Почему у людей нет хвоста?

Сегодня животные используют свой хвост для различных целей, но люди потеряли свой хвост миллионы лет назад.

Полмиллиарда лет у наших предков был хвост. Но затем, примерно 25 миллионов лет назад, он исчез.
Ген TBXT (T-Box Transcription Factor T), обнаруженный у всех двусторонне-симетричных животных имеет мутацию, которая присутствует у человекообразных приматов и людей, но не у других обезьян. Авторы исследования предполагают, что у всех предков человека были хвосты. Также ученые выяснили, почему они исчезли у нас и некоторых приматов.

Ученые предполагают, что 20 миллионов лет назад случайный предок человека был поражен мутацией гена TBXTВ, которая произошла из-за добавления короткого сегмента ДНК, известного как элемент Alu. Alu-элементы могут перемещаться по геному, поэтому их называют «прыгающими генами» или мобильными генетическими элементами.

Это драматическое анатомическое изменение оказало глубокое влияние на нашу эволюцию. Мышцы хвоста наших предков превратились в гамакоподобную сетку, пересекающую таз. Когда несколько миллионов лет назад предки людей вставали и ходили на двух ногах, этот «мускулистый гамак» смог выдержать вес вертикальных органов.

Позже Дарвин шокировал свою викторианскую аудиторию, заявив, что мы произошли от приматов с хвостами, и хотя у людей и обезьян нет видимого хвоста, у них есть общий крошечный набор позвонков, выходящих за пределы таза - структура, известная как копчик.

Копчик (выделен красным цветом)

Авторы новой работы изучали различия в геномах людей и обезьян с хвостами. Учёные обнаружили подвижный кусок ДНК, который относится к ретротранспозонам, встроенный в ген TBXT. TBXT был одним из первых генов, обнаруженных учеными почти столетие назад. Как оказалось, он является важнейшим регулятором развития хвоста. Причина, по которой этот генетический элемент не был обнаружен раньше, заключалась в его размещении в той части ДНК, где большинство людей не стали бы искать мутации.

Филогенетическое дерево приматов. Оранжевая и желтая ветви соответствуют мокроносым приматам (лори, лемуры), зеленая часть дерева — негоминоидные приматы Старого Света; голубая часть дерева — гоминоиды (человекообразные обезьяны). До их появления, где-то в промежутке между 18 и 25 миллионами лет назад, вероятно, появился общий предок гоминоидов, потерявший свой хвост.

Учёные проверили данный механизм на мышах. Некоторым животным изменили соответствующим образом геном, и они потеряли хвосты.

У развивающегося плода человека хвост присутствует. В дальнейшем, если развитие плода происходит правильно, он исчезает.

В эксперименте с человеческими эмбриональными стволовыми клетками было установлено, что они производят две версии информационной РНК с гена TBXT: одну длинную, другую короткую. В мышиных стволовых клетках вырабатывался только более длинный вариант. Исследователи использовали редактор генома CRISPR, чтобы удалить один или второй Alu-элемент из эмбриональных стволовых клеток человека. Потеря любого из них приводила к исчезновению более короткой версии мРНК.

Тридцать один ген был идентифицирован у разных видов для развития хвостов. Затем исследователи использовали генно-инженерных мышей, чтобы выяснить, ответственна ли мутация TBXT за хвост. У большинства эмбрионов не развился хвост, но у одного вырос короткий хвост.

Исследователи также обнаружили, что мыши без хвостов страдали от пороков развития спинного мозга. Можно предположить, что это генетическое изменение привело и к менее заметному, но более опасному эффекту: повышенному риску врожденных дефектов, затрагивающих развивающийся спинной мозг.

Как и другим наземным обезьянам, нам не нужны хвосты. Мы ходим прямо и не живем на деревьях. Приматы, которые являются древесными, используют хвосты для равновесия. Поскольку мы этого не делаем, у нас остаётся только кончик хвоста - копчик.

Почему у людей нет хвоста?