Эта самка кольчатой червяги (Siphonops annulatus) — весьма заботливая родительница: молодые особи после появления на свет некоторое время остаются рядом с матерью, питаясь ее кожными покровами и поглощая особую питательную жидкость, выделяемую клоакальным отверстием. Фото © Carlos Jared с сайта sciencenews.org
Долгое время считалось, что кормление потомства богатым жирами молоком свойственно только млекопитающим, однако теперь мы знаем примеры «молочного» вскармливания у представителей других классов, в том числе пауков, рыб, птиц и амфибий. Раньше уже было известно, что безногие амфибии червяги заботятся о своих детенышах, позволяя им питаться верхними слоями своей кожи, однако международная группа исследователей из Бразилии, США и Германии описала еще более необычный способ кормления. В течение двух месяцев после рождения потомства у самок кольчатой червяги (Siphonops annulatus) гипетрофированные железы эпителия яйцевода производят густую, богатую жирами и углеводами жидкость, которая в ответ на тактильную и акустическую стимуляцию выделяется из клоакального отверстия и служит кормом для маленьких червяг.
У многих рыб, амфибий и рептилий желток яйца — единственный источник питания, который мать предоставляет своим детенышам, причем рассчитывать на него детеныши могут лишь до рождения. Например, вышедшей из икринки молодой акуле или только что вылупившемуся крокодильчику приходится полагаться лишь на свои силы в дальнейших поисках пищи. Но, как хорошо известно, у некоторых животных забота о потомстве устроена сложнее: так, многие птицы выкармливают птенцов после их вылупливания, а все млекопитающие предоставляют новорожденным богатое питательными веществами молоко. И хотя мать тратит немалое количество ресурсов на лактацию, эти затраты перевешивает эволюционная выгода от выживания молодняка.
Предположительно, молочное вскармливание могло возникнуть еще в триасовом периоде у поздних цинодонтов, эволюционных предшественников млекопитающих, и с тех пор стало одной из основных характеристик всего класса (O. Oftedal, 2002. The Mammary Gland and Its Origin During Synapsid Evolution). Согласно одной из гипотез, самки цинодонтов выделяли жидкость для увлажнения тонкой скорлупы яиц, которые в сухом и жарком триаса подвергались большему риску осушения, чем яйца рептилий, защищенные минерализованной скорлупой(O. Oftedal, 2002. The Origin of Lactation as a Water Source for Parchment-Shelled Eggs). Впрочем, теперь есть сомнения в том, что цинодонты вообще были яйцекладущими (Первые амниоты были живородящими, «Элементы», 15.06.2023), а яйца древних рептилий были такими уж водонепроницаемыми (Ранние динозавры скорее всего откладывали кожистые яйца, «Элементы», 28.11.2023), так что загадка появления молочного вскармливания пока еще не разгадана.
Хотя молоком называют только секрет молочных желез у млекопитающих, есть другие животные, выкармливающие свое потомство функциональным аналогом молока. Наиболее известно зобное молоко птиц — творожистый секрет, выделяемый клетками пищеварительного тракта (зоба у голубей, пищевода и желудка — у фламинго и пингвинов). Зобное молоко богато жирами и белками, но, в отличие от молока, не содержит углеводов (A. Ward et al., 2001. Nutrient Composition Of American Flamingo Crop Milk). Некоторые рыбы выкармливают мальков эпидермальной слизью, без доступа к которой мальки погибают в точности как оставшиеся без молока детеныши млекопитающих (J. Buckley et al., 2010. Biparental mucus feeding: a unique example of parental care in an Amazonian cichlid; W. Hildemann, 1959. A Cichlid Fish, Symphysodon discus, with Unique Nurture Habits). А, например, самки паука-скакуна Toxeus magnus выделяют «молоко» из эпигастральной борозды, и выживаемость паучат заметно падает, если разлучить их с матерью до трехнедельного возраста (при наличии самки зрелости достигало 75% детенышей, а если самку убирали хотя бы на день раньше, этот показатель падал до 50%; Z. Chen et al., 2018. Prolonged milk provisioning in a jumping spider).
Этот дискус (Symphysodon sp.) выглядит покрытым мелкими паразитами, но на самом деле это — счастливый родитель, выкармливающий потомство своей слизью. К сожалению, пол у этих рыб определить трудно, а мальков кормят оба родителя, так что трудно сказать, папа это или мама
Среди амфибий своеобразное кормление молодняка до этого фиксировали у отдельных живородящих видов саламандр, жаб и червяг: до выхода из тела матери молодые особи в течение нескольких месяцев кормятся выделениями яйцевода, богатыми аминокислотами, углеводами и липидами (H. Greven, 1977. Comparative ultrastructural investigations of the uterine epithelium in the viviparous Salamandra atra Laur. and the ovoviviparous Salamandra salamandra (L.) (Amphibia, Urodela); M. Wake, R. Dickie, 1998. Oviduct structure and function and reproductive modes in amphibians). У яйцекладущих видов червяг отмечалась только «материнская дерматофагия» (maternal dermatophagy): молодые червяги питаются верхними слоями материнской кожи, на весь период выкармливания — около 2 месяцев, — меняющей свой блестящий цвет на матовый из-за накопления в ней липидов (Безногие земноводные кормят детенышей собственной кожей, «Элементы», 13.04.2006).
Изучая процесс такой дерматофагии у кольчатой червяги (Siphonops annulatus), исследователи обратили внимание на то, что во время ухода за потомством из клоакального отверстия матери выделяется некий секрет, который детеныши активно потребляют. Чтобы подробнее изучить этот процесс, ученые отловили шестнадцать самок червяг с только что вылупившимся потомством (от 4 до 13 малышей в выводке) и в течение двух месяцев содержали их в неволе в течение всего периода родительской заботы, после окончания которого кожа взрослых самок вновь становится блестящей. Большую часть времени кормящие матери проводили в характерной позе, свернувшись калачиком, тогда как детеныши в основном скапливались в дистальной части тела матери, проявляя особый интерес к ее клоакальному отверстию: они часто прикасались к нему и покусывали, а некоторые даже засовывали голову внутрь во время кормления.
Насытившись, детеныши заметно снижали активность, и выделение «молока» вскоре прекращалось. Чем больше было детенышей в выводке, тем сильнее различались их показатели длины и веса, что может отражать конкуренцию за материнские ресурсы и неодинаковый доступ к ее «молоку». Также наблюдались случаи кормления верхними слоями кожи матери, однако они происходили существенно реже, чем кормление «молоком»: всего раз в несколько дней, тогда как «молоко» выделялось ежедневно. Стоит заметить, что за стремительный рост молодняка (масса увеличивается больше чем вдвое уже в течение первой недели жизни) самки платят заметным истощением организма, и к концу двухмесячной заботы о детенышах они теряют около трети массы своего тела, поскольку все это время голодают (C. Jared et al., 2018. Life history and reproduction of the neotropical caecilian Siphonops annulatus (Amphibia, Gymnophiona, Siphonopidae), with special emphasis on parental care).
Во время кормления самка червяги держит свой дистальный конец приподнятым (А), при этом молодняк проявляет к нему повышенный интерес (B) и активно поедает выделяющееся «молоко» (С, D). Рисунок из обсуждаемой статьи
Чтобы выявить происхождение «молока», ученые сравнили гистологию клоаки, мочевого пузыря, конечного отдела кишечника и яйцеводов самок как во время, так и вне периода родительской опеки. Отличия были обнаружены только в строении яйцеводов: у кормящих самок по всей их длине появились железы, возникшие из гипертрофированных эпителиальных клеток, а просвет яйцевода содержал заметный объем жидкости. Анализ проб «молока» показал, что в нем содержатся жирные кислоты (в основном представленные пальмитиновой и стеариновой кислотами) и углеводы, а вот белка в нем оказалось удивительно мало. Авторы предполагают, что белки молодые червяги получают в основном из кожи матери, а вот углеводы и липиды восполняют, питаясь «молоком».
Любопытно, что, прикасаясь к материнской клоаке, детеныши издавали высокочастотные звуки, что, по-видимому, стимулировало мать начать кормление: их частота достигала пика как раз перед началом выделения «молока». Хотя о том, что червяги способны издавать звуки, известно давно, ранее эти звуки рассматривались только в контексте межвидового взаимодействия (например, как часть защитного поведения) или как способ ориентации в условиях подземных нор (G. Thurow, H. Gould, 1977. Sound Production in a Caecilian). Однако новые результаты показывают, что звуки могут играть роль и в общении матери и потомства, стимулируя взрослую особь начать кормление детенышей. Правда, не вполне понятно, каким образом червяги улавливают писк детенышей, учитывая, что их уши эффективнее воспринимают низкочастотные звуки, так что в тонкостях этого взаимодействия еще предстоит разобраться (E. Wever, 1975. The caecilian ear).
Таким образом, кольчатые червяги стали первыми яйцекладущими амфибиями, у которых обнаружили «молочное» вскармливание, и это еще раз подчеркивает общую малоизученность этого отряда амфибий, которых называют одними из наиболее загадочных позвоночных животных. И хотя за последние несколько десятилетий ученые узнали о червягах много нового, по словам Марка Уилкинсона (Mark Wilkinson), биолога-эволюциониста из Музея естественной истории в Лондоне и одного из ведущих специалистов по червягам, это лишь верхушка айсберга.
Источник: P. L. Mailho-Fontana, M. M. Antoniazzi, G. R. Coelho, D. C. Pimenta, L. P. Fernandes, A. Kupfer, E. D. Brodie Jr., C. Jared. Milk provisioning in oviparous caecilian amphibians // Science. 2024. DOI: 10.1126/science.adi5379.
Анна Новиковская
Источник: https://elementy.ru/