – четвероногих, а помог им в этом огромный по размеру геном, который встречается и у современных двоякодышащих.

«С точки зрения генетики двоякодышащие рыбы – это нечто среднее между рыбами и сухопутными позвоночными», – говорит биолог Зигфрид Шлойссниг из НИИ молекулярной патологии (Австрия).

Из шести существующих видов двоякодышащих рыб четыре являются африканскими, один – южноамериканским и один – австралийским. Самым древним ископаемым останкам этих рыб – около 400 миллионов лет. Австралийский рогозуб сохранил большую часть древних черт и изначально даже был неправильно классифицирован как амфибия из-за странного сочетания черт рыбы и тритона, включая похожие на ноги мясистые плавники. Это удивительное создание, живущее до 100 лет, внешне напоминает своего вымершего более 100 миллионов лет назад предка, который, выйдя на сушу, «породил» млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий. Геном рогозуба подтверждает, что жадно глотающий воздух пловец – наш ближайший родственник среди рыб, и именно он может раскрыть тайну происхождения наземных животных.

«Такой переход должен был потребовать множества эволюционных инноваций, включая развитие легочного дыхания, появление конечностей, предотвращение обезвоживания, выделение азота, изменение репродуктивной системы и обоняния», – пишут авторы исследования.

Ученые выяснили, что у двоякодышащих рыб есть те же гены, которые у человека отвечают за развитие легких на эмбриональной стадии, а также гены, кодирующие развитие локтевых и лучевых костей рук. До этого у рыб никогда не находили гены, участвующие в развитии конечностей у четвероногих. Кроме того, исследователи нашли у рогозуба гены, кодирующие рецепторы для передающихся по воздуху запахов, при том что группа рецепторов для запахов, распространяющихся в воде, у них оказалась существенно сокращенной.

Многие из «лишних» генов, которые увеличивают и без того огромный геном двоякодышащих, являются результатом копирования участков ДНК – такая форма геномного расширения является важным драйвером эволюции, поскольку она помогает организмам быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Увы, сегодня австралийский рогозуб – уникальное живое свидетельство нашей эволюции, сохранившее свою генетическую историю на протяжении сотен миллионов лет, – находится на грани вымирания из-за деятельности человека, который меняет его пресноводные ареалы.