Правда ли, что утконос — единственное существо, у которого есть гены птицы, рептилии и млекопитающего?

Популярная история про утконоса гласит, что якобы этот зверёк обладает одновременно генами целых трёх классов позвоночных: пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Мы решили проверить, корректно ли такое утверждение с точки зрения науки.

СМИ утверждают, будто «биологи выяснили, что утконос имеет гены птиц, рептилий и млекопитающих одновременно». Такую же информацию можно встретить на различных развлекательных сайтах, в подборках занимательных фактов, в социальных сетях, блогах и интернет-викторинах. Гены рептилий, как утверждают авторы подобных публикаций, отвечают у утконосов за то, что «самки откладывают яйца, а самцы вырабатывают яд». Гены птиц же якобы делают для утконосов возможной «электрорецепцию — она позволяет им искать добычу в илистых мутных водоёмах. Такие рецепторы, способные улавливать электричество в окружающей среде, находятся у зверька по краям клюва (что очень похоже на расположение "компаса" у многих перелётных птиц)». Помимо этого, в интернете обращают внимание на то, что «данные млекопитающие являются обладателями вителлогенин-гена, который обычно можно найти у птиц и рептилий. Именно этот ген отвечает за производство в яйце белка, которым питается зародыш утконоса».

Вопреки распространённому представлению, гены не описывают состояние организма и его отношение к тому или иному классу животных (например, нет такого гена, который бы означал «быть птицей»). Они, скорее, отвечают за некие характерные процессы или умения (например, уметь вырабатывать молоко для вскармливания детёнышей или, наоборот, уметь откладывать яйца). Поэтому формулировка «иметь ген птицы» или «иметь ген рептилии» в целом не очень корректна. Так, генетически человек и курица идентичны примерно на 60%, что не говорит о том, что человек имеет гены птицы.

Полностью геном утконоса был расшифрован в 2021 году, однако частичные расшифровки публиковались с 2004 года. Внимание учёных это животное привлекает особенностями строения своего тела. В описании упомянутого выше исследования 2021 года, на которое ссылаются во многих проверяемых публикациях, геном утконоса сравнивали, в частности, с геномом человека, ехидны, мыши, опоссума, курицы и зелёной ящерицы. В выводах статьи не было формулировки о том, что утконос имеет гены птиц и рептилий, — учёные лишь уточняли, как шла эволюция на примере обретения или утраты тех или иных генов. 

Вместе с ехиднами утконос относится к отряду однопроходных. Его название описывает особенность представителей входящих в отряд видов — кишечник, выделительная и половая системы у них открываются в единую клоаку, что роднит их с земноводными, пресмыкающимися, птицами и некоторыми видами рыб (акулами, скатами и двоякодышащими). 

Помимо этого, утконос откладывает яйца, но выкармливает детёнышей молоком, не имеет во взрослом возрасте зубов (вместо этого перетирает пищу роговыми пластинами), вырабатывает яд и чует добычу с помощью электрических сигналов. Именно обладание такими необычными характеристиками, скорее всего, и привело к тому, что в СМИ появились утверждения, якобы утконос имеет гены других классов млекопитающих. 

Утконос действительно обладает одной функциональной (VTG2) и одной частичной (VTG1) копией гена, отвечающего за производство гликолипопротеина вителлогенина, который, в свою очередь, играет важную роль в формировании желтка яйца. Рептилии и птицы, к примеру, имеют три копии гена VTG и умеют откладывать яйца, а у медоносных пчёл вителлогенин и вовсе отвечает за распределение труда и социальные связи. Однако наличие такого гена ещё не даёт возможность говорить о том, что существо обладает генами птицы, насекомого или пресмыкающегося; человек также имеет частичную последовательность этого гена, как и некоторым другие млекопитающие (например, опоссумы). 

Однако из-за того, что утконосы имеют неполный набор этих генов, обеспечить желток яйца необходимыми питательными веществами на весь срок развития детёныша они не могут. В отличие от птичьих, яйца утконоса больше времени находятся внутри материнского организма, чем вне его, — около месяца утконос носит яйца и только 10 дней их высиживает. 

При этом, отмечают секвенировавшие геном учёные, утконосы обладают геном, который кодирует молочные белки, выделяемые во время лактации. Помимо трёх копий, характерных для всех млекопитающих, утконосы имеют ещё две дополнительные: CSN2 и CSN3, чьи функции учёным пока неизвестны. И хотя молочные железы у самок утконоса имеются, сосков у них нет — молоко вытекает на живот матери через расширенные поры. 

Наличие клюва, как и отсутствие зубов, также не делает живое существо автоматически птицей. Некоторые млекопитающие, чья принадлежность к этому классу не оспаривается, также не имеют зубов — например, муравьеды и панголины. Клюв утконоса не аналогичен птичьему — он натянут между предчелюстной костью и нижней челюстью и представляет собой не твёрдое образование, а мягкое и кожистое, на поверхности которого расположены тысячи рецепторов, позволяющих обнаруживать добычу. Наличие электрорецепции также присуще и другим млекопитающим — гвианскому дельфину и ехидне.

Способность вырабатывать яд наиболее распространена у пресмыкающихся, членистоногих, насекомых и рыб, но тем не менее встречается и у млекопитающих. Так, ядовиты некоторые виды землероек, щелезубов, вампировых летучих мышей и даже один вид приматов — толстый (он же медленный) лори. 

Однако яд утконоса включает в себя дефензины (белки млекопитающих для уничтожения бактерий и вирусов) и гормон под названием глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1), которые также характерны именно для млекопитающих, а не насекомых, пауков или змей. 

Этим список удивительных особенностей утконосов не ограничивается. Как выяснили учёные, у него десять половых хромосом вместо обычных для млекопитающих двух: XXXXXXXXXX у самки и XYXYXYXYXY у самца, которые связаны в кольцевую структуру. Ни у одного другого млекопитающего (а также птицы или рептилии) такой структуры нет, она встречается только у некоторых беспозвоночных и у растений. Впрочем, на основании этого факта никому не пришло в голову написать новость о том, что утконосы, оказываются, обладают генами растений. 

Таким образом, утконос, действительно, крайне необычный представитель млекопитающих, однако журналисты излишне вольно трактовали результаты работы учёных, секвенировавших его геном. Те лишь указали, что животное имеет некоторые гены, полноценно функционирующие у представителей других классов, что лишь подтверждает теорию эволюции видов Дарвина, но не говорит о том, что утконосы прямо их унаследовали у птиц или рептилий. Более того, в редуцированном состоянии некоторые из упомянутых генов есть даже у человека, что, впрочем, не эквивалентно тому, что человек обладает, например, генами пресмыкающихся.

Изображение на обложке: Australian Geographic