Если вы посмотрите на лапы кошки, собаки или даже кенгуру, вы заметите, что у них есть что-то общее с нашими собственными руками. Даже если некоторые из них меньше в размерах или расположены по-другому, у всех этих млекопитающих пять пальцев. Но почему мы разделяем эту особенность с нашими пушистыми друзьями, при том что мы развивались в разных условиях?
Чтобы ответить на данный вопрос, почему у млекопитающих пять пальцев, мы должны сначала понять, почему в целом у четвероногих позвоночных пять пальцев. Млекопитающие относятся к надклассу четвероногих, в который также входят рептилии, амфибии и птицы. Даже у представителей этой группы, не имеющих традиционных конечностей, в скелете имеется пять пальцев — у китов, тюленей и морских львов по пять пальцев в ластах, — даже если на ногах у них четыре или меньше пальцев.

При этом есть некоторые вариации: у лошадей на ноге только один палец, а у птиц одна сросшаяся кость пальца на конце крыла. Однако учёные обнаружили, что у этих животных в начале жизни, ещё в эмбриональном виде, имеется целых пять пальцев, однако их количество уменьшаются ещё до рождения.
Этот процесс в значительной степени продиктован Hox-генами, сказал в интервью Live Science Томас Стюарт (Thomas Stewart), биолог-эволюционист из Пенсильванского государственного университета. Hox-гены кодируют белки, которые помогают регулировать активность других генов, включая или выключая их. Они помогают гарантировать, что части тела оказываются в нужном месте в организме животного по мере его развития из эмбриона. Таким образом, они участвуют в формировании структуры скелета четвероногих и делают это, помогая контролировать белки, созданные генами sonic hedgehog (да, это настоящее название), которые активируют и блокируют друг друга при создании тканей.
В ходе этого процесса образуются зачатки пальцев; в зависимости от вида животного, эти зачатки могут либо продолжать расти, либо повторно рассасываться. Затем клетки вокруг того места, где должны быть пальцы, отмирают, образуя отдельные пальцы. То, как именно это происходит, «по общему признанию, довольно сложная проблема», — сказал Стюарт. Детали варьируются в зависимости от того, к какому учёному вы с этим вопросом обратитесь.
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, и у них было целых восемь пальцев, отметил Стюарт. Однако наличие пятипалой схемы у большинства ныне живущих четвероногих указывает на то, что этот признак, вероятно, является «гомологией» — которая является общей для всех организмов, поскольку у них есть общий предок. Общий предок всех ныне живущих четвероногих, должно быть, каким-то образом эволюционировал до наличия пяти пальцев и передал эту особенность своим потомкам.

Общий предок объясняет, почему у млекопитающих появилось пять пальцев, но не говорит нам, каким образом это случилось. Одна из теорий — канализация — идея о том, что со временем ген или признак становятся более стабильными и с меньшей вероятностью мутируют. Стюарт привёл пример шейных позвонков: у млекопитающих почти всегда семь таких позвонков, хотя это число, похоже, не даёт особого преимущества. Согласно этой теории, если число работало миллионы лет, нет причин его менять.
Однако не все исследователи согласны с идеей канализации. Кимберли Купер (Kimberly Cooper), специалист по эволюционной генетике из Калифорнийского университета в Сан-Диего, указывает, что у многих млекопитающих, включая человека, в качестве мутации возникает полидактилия, или наличие более пяти пальцев. Существует множество мутаций, которые могут вызвать полидактилию, но недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, продемонстрировало, что это может произойти из-за мутации всего одного нуклеотида в гене sonic hedgehog.

«Если это так просто, — спросила Купер, — почему не существует полидактильных видов?»
Она утверждает, что это должно быть 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 серьёзным проблемам со здоровьем. Но пока никто не представил конкретных доказательств, сказал в своём в интервью Live Science Стюарт.
«Мы можем задать очень простой вопрос о том, почему мы не видим больше пяти пальцев, и, похоже, мы должны прийти к простому ответу, — сказал он. — Но это действительно глубокая проблема. Это делает [данную область] действительно захватывающей.»