Книга: Я познаю мир. Биология

Сколько должно быть пальцев?

Сколько должно быть пальцев?

Из позвоночных первыми обзавелись настоящими конечностями амфибии. У них они были пятипалыми. Позже число пальцев стало меняться. У современных лошадей сохранился лишь один третий палец, у оленей два – третий и четвертый, у носорога три пальца – второй, третий и четвертый, у волков четыре – второй, третий, четвертый и пятый, но у медведей и обезьян остались все пять. Зато у вымерших ихтиозавров их было семь. Интересно отметить, что к увеличению числа пальцев стремятся и современные китообразные. Среди белух и некоторых других китообразных частенько попадаются животные, у которых в передних ластах четвертый или пятый палец расщеплен на два.

Различные модификации конечностей четвероногих, возникавшие за последние 300 миллионов лет, изучены достаточно хорошо, но многие теоретически возможные модификации так и не были обнаружены. Например, никогда не встречались животные с первым, вторым, четвертым и пятым или только со вторым и четвертым пальцами. Оказывается, возможных или, правильнее, разрешенных способов изменения конечностей не так уж и много. Запреты распространяются не только на пальцы, но и на другие кости. Длина конечностей животных на протяжении эволюции то уменьшалась, то увеличивалась. В этом случае в передних конечностях удлинялась плечевая кость. Но никогда на месте одной плечевой кости не возникало двух, соединенных последовательно, хотя нетрудно представить, насколько при этом увеличилась бы подвижность конечности.

image target="_blank" rel="nofollow" href="#image68.png"

Скелеты конечностей разных животных: 1 – лошади; 2 – оленя; 3 – носорога; 4 – тапира; 5 – медведя; 6 – гориллы; 7 – шимпанзе; 8 – ихтиозавра; 9 – дельфина; 10 – птерозавра; 11 – летучей мыши

Недавно выяснилось, что процессом образования пальцев можно управлять искусственно. Если у пятипалого аксолотля, личинки американской хвостатой амфибии, почку задней конечности обработать колхицином, веществом, препятствующем делению клеток, на этой лапке вырастет лишь 4 пальца. Если провести более серьезную обработку, разовьются только 2 пальца.

image target="_blank" rel="nofollow" href="#image69.png"

Протей

То же самое в природных условиях происходит у некоторых неотенических саламандр, то есть у таких, которые размножаются на стадии личинок, не переходя во взрослое состояние. Можно сказать, что у них развитие (в частности, половое) опережает рост (в том числе деление клеток в зачатках конечностей). Видимо, так возникло большое семейство четырехпалых саламандр – и семейство протеев – безглазых пещерных хвостатых амфибий, имеющих на задних лапках всего по 2 пальца. Происходит это, видимо, потому, что к моменту, когда у эмбрионов этих животных должны закладываться пальцы, у них не успевает накопиться достаточного количества клеток, чтобы дать возможность развиться даже четырем пальцам.

Если замедлить процесс созревания эмбрионов, но стимулировать их рост (чтобы рост опережал развитие), это при благоприятных обстоятельствах может привести к увеличению числа пальцев или даже конечностей. Подобный удивительный эксперимент осуществила природа у небольшого городка Санта–Крус. Однажды в тамошнем пруду ученые обнаружили многоногих лягушек и саламандр.

Амфибии этого пруда были сильно заражены плоскими паразитическими червями – трематодами. Видимо, в тот период, когда у головастиков закладывались почки задних конечностей, яйца этих паразитов разделяли их на две или большое количество частей. Тем не менее головастики росли нормально, но их метаморфоз, то есть процесс превращения в лягушек и саламандр, замедлялся. Поэтому в каждой части расщепленной почки количество клеток оказалось достаточным для развития из нее отдельной конечности. Этот природный эксперимент показал, что клетки любой части почки задней конечности способны сформировать лапку.