Помогите рыбе выйти на сушу

Посмотрите, какая крокодилка ползала по морским отмелям 380 млн лет назад.

То есть это никакая не крокодилка, естественно: на тот момент встречи с первой крокодилкой нашей планете еще оставалось ждать минимум сотню миллионов лет. Это даже не саламандра, на которых тварь весьма похожа. Разница между тиктааликом (так называют палеонтологи нашу гадину) и саламандрой весьма существенна: у саламандры на лапах есть самые настоящие пальцы*, внутри которых самые настоящие кости, как у вас или у меня. А у нашей лже-крокодилки пальцев нету, а есть обычные рыбьи плавники. Потому что тиктаалик на самом деле рыба, хоть и мог ползать по суше на своих мясистых, хоть и беспалых плавниках.

Тиктаалик — рыба непростая, и поэтому Нил Шубин, нашедший его окаменевшие остатки в 2004 году, стал ужасно знаменитым палеонтологом. Его на русский слух патриархально звучащее имя на самом деле состоит из английского Neil и еврейской аббревиатуры шим-вав-бейт, а работает он в Чикагском университете. Про тиктаалика и других странных тварей Нил написал замечательную популярную книжку «Внутренняя рыба», которую, на мой взгляд, все просто обязаны прочитать. Книжка эта про рыбу, живущую в каждом из нас, и из нее мы узнаем, чем же славен тиктаалик: это та самая промежуточная ступень между водными и наземными формами жизни, от которой, кажется, произошли все мы (а также зайки, змейки, птички, лягушки и уже упомянутые выше крокодилки).

Почему Шубин считает, что в каждом из нас таится внутренняя рыба? Потому, что при внешней несхожести практически все кости нашего скелета имеют аналоги в рыбьем (да, в том самом селедочном остове, который вы брезгливо берете за хвост, чтобы выбросить в помойку). Биолог говорят, что они «гомологичны». За единственным исключением: у нас есть конечности, руки и ноги, которым в рыбьем теле ничто не соответствует. Лучи рыбьего плавника построены из совершенно другого материала, чем наши кости, и назвать их в полном смысле слова гомологичными никак нельзя. Нога (или рука, или лапа) — огромный скачок эволюции, бесценный дар, полученный потомками тиктаалика как адаптация к наземному образу жизни.

То есть так думал Шубин до недавних времен. Пока в своей статье, вышедшей на прошлой неделе вNATURE, сам же себя и не опроверг.

Шубин и его коллеги сделали следующее. Они взяли рыбу — не внутреннюю и не ископаемую, а обычного «полосатого данио», аквариумную рыбку, которую выбирают все генетики, которым хочется повозиться с рыбками. У этой рыбки они попробовали изменить последовательность некоторых генов. Генов не каких попало, а семейства hox13 — того самого, которое, как всем давно известно, управляет развитием рыбьих плавников.

Для плавности повествования это совершенно не важно, но мы не можем не упомянуть, что исследователи использовали знаменитую систему редактирования генов CRISPR-cas9, которой все боятся, потому что с ее помощью можно редактировать гены людей. 

В результате получилась... «Рыба с ногами», — догадается кто-то, и будет все же не совсем прав. Ног как таковых не было. Но пальцы появились. В видоизмененных плавниках некоторых рукотворных мутантов были самые настоящие кости — точь-в-точь как в пальцах лягушки, Глена Гульда или уважаемого читателя.

Таким образом, если перефразировать другого Нила, астронавта Армстронга, огромный шаг на сушу для всех позвоночных оказался крошечным шажком, единственной мутацией, для одного гена hox13. Рыбьи плавники, якобы принципиально отличные от пальцев сухопутных тварей, превращаются в них одним движением руки. При условии, что под этой рукой стоит наборчик для редактирования генов по системе CRISPR-cas9. Непонятно даже, на что природа угробила миллионы лет, отделявших, как раньше считалось, тиктаалика от первых настоящих земноводных.

Что в этой истории самое важное? С точки зрения познания мира, несомненно, вывод о том, насколько простыми могли быть те эволюционные преобразования, которые генетики ХХ века склонны были считать «большими скачками». Но у истории есть и другой аспект: какие же хитрые инструменты появились у биологов за последнее десятилетие. В небольшом обзоре, опубликованном в Nature, упомянуты другие примеры, когда методы редактирования генов были применены для решения загадок эволюционной биологии развития. Арно Мартен и Нипам Патель применили эту технику, чтобы понять, откуда у краба берутся клешни, а Клод Деплан с ее помощью разбирается в происхождении цветного зрения, которое выгодно отличает бабочек от мух. О том, как легко превращать мышь в змею и обратно, мы рассказывали совсем недавно. Если двигаться в таком темпе, то и более веселые фокусы, вроде воссоздания мамонтов и динозавров, превратятся в обыденность.

От чего нас всех в научно-популярной отрасли журналистики давно тошнит, так это от воплей про всемогущество человеческого разума и неостановимый прогресс науки. Надо, мне кажется, выражаться поскромнее и посуше — по крайней мере, на языке, который разделяют с автором министры Васильева и Мединский. Скажем так: ученые довольно медленно, но неуклонно отвоевывают у невежества все больше пространства. Ему, невежеству, пока еще довольно вольготно живется на свете, оно нисколечко не чувствует себя уязвленным из-за каких-то научных статей по эволюционной биологии развития. Но тенденция все же, по-видимому, не в его пользу. Это обстоятельство приносит столько мстительной радости, что только ради этого чувства, кажется, и стоит пролистывать научные журналы.

* Примечание. У большинства земноводных есть еще и легкие, которыми они дышат, а у тиктаалика только жабры. Однако, посколько существуют и безлегочные лягушки и саламандры, на этом отличии зацикливаться не стоит.

Источник