Учёные выяснили, что пальцы человека произошли от клоаки рыб

Экспрессия гена Hox13 у рыбок данио. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09548-0

Международная команда учёных под руководством Женевского университета (UNIGE) с участием EPFL, Коллеж де Франс, а также университетов Гарварда и Чикаго сделала неожиданное открытие: пальцы человека могли эволюционировать из генетических программ, изначально активных при формировании клоаки рыб, а не их плавников.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает важную эволюционную стратегию, заключающуюся в повторном использовании уже существующих структур, а не создании чего-то нового.

Чтобы ответить на вопрос о происхождении конечностей, учёные изучили не только гены, участвующие в развитии самих пальцев, но и обширные некодирующие области генома, которые контролируют их экспрессию. Эти регионы, называемые «регуляторными ландшафтами», действуют как настоящие «центры управления» экспрессией генов.

Сравнивая геномы мышей и рыб, исследователи сначала идентифицировали регуляторный ландшафт, консервативный между двумя видами и участвующий в развитии пальцев мыши. Затем, удалив этот большой регион ДНК у рыб с помощью технологии CRISPR/Cas9, команда наблюдала потерю экспрессии гена в клоаке, но не в плавниках.

Этот удивительный результат предполагает, что клоака — орган, в котором встречаются кишечная, выделительная и репродуктивная системы у многих видов — была повторно использована у наземных позвоночных для развития пальцев.

«Общая черта клоаки и пальцев в том, что они представляют собой конечные части. Иногда это конец трубок в пищеварительной системе, иногда конец стоп и кистей, то есть пальцы. Таким образом, и то, и другое отмечает конец чего-либо», — поясняет Орели Хинтерманн, соавтор исследования.

Регуляторные ландшафты контролируют активацию генов Hox, известных как «гены-архитекторы». Они устанавливают организационный план тела, определяя положение и идентичность сегментов или органов.

«То, что эти гены вовлечены, — яркий пример того, как эволюция инновационно действует, перерабатывая старое, чтобы сделать новое, — комментирует Дени Дюбуль, почётный профессор UNIGE и Коллеж де Франс. — Вместо того чтобы строить новую регуляторную систему для пальцев, природа перепрофилировала существующий механизм, изначально активный в клоаке».

Эволюционирует не только операционные или кодирующие гены, но прежде всего архитектура их регуляции. И иногда целый регион может быть переработан в другом морфологическом контексте, как в случае с клоакой и пальцами.

Больше информации: Denis Duboule, Co-option of an ancestral cloacal regulatory landscape during digit evolution, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09548-0