Эволюция наружного уха млекопитающих: от жабр древних рыб

Наружное ухо, уникальное для млекопитающих, произошло от жабр рыб и морских беспозвоночных. К такому выводу пришли учёные из лаборатории USC Stem Cell под руководством Гейджа Крампа, опубликовавшие исследование в Nature.

Ключевая находка: эластический хрящ

Первой подсказкой стало обнаружение, что и жабры, и наружное ухо состоят из относительно редкого типа ткани — эластического хряща. Ранее было мало известно о его наличии у рыб.

Эксперименты с генными энхансерами

Исследователи использовали генетические энхансеры — контрольные элементы, специфичные для определённых тканей:

• Человеческие энхансеры, отвечающие за формирование хряща наружного уха, в геноме трансгенных рыбок данио активировались именно в жабрах.
• Энхансеры жабр рыбок данио, встроенные в геном трансгенных мышей, были активны в их наружных ушах.

Эволюционный путь

Дальнейшие исследования на промежуточных видах показали:

• У амфибий (головастиков) энхансеры уха и жабр были активны в жабрах.
• У рептилий (зелёных анолисов) эластический хрящ сместился в слуховой проход.
• У ранних млекопитающих этот хрящ далее развился, сформировав выраженную ушную раковину.

Древнее происхождение

Анализ жабр мечехвостов (морских беспозвоночных, почти не изменившихся за ~400 млн лет) выявил у них энхансер, активный в жабрах рыбок данио. Это указывает, что первый эластический хрящ, подобный хрящу нашего уха, мог возникнуть у древних морских беспозвоночных.

Значение работы

Исследование раскрывает новую главу в эволюции уха млекопитающих: если среднее ухо произошло от костей челюсти рыб, то наружное ухо — от хрящевых жабр. Метод сравнения генетических энхансеров позволяет понять, как структуры радикально меняют свою функцию в ходе эволюции.