Откуда взялись яйца и почему люди не вылупляются из них

Мутация, которая покорила сушу

Первые позвоночные, выбравшиеся на сушу, — земноводные предки — оставались привязаны к воде намертво. Их икра, лишённая защитной оболочки, могла развиваться только в водоёме, как и сегодня у лягушек. Переломный момент наступил около 320 миллионов лет назад, в каменноугольном периоде, когда появилась группа животных, названных амниотами, — предков современных рептилий, птиц и млекопитающих. Их главным эволюционным изобретением стало амниотическое яйцо — своеобразный «частный водоём», окружающий зародыша защитными оболочками и позволяющий ему развиваться вне воды. Учёные из Бристольского университета называют это событие одной из ключевых инноваций в истории позвоночных. [1]

Интересно, что классическое представление о твёрдой скорлупе как о главном достижении амниот недавно было пересмотрено. Исследование, опубликованное в 2023 году, показало: судя по всему, первые амниоты вообще не откладывали яйца в привычном смысле, а удерживали зародышей внутри тела значительно дольше — эта стратегия, названная «продлённым удержанием эмбриона», могла быть даже более важной защитной адаптацией, чем сама твёрдая скорлупа. Как отмечает соавтор исследования профессор Майкл Бентон, доподлинно неизвестно, рождались ли первые детёныши амниот в пергаментных яйцах или сразу живыми — но именно эта родительская забота, а не скорлупа сама по себе, дала им решающее преимущество перед более примитивными предками. [2]

Почему яйца такие разные по форме

Долгое время считалось, что форма птичьего яйца зависит в первую очередь от размера кладки или места гнездования. Но масштабное исследование 2017 года, опубликованное в журнале Science, перевернуло эти представления. [3] Команда под руководством биолога Мэри Кэссуэлл Стоддард из Принстонского университета проанализировала почти 50 тысяч яиц полутора тысяч видов птиц и обнаружила: главным фактором, определяющим форму яйца, оказалась способность птицы к полёту. Сильные, выносливые летуны откладывают более вытянутые и асимметричные яйца, тогда как почти сферические яйца характерны для птиц, плохо летающих или вовсе нелетающих, — например, для совообразных.

Объяснение простое и красивое: чтобы тело было обтекаемым и аэродинамичным для мощного полёта, брюшная полость птицы со временем эволюционно «сжалась», оставляя меньше места для внутренних органов, включая репродуктивную систему. Вытянутая, асимметричная форма позволяет сохранить нужный объём яйца — то есть достаточно желтка и белка для питания зародыша — даже при уменьшенной ширине. При этом, как выяснили учёные, форму яйца определяет не твёрдая скорлупа, а гибкая внутренняя мембрана, по которой яйцо «отливается», проходя через яйцевод. [4]

Почему человек не рождается из яйца

Ответ на этот вопрос кроется в эволюционной истории млекопитающих. Все современные звери, кроме пяти видов однопроходных — утконоса и нескольких видов ехидн, — рождают живых детёнышей, хотя их далёкие предки-синапсиды, как и все амниоты, изначально откладывали яйца.

Разгадку помогло найти изучение генома. Исследование, опубликованное в 2008 году, показало, что у млекопитающих в ходе эволюции постепенно «отключились» гены вителлогенинов — белков, формирующих питательный желток яйца. [5] Причина в том, что примерно 200–310 миллионов лет назад у общего предка всех современных млекопитающих уже начали появляться гены казеина — белка молока, а значит, задолго до возникновения плаценты детёнышей начали выкармливать молоком. Когда позже, уже у сумчатых и плацентарных млекопитающих, сформировалась полноценная плацента, способная напрямую питать зародыша через материнский кровоток, необходимость в желтковом яйце отпала окончательно — и гены вителлогенина, лишившись работы, за миллионы лет мутаций попросту «замолчали», оставшись в нашем геноме молчаливым эволюционным следом.

Так что репродуктивная система современного человека — прямое следствие этой длинной эволюционной цепочки. Сначала предки научились удерживать зародыша внутри тела дольше обычного, затем освоили выкармливание молоком, а плацента довершила дело, сделав внешнее яйцо попросту ненужным. Утконос и ехидна — редкое напоминание о том, что когда-то этот путь для всех млекопитающих, включая наших предков, начинался именно с яйца.