Уши, чтобы слышать. Глаза, чтобы видеть. Нос, чтобы дышать и нюхать. И так далее. Однако предназначение некоторых частей человеческого организма объяснить непросто. Зачем, к примеру, нужен копчик, волосы на ногах?

До Чарльза Дарвина ученые на полном серьезе полагали, что рудименты «созданы для симметрии» или «чтобы дополнить схему природы». Дарвин же дал более логичное объяснение: органы, которые не помогают, но и особо не мешают в процессе естественного отбора, и постепенно вырождаются. Кстати, рудименты послужили одним из доказательств теории эволюции.

Если рудименты есть у всех без исключения людей, то атавизмы – удел избранных. Речь о признаках, полностью утраченных в процессе эволюции (например, хвосте или густом волосяном покрове по всему телу наподобие меха животных). Ученые объясняют появление атавизмов тем, что их гены не исчезают полностью в ходе эволюции, а только теряют активность, и могут при определенных условиях проявлять себя. В старину от людей с атавизмами шарахались или же показывали их за деньги на ярмарках: «Спешите видеть удивительного человека-зверя и хвостатого ребенка!». Сегодня все понимают, что атавизм не делает человека неполноценным. При этом зачастую такие люди прибегают к услугам пластических хирургов.

Рудименты и атавизмы интересны и полезны биологам. Исследуя их, можно проследить путь эволюции. Теоретически рудименты и атавизмы могут принести пользу человечеству как виду: наличие в генотипе «лишних» записей делает вид более гибким в приспособлении к меняющимся условиям. Однако зачем нужны малофункциональные, а то и вовсе бесполезные органы простому человеку? Есть ли от них какой-то толк или только лишь хлопоты?

Рудименты

Термин «рудимент» в таком значении широко употребляется в русской научной литературе, несмотря на то, что он противоположен своему первоначальному значению в латинском языке. В англоязычной литературе наряду с ним употребляется более адекватный термин vestige, образованный от лат. vestigium - след (в прямом и переносном смыслах слова). Целесообразно в русском языке также использовать термин вестигий для обозначения органа, вторично уменьшившегося и/или упростившегося в ходе эволюции, чтобы не путать его с зачатком - органом, еще не достигшем окончательного размера и строения.

Анализ Чарльзом Дарвином рудиментарных (то есть вестигиальных) органов и частей организма во многом способствовал формированию доказательной базы происхождения человека от других представителей животного мира.

В XIX веке ученые насчитывали около 180 рудиментов. К ним причисляли органы, которые в настоящее время признаны жизненно важными: коленные мениски, щитовидную, вилочковую и шишковидную железы. Сегодня список рудиментов значительно сократился. Противники теории эволюции утверждают, что у человека нет ни одного ненужного органа. Тем не менее, большинство ученых сходятся на том, что некоторые органы по большей части утратили функцию, что позволяет отнести их к рудиментам.

Человеку, в отличие от обезьяны, хвост не нужен. Его и нет. Однако часть позвоночника, поддерживающая хвост, осталась - это копчик. Копчик состоит из четырех-пяти маленьких позвонков, располагающихся ниже крестца. У взрослого человека эти позвонки срастаются в единую малоподвижную структуру.

Большинство людей не задумываются о своем копчике. Этот рудимент не помогает, но и не мешает жить. У женщин во время родов копчик отгибается назад, пропуская плод. Однако иногда копчик, будучи богато иннервированным, становится источником весьма неприятных болей. Они возникают при его избыточном загибе вперед вследствие индивидуальных особенностей строения либо травмы. Что характерно: боль возникает после длительного сидения, особенно на мягком стуле. Обычно для устранения боли бывает достаточно рекомендовать пациентам сидеть на жесткой поверхности (при этом опора идет на седалищные бугры, а не на копчик) и пройти курс физиотерапии. В редких случаях, когда консервативное лечение не помогает, приходится хирургически удалять копчик.

Что делать с аппендиксом, чтобы он не причинял забот? В настоящее время профилактическое удаление аппендикса считается неоправданным: оно приводит к снижению иммунитета, кроме того, как и любая операция на брюшной полости, может вызывать образование спаек. Остается жить с аппендиксом и надеяться, что он не воспалится. Кстати, итальянские ученые показали, что кормление грудью снижает риск аппендицита: при сроке кормления от 4 до 7 месяцев риск снижается на 10%, а при сроке кормления более 7 месяцев - почти в 2 раза!

Молочные железы у мужчин

При гормональных нарушениях (например, как побочный эффект приема некоторых лекарств или вследствие алкоголизма) грудь у мужчин может увеличиваться и даже выделять молоко. Лечение заключается в устранении причины, вызвавшей нарушение.

Также мужчин возможен рак груди, хотя встречается он в 100 раз реже, чем у женщин и имеет намного меньшее социальное значение. Мужчины, как правило, раньше, чем женщины, замечают изменения в размере груди, поэтому лечение оказывается своевременным. Да и косметический эффект от удаления груди для мужчин имеет меньшее психологическое значение.

Волосы на теле

Зубы мудрости

Ушные мышцы

Единственный плюс этого рудимента - ушные мышцы можно использовать для естественной подтяжки лица с помощью точечного массажа.

Своим названием эта анатомическая структура обязана тому, что Чарльз Дарвин упомянул ее в своей работе «Происхождение человека и половой отбор» как пример рудимента. При этом сам Дарвин назвал его вулнеровской верхушкой в честь английского скульптора Томаса Вулнера, который обратил внимание на наличие этого образования, работая над скульптурой Пака.

Ген, определяющий наличие дарвинова бугорка, является аутосомно-доминантным, однако обладает неполной пенетрантностью (то есть, не у каждого лица, имеющего данный ген, будет иметься бугорок).

Атавизмы

еще в двадцатых годах писали о том, какие важные функции выполняет так называемая мигательная перепонка.Как свидетельствуют исследования, это образование играет важную роль, и без нее «полноценная зрительная функция была бы сильно затруднена». В частности, «глазное яблоко человека способно поворачиваться на 180°-200°. Без полулунной складки угол поворота был бы гораздо меньше». Полулунная складка «является поддерживающей и направляющей структурой, увлажняет глаз, помогая двигаться более эффективно». «Еще одна функция полулунной складки – собирать инородный материал, который попадает на поверхность глазного яблока. Для этого складка выделяет клейкое вещество, которое собирает инородные частицы и формирует из них комок с целью легкого удаления без риска поцарапать или повредить поверхность глазного яблока». Это удаление происходит следующим образом: «Если глаз держать открытым, когда в него попадет инородное тело, глазное яблоко все время будет многократно поворачиваться внутри, пытаясь сбросить объект на полулунную складку и далее в область слезного мясца… После нескольких попыток ресница окончательно захватывается полулунной складкой и перемещается на кожу у внутреннего края глазной щели».

Копчик, который называется «остатком редуцированного хвоста», служит важным местом прикрепления определенных тазовых мышц: «три – пять маленьких копчиковых косточек, без сомнения, являются частью большой опорной системы, состоящей из костей, связок, хрящей, мышц и сухожилий».

Еще говорится, что к рудиментам относится «особая мышца, позволяющая некоторым людям двигать ушами и кожей головы» . На самом деле мышцы наружного уха, по свидетельству исследователей, «нужны для того, чтобы обеспечить органу усиленное кровообращение, уменьшая таким образом опасность обморожения… Мышцы – это не просто сократительный орган. Они служат хранилищем гликогена и активно участвуют в обмене веществ. Если бы в строении наружного уха отсутствовали мышцы, питание его было бы затруднено». Что же касается отдельных случаев сильного развития таких мышц, то это «всего лишь одно из тысяч мелких индивидуальных особенностей, которые делают каждого человека уникальным». При этом, говоря о таких случаях аномального развития подкожных мышц, следует помнить, что у обезьян – как считают эволюционисты, ближайших родственников человека – уши неподвижны.

Витрувианский человек, Леонадро да Винчи

Наличие рудиментарных органов, как известно, является одним из доказательств теории эволюции Дарвина. Что же это за органы?

Рудиментарными называют органы, которые утратили свое значение в ходе эволюционного развития. Они закладываются еще во внутриутробном состоянии и сохраняются на всю жизнь в отличие от так называемых провизорных (временных) органов, которые есть только у зародышей. От атавизмов рудименты отличаются тем, что первые встречаются крайне редко (сплошной волосяной покров у человека, дополнительные пары молочных желез, развитие хвоста и т. д.), вторые же - присутствуют почти у всех представителей вида. О них - рудиментарных органах человека - и поговорим.

Вообще вопрос о том, какова роль рудиментов в жизни того или иного организма и что, собственно, считать таковыми, все еще остается довольно сложным для физиологов. Ясно одно: рудиментарные органы помогают проследить путь филогенеза. Рудименты показывают наличие родства между современными и вымершими организмами. А еще эти органы в числе прочего являются доказательством действия естественного отбора, удаляющего ненужный признак. Какие же человеческие органы можно считать рудиментами?

Схема копчика человека

Это нижний отдел позвоночника, который состоит из трех или пяти сросшихся позвонков. Он представляет собой не что иное, как наш рудиментарный хвост. Несмотря на рудиментарный характер, копчик является довольно важным органом (как и другие рудименты, которые, хоть и утратили большую часть своего функционала, все еще остаются весьма полезными для нашего организма).

Передние отделы копчика необходимы для прикрепления мышц и связок, которые участвуют в функционировании органов мочеполовой системы и дистальных отделов толстого кишечника (к ним крепятся копчиковая, подвздошно-копчиковая и лобково-копчиковая мышцы, которые формируют мышцу, поднимающую задний проход, а также заднепроходно-копчиковая связка). Помимо того, к копчику прикрепляется часть мышечных пучков большой ягодичной мышцы, которая отвечает за разгибание бедра. А еще копчик нужен нам для того, чтобы правильно распределять физическую нагрузку на таз.

Рентгеновский снимок зубов мудрости, растущих неправильно

Зубы мудрости

Это восьмые зубы в зубном ряду, в простонародье именуемые восьмеркой. Как известно, свое название «восьмерки» получили в связи с тем, что прорезаются значительно позже остальных зубов - в среднем в возрасте от 18 до 25 лет (у некоторых людей не прорезаются вообще). Зубы мудрости считаются рудиментами: в свое время они были необходимы нашим предкам, но после того как рацион питания Homo sapiens значительно изменился (уменьшилось потребление твердой и жесткой пищи, люди стали употреблять еду, подвергшуюся термической обработке), а объем мозга увеличился (вследствие чего природе «пришлось» уменьшить челюсти Homo sapiens) - зубы мудрости решительно «отказываются» вписаться в наш зубной ряд.

Эти «хулиганы» среди зубов то и дело норовят вырасти вкривь и вкось, из-за чего изрядно мешают другим зубам и общей гигиене полости рта: вследствие неправильного расположения «восьмерок» между ними и соседними зубами то и дело застревает пища. Да и зубной щетке добраться до зубов мудрости не так-то просто, поэтому их часто поражает кариес, что приводит к удалению больного зуба. Однако при правильном расположении зубов мудрости они, к примеру, могут служить опорой для мостовидных протезов.

Удаленный аппендикс

Аппендикс

В среднем длина придатка слепой кишки у человека составляет около 10 см, ширина - всего 1 см. Тем не менее он может доставить нам много хлопот, а в средние века «болезнь кишок» и вовсе являлась смертным приговором. Нашим предкам аппендикс помогал переваривать грубую пищу и, конечно, играл очень важную роль в функционировании всего организма. Но и сегодня этот орган вовсе не так бесполезен. Серьезную пищеварительную функцию он, правда, давно не выполняет, зато выполняет защитную, секреторную и гормональную функции.

Схема мышц головы человека, над ушными раковинами видны ушные мышцы

Ушные мышцы

Представляют собой мышцы головы, окружающие ушную раковину. Ушные мышцы (точнее, то, что от них осталось) - это классический пример рудиментарных органов. Это и понятно, ведь люди, которые умеют двигать ушами, встречаются довольно редко - куда реже, чем люди, которые бы не имели копчика, аппендикса и т. п. рудиментов. Функции, которые выполняли ушные мышцы у наших предков, вполне понятны: разумеется, они помогали шевелить ушами для того, чтобы лучше слышать приближающегося хищника, соперника, сородичей или добычу.

Схема мышц тела человека

Пирамидальная мышца живота

Относится к передней группе мышц области живота, однако в сравнении с прямой мышцей имеет очень небольшие размеры, а по внешнему виду напоминает небольшой треугольник из мышечной ткани. Пирамидальная мышца живота – рудимент. Она имеет значение только у сумчатых животных. У многих людей она отсутствует вовсе. У тех же, кто является счастливым обладателем этой мышцы, она натягивает так называемую белую линию живота.

Эпикантус — кожная складка верхнего века

Эпикантус

Этот рудимент характерен только для монголоидной расы (или, например, для африканских бушменов - самого древнего народа на планете, потомками которого, по сути, все мы и являемся) и представляет собой кожную складку верхнего века, которую мы видим при восточном разрезе глаз. К слову, именно благодаря этой складке и создается эффект «узких» монголоидных глаз.

Причины возникновения эпикантуса точно не известны. Но большинство исследователей склоняются к версии о том, что кожная складка на верхнем веке возникла вследствие природных условий проживания человека - к примеру, в условиях суровых холодов или, напротив, пустынь и жаркого солнца, когда эпикантус призван защищать глаза.

Схема гортани человека, под номером 5 обозначены морганиевы желудочки гортани

Морганиевы желудочки гортани

Этот орган представляет собой мешковидные углубления, находящиеся между истинными и ложными голосовыми складками по правой и левой сторонам гортани. Они имеют значение для создания так называемой общей резонаторной камеры, то есть резонансного голоса. Видимо, морганиевы желудочки нужны были нашим предкам для того, чтобы создавать серию определенных звуков и защищать гортань.

К рудиментарным органам можно отнести и некоторые другие, кроме того, у представителей определенных рас могут быть свои рудименты, не характерные для других рас. Например, стеатопигия у вышеупомянутых бушменов и родственных им готтентотов - отложение большого количества жира на ягодицах. Запасы жира при этом играют ту же функцию, что и горбы у верблюдов.

В этой статье мы рассмотрим атавизмы и рудименты: дадим их определения и характеристики, приведем примеры. Следует понимать, что это не синонимы. Прочитав данную статью, вы узнаете, в чем разница между такими понятиями, как атавизмы и рудименты.

Что такое рудименты?

Рудименты - это не части тела, оказавшиеся вовсе ненужными. Они лишь утратили, хотя бы частично, свое первоначальное назначение. Считаемые рудиментами органы играют в функционировании организма определенную роль. Попробуйте, например, отнять крылья у страуса... Без них этому животному будет хуже или лучше? Ответ очевиден: хотя крылья у него менее функциональны, чем у других птиц, они нужны страусу. Крылья ему, например, позволяют удерживать при перемещении равновесие.

Крылья попугая Какапо

В Новой Зеландии встречается попугай какапо. Он, подобно страусу, совершенно не умеет летать. Однако у него есть маленькие крылья, мышцы на которых атрофированы, а также недоразвитый киль. Зверек этот ведет ночной образ жизни. Он бегает по земле и очень любит лазить по деревьям. Кое-что из жизни птиц тем не менее он все-таки делает. Попугай, залезая на большую высоту, выполняет изредка прыжки, пользуясь просто для планирования своими крыльями. Однако этот прыжок заканчивается чаще всего неудачно. "Птица" зачастую плюхается о землю. Попугай не приспособен лазить по деревьям. Однако это его основное занятие. А вот к полету он полностью приспособлен, поскольку тело этой птицы идентично по конструкции другим попугаям (за исключением отдельных аспектов). Но какапо совершенно не умеет летать. Однако он пытается, что порой заканчивается печально.

Нужны ли рудименты?

Таким образом, рудименты могут быть полезными, однако они являются всегда остатком чего-то, что в прошлом было гораздо более эффективно. У этого попугая крылья являются рудиментарными, поскольку они потеряли способность (частично) выполнять свои прежние функции. Та же история и со страусом. Летать он уже не способен, однако у него остались крылья (а также полые кости скелета, которые для полноценных птиц являются типичными).

Не исключение здесь и человек. У нас тоже есть атавизмы и рудименты. Примеры последних - аппендикс, который является органом, безусловно, полезным. Однако у наших предков его значение было существеннее - в переваривании пищи он играл более важную роль. Поэтому аппендикс является рудиментом. Но иногда определить, какую роль играют рудименты и атавизмы у человека, несколько сложнее. Например, ответить на вопрос, для чего коренные зубы необходимы нам сегодня, уже не так просто. Известно, что боли и хлопоты, доставляемые ими, заставляют нас порой обращаться к хирургу.

Значение аппендикса в организме человека

Одним из самых известных человеческих рудиментов является, пожалуй, аппендикс. С ним тесно связано понятие аппендицита (воспаления этого червеобразного отростка). В хирургической практике, что интересно, операции по поводу аппендицита - одни из самых частых. Болезнь зачастую таит в себе серьезные осложнения в виде абсцесса (образуется гнойник брюшной полости) и перитонита (покрывающая брюшную полость ткань воспаляется).

Однако аппендикс несет в себе и полезные функции. Он поддерживает в кишечнике микробиологический баланс, способствует адекватному пищеварению, а также поддерживает локальный иммунитет, поскольку в нем содержится большое количество лимфоидной ткани.

Что такое атавизмы?

Одним из важнейших доказательств эволюционной теории являются атавизмы. Они встречаются довольно часто и сегодня являются хорошо изученными. Атавизмами называются признаки, которые проявляются у определенной особи и не соответствуют виду, распространенному в настоящий момент. Это следы, которые сохранились из-за того, что они были когда-то естественными для особи, которая находилась на более низкой ступени эволюции. Она совершенствовала с течением времени свои внешние и функциональные качества, избавляясь постепенно от лишних признаков. Но в генетическом коде сохранились следы особи старого образца, поэтому и возникают порой атавизмы. Они присутствуют с самого рождения у особи и не могут образоваться в течение жизни. Это зачастую наследный признак.

От каких предков могут проявляться рудименты и атавизмы?

Наличие рудиментов и атавизмов доказывает существование эволюции. И сейчас вы в этом убедитесь. Млекопитающие, а также птицы, являются все без исключения предками рептилий. В свою очередь, рептилии были предками земноводных, земноводные - рыб и т. д. Можно утверждать, что лишь от наших предков могут проявляться атавизмы. Однако параллельные ветви не смогут никаким образом влиять друг на друга. Например, атавизмы человек может иметь от млекопитающих (шерсть, соски, хвост) и даже рептилий (так называемое "змеиное сердце"). Как вы уже, вероятно, догадались, рудименты у нас также имеются лишь от млекопитающих, земноводных, рептилий и рыб. А атавизмы и рудименты от параллельных эволюционных ветвей (в нашем случае - птиц) невозможны. Так же птицы не проявят никогда признаков млекопитающих, но могут проявить признаки рептилий. Таким образом, наличие у животных рудиментов и атавизмов (как и у человека) - это не случайность, а событие закономерное, предсказываемое эволюционной теорией.

Атавизмы у человека

Примеры атавизмов в человеческом организме можно привести следующие.

1. Удлиненный копчик, или хвостовой отросток. Он появляется в результате того, что, как считает Дарвин, у человека есть общие корни с обезьяной, обладавшей хвостом.

2. Густой волосяной покров. У человека обилие волос на лице и теле выдает признаки наших предков. Эти признаки позволяли им существовать в разных климатических условиях. Такой покров с течением времени начал уменьшаться, но в некоторых случаях он переформировался в атавизм. Выражается этот атавизм в излишке волос на лице (борода у женщин) и на теле (длинная густая шерсть).

3. Встречается наличие дополнительной пары сосков. О том, что человек произошел от млекопитающего, свидетельствует наличие трех пар сосков на теле. Органы эти зачастую не функциональны, однако бывают случаи, когда, наряду с основными, работают и лишние молочные железы.

Почему атавизмы проявляются далеко не у всех?

Даже если полностью утрачено внешнее проявление признака, в геноме могут сохраняться еще долгое время фрагменты генетических "программ", которые обеспечивали развитие у предков данного признака. Одним из главных и, пожалуй, самым филигранным из принципов регуляции в организме работы генов является посттранскрипционный контроль. То есть все, что ген, отвечающий за развитие того или иного атавизма, "наработал", "подчищается" в развивающейся клетке эмбриона. Таким образом, не формируется ненужный признак. Однако при особых обстоятельствах (экстремальные воздействия на эмбрион, мутации) эти программы-гены все-таки могут сработать. Именно тогда мы сталкиваемся с аномалиями, которые иногда могут быть смертельно опасными (например, в случае с овальным окном, незакрывшимся межпредсердным отверстием).

Судьба рудиментов

Рудименты же, по генетической сути своей, являются практически "неподавляемыми". Поэтому они обнаруживаются у большей части особей (например, у человека - копчиковые позвонки, коренные зубы и др.). Важно отметить при этом, что данные признаки не несут обычно существенного вреда для индивида. Возможно, они даже являются потенциальным базисом, служащим для развития в будущем полезного признака. Можно предположить, что они будут изъяты эволюцией из генетического кода совсем нескоро. Или даже вовсе не будут изъяты.

Таким образом, существует большая разница между такими понятиями, как "атавизм" и "рудимент". Отличие заключается в том, что рудименты проявляются практически у всех особей, тогда как атавизмы - лишь у некоторых.

Мнение Чарльза Дарвина

Что же думает по этому поводу Чарльз Дарвин? Основоположник эволюционной теории полагал, что атавизмы и рудименты являются важнейшим признаком того, что люди, как и остальные существа, с течением времени развивались в другие виды. Сторонники этой идеи настолько увлеклись поиском неработающих органов, что в человеческом организме нашли их около 200. Их теории на данный момент были опровергнуты. Существование рудиментов и атавизмов, конечно, никто не отрицает, но вот значение их - спорный момент. Было доказано, что большинство этих органов имеет функциональное назначение. Однако это не исключает, что генетическая предрасположенность, благодаря которой формируются атавизмы и рудименты (примеры их не ограничиваются представленными в данной статье) заложена в каждом организме.

Речь идет об атавизмах и рудиментах — эти понятия часто соседствуют друг с другом, иногда вызывают путаницу и имеют разную природу. Простейший и, наверно, самый известный пример, в котором соседствуют оба понятия, относится к, так сказать, нижней части человеческого тела. Копчик, окончание позвоночника, в котором срослись несколько позвонков, признан рудиментарным. Это рудимент хвоста. Хвост, как известно, есть у многих позвоночных, но нам, Homo sapiens, он вроде бы и ни к чему. Однако природа зачем-то сохранила человеку остаток этого некогда функционального органа. Младенцы с настоящим хвостом крайне редко, но все же рождаются. Иногда это просто выступ, наполненный жировой тканью, порой хвост содержит в себе преобразованные позвонки, и его обладатель даже способен шевелить своим нежданным приобретением. В данном случае можно говорить об атавизме, о проявлении в фенотипе органа, который был у далеких предков, но отсутствовал у ближайших.

Итак, рудимент — норма, атавизм — отклонение. Живые существа с атавистическими отклонениями выглядят порой пугающе и в силу этого, а также по причине редкости явления вызывают большой интерес со стороны широкой публики. Но еще больше атавизмами интересуются ученые-эволюционисты, и именно потому, что эти «уродства» дают интересные подсказки по истории жизни на Земле.

Глаза у кротов, живущих под землей, а также у протеев — земноводных, обитающих в воде в темных пещерах, относятся к рудиментам. Пользы от них немного, чего не скажешь о крыльях страуса. Они играют роль аэродинамических рулей при беге, используются для обороны. Самки защищают крыльями птенцов от палящих лучей солнца.

Тайна, скрытая в яйце

Ни у одной из современных птиц нет зубов. Точнее, так: есть птицы, например некоторые виды гусей, которые имеют в клюве ряд мелких острых выростов. Но, как говорят биологи, эти «зубы» не гомологичны настоящим зубам, а являются именно выростами, которые помогают удерживать в клюве, например, скользкую рыбину. При этом у предков птиц зубы обязательно должны были быть, ведь они потомки теропод, хищных динозавров. Известны и останки ископаемых птиц, у которых зубы наличествовали. Точно не понятно, по каким причинам (возможно, из-за изменения типа питания или в целях облегчения тела для полета) естественный отбор лишил птиц зубов, и можно было бы предположить, что в геноме современных пернатых генов, отвечающих за формирование зубов, уже не осталось. Но это оказалось неправдой. Причем задолго до того, как человечество что-то узнало о генах, в начале XIX века догадку о том, что и современные птицы могут отращивать подобие зубов, высказал французский зоолог Этьен Жоффруа Сент-Илер. Он наблюдал некие выросты на клюве эмбрионов попугаев. Это открытие вызвало сомнения и толки и было в конце концов забыто.

А почти десять лет назад, в 2006 году, американский биолог Мэтью Харрис из Университета штата Висконсин заметил на конце клюва эмбриона курицы выросты, напоминающие зубы. Эмбрион был подвержен смертельной генетической мутации talpid 2 и не имел шансов дожить до вылупления из яйца. Однако за время этой короткой жизни в клюве несостоявшегося цыпленка выработались два типа тканей, из которых формируются зубы. Строительный материал для подобных тканей гены современных птиц не кодируют — эта способность была утрачена предками пернатых десятки миллионов лет назад. Зародыши зубов у эмбриона курицы не были похожи на тупоконечные моляры млекопитающих — они имели заостренную коническую форму, совсем как у крокодилов, которые, как динозавры и птицы, включаются в группу архозавров. Кстати, выращивать моляры у куриц пробовали и успешно, когда методом генной инженерии внедряли в куриный геном гены, отвечающие за развитие зубов у мышей. Но зубы эмбриона, которого исследовал Харрис, появились без всякого постороннего вмешательства. «Зубные» ткани возникали благодаря чисто куриным генам. Значит, эти гены, не проявлявшиеся в фенотипе, дремали где-то в глубине генома, и лишь фатальная мутация их пробудила. Для подтверждения своего предположения Харрис провел эксперимент с уже вылупившимися цыплятами. Он заразил их вирусом, искусственно созданным методом генной инженерии, — вирус имитировал молекулярные сигналы, возникающие при мутации talpid 2. Эксперимент принес результат: на клюве цыплят на короткое время появлялись зубы, которые затем бесследно растворялись в ткани клюва. Работу Харриса можно считать доказательством того факта, что атавистические признаки есть следствие нарушений в развитии зародыша, которые пробуждают давно замолкшие гены, и главное — гены давно утраченных признаков могут продолжать находиться в геноме почти 100 млн лет спустя после того, как эволюция эти признаки уничтожила. Почему такое происходит, точно неизвестно. Согласно одной из гипотез, «молчащие» гены могут оказаться не совсем молчащими. У генов есть свойство плейотропичности — это возможность одновременного влияния не на одну, а на несколько фенотипических черт. В этом случае одна из функций может быть блокирована другим геном, при том что другие остаются вполне «рабочими».

Удавы и питоны имеют так называемые анальные шпоры — одиночные когти, являющиеся рудиментом задних ног. Известны случаи появления у змей атавистических конечностей.

Странная живучесть

Узнать о зубастых цыплятах и совершить открытие удалось почти случайно — все из-за того, что, как уже говорилось, мутация убивала эмбрион еще до появления на свет. Но очевидно, что мутации или другие изменения, вызывающие к жизни древние гены, могут оказаться и не столь фатальными. Иначе как объяснить гораздо более известные случаи атавизмов, обнаруженных у вполне жизнеспособных существ? Вполне совместимы с жизнью такие наблюдаемые у человека атавизмы, как многопальцевость (полидактилия) на руках и ногах, многососковость, случающаяся и у высших приматов. Полидактилия свойственна лошадям, которые при нормальном развитии ходят на одном пальце, ноготь которого превратился в копыто. Но для древних предков лошади многопальцевость была нормой.

Существуют отдельные случаи, когда атавизм привел к серьезному эволюционному повороту в жизни организмов. Клещи семейства Crotonidae атавистическим путем вернулись к половому размножению, в то время как их предки размножались партеногенезом. Нечто сходное произошло у ястребинки волосистой (Hieracium pilosella) — травянистого растения семейства астровых. Далеко не все, кого в зоологии называют четвероногими (tetrapoda), четвероноги на самом деле. Например, змеи и китообразные происходят от сухопутных предков и также включаются в надкласс tetrapoda. Змеи утратили конечности вчистую, у китообразных передние конечности стали плавниками, а задние практически исчезли. Но появление атавистических конечностей отмечено как у змей, так и у китообразных. Известны случаи, когда у дельфинов обнаруживалась пара задних плавников, и четвероногость как бы восстанавливалась.

Рудиментарные кости таза некоторых китообразных давно утратили свою первоначальную функцию, однако их бесполезность поставлена под сомнение. Этот рудимент не только напоминает о том, что киты произошли от четвероногих, но и играет актуальную роль в процессе размножения.

Больше кость — больше потомства

Впрочем, о четвероногости у китов напоминает кое-что еще, и здесь мы переходим к области рудиментов. Дело в том, что у некоторых видов китообразных сохранились рудименты тазовых костей. Эти кости уже давно не связаны с позвоночником, а значит, и со скелетом в целом. Но что же заставило природу сохранить информацию о них в генном коде и передавать ее по наследству? В этом главная загадка всего явления под названием рудиментация. Согласно современным научным представлениям, о рудиментах не всегда можно говорить как о лишних или бесполезных органах и структурах. Вероятнее всего, одна из причин их сохранения именно в том, что эволюция нашла рудиментам новое, не свойственное ранее применение. В 2014 году американские исследователи из Университета Южной Каролины опубликовали в журнале Evolution интересную работу. Ученые исследовали размеры тазовых костей китов и пришли к выводу, что эти размеры коррелируются с размером пенисов, а мышцы пениса крепятся как раз к рудиментарным тазовым костям. Таким образом, от величины кости зависела величина китового полового органа, а большой пенис предопределял успех в размножении.

То же самое с человеческим копчиком, который упоминался в начале статьи. Несмотря на рудиментарное происхождение, этот участок позвоночника имеет немало функций. В частности, к нему крепятся мышцы, задействованные в управлении мочеполовой системой, а также часть пучков большой ягодичной мышцы.

Аппендикс — червеобразный отросток слепой кишки — порой доставляет человеку немало неприятностей, воспаляясь и вызывая необходимость хирургического вмешательства. У травоядных животных он имеет значительный размер и был «сконструирован» для того, чтобы служить своего рода биореактором для ферментации целлюлозы, которая является конструктивным материалом растительных клеток, но плохо переваривается. В человеческом организме такой функции у аппендикса нет, но есть другая. Кишечный отросток — это своего рода питомник для кишечной палочки, где оригинальная флора слепой кишки сохраняется в неприкосновенности и размножается. Удаление аппендикса влечет за собой ухудшение состояния микрофлоры, для восстановления которой приходится применять лекарственные препараты. Также этот орган играет определенную роль в иммунной системе организма.

Гораздо труднее увидеть пользу от таких рудиментов, как, например, ушные мышцы или зубы мудрости. Или глаза у кротов — эти органы зрения рудиментарны и ничего не видят, но могут стать «воротами» инфекции. Тем не менее спешить объявлять что-то в природе лишним явно не стоит.