Потеряв лёгкие, головастики никогда не возвращают их обратно
Головастики видов, которые эволюционно утратили лёгкие, никогда не восстанавливают их, даже когда изменения окружающей среды делают это преимуществом. Это противоречит устоявшимся представлениям о повторном появлении утраченных признаков.
Как головастики дышат
Типичные головастики получают кислород тремя способами:
Все взрослые лягушки имеют лёгкие, поэтому головастики сохраняют генетическую способность к их развитию. Однако, сталкиваясь с необходимостью дышать воздухом, они не восстанавливают лёгкие, а находят альтернативные решения.
Результаты исследования
Исследование, опубликованное 27 октября в журнале Evolution, показало:
- Проанализировано 530 видов лягушек (почти все семейства и большинство родов).
- Выявлено 28 случаев потери лёгких у головастиков.
- Известно, что из более 5000 видов лягушек в мире 95 имеют безлёгочных головастиков.
Почему лёгкие не возвращаются?
"Даже когда головастики попадают в среды с очень низким содержанием кислорода, мы никогда не видим, чтобы они возвращали себе лёгкие", — говорит старший автор исследования Молли Вомак.
Хотя головастики сохраняют генетическую программу для развития лёгких к моменту метаморфоза во взрослую лягушку, эволюция идёт по пути наименьшего сопротивления. Вместо повторного "включения" этой программы раньше срока развиваются другие структуры.
Примеры адаптаций
- Африканская красная жаба: её головастики живут в водах с низким содержанием кислорода. Вместо лёгких у них развился гребень васкуляризированной кожи на голове, который действует как внешнее "лёгкое".
- Тихоокеанская хвостатая лягушка: её безлёгочные головастики с присосками живут в быстрых холодных ручьях, цепляясь за камни.
Где и почему теряются лёгкие?
Большинство безлёгочных головастиков обитают в ручьях или наземных местообитаниях, а не в прудах.
Возможные причины потери лёгких в ручьях:
- Вода в проточных ручьях и так хорошо насыщена кислородом.
- Лёгкие создают плавучесть, что может унести головастика вниз по течению.
"Если головастик находится в быстротекущем ручье, ему, возможно, не нужен спасательный круг в собственном теле", — поясняет Вомак.
Эволюционный вывод
"Исследование подчёркивает как предсказуемость эволюции в плане утраты признаков, так и полную непредсказуемость решений, которые эволюция находит для проблем", — говорит первый автор статьи Джексон Филлипс.
Адаптация может быть связана не с отбором против самих лёгких, а против дыхания воздухом (риск быть унесённым течением, съеденным хищником у поверхности или необходимость покидать укрытие).