Почему у млекопитающих по 5 пальцев?

Если вы посмотрите на лапы кошки, собаки или даже кенгуру, вы заметите, что у них есть что-то общее с нашими руками - у всех этих млекопитающих пять пальцев. Почему это так, хотя мы эволюционировали в разных условиях?

Чтобы ответить на вопрос, сначала нужно понять, почему вообще у всех четвероногих позвоночных пять пальцев. Млекопитающие принадлежат к надклассу четвероногих, в который также входят рептилии, амфибии и птицы. Даже у представителей этой группы, не имеющих традиционных конечностей, в скелете пять пальцев. Есть некоторые вариации: у лошадей только один палец на ноге, а у птиц одна сросшаяся пальцевая кость на конце крыла. Однако ученые обнаружили, что у эмбрионов этих животных изначально пять пальцев, но они пропадают еще до рождения.

Этот процесс в значительной степени продиктован Hox-генами, поясняет Томас Стюарт, биолог-эволюционист из Пенсильванского государственного университета. Hox-гены кодируют белки, которые помогают регулировать активность других генов, включая или выключая их. Они помогают обеспечить правильное расположение частей тела в организме животного по мере его развития из эмбриона. 

Никто точно не знает, когда впервые появилась эта система с пятью пальцами. Первые известные животные, у которых появились пальцы, произошли от рыб около 360 миллионов лет назад, у них было восемь пальцев. Однако наличие пятипальцевой линии у большинства ныне живущих четвероногих указывает на то, что этот признак, вероятно, является "гомологией" — геном или структурой, которые являются общими для организмов, потому что у них есть общий предок.

Общий предок всех ныне живущих четвероногих, должно быть, каким-то образом эволюционировал до пяти пальцев и передал этот рисунок своим потомкам.

Теория общего предка объясняет, откуда у млекопитающих пять пальцев, но не говорит нам почему. Одним из объяснений является канализация — идея о том, что со временем ген или признак становится более стабильным и с меньшей вероятностью мутирует. Стюарт приводит пример шейных позвонков: у млекопитающих почти всегда семь таких позвонков, хотя это количество, по-видимому, не дает особого преимущества. Согласно этой теории, если это число существовало миллионы лет, нет причин его менять.

Однако не все исследователи согласны с идеей канализации. Кимберли Купер, специалист по эволюционной генетике из Калифорнийского университета в Сан-Диего, указывает, что полидактилия, или наличие более пяти пальцев, возникает как мутация у многих млекопитающих, включая человека. Обычно такая мутация идет вместе с другими.

"Если это так, то почему не существует полидактильных видов?" – спрашивает Купер. По ее мнению, это потому, что полидактилия является эволюционным недостатком. Некоторые предполагают, что это может быть связано с генной связью: по мере эволюции генов на протяжении миллионов лет некоторые из них становятся связанными, а это означает, что изменение одного гена (количества пальцев) может привести к другим, более серьезным проблемам со здоровьем. Но пока никто не представил конкретных доказательств.