Древние амфибии оказались мастерами регенерации

Ископаемые останки Micromelerpeton credneri раннепермского периода.

Фотография: Hwa-Ja Götz / MfN Berlin

Чрезвычайно высокие регенеративные способности саламандр и некоторые свойственные им особенности развития конечностей были когда-то характерны для всех древних четвероногих позвоночных. Резкое снижение способности к регенерации произошло в ходе эволюции в большинстве линий животных одновременно с исчезновением этих особенностей, но только саламандры сохранили их в первоначальном состоянии. К таким выводам пришла группа палеонтологов из Берлинского музея естествознания, государственного университета Нью-Йорка в Освего и университета Брауна в своем исследовании, опубликованном в Nature.

Саламандры, в отличие от других наземных животных (тетрапод) отличаются невероятной способностью к регенерации: они способны восстанавливать поврежденные или утерянные конечности, хвосты и внутренние органы в течение всей жизни. Также у саламандр есть особенности в эмбриональном развитии конечностей: в сравнении с остальными тетраподами, фаланги на их конечностях образуются в обратном (преаксиальном) порядке. Поскольку процесс формирования конечностей является крайне консервативным среди тетрапод, ученые предположили, что необычное формирование конечностей может быть эволюционно связано с регенерацией.

Генетическое древо основных групп четвероногих позвоночных,

на котором отмечены особенности образования пальцев конечностей

и наличие регенеративных способностей.

Изображение: Frobisch et al. DOI:10.1038/nature15397

В ходе работы палеонтологи изучили окаменелости различных земноводных Пермского и Каменноугольного периодов Палеозойской эры (приблизительно 300 миллионов лет назад) и обнаружили у некоторых из них тот тип формирования фаланг, который сейчас характерен только для саламандр. Кроме того, новые и уже опубликованные наблюдения показывают, что многие из древних позвоночных имели похожий на саламандр тип регенерации. Причем регенеративными способностями обладали как тетраподы, формировавшие конечности подобно большинству современных четвероногих, так и тетраподы с обратным механизмом. По словам исследователей, форма развития конечностей современных саламандр и их высокие регенеративные способности были широко распространены ранее у первобытных четвероногих позвоночных. Регенеративные способности были утеряны в результате эволюционного развития тетрапод, в том числе в ветке, приведшей к развитию млекопитающих.

Общая тенденция потери способности к регенерации в ходе эволюционного усложнения хорошо известна: колониальные организмы регенерируют из одной клетки, а высшие позвоночные могут заново отращивать только очень небольшие фрагменты тела. Однако сама по себе тенденция не может предсказать, как и когда могла произойти потеря конкретного типа регенерации — именно это удалось авторам новой работы.