Новое исследование обнаруживает глубокие эволюционные истоки уникального анатомического паттерна млекопитающих

Исследователи из Университета Мидвестера под руководством Маргарет Холл, Ph.D. и Джеффри Плохоцки, Ph.D., с помощью детальных анатомических вскрытий и изучения эмбрионального развития показали, что мышцы, контролирующие уникальные перинеальные структуры млекопитающих, демонстрируют удивительно древний паттерн.

Перинеальная структура млекопитающих, образовавшаяся в результате разделения клоаки, является важным эволюционным новшеством. Оно обеспечивает множество анатомических конфигураций, разнообразные репродуктивные стратегии и точный контроль выделения, доступный только млекопитающим. Учёные с удивлением обнаружили, что, несмотря на структурную сложность промежности, её мышцы демонстрируют возвращение к простой схеме послойной организации стенки тела, которая датируется более чем 360 миллионами лет назад — временем происхождения первых четвероногих (тетрапод), вышедших из воды на сушу. У базальных позвоночных, например рыб, стенка тела организована в два мышечных слоя, важных для плавания. Однако при переходе к наземному образу жизни у большинства тетрапод она расширилась до четырёх слоёв для стабилизации туловища против силы тяжести и облегчения сложных движений конечностей. У амниот, позвоночных, способных размножаться на суше, в грудной и брюшной стенке четыре мышечных слоя, но в тазу и промежности сохраняются исходные два. Млекопитающие, в отличие от других амниот, распространили четыре мышечных слоя и на промежность, что позволило им контролировать новые структуры, связанные с наружными гениталиями и анусом.

Плацентарные млекопитающие, включая человека, — единственная группа позвоночных, у которой развился специализированный комплекс перинеальных структур: эректильные ткани пениса и клитора, уретра, дистальная часть прямой кишки, анус и произвольные мышцы, управляющие ими. Большинство позвоночных имеют лишь одно отверстие — клоаку, служащую для размножения и выделения, что требует относительно простого мышечного контроля. Разделение клоаки на отдельные сложные структуры потребовало от млекопитающих развития соответствующих более сложных и точных механизмов мышечного контроля.

Авторы обнаружили свидетельства перестройки мышечных слоёв стенки тела во время эмбрионального развития, которая поддерживает разделение клоаки на отдельные структуры и сохраняется во взрослом состоянии. Это исследование впервые определяет четыре серийно гомологичных мышечных слоя стенки туловища в промежности млекопитающих, которые поддерживают уникальную перинеальную структуру, возникшую в результате разделения клоаки.