Биологи разобрались в происхождении мужских гениталий
Исследователи Факультета генетики Гарвардской медицинской школы работали во главе с Клиффордом Тэбином (Clifford Tabin). Они обнаружили, что эмбриональная клоака (развивающаяся в мочевыделительную систему и кишечник) посылает молекулярные сигналы, которые достигают соседних тканей и клеток, образовывая наружные половые органы.
Расположение клоаки определяет, какая ткань получает сигнал в первую очередь. У змей и ящериц клоака расположена ближе к латеральным пластинкам мезодермы — тканям, которые формируют парные конечности. Они и получают этот сигнал. У млекопитающих же клоака расположена ближе к хвостовой почке.
Для того чтобы подтвердить этот факт, исследователи вживили ткани клоаки рядом с зачатками конечностей в одной группе эмбрионов куриц, а также рядом с хвостовыми почками в другой группе. Как оказалось, в обеих случаях клетки, расположенные ближе всего к привитой клоаке, ответили на молекулярные сигналы и начали частично модифицироваться в зачатки гениталий.
Это доказывает, что разные популяции клеток потенциально в состоянии реагировать на молекулярные сигналы и способствуют росту гениталий.
"Гениталии млекопитающих и рептилий не гомологичны, так как происходят из различных тканей, – комментирует Тэбин. – Однако они очень похожи в том, что зарождаются в ходе работы одной генетической программы и с помощью сходного набора молекулярных сигналов".
Этот эксперимент показал, что эволюционный сдвиг в источнике сигнала может привести к ситуации, когда функционально идентичные структуры могут развиться из различных тканей.
Учёные также определили, какие гены в эмбриональных клетках отвечают за развитие гениталий, выделили и проанализировали соответствующие молекулы РНК.
Зоологи предположили, что эволюция гениталий была ещё одной адаптационной мерой, которая была необходима для жизни на суше (так плавники стали основой будущих конечностей).
Другая группа исследователей, возглавляемая Аной Эрерой (Ana Herrera) из университета Флориды, пометила различные клетки эмбриона курицы с помощью флуоресцентного маркера и проследила за распространением клеток. Оказалось, что те клетки, что становятся в итоге половыми органами, возникают как две группы клеток на противоположных сторонах эмбриона (ещё на той стадии, когда он похож на плоский лист).
Когда этот лист сворачивается, образовывая стенки тела (другими словами, эмбрион становится трёхмерным), два набора клеток встречаются в середине тела. Каждая группа клеток образует зародыш, и эти две почки сливаются в единый пенис (по крайней мере, у кур). У змей же почки остаются отдельными, формируя двойной пенис. Иногда у людей возникают дефекты развития половых органов (если тело не "сворачивается" должным образом во время эмбрионального развития) и тогда медики наблюдают двойную "картину".
Теперь, когда исследователям удалось понять происхождение полового члена, учёные могут проследить за его эволюцией более подробно. Выводы научных работ не только разрешают биологическую загадку, они потенциально помогут миллионам людей, родившимся с пороками развития половых органов.
Научная статья группы Тэбина была опубликована в издании Nature. С работой группы Эрреры можно ознакомиться в издании Scientific Reports.