Τα ανθρώπινα χέρια, με τα πέντε ευκίνητα και ακριβή δάχτυλά τους , φαίνονται μοναδικά δικά μας, σχεδόν αποκλειστικά για εμάς. Ωστόσο, όταν η βιολογία και η παλαιοντολογία συμφωνούν, προκύπτει μια συναρπαστική ιδέα: αυτό που χρησιμοποιούμε σήμερα για να πληκτρολογήσουμε, να οδηγήσουμε ή να εκτελέσουμε ένα μαγικό κόλπο προέρχεται τελικά από τα πτερύγια των αρχαίων ψαριών. Η κατανόηση του πώς συμβαίνει η ανάπτυξη των πτερυγίων και των δακτύλων δεν είναι απλώς μια επιστημονική περιέργεια. Είναι ένα άμεσο παράθυρο στις πιο μακρινές μας ρίζες.
Τις τελευταίες δεκαετίες, χάρη σε τεχνικές όπως το CRISPR/Cas9, η αναπτυξιακή γενετική και τα νέα απολιθώματα , αρκετές διεθνείς ομάδες έχουν συναρμολογήσει αυτό το εξελικτικό παζλ. Μελέτες με ψάρια όπως το medaka και το zebrafish, με τα πνευμονόψαρα να θεωρούνται «ζωντανά απολιθώματα», με ποντίκια και με άλλα χερσαία σπονδυλωτά, έχουν επιτρέψει στους επιστήμονες να ανακατασκευάσουν πώς ένα πτερύγιο σχεδιασμένο για κολύμβηση σταδιακά έγινε ένα άκρο ικανό να υποστηρίξει βάρος στην ξηρά και τελικά σχημάτισε χέρια με σαφώς καθορισμένα δάχτυλα.
Από τα ψάρια στα τετράποδα: η κατάκτηση της ξηράς
Αν πάμε πιο πίσω από 350-380 εκατομμύρια χρόνια, βρήκαμε μια συγκεκριμένη γενεαλογία de peces που άρχισαν να εξερευνούν το επίγειο περιβάλλον, παρόμοιο με το Ψάρια που αψηφούν τα όρια μεταξύ νερού και ξηράςΑυτά τα ζώα ανέπτυξαν μια σειρά από βασικές καινοτομίες: αφενός, πνεύμονες ικανούς να εξάγουν οξυγόνο από τον αέρα και, αφετέρου, στιβαρά πτερύγια που άρχισαν να λειτουργούν ως στηρίγματα για την κίνηση σε ρηχά πυθμένα και, αργότερα, στην επιφάνεια.
Τα πρώτα τετράποδα —από τις ελληνικές λέξεις «τέτρα» (τέσσερα) και «πόδο» (πόδια) — εμφανίστηκαν σε αυτό το πλαίσιο. Αυτά τα τετράποδα σπονδυλωτά έγιναν οι πρόγονοι όλων των σημερινών αμφιβίων, ερπετών, πτηνών και θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων και ημών. Η βασική δομή που αναγνωρίζουμε στον σκελετό μας σήμερα (βραχίονας, αντιβράχιο, καρπός και δάχτυλα) αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια αυτής της μετάβασης από αυτά που κάποτε ήταν πτερύγια προσαρμοσμένα αποκλειστικά για κολύμβηση.
Με την πάροδο του χρόνου, τα αρχαία λοβωτά πτερύγια ορισμένων ψαριών - πλούσια σε μυς και με γερά εσωτερικά οστά - άρχισαν να μοιάζουν ολοένα και περισσότερο με ένα τμηματικό άκρο . Αρχικά, εμφανίστηκαν δομές συγκρίσιμες με το χέρι και το αντιβράχιο. Στη συνέχεια, εμφανίστηκαν μικρά επιπλέον οστά που μπορούν να ερμηνευτούν ως οι πρόδρομοι του καρπού και των δακτύλων. Σε ρηχά νερά, αυτά τα «σκίτσα» που έμοιαζαν με χέρια τους επέτρεπαν να σπρώχνουν μέσα από τη βλάστηση, να στηρίζονται στον πυθμένα και να κινούνται με μεγαλύτερο έλεγχο.
Τα πρώτα «χέρια» αυτών των πρωτόγονων τετραπόδων ήταν πολύ διαφορετικά από αυτά των σημερινών: ορισμένες γενεαλογικές γραμμές έδειχναν επτά ή οκτώ δάκτυλα ανά άκρο. Μόλις πριν από περίπου 340-360 εκατομμύρια χρόνια άρχισε να εδραιώνεται το μοτίβο των πέντε δακτύλων που κυριαρχεί τώρα σε περισσότερο από το 99% των χερσαίων σπονδυλωτών.
Από τα πτερύγια στα χέρια: ένα τροποποιημένο πτερύγιο, όχι κάτι εντελώς καινούργιο
Για πολύ καιρό, θεωρούνταν ότι το χέρι προέκυψε ως μια νέα δομή στα πρώιμα χερσαία ζώα . Ωστόσο, πρόσφατη εργασία που δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS) ανέτρεψε αυτή την ιδέα: το χέρι δεν εμφανίστηκε από το πουθενά στην ξηρά, αλλά μάλλον αποτελεί μια βαθιά μεταμόρφωση ενός προϋπάρχοντος πτερυγίου.
Ερευνητές από το Κέντρο Ολοκληρωμένης Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Mayor (Χιλή), μαζί με το Ανδαλουσιανό Κέντρο Αναπτυξιακής Βιολογίας στη Σεβίλλη και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, επικεντρώθηκαν στα θωρακικά και πυελικά πτερύγια των ψαριών , που βρίσκονται κοντά στα βράγχια και τον πρωκτό, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι αυτά τα πτερύγια είναι οι πραγματικοί πρόδρομοι των χεριών και των ποδιών μας και ότι το δίκτυο γονιδίων που χτίζει τα χέρια ήταν ήδη δυνητικά ενεργό σε αυτά τα υδρόβια εξαρτήματα.
Αντί να φανταζόμαστε το χέρι ως μια ριζική καινοτομία που σχετίζεται με την επίγεια ζωή, τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι μιλάμε για αρχαία γονιδιακά δίκτυα που επαναχρησιμοποιήθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν . Η μετάβαση από το πτερύγιο στο άκρο συνίστατο στην τροποποίηση, για εκατομμύρια χρόνια, γενετικών προγραμμάτων που υπήρχαν ήδη στα ψάρια, προσαρμόζοντας τη διάρκεια, την ένταση και τη θέση της δραστηριότητας διαφορετικών ρυθμιστικών γονιδίων.
Αυτή η οπτική ευθυγραμμίζεται με την ιδέα ότι οι άνθρωποι είναι απλώς ένα ακόμη ζώο μέσα στο εξελικτικό συνεχές . Γενετικά, μοιραζόμαστε ένα τεράστιο κλάσμα των γονιδίων μας με τα ψάρια (περίπου το 80%), επομένως η μελέτη του τρόπου σχηματισμού των πτερυγίων τους ισοδυναμεί, σε μεγάλο βαθμό, με τη μελέτη της δικής μας βιολογίας από τις ρίζες της.
Γονίδια Hox: Το κύριο σχέδιο των πτερυγίων και των δακτύλων
Ένας από τους βασικούς παράγοντες σε αυτή την ιστορία είναι τα γονίδια Hox, μια οικογένεια αναπτυξιακών γονιδίων που καθορίζουν τη θέση των οργάνων και των άκρων στο έμβρυο. Αυτά τα γονίδια λειτουργούν ως ένα κύριο σχέδιο, υποδεικνύοντας τι σχηματίζεται σε κάθε τμήμα του σώματος, από το κεφάλι μέχρι την ουρά.
Κατά τη Δεβόνια περίοδο, περίπου 360 εκατομμύρια χρόνια πριν, ορισμένα ψάρια άρχισαν να εμφανίζουν άκρα με ποικίλο αριθμό δακτύλων. Με το πέρασμα των γενεών, οι απόγονοι αυτών των πρώιμων τετραπόδων «πάγωσαν» ένα συγκεκριμένο γενετικό μοτίβο: πέντε δάκτυλα ανά άκρο . Αυτό το σχέδιο, που κωδικοποιείται σε μεγάλο βαθμό στα γονίδια Hox, έγινε τόσο επιτυχημένο και σταθερό που έχει διατηρηθεί στη συντριπτική πλειοψηφία των χερσαίων σπονδυλωτών.
Ακόμα και είδη που εξωτερικά φαίνονται να αποκλίνουν από το ανθρώπινο μοντέλο διατηρούν αυτήν την εσωτερική οργάνωση. Οι φάλαινες και τα θαλάσσια λιοντάρια διαθέτουν σκελετούς στα πτερύγιά τους με πέντε οστέινες ακτίνες που ισοδυναμούν με δάχτυλα . Οι νυχτερίδες εμφανίζουν εξαιρετικά επιμήκη δάχτυλα που ενώνονται με μεμβράνες που τους επιτρέπουν να πετούν. Στα άλογα και τα πτηνά, τα έμβρυα ξεκινούν την ανάπτυξη με πέντε δακτυλοειδή εξαρτήματα, τα οποία αργότερα σμίκρυνση, σύντηξη ή αναδιαμόρφωση δημιουργούν εξαιρετικά εξειδικευμένες οπλές ή φτερά.
Το 2016, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο —συμπεριλαμβανομένου του Tetsuya Nakamura— χρησιμοποίησε το CRISPR-Cas για να τροποποιήσει γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των άκρων σε ψάρια όπως το ζέβρα και το medaka. Συγκρίνοντας εμβρυϊκά κύτταρα από αυτά τα τροποποιημένα ψάρια με εκείνα από ποντίκια, ανακάλυψαν ότι τα ίδια γονίδια Hox που καθοδηγούν τον σχηματισμό πτερυγίων συμμετέχουν επίσης στην ανάπτυξη των δακτύλων στα χερσαία σπονδυλωτά. Με άλλα λόγια, οι ακτίνες των πτερυγίων και τα δικά μας δάκτυλα μοιράζονται την ίδια βασική «γενετική γλώσσα».
Ο ρόλος του γονιδίου Gli3 και της οδού Shh-Gli3 στον αριθμό των δακτύλων
Ένα άλλο ουσιαστικό στοιχείο για την κατανόηση της ανάπτυξης του χεριού είναι η οδός σηματοδότησης Shh-Gli3 (sonic hedgehog-Gli3) . Αυτή η μοριακή οδός λειτουργεί ως ένας λεπτός ρυθμιστής του αριθμού των δακτύλων που εμφανίζονται σε κάθε άκρο. Εάν η δραστηριότητά της μειωθεί, σχηματίζονται λιγότερα από πέντε δάχτυλα. εάν αυξηθεί, μπορούν να αναπτυχθούν περισσότερα.
Το γονίδιο Gli3, ειδικότερα, έχει μια βασική λειτουργία: περιορίζει τον αριθμό των δακτύλων σε πέντε . Όταν μεταλλάσσεται ή απενεργοποιείται σε ανθρώπους ή ποντίκια, εμφανίζονται χέρια και πόδια με έξι έως εννέα δάκτυλα, ένα φαινόμενο γνωστό ως πολυδακτυλία. Αυτή η πάθηση δεν είναι τόσο σπάνια: εκτιμάται ότι μεταξύ μίας στις 500 και μίας στις 1.000 γεννήσεις ανθρώπων παρουσιάζουν κάποιο βαθμό πολυδακτυλίας, και κάτι παρόμοιο παρατηρείται και σε άλλα θηλαστικά, πτηνά, ακόμη και σε γάτες και σκύλους.
Μια ομάδα από το Ισπανικό Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (CSIC), σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Mayor και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, αναρωτήθηκε τι θα συνέβαινε εάν το γονίδιο Gli3 απενεργοποιούνταν σε ψάρια που, κατ' αρχήν, δεν έχουν δάκτυλα . Για να διερευνήσουν αυτό το θέμα, χρησιμοποίησαν την τεχνολογία CRISPR/Cas9 και εξάλειψαν τη λειτουργία του Gli3 στο ψάρι medaka, ένα ιαπωνικό είδος που χωρίζεται από τα τετράποδα με περισσότερα από 400 εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης.
Το αποτέλεσμα ήταν εκπληκτικό: το medaka που δεν είχε δραστηριότητα Gli3 ανέπτυξε πολύ μεγαλύτερα πτερύγια με μεγαλύτερο αριθμό οστών . Αντί για τα συνηθισμένα τρία ή τέσσερα οστέινα στοιχεία, παρατηρήθηκαν επτά ή οκτώ, κάτι που θυμίζει εντυπωσιακά την πολυδακτυλία στα χέρια και τα πόδια των θηλαστικών. Είναι, κατά κάποιο τρόπο, μια «πολυδακτυλία πτερυγίων».
Χρησιμοποιώντας μοριακές και γενετικές μεθόδους, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα πτερύγια των ψαριών και τα δάχτυλά μας παράγονται με πολύ παρόμοιους, αν και όχι πανομοιότυπους, μηχανισμούς . Καθ' όλη τη διάρκεια της εξέλιξης, νέα γονίδια ενσωματώθηκαν σε αυτά τα ρυθμιστικά δίκτυα που είναι υπεύθυνα για την ανάπτυξη των άκρων, δημιουργώντας τον πολύπλοκο σκελετό των χεριών και των ποδιών όπως τον γνωρίζουμε σήμερα.
Αυτές οι μελέτες δείχνουν ότι η αρχική λειτουργία της οδού Shh-Gli3 σχετιζόταν με τον έλεγχο του μεγέθους των πτερυγίων . Αυτή η αρχέγονη λειτουργία έχει διατηρηθεί τόσο στα πτερύγια των ψαριών όσο και στα δάκτυλα των τετράποδων, υποδηλώνοντας μια βαθιά προγονική σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο δομών, πολύ πιο στενή από ό,τι είχε προηγουμένως φανταστεί.
Ένα «πρωτόγονο χέρι» σε πνευμονόψαρο
Για να περιορίσουν περαιτέρω την προέλευση των χεριών με δάχτυλα, μια άλλη ομάδα ερευνητών επικεντρώθηκε σε ένα πολύ ιδιαίτερο ψάρι: το αυστραλιανό πνευμονόψαρο (Neoceratodus forsteri) , το οποίο θεωρείται το πλησιέστερο ζωντανό ψάρι στα τετράποδα και έχει το παρατσούκλι «ζωντανό απολίθωμα» λόγω της ομοιότητάς του με είδη που κολύμπησαν όταν τα πρώτα τετράποδα σπονδυλωτά άρχισαν να περπατούν στην ξηρά.
Τα πτερύγιά τους αποτελούν ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα για τη μελέτη της μετάβασης από πτερύγιο σε άκρο . Κατά την εμβρυογένεση, ένα σύνολο γονιδίων καθοδηγεί τον μετασχηματισμό μιας άμορφης ομάδας προδρόμων κυττάρων σε αυτό που τελικά θα γίνει ενήλικα άκρα. Αυτά τα ίδια γονίδια εμπλέκονται επίσης στον σχηματισμό των πτερυγίων, αλλά οι εξελικτικές αλλαγές στον τρόπο και τον χρόνο ενεργοποιήσεώς τους οδηγούν σε διαφορετικά αποτελέσματα στα ψάρια και τα τετράποδα.
Η ομάδα ανέλυσε τη δραστηριότητα βασικών γονιδίων σε έμβρυα πνευμονόψαρων, όπως hoxa13 και hoxd13Και τα δύο σχετίζονται με την ανάπτυξη του «χεριού» στα χερσαία σπονδυλωτά. Ανακάλυψαν ότι το hoxa13 ενεργοποιείται σε μια σκελετική περιοχή του πτερυγίου, πολύ παρόμοια με την περιοχή που, στα τετράποδα, θα δημιουργήσει το ίδιο το χέρι. Αυτό το μοτίβο δεν είχε ανιχνευθεί ποτέ πριν σε πτερύγια. de peces πιο απομακρυσμένα από την γενεαλογία των τετράποδων.
Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι ένα «πρωτόγονο χέρι» ενσωματωμένο στο πτερύγιο υπήρχε ήδη στους προγόνους των χερσαίων ζώων . Ωστόσο, παρά την εμφάνιση αυτής της σύγχρονης γενετικής υπογραφής, το «χέρι» του πνευμονόψαρου μοιάζει μόνο εν μέρει με την ανατομία των χεριών των τετράποδων, επειδή δεν διαθέτει σαφώς διαφοροποιημένα μεμονωμένα δάχτυλα.
Για να κατανοήσουν το γιατί, οι ερευνητές παρατήρησαν τη συμπεριφορά του hoxd13 και άλλων γονιδίων που συνδέονται με τον σχηματισμό των δακτύλων. Στα τετράποδα, το hoxd13 ενεργοποιείται δυναμικά: αρχικά ενεργοποιείται στο μελλοντικό μικρό δάχτυλο και στη συνέχεια η έκφρασή του επεκτείνεται προς τον αντίχειρα, συντονίζοντας την ομαλή ανάδυση των πέντε δακτύλων . Ωστόσο, στα πτερύγια των πνευμονόψαρων ανιχνεύθηκε αρχικά ένα παρόμοιο μοτίβο, αλλά χωρίς αυτήν την επακόλουθη επέκταση. Το γονίδιο παρέμεινε ενεργό μόνο στο μισό του πτερυγίου, και άλλα γονίδια που θα έπρεπε να απενεργοποιηθούν για τον σχηματισμό των δακτύλων δεν ακολούθησαν το τυπικό μοτίβο των τετραπόδων.
Το συμπέρασμα είναι ότι αυτά τα πτερύγια διαθέτουν ένα είδος δομής που μοιάζει με χέρι, κοινή με τα τετράποδα, αλλά εξακολουθούσαν να μην έχουν υποστεί μια τελική εξελικτική «επιδιόρθωση» για να παράγουν άκρα με πλήρη δάκτυλα. Αυτή η προσαρμογή, προφανώς, συνέβη αργότερα, ήδη στη γενεαλογία των αυστηρά χερσαίων ζώων.
Σειριακή ομολογία: τι κοινό έχουν τα πτερύγια, οι καμάρες των βραγχίων και τα δάχτυλα
Η ανάπτυξη των πτερυγίων και των δακτύλων εμπίπτει επίσης σε μια ευρύτερη έννοια της εξελικτικής βιολογίας: τη σειριακή ομολογία . Αυτό αναφέρεται σε επαναλαμβανόμενες δομές στο σώμα (όπως σπόνδυλοι, δάχτυλα ή βραγχιακά τόξα) που μοιράζονται ένα κοινό αρχιτεκτονικό «θέμα» αλλά παρουσιάζουν τοπικές παραλλαγές στη μορφή και τη λειτουργία.
Μια πρόσφατη μελέτη της μικρής σαλάχι ( Leucoraja erinacea ) έδειξε ότι δύο διακριτοί κυτταρικοί πληθυσμοί στο έμβρυο μπορούν να δημιουργήσουν τις ίδιες επαναλαμβανόμενες δομές στον ενήλικα: σε αυτήν την περίπτωση, ζευγαρωμένα πτερύγια και τόξα βραγχίων, αυτές τις χονδροειδείς ράβδους που στηρίζουν τα βράγχια στα ψάρια και τα αμφίβια. Παραδοσιακά, πολλές σειριακές ομολογίες θεωρούνταν ότι εξηγούνταν από τη σταδιακή μετατροπή ενός μέρους του σώματος σε ένα άλλο κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.
Ήδη από τον 19ο αιώνα, ο Karl Gegenbauer πρότεινε ότι τα ζευγαρωμένα αποφύγματα των σπονδυλωτών με γνάθο - δηλαδή τα πτερύγια και τα άκρα - είχαν εξελιχθεί μέσω του μετασχηματισμού των βραγχιακών τόξων. Ωστόσο, τα σύγχρονα πειράματα δείχνουν ότι η εξήγηση μπορεί να πάει παραπέρα: η εστίαση δεν είναι μόνο στο ότι μια δομή γίνεται μια άλλη, αλλά και στην ύπαρξη μιας λειτουργικής ισοδυναμίας μεταξύ των κυττάρων που τα δημιουργούν.
Χρησιμοποιώντας τεχνικές ιχνηλάτησης κυττάρων και μεταμόσχευση σε έμβρυα ακτινοβολίας, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι τα κύτταρα που κανονικά σχηματίζουν τον σκελετό της βραγχιακής αψίδας θα μπορούσαν να ενσωματωθούν άψογα σε ένα αναπτυσσόμενο πτερύγιο και αντίστροφα. Αυτό υποδηλώνει ότι τα κύτταρα και από τις δύο περιοχές μοιράζονται μια κοινή σκελετική ικανότητα: είναι σε θέση να ανταποκρίνονται παρόμοια σε τοπικά σήματα που τους λένε να «σχηματίσουν ένα βράγχιο» ή «να σχηματίσουν ένα πτερύγιο».
Αυτός ο τύπος ισοδυναμίας βοηθά στην εξήγηση του γιατί διαφορετικά επαναλαμβανόμενα μέρη του σώματος, όπως οι σπόνδυλοι ή τα δάχτυλα των χεριών και των ποδιών , μπορούν να θεωρηθούν σειριακά ομόλογα, παρόλο που έχουν πολύ διαφορετικά σχήματα. Είναι πιθανό ότι εάν, σε ένα παρόμοιο πείραμα, κύτταρα που σχετίζονται με σπονδύλους από την οσφυϊκή περιοχή μεταμοσχευτούν στην αυχενική περιοχή κατά την ανάπτυξη, θα ανταποκριθούν επίσης όπως τα κύτταρα του λαιμού, αποδεικνύοντας ότι μοιράζονται αυτή τη βασική ικανότητα.
Το ανθρώπινο χέρι στο πλαίσιο άλλων ειδών
Σε αυτό το σενάριο, το ανθρώπινο χέρι παύει να είναι σπάνιο και γίνεται απλώς μια ακόμη παραλλαγή ενός κοινού σχεδίου . Ο Κάρολος Δαρβίνος το έχει ήδη σημειώσει αυτό στο "Περί της Καταγωγής των Ειδών": το ανθρώπινο χέρι, το σκάψιμο στόμα του τυφλοπόντικα, η οπλή του αλόγου, το πτερύγιο της φώκαινας και το φτερό της νυχτερίδας μοιράζονται το ίδιο βασικό μοτίβο οστών, παρά τις ακραίες διαφορές τους στην εμφάνιση και τη χρήση.
Η ανατομία του ανθρώπινου χεριού είναι εξαιρετικά εκλεπτυσμένη. Ο αντίχειρας, που ελέγχεται από έως και εννέα διαφορετικούς μύες που είναι αγκυροβολημένοι στο χέρι και το αντιβράχιο, παρέχει μια απίστευτα ακριβή ικανότητα λαβής και χειρισμού. Ο καρπός, που σχηματίζεται από ένα πολύπλοκο δίκτυο οστών και συνδέσμων, χρησιμεύει ως άρθρωση υψηλής ακρίβειας μεταξύ του χεριού και του αντιβραχίου, ενώ νευρικές απολήξεις φτάνουν στην άκρη κάθε δακτύλου, καθιστώντας το χέρι έναν πραγματικό αισθητήρα του περιβάλλοντός του.
Καθ' όλη τη διάρκεια της εξέλιξης, μικρές παραλλαγές στο σύνολο των γονιδίων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των άκρων -συμπεριλαμβανομένων των γονιδίων Hox, της οδού Shh-Gli3 και άλλων ρυθμιστών- έχουν δημιουργήσει θεαματικές προσαρμογές. Μακριά, μεμβρανώδη δάχτυλα στις νυχτερίδες για πτήση, τροποποιήσεις που μειώνουν τα λειτουργικά δάχτυλα σε μία μόνο οπλή στα άλογα ή πτερύγια που μετασχηματίζονται σε ισχυρές προωθητικές επιφάνειες στα δελφίνια - όλα με το ίδιο βασικό γενετικό "κιτ".
Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει συγκεκριμένα γονίδια που διαμορφώνουν συγκεκριμένα μέρη του χεριού: κάποια ρυθμίζουν το σχήμα του καρπού, άλλα το σχετικό μήκος κάθε δακτύλου και άλλα τη διαφοροποίηση μεταξύ επίπεδων και καμπυλωμένων νυχιών. Μικρές αλλαγές στη δραστηριότητα αυτών των γονιδίων είναι αρκετές για να μικρύνουν, να επιμηκύνουν ή να εξαλείψουν στοιχεία , τα οποία σε μακροεξελικτική κλίμακα μεταφράζονται σε μια τεράστια ποικιλία μορφών προσαρμοσμένων σε πολύ διαφορετικές λειτουργίες.
Σήμερα, η αναπτυξιακή γενετική επιβεβαιώνει τη διαίσθηση του Δαρβίνου: οι ορατές διαφορές μεταξύ της φτερούγας ενός γύπα και της πατούσας ενός λιονταριού μπορεί να είναι αποτέλεσμα ανεπαίσθητων προσαρμογών σε κοινά αναπτυξιακά προγράμματα . Γυναίκες και άνδρες, νυχτερίδες, φώκιες, αετοί και βραδύποδες κληρονομούν, στον πυρήνα τους, το ίδιο θεμελιώδες σχέδιο των πέντε ακτίνων των άκρων, τροποποιημένο και αναπροσαρμοσμένο ξανά και ξανά.
Δεδομένου αυτού του πλαισίου, το ερώτημα γιατί σχεδόν όλα τα σπονδυλωτά έχουν ακριβώς πέντε δάχτυλα παραμένει ανοιχτό. Έχουν προταθεί βιομηχανικές υποθέσεις, θεωρίες αναπτυξιακής αποτελεσματικότητας και εξηγήσεις γενετικής σταθερότητας, αλλά δεν έχει ακόμη επιτευχθεί οριστική συναίνεση. Αυτό που είναι σαφές, ωστόσο, είναι ότι τα χέρια και τα δάχτυλα που χρησιμοποιούμε καθημερινά είναι το εκλεπτυσμένο προϊόν αρχαίων πτερυγίων, προγονικών γενετικών δικτύων και εκατομμυρίων ετών εξελικτικών πειραματισμών, και ότι κάθε πρόοδος στην αναπτυξιακή βιολογία - από το CRISPR/Cas9 έως τις αναλύσεις γονιδιακής έκφρασης σε πνευμονόψαρα - μας φέρνει λίγο πιο κοντά στην αποκρυπτογράφηση του πώς συνέβη αυτός ο βαθύς μετασχηματισμός.
