Разделение приматов и генетическая поломка

Среди приматов хвосты есть далеко не у всех. Обезьяны делятся на две принципиально разные группы. Мартышки, макаки, павианы и бабуины относятся к собакоголовым, или низшим обезьянам. Они сохранили хвост, потому что бегают по веткам на четырех лапах и нуждаются в балансире. Шимпанзе, гориллы, орангутаны, гиббоны и люди входят в надсемейство гоминоидов, или человекообразных. У всех представителей этой ветви внешнего хвоста нет вовсе.

Потеря произошла в эпоху олигоцена, примерно 20–25 миллионов лет назад. В 2024 году ученые из Нью-Йоркского университета расшифровали точный молекулярный механизм этого события. Причиной стало внедрение короткого мобильного элемента ДНК под названием Alu-повтор в некодирующую часть гена TBXT. Этот ген отвечает за развитие осевого скелета и формирование хорды у всех позвоночных эмбрионов.

Мобильный элемент AluY попал в интрон гена TBXT и спарился с другим похожим фрагментом Alu, который уже находился там миллионы лет, но смотрел в противоположную сторону. В процессе транскрипции молекула РНК сложилась в петлю. Клеточный аппарат вырезал целый шестой экзон вместе с этой петлей. В итоге организм древнего гоминоида стал производить одновременно две формы белка: нормальную длинную и укороченную. Лабораторные мыши с аналогичной модификацией генома рождаются либо совсем без хвоста, либо с крошечным деформированным отростком.

Анатомические и биомеханические выгоды

Любая крупная мутация исчезает в популяции, если она снижает шансы особи на выживание. Утрата хвоста закрепилась, поскольку предки человека сменили образ жизни и способ передвижения. Четвероногие мартышки передвигаются по верхней стороне ветвей, используя хвост как динамический руль при прыжках или как пятую конечность для захвата веток. Предки гоминоидов освоили брахиацию: они начали подвешиваться к веткам снизу, перехватывая их руками.

  • Перестройка центра тяжести облегчила вертикальное вытягивание тела и разгрузила поясничный отдел при подвешивании на руках.
  • Мышцы хвоста сместились глубже внутрь таза и сформировали так называемую тазовую диафрагму.
  • Новая мышечная чаша стала удерживать тяжелые внутренние органы, которые давили вниз при переходе к прямохождению.
  • Отсутствие выступающего придатка снизило теплопотери тела и снизило риск травм при лазании по грубым стволам и густому подлеску.

Когда наши непосредственные предки вышли в саванну и окончательно встали на две ноги, тазовое дно приняло на себя колоссальную нагрузку. Если бы у человека сохранялся подвижный хвост, мышцы таза оставались бы разомкнутыми для выхода позвонков наружу. В таких условиях прямохождение неизбежно приводило бы к выпадению внутренних органов брюшной полости при беге и прыжках.

Анатомический след в теле современного человека

Человек не лишен хвостового отдела полностью. На четвертой неделе эмбрионального развития у каждого человеческого зародыша формируется заметный хвост, состоящий из десяти-двенадцати позвонков. В нем есть продолжение нервной трубки и кровеносные сосуды. К восьмой неделе эмбриогенеза запускается генетическая программа апоптоза. Клетки хвоста получают сигнал к программируемой гибели, макрофаги утилизируют ткани, и хвост втягивается обратно в тело.

Остатком этой структуры служит копчик. Он представляет собой слияние трех, четырех или пяти недоразвитых позвонков. Копчик выполняет важнейшую опорную функцию: к нему крепятся волокна большой ягодичной мышцы, а также связки и сухожилия, удерживающие прямую кишку и органы мочеполовой системы. При сидении с наклоном назад нагрузка распределяется между седалищными буграми и копчиком, образуя устойчивый треугольник опоры.

Эволюционная цена мутации

Мутация в гене TBXT принесла гоминоидам очевидные преимущества, но биологическая эволюция почти всегда требует компромисса. Те же самые генетические изменения, которые лишили нас хвоста, повысили вероятность дефектов нервной трубки. В экспериментах исследователей Нью-Йоркского университета генетически модифицированные мыши без хвоста регулярно страдали от расщепления позвоночника (spina bifida).

У людей этот врожденный дефект встречается с частотой примерно один случай на тысячу новорожденных. Задняя часть позвоночного столба не закрывается полностью, оставляя спинной мозг незащищенным. Это прямое следствие нестабильной работы древнего мутантного гена, давшего нашим предкам возможность прямохождения ценой уязвимости нервной системы плода.

Частые вопросы

Почему шимпанзе и гориллы тоже без хвоста, если они не прямоходящие?

Шимпанзе и гориллы относятся к гоминоидам и унаследовали отсутствие хвоста от общего с нами предка. Их способ передвижения строится на вертикальном лазании и ходьбе с опорой на костяшки пальцев, где балансировка хвостом также потеряла адаптивный смысл.

Может ли хвост снова вырасти у людей в ходе дальнейшей эволюции?

Закон необратимости эволюции Долло исключает возвращение утраченных сложных органов в исходном виде. Гены, управлявшие развитием хвоста у предков, накопили вторичные мутации или перепрофилированы под другие функции, поэтому восстановить структуру естественным путем невозможно.

Бывают ли обезьяны с ядовитыми хвостами или шерстью?

У приматов нет ядовитых хвостов, но существует ядовитый примат — толстый лори. Он выделяет токсин железами на локтях, слизывает его и наносит на зубы и шерсть для защиты от хищников.

Какую еще функцию потерял человек вместе с хвостом?

Хвост у многих млекопитающих служит выразителем эмоций, средством терморегуляции и отпугивания паразитов. Человек компенсировал потерю мимикой лица, сложными социальными жестами и развитием потовых желез по всему телу.