Как латимерии чуть не вышли на сушу

Древнейшая из ныне живущих рыб раскрыла свои генетические секреты: исследователи из Института Броада (США) сообщают в журнале Nature, что им удалось расшифровать геном латимерии.

Латимерия из отряда целакантообразных, наверное, самая известная из живых ископаемых. Все целаканты считались вымершими ещё 70 млн лет назад, но в 1938 году учёные заметили в улове южноамериканских рыбаков среди прочей добычи латимерию. Оказалось, её анатомия, чрезвычайно схожая с останками древних лопастепёрых рыб, не менялась последние 300 млн лет. За это латимерию и назвали живым ископаемым.

Чучело латимерии в Венском музее естествознания (фото mrkvos).

Понятно, что находка была сенсационной, однако дальнейшее исследование латимерий столкнулось с определёнными трудностями. Эти рыбы живут на больших глубинах, подъёма на поверхность не выдерживают, а кроме того, они весьма редки: за 75 лет было описано только 309 встреч с латимерией (сюда относятся выловленные экземпляры, глубоководные наблюдения и пр.). Перед учёными, задавшимися целью проделать полный генетический анализ, стояла задача сохранить скоропортящиеся ткани рыбы до того, как они будут доставлены в лабораторию. Поэтому исследователям пришлось объяснить рыбакам с Коморских островов, как взять и законсервировать кусочек латимерии, если она попадётся в улове.

Образцы, надо сказать, были собраны ещё в 2003 году, но до 2011-го никаких геномных исследований не проводилось — из-за отсутствия средств и оборудования. Секвенирование ДНК латимерии заняло шесть месяцев и потребовало усилий 91 человека. В первую очередь учёных интересовала скорость накопления изменений в генах латимерии. С одной стороны, это должно было показать, как давно целаканты оформились в качестве обособленной группы позвоночных, с другой — позволило бы сравнить скорость эволюции лопастепёрых рыб со скоростью эволюции рептилий, птиц, млекопитающих и других рыб. Как и ожидалось, генетические изменения у латимерий происходили весьма медленно, как минимум в два раза медленнее, чем у млекопитающих и, к примеру, ящериц. Что и объясняет необычайную «консервативность» этих рыб на протяжении последних 300 млн лет.

Другая главная «изюминка» латимерий (помимо их возраста) — особенности строения плавников, из-за которых их и называют лопастепёрыми. Считается, что плавник латимерий (и вообще целакантообразных) есть нечто среднее между обычным плавником рыб и конечностью наземных позвоночных. То есть рыбы, которые решили выйти на сушу (будь то целаканты или их потомки), якобы могли выползать на берега именно с помощью таких плавников-лопастей.

Учёные обнаружили в геноме латимерии участок, которого нет у обычных рыб, но который имеется у наземных позвоночных. Поскольку наблюдать за развитием живой латимерии до сих пор нельзя, авторы работы пересадили этот фрагмент ДНК мышиному эмбриону. Так удалось выяснить, что эта ДНК действительно управляет формированием костей запястья, плюсны и пальцев. Как всё происходит у самих латимерий, неизвестно, но, скорее всего, у них эти гены тоже участвуют в формировании концевых отделов конечностей.

Кроме того, латимерии оказались похожи на наземных позвоночных ещё несколькими регуляторными участками в ДНК, которые относятся к иммунитету, обонянию, циклу мочевины и индивидуальному развитию. То есть изменения касались не только конечностей, и с генетической точки зрения целакантообразные готовились к выходу на сушу основательно. Правда, остаётся всё равно непонятным, почему именно латимерии эволюционировали столь медленно.

Среди современных рыб есть ещё одни кандидаты на звание первопроходцев суши — это двоякодышащие рыбы, однако их геном слишком велик (100 млрд пар нуклеотидов против 3 млрд у латимерий), и исследователи пока только собираются им заняться.

Подготовлено по материалам Института Броада.