Эволюционная причина различий в числе позвонков у млекопитающих

Исследование антропологов, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, показало, что наибольшие различия в количестве позвонков наблюдаются у млекопитающих, не полагающихся на бег и прыжки, например, у приматов и ленивцев, приспособленных к подвесной локомоции.

Предыдущие работы предполагали, что именно скорость бега определяет вариацию в числе позвонков, но новые данные это не подтверждают.

Ключевой вывод: С увеличением вариативности числа позвонков связан не скорость, а определённый тип локомоции — подвесное передвижение (висение под ветвями деревьев).

Феномен эволюционного стазиса

Исследование было направлено на понимание эволюционного стазиса — сохранения неизменных черт у разных организмов. Яркий пример — количество шейных (цервикальных) и спинных (торакальных и люмбальных) позвонков у млекопитающих.

• Почти все млекопитающие имеют 7 шейных позвонков, независимо от длины шеи (люди, жирафы, мыши, киты).
• Большинство имеют 19 или 20 торакальных и люмбальных позвонков, в сумме 26 или 27 CTL-позвонков.
• Эта цифра почти не варьируется внутри видов и между ними, даже разделёнными 160 млн лет эволюции. Люди (с 24 CTL) — одно из исключений.

Новый анализ и гипотеза

Учёные проанализировали позвонки тысяч особей почти 300 видов млекопитающих, сравнив вариацию числа CTL-позвонков с различными признаками (скорость, среда обитания, локомоция и др.).

Результаты:

• Связи между количеством позвонков и скоростью бега не обнаружено.
• Тренд к вариативности в первую очередь характерен для животных, приспособленных к подвесной и другой «антипроноградной» локомоции (медленное лазание с удерживанием конечностей в напряжении).

Это привело к гипотезе:

«Классический план строения многих млекопитающих основан на подвижной спине, и этот план сохраняется независимо от скорости бега».

Генетическое объяснение

Изменения типов позвонков контролируются Hox-генами, которые организуют тело по оси «голова–хвост». Изменения в их работе могут создавать позвонки промежуточного типа, что ограничивает подвижность позвоночника.

• Для животных, следующих исходному плану строения (от опоссумов до тигров), отклонения от предковых типов позвонков создают риск неэффективной локомоции и отсеиваются естественным отбором.
• Млекопитающие, отошедшие от этого плана (например, человекообразные обезьяны), свободнее варьируют в числе CTL-позвонков.

Заключение: Нетипичное для млекопитающих количество позвонков у человека (24 CTL) может быть следствием нашей эволюционной истории как «антипроноградных» древолазов.