Переход позвоночных из водной среды в наземно-воздушную оказал существенное влияние на биосферу. Этот эволюционный этап имел и серьезные последствия: рептилии, птицы и млекопитающие утратили способность восстанавливать потерянные части тела. В новой работе ученые проанализировали генетические и эволюционные особенности освоения суши и обнаружили, что снижение регенерации стало следствием адаптаций животных к новой среде обитания.
До начала палеозойской эры жизнь на Земле преимущественно протекала в водной среде. примитивныеРастения произошли от зеленых водорослей, а грибы и беспозвоночные, такие как скорпионы, — от другого общего предка.
Животные с костным скелетом появились на берегу позднее, когда там уже обитало некоторое количество существ. Первыми следами позвоночных на суше стали… рыбоногиПохоже на Tiktaalik, который считается переходным звеном между рыбами и амфибиями.
Впоследствии именно позвоночные достигли наибольших размеров среди наземных животных и стали ключевым звеном экосистемы. беспозвоночные.
Рыбы и амфибии способны с лёгкостью и быстротой восстанавливать большие фрагменты тел при их потере, например, если что-то было откушено. аксолотльМожет восстановиться после ампутации конечности, сердца и головного мозга.
Рептилии и птицы с млекопитающими значительно отличаются от вышеописанных существ.
Исключение составляют лишь отдельные виды, как ящерицы, способные восстанавливать хвост после его потери, в том числе намеренного отбрасывания. Остальные наземные позвоночные (амниоты) не могут вернуть даже потерянный палец. Их возможности к самовосстановлению ограничены заживлением ран и «отращиванием» отдельных органов, например печени.
Ученые из ИБХ РАН и РНИМУ — авторы новой публикации в журнале Biology ReviewsУченые решили разобраться, как утрата способности к регенерации связана с переходом в новую среду обитания. предположилиРезкое снижение числа чешуйчатых произошло из-за появления позвоночным новыми признаками, которые были важнее для освоения суши: усложнения иммунитета, ороговения поверхности кожи, перехода к теплокровности (гомойотермии) и увеличения размеров тела.
Эволюционная перестройка отразилась на геномах животныхПотерявшие большое количество генов и регуляторных областей ДНК (энхансеров), предки нынешних животных утратили преимущества, которыми пользовались их потомки. Такие ограничения закреплены в геномах высших позвоночных, в том числе у человека.
Исследователи установили, что животные утратили способность восстанавливать организм задолго до того, как потеряли генетический материал, необходимый для этого. Всего таких генов около 150 — у рыб и амфибий они участвуют в ранней стадии регенерации, которая начинается сразу после повреждения. В отличие от поздно включающихся генов, ранние гены регенерации не затрагивают эмбриональное развитие организма, поэтому удаление их не привело к фатальным для… животных последствиям.
Новая статья указывает, что наиболее перспективным способом восстановления конечности у человека является создание эмбрионального зачатка. Такой зачаток можно получить с помощью тканевой инженерии на основе индуцированных стволовых клеток. В дальнейшем эта «заготовка» должна развитьсь в полноценную руку или ногу.