Ученые выяснили, что наш нос мог произойти от древней исчезнувшей челюсти

История эволюции лица млекопитающих, включая наш нос, возможно, оказалась сложнее, чем считалось ранее. Исследование, проведенное японскими учеными из Токийского университета, выявило некоторые удивительные факты о развитии лица у эмбриональных мышей, опровергнув общепринятые представления об эволюции верхней челюсти. Эта работа также может пролить свет на понимание некоторых человеческих пороков развития.

Сложная область: челюстно-лицевая область позвоночных

Челюстно-лицевая область, включающая в себя часть черепа, отвечающую за формирование лица, является одной из самых сложных областей тела позвоночных. В эту область входят такие структуры, как верхняя челюсть, нос и кости черепа. Одна из главных загадок для ученых — понять, как эти структуры развивались в ходе эволюции, особенно то, как челюсть млекопитающих развивалась по сравнению с челюстями других позвоночных.

В частности, ведутся споры о том, как кости верхней челюсти млекопитающих соотносятся с костями не млекопитающих амниот (например, рептилий) и как эти структуры развивались у человека по сравнению с другими млекопитающими. Это привело к появлению ряда теорий, но вопрос остается неясным.

Мышь (Mus musculus) - широко используемая модель для изучения развития млекопитающих, поскольку она имеет сходство с нашим собственным развитием. Однако, несмотря на ее частое использование, исследователям не хватало подробных описаний развития черепа мышей. Это затрудняло попытки сравнить их развитие лица с развитием других видов, включая человека. На самом деле, понимание того, как формируется лицо у мышей, необходимо для того, чтобы пролить свет на эволюционные механизмы, наблюдаемые у других позвоночных, включая человека.

Тщательное изучение развития лица у мышей

Чтобы восполнить эти пробелы, японская группа исследователей проанализировала развитие лица у эмбрионов мышей, начиная со средней стадии и до самого рождения. Для этого исследователи использовали передовые методы: окрашивали срезы тканей, чтобы выделить кости, хрящи и нервы, которые затем реконструировали в 3D-модели. Благодаря этому методу они смогли проследить точные этапы формирования черепа и челюсти.

Первые результаты подтвердили, что раннее развитие головы и периферических нервов у мышей происходит по схемам, характерным для других челюстных позвоночных. Аналогично, начальное формирование хряща в основании черепа сходно с тем, что наблюдается у рептилий. Однако именно при изучении верхней челюсти исследователи сделали неожиданное открытие.

До сих пор преобладающей теорией считалось, что челюсть млекопитающих была напрямую унаследована от рептилий. Однако результаты этого исследования скорее подтверждают гипотезу, называемую голомаксиллярной, ранее предложенную той же группой. Согласно этой теории, нос млекопитающих на самом деле произошел от древней утраченной челюсти, известной как предчелюстная кость, которая отделилась от верхней челюсти в процессе эволюции.

В это же время должен был появиться новый сегмент челюсти, называемый резцом. Эта новая структура объединяет элементы предковых костей, таких как перегородчатая кость (связанная с ноздрями) и сошник (кость, образующая носовую перегородку у некоторых рептилий). Следовательно, эта перестройка могла бы коренным образом изменить морфологию лица млекопитающих.

Какие последствия это имеет для понимания человека?

Это открытие не ограничивается мышами, оно также может объяснить некоторые стадии развития лица у людей. В период внутриутробного развития формируется временная кость верхней челюсти, называемая резцом, которая затем срастается с верхней челюстью. Изменения в этом процессе могут привести к определенным врожденным дефектам.

Например, расщелина губы и неба — аномалии, при которых верхняя губа или небо не закрываются должным образом, — могут быть объяснены путем более детального понимания этой структурной реорганизации. Проливая свет на эволюционное происхождение этих структур, исследователи предлагают новые пути профилактики и лечения этих заболеваний.