Пенисы всех высших позвоночных оказались «родственниками»

Биологи из университета Флориды обнаружили, что у эмбрионов реликтовой рептилии гаттерии есть пенис. Работа опубликована в журнале Biology Letters.
Гаттерия или туатара (Sphenodon punctatus) — единственный сохранившийся представитель реликтового отряда клювоголовых (Rhynchocephalia). Ученые считают, что возраст клювоголовых насчитывает 250 миллионов лет, большинство представителей отряда вымерли в одно время с динозаврами. Найденные скелеты ископаемых клювоголовых очень похожи на скелеты гаттерий. Поэтому на примере гаттерии можно исследовать как механизмы эволюции рептилий, так и механизмы эволюции позвоночных в целом.
Для большинства амниот (высших позвоночных - пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) характерно внутреннее оплодотворение. При этом расположение, размер и даже количество фаллосов различаются у разных отрядов. Так, у млекопитающих, крокодилов и черепах один фаллос, у ящериц и змей фаллос сдвоенный и разделяется на два боковых ответвления. У большинства видов птиц и у гаттерий во взрослом возрасте орган редуцирован или отсутствует.

Несмотря на анатомическое разнообразие, часть биологов полагает, что фаллос у древних амниот развился от единого предка, а затем, в ходе эволюции, у разных отрядов амниот они видоизменялись или исчезали. Другие ученые считают, что у древних амниот фаллос отсутствовал, он развился позже в процессе эволюции в разных формах у разных отрядов. Разрешить спор ученых и подтвердить эволюцию фаллоса от единого предка могло бы исследование эмбрионов гаттерии. Если у зародышей обнаружатся выраженные внешние гениталии, это может стать подтверждением гипотезы.
Гаттерия относится к исчезающим видам и размножается очень медленно. Особи достигают половой зрелости в возрасте 15 — 20 лет, а самки откладывают яйца раз в четыре года. Поэтому возможности использовать для исследования живые эмбрионы у ученых не было. Вместо живых эмбрионов биологи исследовали гистологические препараты четырех эмбрионов гаттерии, хранящиеся в музее сравнительной зоологии при Гарвардском университете.
У всех высших позвоночных есть консервативная программа развития зародышей, контролирующая развитие фаллоса. Исследователи отобрали один из эмбрионов, который находился на той же стадии развития, что и другие зародыши амниот в момент формирования гениталий. Так как гистологические препараты представляют собой тонкие пластины рассеченных тканей, ученые создали 3D модель задней части эмбриона гаттерии. На трехмерной модели генитальные припухлости были видны в том же месте, что и у эмбрионов других аминот, в частности у ящерицы Anolis carolinensis.

Исчезновение пениса во взрослом наблюдается также у птиц, например у куриных зародышей пенис развивается, как и у большинства высших позвоночных, но в дальнейшем орган самоуничтожается в процессе апоптоза. Биологи из Флориды подтвердили гипотезу о единой эволюции пениса у высших позвоночных. Ранее ученые исследовали ископаемых панцирных рыб антиархов и обнаружили, что они обладали парным пенисом, который их потомки утратили в ходе эволюции. Таким образом, хотя в истории амниот он появлялся лишь однажды, в более широкой перспективе истории позвоночных это произошло дважды.