» » Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород

Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород


Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород

Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород
Рифовые манты (Manta alfredi), широко раскрыв рты, медленно плывут и поглощают воду вместе с планктоном, обеспечивая себе пищу и кислород. Изображение с сайта shark-references.com

Как дышат эмбрионы неплацентарных позвоночных в утробе матери? Японские биологи провели ультразвуковое исследование плода у рифовой манты — одного из самых крупных скатов. У рифовой манты нет ни плаценты, ни пуповины, через которую плод мог бы дышать. Оказалось, что эмбрион активно и регулярно заглатывает ртом околоплодную жидкость, подобно тому как это делают эмбрионы в яйце у яйцекладущих позвоночных.

У многих живородящих позвоночных эмбрион, развивающийся в матке матери, получает питательные вещества и кислород через плаценту. К таким животным относятся не только плацентарные млекопитающие, но и, например, некоторые акулы, демонстрирующие прекрасный пример конвергентной эволюции. В то же время, у многих других живородящих позвоночных (рыб, амфибий и рептилий) плацента полностью отсутствует. Как в этих случаях решается проблема обеспечения развивающегося эмбриона кислородом?

Японские биологи исследовали механизм дыхания у эмбриона рифовой манты Manta alfredi, одного из самых крупных представителей скатов. Рифовая манта обитает в тропической зоне Индийского и Тихого океанов и в отличие от другого вида, M. birostris, или гигантского морского дьявола, тяготеет к затененным прибрежным биотопам. Самка манты очень долго (почти год) вынашивает единственного детеныша, который появляется на свет очень немаленьким — весом почти 10 кг. До последнего времени считалось, что эмбрион манты интенсивно растет благодаря питательному и богатому жирами «молоку», которое выделятся через стенку матки. Однако было совершенно неизвестно, как эмбрион добывает себе кислород в отсутствие даже намека на пуповину.

Основные исследования были проведены на беременной самке рифовой манты в японском аквариуме Хураими, Окинава. Эту самку диаметром 3,78 м выловили японские рыбаки и передали в аквариум. Через шесть месяцев после проведения исследований самка благополучно произвела на свет детеныша (кстати, это был всего второй случай рождения рифовой манты в неволе). Кроме того, была изучена морфология девяти мертвых экземпляров мант разных возрастов двух видов, M. alfredi и M. birostris.

По данным ультразвукового исследования, которое было сделано самке рифовой манты, эмбрион ритмично (с периодом 1,7 с) открывал и закрывал рот. На снимке хорошо видно, что во время открывания рта (expansion phase, рис. 1 i–ii) нижняя челюсть опускалась, тогда как во время закрывания (compression phase, рис. 1 iii–iv) нижняя челюсть поднималась, и ротовая полость уменьшалась в размерах. В начале закрывания нижней челюсти ротовой клапан, который находится позади челюстей, быстро поднимался и закрывал ротовое отверстие.


Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород

Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород
Рис. 1. Последовательность дыхательных движений эмбриона рифовой манты по результатам ультразвукового анализа (a) и трехмерная реконструкция определенных фаз движения челюстей (b). (i) начало открывания рта, maxilla — верхняя челюсть, mandibula — нижняя челюсть, uterine wall — стенка матки; (ii) максимальное открывание нижней челюсти; (iii) закрывание ротового клапана (maxillary valve) и начало закрывания нижней челюсти; (iv) окончательное закрывание нижней челюсти. Рисунок из обсуждаемой статьи в Biology Letters

Когда авторы сравнили морфологию эмбриона, новорожденного детеныша и взрослой манты, то заметили у них большие различия в строении брызгалец. Брызгальца (по-английски их называют дыхальца — spiracles) представляют собой небольшие отверстия, расположенные за глазами и представляющие собой видоизмененную пару жаберных щелей. Настоящие жаберные щели у мант находятся на брюшной стороне. Считается, что брызгальца используются некоторыми видами акул и скатов, которые ведут донный образ жизни. Очень часто эти существа зарываются ртом в песок, поэтому не всегда удобно заглатывать воду ртом, а вот брызгальцами — в самый раз. Так вот, у эмбрионов и у новорожденных мант брызгальца также оказались хорошо развитыми, тогда как у взрослых особей брызгальца были почти редуцированы (рис. 2). Взрослым мантам они особенно ни к чему, так как они плавают в толще воды и почти не сидят на дне.


Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород

Эмбрионы рифовой манты активно работают в утробе матери, чтобы добыть себе кислород
Рис. 2. Брызгальце у новорожденного детеныша (a) и у взрослой рифовой манты (b). У новорожденного виден клапан брызгальца (spiraclular valve). (c) Изменения в размерах и морфологии брызгальца, происходящие при развитии мант; у новорожденных M. alfredi (белые кружки) и M. birostris (черные кружки) отверстие брызгальца имеет овальную форму, тогда как у взрослых они принимают щелевидную форму. Рисунок из обсуждаемой статьи в Biology Letters

Из этого исследования авторы делают вывод, что эмбрион заглатывает околоплодную жидкость, преследуя, по всей вероятности, двоякую цель: во-первых, использует ее для дыхания, и во-вторых, для питания. О дыхательной функции говорит регулярный и очень частый ритм глотания, который трудно объяснить как-нибудь иначе. Любопытно, что практически так же поступает эмбрион в яйце у яйцекладущих позвоночных. Кроме того, дыхательную функцию глотания подтверждает и тот факт, что у эмбрионов мант оказались хорошо развиты не только ротовой клапан, но и клапаны брызгалец. У донных акул и скатов тоже хорошо развиты эти клапаны: они не дают выходить воде обратно при закрывании челюстей и увеличении давления в ротовой полости, таким образом выгоняя воду через жаберные щели. А то, что эмбрион заглатывает околоплодную жидкость с целью питания, логично предположить просто потому, что, с одной стороны, жидкость богата питательными веществами, а с другой стороны, эмбрион никак иначе питаться не может.

Авторы предполагают, что описанный способ дыхания эмбриона может быть распространен среди живородящих скатов и акул. Хотя остаются непонятными некоторые моменты. Во-первых, хотелось бы увидеть, с какой ритмичностью открывается клапан брызгальца — с той же ли, с какой открывается и закрывается рот? Во-вторых, не очень понятно, зачем вообще эмбриону нужны брызгальца. Эмбрион манты в утробе матери легко мог бы обойтись и без них, получая жидкость только через рот и благополучно дыша, как это делают взрослые особи. Возможно, брызгальца развиваются у эмбрионов потому, что это достаточно примитивный и древний признак: локализация его обусловлена преобразованиями скелета, которые происходили в процессе эволюции рыб. Согласно биогенетическому закону Геккеля–Мюллера, каждое живое существо в своем индивидуальном развитии повторяет формы, пройденные его предками. Просто у некоторых акулообразных рыб такое отверстие оказалось вполне полезным и во взрослом состоянии.

Источник: Taketeru Tomita, Minoru Toda, Keiichi Ueda, Senzo Uchida, Kazuhiro Nakaya. Live-bearing manta ray: how the embryo acquires oxygen without placenta and umbilical cord // Biology Letters. Published online 06.06.2012.

Варвара Веденина


05 октябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Открыто ископаемое, сочетающее признаки панцирных и костных рыб

Очень древняя панцирная рыба Entelognathus primordialis, открытая китайскими палеонтологами, по некоторым важным признакам скелета больше похожа на костных рыб, чем на панцирных. Открытие этой

Выявлен белок, отвечающий за своевременное включение генов у эмбрионов

Ранние этапы эмбрионального развития животных идут под контролем материнских генов, а гены самого эмбриона остаются выключенными. Переломным моментом является «переход от материнского типа экспрессии
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераОбманщики чередуют ложь с правдой, чтобы им продолжали верить