Посмотрите на коготь. Часто встречается у четвероногих животных по всему миру, это один из самых универсальных инструментов природы. Медведи используют когти как для копания, так и для защиты и нападения. Игольчатые когти орла могут проколоть череп их жертвы. И львы могут втягивать свои массивные когти для легкого движения, прежде чем выкинуть их для охоты. Даже предки приматов использовали эти впечатляющие придатки, пока их когти не превратились в ногти. Так что же в нашем эволюционном прошлом привело к этой маникюрной адаптации, и что могут сделать ногти, чего не могут их более острые кузены?
Когда ногти впервые появились в летописи окаменелостей около 55,8 миллионов лет назад, когти уже более 260 миллионов лет присутствовали у предков млекопитающих и рептилий. Но, несмотря на временную пропасть между их появлением, обе эти адаптации являются частью одной эволюционной истории. И ногти, и когти сделаны из кератина - жесткого волокнистого белка, который также содержится в рогах, чешуях, копытах и волосах. Этот белок вырабатывается так называемой кератиновой матрицей. Эта белковая фабрика, богатая кровеносными сосудами и питательными веществами, производит бесконечный поток кератина, который плотно упакован в клетки, называемые кератиноцитами. Эти клетки высокой плотности придают ногтям и когтям их прочность.
Поскольку ногти развились из когтей, обе адаптации продуцируют кератиноциты одинаково. Клетки вырастают из матрикса, выходя из кожи, где они умирают, и превращаются в водостойкую оболочку. Основное различие между двумя кератиновыми покрытиями заключается в их форме, которая зависит от формы кости на конце конечностей животного. У когтей слой кератиноцитов соответствует узкой кости пальца, оборачиваясь вокруг конца пальца и излучаясь наружу, образуя конусообразную структуру. Животные с ногтями, с другой стороны, имеют более широкие пальцы, и кератиноциты покрывают только верхнюю поверхность их широких костей.
Вполне возможно, что ногти просто сохранялись как побочный эффект приматов, обладающими более широкими, более ловкими пальцами. Но, учитывая то, что мы знаем о местах обитания наших предков-приматов, более вероятно, что ногти имели свои мощные преимущества.
Высоко в пологе леса, где жили эти приматы, широкие кости пальцев и обширные подушечки пальцев были идеальными для захвата узких ветвей. И ногти улучшили эту хватку еще больше. Обеспечивая жесткую поверхность для прижима, приматы могут растягивать свои колодки, чтобы создать еще больший контакт с деревьями. Кроме того, ногти улучшили чувствительность их пальцев, предоставляя дополнительную поверхность для обнаружения изменений давления во время лазания. Эта комбинация чувствительности и ловкости дала нашим предкам точный моторный контроль, необходимый для того, чтобы схватить насекомых, ущипнуть ягоды и семена и прочно удерживать тонкие ветви. Эволюция ногтей и эволюция противоположных пальцев рук и ног тесно связаны. И когда наши предки спустились с деревьев, эта гибкая хватка позволила им создавать и использовать сложные инструменты.
Даже если бы у широких пальцев были спортивные когти, их острые концы, вероятно, мешали бы обычным задачам этих приматов. Когти идеально подходят для прокалывания, разрывания и зацепления, но их острие делают захват трудным и потенциально опасным. Тем не менее, как когти, так и ногти используются неожиданным образом. Ламантины используют ногти, чтобы схватить пищу, и исследователи считают, что ногти на ногах слона могут ощущать вибрации в земле, чтобы помочь им слышать. Между тем, некоторые приматы, такие как мадагаскарская руконожка, повторно приобрели когти. Они используют эти удлиненные придатки, чтобы постукивать по ветвям и стволам, прослушивая пустотелые секции своими ушами, похожими на летучих мышей. Когда они слышат там шум, они зарываются в дерево и протыкают личинки своим игольчатым средним пальцем.
