Атавизм

Атави́зм (лат. atavus — предок) — фенотипическое проявление у представителей определённого биологического вида признаков, характерных для их эволюционных предшественников, но утраченных в ходе филогенетического развития.

Механизм возникновения атавизма

Атавизмом принято называть явление, при котором у особи проявляются черты, характерные для ранних этапов эволюции её предков, но не встречающиеся у ближайших поколений. В основе этого феномена лежит сохранение в геноме современных видов аллелей, ответственных за проявление данных признаков. Обычно такие аллели находятся в репрессированном состоянии, поскольку нормальное онтогенетическое развитие включает механизмы эпигенетической регуляции, подавляющие экспрессию этих древних генов. Однако в некоторых случаях из-за мутаций или воздействия внешних факторов на процессы эмбрионального развития эти механизмы могут быть нарушены. В результате древний ген, который ранее был заблокирован, начинает активно функционировать, вызывая появление архаичных черт.

В другом случае, например, при стрессе, механизм блокировки работы генов может ослабнуть или исчезнуть, что приводит к активации древних генов и проявлению утраченных признаков. Таким образом, атавизмы могут появляться спорадически, когда различные факторы активизируют генетические программы, ответственные за формирование морфологических структур, характерных для предковых форм. Эти структуры могут сохраняться на протяжении всей жизни организма, отражая его эволюционную историю.

Классификация атавизмов

Классификация атавизмов у современных индивидов может быть разделена на четыре группы в зависимости от механизма их возникновения:

Атавистические проявления, обусловленные недостаточным развитием органов

• Дети с дву- или трёхкамерным сердцем. Эти случаи отражают незавершённое развитие сердца, при котором сохраняется структура, аналогичная таковой у низших позвоночных.
• «Волчья пасть» — расщелина губы или нёба: Этот дефект возникает как результат нарушения слияния эмбриональных структур, приводящего к сохранению аномалий, напоминающих таковые у некоторых беспозвоночных.
• Гипоплазированные органы. Такие состояния характеризуются уменьшением размеров органа по сравнению с нормой, что может быть связано с остановкой его роста на ранних стадиях онтогенеза.

Атавизмы данного типа представляют собой рудиментарные органы, которые формируются вследствие неполной дифференцировки тканей и сохраняют морфологические особенности, свойственные более древним филогенетическим группам.

Сохранение эмбриональных структур, типичных для предков

• Боталлов проток. Это состояние характеризуется сохранением протока между лёгочной артерией и аортой, который обычно закрывается после рождения, однако иногда остаётся открытым, напоминая анатомию некоторых рептилий.
• Латеральные свищи шеи. Данные аномалии связаны с персистенцией жаберных щелей, которые обычно регрессируют во время эмбриогенеза, но могут оставаться открытыми, создавая подобие жаберных отверстий у рыб.
• Щитоязычный канал. Эта структура представляет собой остаток щитовидной железы, которая сохраняет свою связь с основанием языка, подобно тому, как это наблюдается у амфибий.

Этот класс атавизмов включает структуры, которые остаются неизменёнными даже после завершения процесса органогенеза, хотя обычно они подвергаются инволюции или трансформации в ходе нормального развития организма.

Нарушения миграции органов в процессе онтогенеза:

• Тазовая локализация почек. В этом случае почки не достигают своего обычного местоположения в брюшной полости, оставаясь в области таза, что напоминает расположение этих органов у низших позвоночных.
• Крипторхизм — неопущение яичек. При крипторхизме яички не опускаются в мошонку, оставаясь в брюшной полости или паховом канале, что является примером задержки их миграции, наблюдаемой у многих млекопитающих.

Такие атавизмы возникают в результате нарушений процессов миграции органов во время эмбрионального развития, что приводит к их локализации в позициях, соответствующих более ранним стадиям филогенеза.

Формирование функционально активных структур, присущих предковым формам:

• Полимастия — наличие дополнительных сосков или молочных желёз. Данный феномен отражает сохранение признаков, связанных с наличием множественных пар молочных желёз у древних млекопитающих.
• Сохранение обеих дуг аорты. У большинства высших позвоночных сохраняется лишь одна дуга аорты, тогда как у низших представителей класса присутствуют обе дуги; данный атавизм демонстрирует возврат к этой древней схеме кровообращения.
• Рёбра в шейном отделе позвоночника. Наличие рёбер в шейном отделе характерно для некоторых пресмыкающихся и земноводных, но редко встречается у млекопитающих. Этот атавизм указывает на частичное возвращение к более архаичной организации скелета.

Данные атавизмы включают функциональные структуры, которые были утрачены в процессе эволюции, но проявляются вновь, представляя собой черты, характерные для более древних таксономических групп.

Примеры атавизмов

Трёхпалая конечность у современных лошадей

Современные лошади происходят от древних пятипалых предков. На протяжении эволюции эти животные постепенно утратили боковые пальцы, сохранив только одну центральную фалангу, которая и стала основой для копыта. Однако иногда у лошадей могут развиваться дополнительные пальцы, что служит своеобразным напоминанием о прошлых стадиях их эволюционного пути. Эти «лишние» пальцы не выполняют функциональной роли и считаются рудиментарными образованиями.

Хвостовые придатки у людей

В редких случаях у человека может сохраняться хвостовой придаток, хотя обычно он исчезает в процессе эмбриогенеза. Этот остаток может сильно различаться по своей структуре: от мягких тканей без костной основы до полноценных позвонков. Такие случаи указывают на следы нашего общего происхождения с позвоночными животными, которые имели хвосты на ранних этапах эволюции.

Гипертрихоз у людей

Гипертрихоз — это состояние, при котором наблюдается чрезмерный рост волос на теле. Это явление может быть связано с генетическими факторами и напоминать о наших более волосатых предках, таких как ранние представители рода Homo. Хотя современные люди в основном лишены густого волосяного покрова, гипертрихоз демонстрирует возможность возврата к древним признакам.

Полимастия у людей

Полимастия характеризуется наличием дополнительных молочных желёз или сосков. Этот признак также считается атавизмом, указывающим на общие корни с предковыми формами млекопитающих, у которых было больше пар молочных желёз. Дополнительные железы могут быть полностью развитыми или иметь лишь рудиментарный вид.

Регенерация утраченных структур у ящериц

Многие виды ящериц способны восстанавливать потерянный хвост через процесс автотомии (самоампутации). Новый хвост может отличаться от оригинального, например, иметь менее сложную структуру позвоночника или другие особенности. Эта способность указывает на древние механизмы восстановления тканей, которые сохранились у некоторых видов пресмыкающихся.

Задние конечности у китов

У некоторых видов китов сохраняются рудиментарные таз и кости задних конечностей. Примерно один кит из пятисот рождается с задними конечностями, которые выступают за стенки тела. Эти конечности могут быть развиты в разной степени и включать основные кости конечностей сухопутных млекопитающих, такие как бедренная, большая берцовая и малоберцовая кости, а также стопы и пальцы. Этот атавизм демонстрирует, что киты произошли от сухопутных млекопитающих, которые имели задние конечности.

Зубы у курицы

В лабораторных условиях учёные смогли вызвать появление зубов у курицы, комбинируя ткани двух видов. Это показало, что у курицы есть все гены, необходимые для выращивания зубов, но им недостаёт одного ключевого белка. Добавление этого белка приводит к появлению структур, напоминающих зубы. Этот атавизм демонстрирует, что птицы произошли от рептилий, которые имели зубы, и что гены, ответственные за рост зубов, все ещё присутствуют в их геноме.