Генетические исследования, проведенные в Медицинском центре Чикагского университета, показали, что HOX-гены, отвечающие за формирование конечностей, отвечают у рыб за формирование плавников. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.

КонечностиУченые под руководством Нила Шубина (Neil Shubin) использовали новейшие методы генной инженерии и сложные карты зачатков для того, чтобы проследить развитие клеток, формирующих плавники у рыб. Результат оказался совершенно неожиданным. Как выразился Нил Шубин, «у меня колени подогнулись, когда я в первый раз увидел результаты».

Дело в том, что ученые были убеждены в отсутствии связей между плавниками и пальцами у четвероногих, так как они сформированы из совершенно различных тканей. Между тем, как выяснилось, те же клетки, которые создают у рыб плавниковые лучи, формируют пальцы передних и нижних конечностей у животных.

Для того, чтобы прийти к этому выводу, генетики проводили долгие эксперименты над лучеперыми рыбами данио-рерио. Предыдущие исследования показали, что, если у мышей удаляли HOX-гены, то их конечности развивались хуже. Теперь в лаборатории Нила Шубина были выведены рыбы-мутанты, у которых были удалены некоторые гены. Дальше, с помощью тончайшего компьютерного сканирования было установлено, что плавниковые лучи у таких мутантов исчезали, а вот зато у основания плавников начинали развиваться хрящики, формировавшие маленькие косточки.

Возможно, нечто в этом роде происходило при выходе живых существ из моря на сушу, когда для жизни на земле им уже нужны были не плавники, а конечности с пальцами. Будущие исследования сосредоточатся на поисках тех ископаемых существ, которые смогут подробнее продемонстрировать, как конкретно происходил этот переход. Одна такая лопастоперая рыба тиктаалик уже была найдена на севере Канады экспедицией, в которой как раз участвовал Нил Шубин. У тиктаалика все признаки рыбы, но есть и сходство с четвероногими. 

Источник: Научная Россия

Большинство животных, летая или плавая, изгибает крылья и плавники одним и тем же образом — в аналогичных пропорциях и под схожими углами. Этот, по-видимому, универсальный принцип подходит и мотылькам, и акулам. Возможно, на него стоит обратить внимание тем, кто создаёт устройства, способные передвигаться в воздушной и водной среде. 

Китовые хвосты и птичьи крылья изгибаются одинаково. (Фото Michael L. Baird / flickr.)Сконструировать ЛА, хлопающий крыльями, пытаются давно — вспомним Икара и Леонардо да Винчи. Братья Райт сделали ставку на неподвижное крыло, но стремление понять, каким образом птицам удаётся подниматься в воздух и маневрировать, не угасло. Очевидно, инженерам отчаянно не хватает сведений по аэродинамике этих удивительных существ.

Мнение учёных о том, помогает или мешает птицам гибкое крыло, постоянно меняется. Биолог Джон Костелло из Провиденс-колледжа (США) и его коллеги решили исходить из того, что птицы, хотим мы того или нет, всё-таки летают. Кроме того, они заподозрили, что аналогичные движения совершаются плавниками и хвостами, и даже приняли участие в проекте Управления военно-морских исследований США по созданию аппарата, способного передвигаться наподобие медузы. Исследователи выяснили, что добавление пассивного, но подвижного сегмента к жёсткой в целом поверхности увеличивало скорость реактивного движения в разы. 

Учёные прочесали видеоресурсы YouTube, Vimeo и др. в поисках роликов с изображением самых разных существ от плодовых мушек до летучих мышей и от моллюсков до горбатых китов. Несмотря на огромное разнообразие форм и структур «движущих механизмов» (тонких, как паутинка, мембран, оперённых крыльев, толстых и тяжёлых китовых хвостов), удалось обнаружить сходство определённых переменных, которые были измерены вручную. У 59 видов расстояние от точки, где начинается изгиб, до основания крыла составляет примерно две трети от общей длины крыла, а максимальный угол сгиба находится в промежутке 15–38°. 

Следовательно, животные с очень разной историей эволюции пришли в итоге к примерно одинаковым решениям одной и той же задачи. Эволюцию обусловили физические законы, определяющие взаимодействие текучих сред. Неважно, от каких предков произошли эти животные — ползучих, ходячих или прыгучих: как только возникала нужда в адаптации к текучей среде, развиваться можно было только в определённых рамках, несмотря на все различия в анатомии и физиологии. 

И всё же вопрос остаётся открытым. Следует ли инженерам делать ставку на гибкое крыло? 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА