Текст книги "Мутанты. О генетической изменчивости и человеческом теле."

Автор книги: Арман Мари Леруа

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 27 страниц)

Стремление к десятичности

Метрическая система, имеющая в своей основе десять чисел, существует лишь потому, что у ученых мужей из Французской академии, разработавших эту систему, было на руках по десять пальцев, на которых они, предположительно, учились считать. Если бы математикой занялись свиньи, они, наверное, измеряли бы свои помои в единицах Международной системы, которая основывалась бы на восьми числах, так как у них имеется по четыре пальца на каждом копыте. У лошадей приходится один палец на конечность, У верблюдов – два, у слонов – пять, у морских свинок, однако, имеется по четыре пальца на передних конечностях и по три – на задних. У кошек и собак по пять пальцев на передних и задних ногах, но один из них очень маленький, рудиментарный. За исключением некоторых разновидностей лягушек и дельфинов, называемых вакита, у большинства позвоночных редко встречается на одной конечности больше пяти пальцев. [109]109
  До недавнего времени считалось, что всесовременные позвоночные (живущие или вымершие) имеют не более пяти пальцев (Shubin et al., 1997). Правда, у некоторых животных, таких как, например, панда или крот, их оказалосьшесть, но ими можно было пренебречь, поскольку это не настоящие пальцы, а скорее модифицированные кости запястья (радиальная сесамовидная у панды и серповидная у кротов). Полидактилия может, однако, появляться в плавниках и ластах, например у ихтиозавров (Ophtalmosaurus) у которых насчитывалось по восемь пальцев (Hinchliffe and Johnson, 1980), или у дельфинов-вакита, имеющих по шесть пальцев (Ortegaortiz and Villa-Ramirez, 2000). – прим. авт.


[Закрыть]

Почему так происходит, абсолютно неясно. Вовсе не потому, что лишние пальцы невозможно создать. У млекопитающих всех видов иногда встречаются дополнительные пальцы, но как исключение, а не правило. Сенбернары, пиренейские овчарки, ньюфаундленды и другие крупные собаки особенно подвержены появлению дополнительных пальцев на каждой ноге, причем обычно у них удваивается тот самый рудиментарный палец. У Эрнеста Хемингуэя все кошки были с полидактилией, и их многопалые потомки до сих пор живут на территории его дома в Ки-Уэсте. Пятнадцать процентов уличных кошек в Бостоне характеризуются полидактилией (у некоторых насчитывается до десятка лишних пальцев), а вот в Нью-Йорке среди бродячих кошек вы таких не встретите. Существует немало линий мышей с полидактилией: одну из них назвали "сасквоч" в честь снежного человека, у остальных более прозаичные наименования, вроде "двоеногих" или "лишнепалых". Американский генетик Сьюэлл Райт однажды вывел морскую свинку с сорока четырьмя пальцами на передних и задних конечностях, но долго она не протянула. [110]110
  Полидактилия описана у собак (Albrech, 1986), кошек (Lloyd, 1986) и морских свинок (Wright, 1935). Гейлис (Galis, 2001) рассматривает вопрос, почему, несмотря на частоту полидактилийных мутаций, существует такое небольшое число видов с количеством пальцев, превышающим 5 на одной конечности. – прим. авт.


[Закрыть]

У многих людей также имеются лишние пальцы. Примерно 1 на 3000 европеоидов рождается с дополнительными пальцами на руках или ногах (либо и на тех и на других); у африканцев это соотношение составляет 1:300. В принципе может удваиваться любой палец, но у африканцев им обычно бывает мизинец, а у европейцев – большой палец. Полидактилия – это, как правило, генетическая аномалия, часто передающаяся по доминантному типу и встречающаяся в некоторых семьях во многих поколениях. Задолго до появления Грегора Менделя французский математик Пьер-Луи Моро де Мопертюи (1698-1758) описал наследование полидактилии у предков и потомков берлинского врача по имени Якоб Руэ. У его бабушки было по шесть пальцев на каждой руке и ноге, равно как у его матери, у него самого, у троих из его семи братьев и сестер и у двух из его пяти детей. Другие ученые приводили примеры еще более внушительных родословных с полидактилией. Так, в 1931 году русский генетик Е.О. Манойлов опубликовал сообщение об одном грузине с полидактилией, Вячеславе Михайловиче де Камио-Сципионе, который, по его словам, мог проследить свое происхождение от многопалых предков на протяжении шести поколений. [111]111
  О полидактилии у людей ( 603596) и многом другом, о частотах и видах полидактилии см.: Flatt, 1994; о встречаемости дефекта в семье Руэ – Glass, 1947; в семье Сципион – Manoiloff, 1931. – прим. авт.


[Закрыть]

Если апикальный эктодермальный гребень обеспечивает рост наших конечностей в пространстве, за пределами тела, то другая, в равной мере незаметная часть почки конечностей следит за тем, чтобы у нас было нужное число и правильный набор пальцев. Это открытие опять-таки было сделано Джоном Сондерсом вместе с его сотрудницей Мэри Гасселинг. Они обнаружили, что если пересадить кусочек мезодермы с хвостового конца одной из куриных почек конечностей на головной конец другой (так, чтобы почка имела два хвостовых конца с противоположной ориентацией по отношению друг к другу), то в результате у курицы появится крыло с двойным набором обычных пальцевых структур. Самое замечательное в этом было то, что полученные в результате эксперимента крылья были похожи на одну, особенно редкостную разновидность полидактилии, встречающуюся у людей. Они напоминали конечности людей, которые не просто характеризовались добавочными пальцами, а практически обладали полным дубликатом пальцев руки или ноги, так что общее их число на одной конечности могло доходить до десяти. Крылья с полидактилией имели своеобразное зеркальное расположение пальцевых структур, точно такое же, как и на продублированных кистях у людей. Если пронумеровать каждый палец, так что большой палец будет по порядку 1-м, указательный – 2-м, средний – 3-м, безымянный – 4-м и мизинец – 5-м, то формула для нормальной пятипалой кисти будет "12345", а для руки с двойным набором пальцев: "5432112345". Это совершенно удивительное явление, своеобразный анатомический палиндром.

Зеркальная полидактилия.

Из книги Уильяма Бейтсона "Материалы для изучения изменчивости", 1894 (Империал-колледж, Лондон).

Сондерс и Гасселинг назвали открытый ими кусочек мезодермы, обладающий столь могучими свойствами, зоной поляризующей активности, или ЗПА (ZPA). Считают, что это источник морфогена. В самом центре, где концентрация его наиболее велика, этот морфоген заставляет необученную мезодерму становиться мизинцем; чуть поодаль более низкие концентрации индуцируют безымянный, средний и указательный пальцы, поочередно, а на противоположном конце конечности будет сформирован большой палец. [112]112
  Описание зоны поляризующей активности см.: Saunders and Gasseling, 1968; интерпретацию механизмов действия – Tickle et al., 1975. – прим. авт.


[Закрыть]

Этот отчет о том, как большинство из нас получает свои пять пальцев, наводит на мысль о существовании организатора. Подобно ему, ЗПА обладает необыкновенным талантом призывать к порядку свое окружение. И, как в течение многих лет продолжались поиски морфогена организатора, так в последние годы ищут морфоген ЗПА. Почти наверняка это будет сигнальный белок, вероятно – какой-нибудь из уже известных, член большого семейства сигнальных белков, повсеместно функционирующих в эмбрионе. Но почки конечностей содержат множество таких белков, и пока трудно установить, который из них является собственно морфогеном. За последние годы появилось несколько кандидатов на эту роль, полностью отвечающих всем необходимым требованиям. Один из них – это соник-хеджхог. [113]113
  Соник-хеджхог ( 600725) был впервые идентифицирован как ген, кодирующий морфоген, – Riddle et al., 1993. С тех пор некоторые ученые (Yang et al., 1997) высказывали сомнения по поводу его морфогенетической природы, поскольку он не образует градиента распределения продукта в конечности. Однако более новые данные все-таки свидетельствуют о наличии такого градиента (Zeng et al., 2001). – прим. авт.


[Закрыть]

Соник-хеджхог появляется в почке конечности там и только там, где и должно находиться морфогену: в мезодерме хвостовой части, что в точности совпадает с положением ЗПА Сондерса и Гасселинг. Он также занимается тем, что и должен делать морфоген: формированием конечностей. Крыльям цыпленка можно придать новые, невероятные формы, в том числе и такие, которые удваивают нормальный набор пальцев и дают его зеркальное отражение, – все это за счет изменения концентрации соника в почке. И наконец, существуют мутанты. Мутации по меньшей мере в десяти генах приводят к полидактилии у людей, и все они как будто бы влияют тем или иным способом на роль соника в конечности.

Но, как мы уже говорили в предыдущей главе, соник-хеджхог не просто определяет, сколько именно пальцев у нас вырастет на руках и ногах. Он также разделяет наш мозг, решает, как широко будут расставлены наши глаза, и регулирует много других важных деталей. Это безнадежно неразборчивая молекула. Если бы можно было пронаблюдать за активностью гена соник-хеджхога в течение некоторого времени, как при замедленной фотосъемке, мы бы увидели, что его деятельность охватывает весь развивающийся организм зародыша или плода и что он включается или выключается то в одном формирующемся органе, то в другом.

Перед механизмами, ответственными за эти процессы, стоит грандиозная по сложности задача, и они практически нигде, учитывая могущество соника в определении судьбы клеток, не имеют права на ошибку. Эти механизмы – транскрипционные факторы, или "молекулярные переключатели". Некоторые из них осуществляют контроль за соником. Если мутации выводят их из строя, соник начинает включаться в тех частях почки конечностей, где обычно не должен этого делать, в результате чего у нас появляются лишние пальцы на руках и ногах. Другие мутации не выводят из строя транскрипционные факторы, а скорее уничтожают регуляторные элементы, с которыми они связываются. Результат, однако, будет тем же самым: смешение градиентов морфогена и ошибки в формировании пальцев.

Мутации, приводящие к полидактилии, ослабляют контроль со стороны соник-хеджхога, изменяя баланс сил в пользу его повсеместного распространения. Другие мутации обладают прямо противоположным эффектом и вообще не дают сонику появляться в зачатке конечности. Самый яркий пример такой мутации – это выведение из строя самого гена соника. Мыши, у которых отсутствует соник, в добавление к другим многочисленным дефектам, вообще не имеют лап. Это удивительно напоминает нарушение, о котором уже говорилось выше: ахейроподию, или ту аномалию, которой страдают алейжадиньос. Действительно, есть доказательства, хотя и не бесспорные, что приводящая к ахейроподии мутация выводит из строя регуляторный элемент, необходимый для присутствия соника в конечности.

Это перечисление мутаций дает лишь очень отдаленные представления об истинной сложности процессов генной регуляции у зародыша. [114]114
  Некоторые гены полидактилии были идентифицированы у мышей и людей, и многие из них представляют собой транскрипционные факторы. Например, мутация в гене Gli3 ( 165240), транскрипционном факторе "цинкового пальца" (zinc-finger), вызывает синдром Грейга, или цефалополисиндактилию ( 175700), синдром Паллистера-Холла ( 146150) и постаксиальную полидактилию ( 174200; 174700). См. краткий обзор других аномалий в работе: Manouvrier-Hanu et al., 1999. В перечне синдромов базы данных "Менделевское наследование у человека" (август 2002) приводится 97 нарушений с полидактилией. Сколько из них действительно отличны друг от друга, еще предстоит выяснить, но можно с уверенностью предположить, что более десяти генов участвуют в правильной детерминации активности Shh. Регуляторные мутации Shh вызывают появление дополнительных больших и указательных пальцев, или, пользуясь более широким термином, преаксиальную полидактилию ( 190605; 174500). В генетике все не так просто. Згурикас с соавторами (Zguricas et al., 1999) картировали мутации, делеции и транслокации в гене 7q36, близком к Shh. Другие авторы (Clark et al., 2001) показали, что эти мутации приводят к делеции участка на Lmbr1 ( 605522), гене, близко расположенном к соник-хеджхогу, и предположили на этом основании, что Lmbr1 является причиной описанных нарушений. Я придерживаюсь точки зрения Леттиса с соавторами (Lettice at al., 2002), которые показали, что приводящие к полидактилии мутации в 7q36 происходят в результате делеции цис-регуляторных элементов соник-хеджхога, лежащих внутри интрона Lmbr1, а не самого Lmbn. Ахейроподия ( 200500), которая также картируется на 7q36, характеризуется похожей сложной интерпретацией. Мутации, приводящие к ахейроподии, также вызывают делеции на Lmbr1, и опять-таки этот ген считался причиной дефекта (Ianakiev et al., 2001; Clark et al., 2001). Вероятно также, что аномалию вызывают регуляторные мутации Shh, хотя четкие доказательства на этот счет пока отсутствуют (Lettice et al., 2002). Конечно, сходство ахейроподии с лишенными лапок конечностями мышей, у которых отсутствует ген Shh, поистине поразительно (Chiang et al., 1996; Chiang et al., 2001). – прим. авт.


[Закрыть]Например, факт включения или невключения гена в данной клетке зависит от того, какие транскрипционные факторы содержит ее ядро, а их присутствие, в свою очередь, зависит от еще одних транскрипционных факторов и так далее. На первый взгляд, подобного рода иерархии как будто вовлекают нас в бесконечную цепь таких зависимостей, когда задача по организации порядка попросту перекладывается на вышестоящие структуры, которые, в свой черед, тоже подчиняются чьим-то приказам. Но дилемма эта скорее кажущаяся, нежели реальная. Формирование эмбриона – не однократный процесс. Конкретное присутствие соника в ЗПА определяется отчасти активностью Hox-генов в мезодерме туловища, из которой вырастают конечности. Но приказы относительно пространственного расположения частей, отдаваемые этими генами, довольно расплывчаты; в задачи соника входит их дальнейшее уточнение. Помимо соника, конечно же, существуют и другие детализирующие уровни, которые осуществляют упорядочивание структуры в более мелких масштабах, причем каждый из этих уровней должен вести постоянные, подробные переговоры, природа которых нам пока что не вполне понятна.

Эта картина последовательных уровней переговоров и контроля может показаться невообразимо сложной. Но на деле она недостаточно сложна, так как ей не удается покорить одну из наиболее общих характеристик программы развития зародыша: его нелинейность. Выше я утверждал, что приводящая к ахейроподии мутация препятствует появлению соника в конечности. И тем не менее я начал эту главу с предположения, что внутриутробные ампутации конечностей разной степени тяжести, проявляющиеся у новорожденных, вызваны нарушениями в апикальном эктодермальном гребне и продуцируемых им фибробластных факторах роста. В этом можно было бы усмотреть противоречие, но оно возникает только в том случае, если мы думаем, что сигналы различных конечностей не зависят друг от друга, тогда как в действительности это не так. Ибо одна из наиболее важных ролей соник-хеджхога состоит в том, чтобы поддерживать и формировать апикальный эктодермальный гребень с его фибробластными факторами роста, а одна из самых важных ролей апикального эктодермального гребня – поддерживать и контролировать продукцию соник-хеджхога в зоне поляризирующей активности. Этот двусторонний обмен информацией не менее рискован, чем перекидка предметами между двумя жонглерами, стоящими на разных концах сцены. Подобное взаимовлияние повсюду присутствует в развивающемся эмбрионе и в корне меняет наши взгляды на процессы роста и развития. Мы начинаем с представлений о линейных путях приказов и контроля и о простом плане строения, а потом пытаемся распутать узел. И когда, как в случае с конечностями, мы действительно начинаем видеть очертания программы развития, она однозначно напоминает запутанный клубок сетей, совершающих головокружительные круговороты во времени и пространстве. Сети в данном случае обеспечивают одно простое правило: если мы начинаем пересчитывать пальцы на руках и ногах, то обычно заканчиваем числом двадцать.

Кисти, стопы и предки

Примерно на тридцать второй день после зачатия, когда почка конечности у человека уже довольно велика, ее аморфная ткань начинает дифференцироваться. Появляются еще неясные предшественники костей: конгломераты мигрировавших вместе клеток. Научный термин, обозначающий этот процесс, – "конденсация". Он дает представления о способе образования костей: тихом и незаметном, как выпадение росы.

Первыми "конденсируются" кости, ближе расположенные к телу: плечевая кость в руке и бедренная в ноге. Со временем конгломерация медленно движется вдоль почки конечностей. Плечевая кость разделяется на два новых длинных и тонких конденсата, каждый из которых будет отращивать свою структуру: лучевую и локтевую кости. Они, в свою очередь, разделяются и почкуются, образуя клеточную дугу, из которой будут сформированы двадцать семь костей запястья и ладони. На тридцать восьмой день после зачатия концевая часть каждой почки конечностей уплощается и расширяется наподобие весла. На этом "весле" вскоре появляются параллельные желобки – по четыре на каждом кончике, с пятью расположенными между ними конденсатами клеток. Это будущие кости пальцев рук и ног. [115]115
  Об общем развитии конечностей у человека см. в работах: Hinchliffe and Johnson, 1980; Ferretti and Tickle, 1997. Процесс конденсации описывается: Shubin and Alberch, 1986. – прим. авт.


[Закрыть]

Форма конденсатов зависит в конечном итоге от координатной сетки, которая устанавливается сигнальной системой конечностей. Но, как и всегда у зародыша, эта информация должна быть переведена на клеточный уровень. Hox-гены выполняют эту функцию для продольной, от головы до хвоста, оси эмбриона, а также для конечностей. По мере роста почки конечностей начинает проявляться действие некоторых из тридцати девяти Hox-генов, причем в виде сложных, перекрывающих друг друга паттернов. Они, по-видимому, вовлечены в некие комбинаторные манипуляции, аналогичные тем, которые используются при формировании позвонков. Дети, рожденные с единственной дефектной копией гена Hoxa13, имеют короткие большие пальцы ног и изогнутые мизинцы. Другая Hox-мутация у человека вызывает синполидактилию, когда дополнительные пальцы на руках и ногах срастаются вместе. Особенно разрушительная мутация, уничтожающая за один раз не менее девяти Hox-генов, приводит к рождению младенцев с отсутствующими костями предплечья, а также с отсутствующими пальцами на руках и ногах. [116]116
  О мутациях аллеля Hoxa13 у человека, вызывающих так называемый синдром "кисти-стопы-гениталии" ( 142959; 140000), см.: Mortlock and Innes, 1997; подробно о подобных моделях у мышей – Fromental-Ramain et al., 1996, Mortlock et al., 1996. Мутации Hoxa11, вызывающие радиоульнарный синостоз ( 142958; 605432), описываются Thompson and Nguen., 2000; мутации Hoxd13 (утрата функции) ( 142989) – Muragaki et al., 1996; делеции в Hoxd-кластере – Del Campo et al., 1999. Наиболее полное объяснение того, что именно делают Hox-гены в процессе формирования конечности, см.: Zakany et al., 1997, авторы сообщают об эффекте нокаута разнообразных генов Hoxa и Hoxd, а также их сочетаний. – прим. авт.


[Закрыть]

Конечности – это далеко не единственные отростки, на которые воздействуют Hox-гены. У детей с мутациями Hox-генов, поражающими конечности, проявляется также тенденция к недоразвитию гениталий. В самых тяжелых случаях у младенцев мужского пола обнаруживаются всего лишь рудименты мошонки и пениса. Многие молекулы, вовлеченные в процесс создания конечностей, задействованы также и при формировании гениталий, поэтому нас не должно удивлять, что при некоторых мутациях страдают и те и другие органы – широко распространенные слухи о положительной корреляции между длиной стопы и пениса, как ни странно, также оказываются верны, по крайней мере отчасти. Однако судить по размеру ноги о мужских достоинствах все же нельзя, так как корреляция хотя и статистически достоверна, но очень незначительна. [117]117
  О мутациях Hox-генов, вызывающих дефекты конечностей и гениталий у человека, см. в предыдущем комментарии. Об этом же сообщается: Kondo et al., 1997. О корреляции между размерами пениса и длиной стопы см.: Siminoski and Bain, 1993; о роли семейства FGF и соник-хеджхога при формировании гениталий – Perriton et al., 2002; Haraguchi et al., 2000. – прим. авт.


[Закрыть]Кроме того, в тех данных, которые по этому поводу имеются, рассматривается длина "вытянутого", а не эрегированного члена, хотя последний признак в качестве переменной представляет наибольший интерес. И все же, когда французы называют пенис "третьей ногой", "королевской ногой" или "мизинцем", а англичане – "лучшей ногой из трех", "нижней ногой" или "средней ногой", не говоря уж об их знаменитом "ярде", который, как известно, равен трем футам, [118]118
  Игра слов: yard – единица длины, ярд (англ.)и половой член (англ. разг.). – прим. перев.


[Закрыть]они оказываются ближе к истине, чем сами о том догадываются.

Hox-гены могут рассказать также о нашем происхождении. Откуда берутся пальцы? Может показаться, что на этот вопрос есть простой ответ. Наши конечности, во многих отношениях такие пластичные, являются аналогами структур, благодаря которым движутся рыбы в морской стихии, т.е. рыбьих плавников. Но у рыб нет пальцев. Можно предположить, что лучи – тонкие костные образования, которые расправляют плавник наподобие веера, – это и есть аналог пальцев у рыб. Однако лучи рыб и пальцы четвероногих сформированы из совершенно различных видов кости – и это, как считают анатомы, достаточное основание, чтобы заключить, что между ними нет ничего общего.

Большинство рыб находятся лишь в очень отдаленном родстве с четвероногими, так что, возможно, отсутствие у них пальцев не должно вызывать удивления. Но и наши ближайшие родственники из числа рыб мало чем могут помочь. Существуют кистеперые рыбы: австралийский рогозуб, который проводит большую часть времени, зарывшись в пересохший ил на отмелях, и целакант, обитающий в глубинах Индийского океана. Сегодня их называют живыми ископаемыми, намекая тем самым на то, что их родичи изобиловали на Земле около 400 миллионов лет назад, а теперь их потомки чрезвычайно редки. Некоторые ископаемые кистеперые рыбы имеют плавники, удивительно напоминающие наши конечности. У них как будто даже есть структуры, родственные плечевой, лучевой и локтевой костям. У них в изобилии имеются также более мелкие кости, которые слегка напоминают пальцы и сформированы из нужного вида кости. Но расположение этих маленьких косточек в корне отличается от того стандартного, которое характерно для набора пальцев всех четвероногих и принадлежит им по праву рождения. Можно выкручивать и переворачивать плавники кистеперых, как кому вздумается, но зачатки наших рук и ног от этого все равно не появятся. Отсюда напрашивается, по-видимому, неизбежный вывод: если у рыб нет пальцев, а у четвероногих они есть, значит, где-то в процессе эволюции, около 370 миллионов лет назад, было создано нечто новое.

Но как? Зачатки плавников у рыб очень сходны с почками конечностей четвероногих. У них имеются апикальные эктодермальные гребни, фибробластные факторы роста, зоны поляризующей активности, соник-хеджхог и полный набор Hox-генов, которые сложным образом включаются и выключаются по мере того, как почка реализует свой рост в пространстве. Это говорит нам (хотя для нас это не новость) о том, что плавники, ноги и крылья, столь различающиеся по форме и функциям, развились из какого-то пра-отростка, который торчал сбоку у давно вымершей пра-рыбы.

Но нас в первую очередь интересуют различия. Одно такое различие относится к деталям работы Hox-генов. На ранних стадиях развития либо плавника, либо конечности Hoxd13 включается в хвостовой половине почки, как раз около зоны поляризующей активности. Но по мере роста плавников и конечностей начинают выявляться различия, у рыб Hoxd13 царствует недолго: зачатки плавников растут, а ген исчезает. У мышей, однако, Hoxd13 остается и проявляет свою активность по дуге, которая проходит по самому наружному краю почки. Похоже, что он занимается чем-то новым, чем-то таким, чего у рыб не происходит и никогда не происходило: Hoxd13 формирует пальцы.

Подобные различия (которые справедливы также в отношении других Hox-генов) придают мутациям Hox-генов более глубокий смысл. Если в своем последнем всплеске деятельности Hoxd13 формирует пальцы, тогда можно было бы ожидать, что мышь с уничтоженным геном Hoxd13 окажется беспалой. Это будет мышь, у которой снят всего только один из многих слоев изменений, накопленных в процессе сотен миллионов лет эволюции. Ее лапки будут воплощенным атавизмом, так как сама она на шаг отошла от четвероногих и приблизилась на это же расстояние к рыбам. Однако, как оказалось, мыши, мутантные по гену Hoxd13, отличаются вовсе не отсутствием пальцев, а их избытком. Правда, пальцы у них маленькие и уродливые, но их не пять, а шесть.

Такой результат, мягко говоря, озадачивает. Он, похоже, означает, что где-то в нашей эволюционной истории было некое существо, у которого не только имелись пальцы на руках и ногах, но и в большем, чем у нас да и почти у всех остальных ныне живущих четвероногих, количестве. [119]119
  Обзор доказательств того, что плавники лопастеперых рыб и конечности четвероногих гомологичны, приводит Шубин с соавторами (Shubin et al., 1997). Сордино с соавторами (Sordino et al., 1995) описывают паттерны экспрессии Hox-генов у костистой рыбы данио-рерио в сравнении с четвероногими. Обзор литературы о развитии плавников у этой рыбы см.: Kohn and Bright, 2000. О нокауте гена Hox d13 у мышей см.: Dolle et al., 1993; Закани с соавторами (Zakany et al., 1997) настаивают на последовательной аккреции Hox-генов в процессе эволюции. – прим. авт.


[Закрыть]Мысль о том, что полидактилия (будь она у мышей, морских свинок, собак, кошек или людей) – это атавизм, не нова. Ее высказал Дарвин в первом издании своей книги "Изменение домашних животных и культурных растений" (1868), где он пытался развить теорию наследования, в которой так нуждалась эволюция путем естественного отбора. "Когда ребенок напоминает своих дедушек и бабушек больше, чем собственных родителей, – писал он, – наше внимание на этом не слишком фиксируется, хотя в действительности факт этот довольно-таки замечателен. Но если ребенок похож на совсем дальних родственников или даже на какого-то далекого сородича по боковой линии, тогда мы приписываем это происхождению всех членов семьи от общего предка и испытываем справедливую степень изумления".

Это, безусловно, так, но дарвиновские рассуждения, на которых основан его довод о том, что полидактилия у человека – это атавизм (или, по его терминологии, реверсия), остаются, как минимум, туманными. У саламандр, отмечал он, могут отрастать пальцы после ампутации; и, как он где-то читал, то же может происходить и с дополнительными пальцами у людей, хотя обычные пальцы лишены таких свойств. Тогда добавочные пальцы можно было считать проявлением примитивной способности к регенерации и, следовательно, атавизмом.

Это был сомнительный аргумент, и он не мог пройти незамеченным. Немецкий анатом Карл Гегенбауэр подчеркнул, что пальцы у человека, дополнительные или другие, не способны к регенерации после ампутации, а хоть бы и были способны, что из того? Полидактилия не может быть атавизмом без многопалого предка, а у всех известных четвероногих, живых или мертвых, по пять пальцев. В следующем издании "Изменения..." семью годами позже Дарвин, всегда отличавшийся критическим мышлением, признал ошибочность своего суждения: полидактилия не атавизм, а просто уродство. [120]120
  Первое издание книги Дарвина "Изменение домашних животных и культурных растений" вышло в 1868 г.; критика Гегенбауэра (Gegenbauer) относится к 1880 г. Цитата Дарвина взята из 2-го издания "Изменений" (1882, стр. 457-458), где он признает свою ошибку. – прим. авт.


[Закрыть]

Но Дарвин в конце концов все же, наверное, оказался прав – хотя его доводы и были неверными. В последние десять лет или около того представления о происхождении четвероногих претерпели радикальную ревизию. Из скал вышли новые ископаемые и явили миру странные вещи. В противовес всем ожиданиям, у людей – и у всех ныне живущих четвероногих – были многопалые предки. Самыми первыми бесспорными представителями четвероногих в ряду ископаемых предков считаются три зверя из девонских болот, живших около 360 миллионов лет назад: Acanthostega, Turlepreton и Ichthyostega. Все они, на современный четвероногий стандарт, имеют до странности большое количество пальцев: у Acanthostega [121]121
  Описание конечностей Acanthostega см.: Coates and Clack, 1990. – прим. авт.


[Закрыть]их восемь на каждой лапе, у Turlepreton и Ichthyostega – либо шесть, либо семь. Внезапно все переменилось, и теперь мутантные по гену Hoxd13 мыши и мутанты-млекопитающие всех сортов с полидактилией могут действительно выглядеть как живые воспоминания о прошлом, только это будет память о древних амфибиях, а не рыбах.

Возможно, чтобы вернуться к плавнику рыб, нужно побольше повозиться с генетикой и снять большее количество эволюционных слоев. Так, по крайней мере, кажется. Мыши, мутантные по гену Hoxd13, могут демонстрировать полидактилию, но мыши, мутантные по этому и другим Hox-генам, т.е. дважды и трижды мутантные, совсем лишены пальцев. Выглядит так, что когда специалисты по генетике развития один за другим убирают Hox-гены из геномов своих мышей, они поворачивают вспять историю в своих лабораториях и повторяют одиссею длиной 500 миллионов лет: путь от беспалой рыбы к девонским амфибиям, у которых пальцев было в избытке, заканчивающийся в итоге нашей привычной пятерней.