Новый ген в природе оказался ключом к жизни на суше — без него эволюция не была бы возможна

Генетики раскрыли новый механизм эволюционного приспособления животных к жизни на суше, который позволил им освоить новые условия обитания. Оказавшись вне воды, древним животным предстояло не только научиться передвигаться по твердой земле и дышать воздухом, но и приспособить свою кожу и конечности к физическим нагрузкам, связанным с весом тела. Об этом рассказали ученые в журнале Cell.

Путь к суше

Первые попытки выхода из воды животные предприняли более 500 миллионов лет назад, однако массовое заселение суши произошло примерно на 100-150 миллионов лет позже. Это время можно считать началом эволюции первых сухопутных животных, для которых важным аспектом выживания было отсутствие хищников. Наземная среда обитания на тот момент предлагала животным больше возможностей для роста и размножения, что стимулировало их к освоению новых территорий.

Среди первых существ, которые адаптировались к жизни вне воды, была рыба тиктаалик. Это животное представляло собой нечто среднее между рыбами и четыроногими. У тиктаали были жабры, но ее плавники постепенно развивались в лапы, что позволило ей передвигаться по дну пресных водоемов и выходить на сушу. Эта рыба считается одним из важнейших звеньев в цепочке эволюции позвоночных, поскольку она была одним из первых представителей, демонстрирующих признаки перехода к жизни на земле.

Новый генетический механизм

Совсем недавно ученые нашли важный генетический механизм, который сыграл ключевую роль в этом процессе. Оказавшись на суше, животные столкнулись с необходимостью адаптировать свою кожу и внутренние структуры тела к новым условиям. Одним из таких ключевых адаптивных механизмов стал ген Slurp1, который был обнаружен у амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих, но отсутствует у рыб и беспозвоночных.

Этот ген вырабатывает белок, который помогает организму выдерживать физическое давление на конечности при ходьбе по твердой земле. Ученые провели эксперимент, в ходе которого модифицировали ДНК мышей, удалив этот ген. Когда такие мыши стали подвергаться обычным физическим нагрузкам, их лапы начали проявлять признаки кератодермии — избыточного накопления ороговевшей кожи, что свидетельствует о недостаточном приспособлении их кожи к нагрузкам.

Роль в современной медицине

Новая находка имеет не только важное значение для понимания истории эволюции жизни на Земле, но и может быть полезной для медицинской практики. Исследование гена Slurp1 может открыть новые пути для лечения кожных заболеваний, таких как кератодермия, а также способствовать улучшению понимания того, как кожа адаптируется к изменениям в окружающей среде.

Феномен, связанный с геном Slurp1, позволяет глубже понять, как именно эволюция адаптировала животных к жизни на суше. Этот белок играет важную роль в защите кожи и конечностей от физических нагрузок, а его изучение может привести к разработке новых методов лечения заболеваний, связанных с нарушением кожной структуры.

Влияние на эволюцию

Эволюционные биологи всегда подчеркивали, что переход к жизни на суше был одним из самых сложных и важных этапов в истории жизни на Земле. Адаптация к новым условиям, таким как необходимость дышать воздухом и преодолевать земное притяжение, требовала изменений в анатомии и физиологии организмов. Гены, подобные Slurp1, сыграли значительную роль в этом процессе, обеспечив адаптацию кожи и конечностей к повышенному физическому давлению, что в свою очередь позволило животным эффективно передвигаться по суше.

Совсем недавно ученые обнаружили, что такие изменения также касаются и процессов, происходящих в клетках кожи современных животных. Это открытие стало возможным благодаря исследованиям, которые позволили установить, какие молекулярные механизмы были активированы в ходе эволюции для того, чтобы приспособить животных к жизни вне воды. Важно, что такие гены могут оказать влияние на биологию не только животных, но и человека.

Преодоление физических барьеров

Перемещение из водной среды на сушу стало настоящим эволюционным вызовом для животных. На протяжении миллионов лет они приспосабливались к новым условиям, используя различные механизмы, такие как усиление костей, развитие легких и адаптация кожи. Один из важнейших аспектов адаптации заключался в способности выдерживать нагрузку на конечности, что оказалось возможным благодаря таким генам, как Slurp1.

В результате эволюции некоторые виды развили более прочную и устойчивую кожу, которая могла эффективно справляться с физическим давлением при ходьбе. В то время как у рыб и беспозвоночных отсутствует ген, обеспечивающий выработку белка, защищающего кожу от этих нагрузок, у сухопутных животных этот ген стал необходимым элементом выживания и адаптации.

Выводы

Открытие гена Slurp1 позволяет ученым по-новому взглянуть на процесс эволюции и понять, как различные виды адаптировались к жизни на суше. Помимо научного значения, это открытие может оказать влияние на медицинскую практику, в частности, на лечение кожных заболеваний. С помощью новых данных о гене, возможно, удастся разработать более эффективные методы терапии, направленные на восстановление нормальной структуры кожи.