Эволюционные биологи из Гарвардского университета (США), под руководством профессора Архата Абжанова (Arhat Abzhanov) и его студента Бхарта-Аньяна Бхуллара (Bhart-Anjan Bhullar) выделили два основных гена, отвечающие за формирование клюва у птиц, и разобрались в механизме их действия. Об этом авторы открытия пишут в своей статье в журнале Evolution, которую пересказывает сайт журнала Science.

Птица-тинаму (снизу) и динозавр-анхиорнис (сверху)Клюв имеет для птиц огромное значение: в то время, как их передние конечности превратились в крылья и лишились пальцев и когтей, он служит одновременно и «рукой», с помощью которой можно брать предметы, и большим когтем — мощным оружием. Чтобы выяснить, как это приспособление возникло, Абжанов и Бхуллар использовали принципиально новый подход на стыке палеонтологии, эволюционной биологии и генетики.

На первом этапе ученые из Гарварда собрали сотни сделанных под разными углами снимков черепов динозавров, современных рептилий и птиц. Для каждого черепа в итоге составлялось виртуальное 3D-изображение, эти изображения затем сравнивались друг с другом. Благодаря этому было установлено, что главную роль в формировании клюва имеет пара костей, которые называются премаксиллярными. У рептилий, таких, как аллигаторы, они маленькие, обособленные друг от друга и формируют конец морды. Зато у птиц они сильно удлинены и сращены друг с другом, благодаря чему и формируется верхняя, более крупная часть клюва.

Слева - черенормальной курицы, в середине - череп курицезавра, справа - черепаллигатораДалее американские биологи проанализировали более ранние работы своих коллег, в которых изучались гены, ответственные за развитие этих костей. Таковых оказалось два. Первый, фактор роста фибросластов 8 (Fgf8), активируется у эмбрионов цыплят в возрасте 3 дней, когда у них формируется передняя часть лица. Второй ген, называемый WNT, на следующем этапе развития запускает у птиц бурное деление клеток в середине лица, где находятся и премаксиллярные кости. Показательно, что у эмбрионов рептилий и млекопитающих WNT, напротив, активен по краям лица, а не в его середине.

Финальной стадией работы стал эксперимент, в котором ученые с помощью специальных веществ-ингибиторов «отключили» действие генов Fgf8 и WNT у эмбрионов цыплят. В результате у них развились не клювы, а рыла, как у аллигаторов. Кроме того, небная кость, которая у птиц очень маленькая, чтобы не мешать клюву открываться вверх, у обработанных ингибиторами цыплячих эмбрионов разрослась в стороны и срослась с окружающими костями — опять же, как у рептилий и млекопитающих.

Абжанов и Бхуллар сделали вывод о том, что именно гены Fgf8 и WNT играют ключевую роль в формировании у птиц клюва. Правда, с ними не согласен Ральф Маркуцио (Ralph Marcucio) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. В 2009 г. он поставил серию опытов, из результатов которой следует, что эту функцию на самом деле выполняет другой ген, SHH. Чтобы разрешить этот спор, потребуются дальнейшие исследования.

Источник: Научная Россия