У мышей-иглистых мышей обнаружены хвосты с костными пластинами
Млекопитающие немного странные в отношении костей. Вместо костных пластин и чешуи, как у крокодилов, черепах, ящериц, динозавров и рыб, млекопитающие давно обменяли свой наследственный костный доспех на слой изолирующей шерсти.
Броненосцы с их защитным и гибким панцирем из налегающих костных пластин считаются единственным живым исключением. Но новое исследование, опубликованное в журнале iScience, неожиданно показывает, что африканские мыши-иглистые мыши производят такие же структуры под кожей своих хвостов, которые до сих пор оставались в основном незамеченными.
Открытие было сделано во время плановой КТ-съемки музейных образцов для программы openVertebrate — инициативы по предоставлению 3D-моделей позвоночных организмов для исследователей, педагогов и художников.
«Я сканировал образец мыши из Музея естественной истории Пибоди Йельского университета, и хвосты выглядели аномально темными», — сказал соавтор Эдвард Стэнли, директор лаборатории цифровой визуализации Флоридского музея естественной истории.
Изначально он предположил, что изменение цвета было вызвано дефектом, возникшим при консервации образца. Но когда через несколько дней он проанализировал рентгеновские снимки, Стэнли заметил безошибочную особенность, с которой был хорошо знаком.
«Вся моя докторская диссертация была посвящена развитию остеодерм у ящериц. Как только сканы образца были обработаны, стало совершенно ясно, что хвост покрыт остеодермами».
Остеодермы мышей-иглистых мышей наблюдались как минимум один раз ранее и были отмечены немецким биологом Йохеном Нитоммером, который в статье 1975 года сравнил их структуру со средневековой каменной кладкой. Нитоммер правильно интерпретировал пластины как тип кости, но так и не продолжил свои первоначальные наблюдения, и группа была в значительной степени забыта на несколько десятилетий — пока ученые не обнаружили другую, казалось бы, несвязанную особенность мышей-иглистых мышей.
Исследование 2012 года показало, что мыши-иглистые мыши могут полностью регенерировать поврежденную ткань без образования рубцов — способность, обычная для рептилий и беспозвоночных, но ранее неизвестная у млекопитающих. Их кожа также особенно хрупкая и рвется примерно при одной четверти усилия, необходимого для повреждения кожи обычной мыши. Но мыши-иглистые мыши заживают в два раза быстрее своих родственников.
Исследователи, надеющиеся найти модель для регенерации человеческих тканей, начали картировать генетические пути, которые дают мышам-иглистым мышам их необыкновенную способность к заживлению. Один из таких исследователей, Малкольм Мейден, как раз оказался, что его лаборатория находится в здании напротив офиса Стэнли.
«Мыши-иглистые мыши могут регенерировать кожу, мышцы, нервы, спинной мозг и, возможно, даже сердечную ткань, поэтому мы содержам колонию этих редких существ для исследований», — сказал Мейден, профессор биологии Университета Флориды и ведущий автор исследования.
Мейден и его коллеги проанализировали развитие остеодерм у мышей-иглистых мышей, подтвердив, что они на самом деле похожи на таковые у броненосцев, но, скорее всего, развились независимо. Остеодермы также отличаются от чешуи панголинов или игл ежей и дикобразов, которые состоят из кератина — той же ткани, что составляет волосы, кожу и ногти.
Существует четыре рода мышей-иглистых мышей, все они принадлежат к подсемейству Deomyinae. Однако, помимо сходства в их ДНК и, возможно, форме зубов, ученые не смогли найти ни одной общей черты среди видов этой группы, которая отличала бы их от других грызунов.
Стэнли, подозревая, что их различия могут быть только поверхностными, отсканировал дополнительные музейные образцы всех четырех родов. В каждом он обнаружил, что хвосты мышей-иглистых мышей покрыты таким же костным футляром. Ближайшие родственники Deomyinae — песчанки — не имели остеодерм, что означает, что признак, вероятно, развился всего один раз, у предка некогда разрозненных мышей-иглистых мышей.
Повсеместное распространение остеодерм в группе указывает на то, что они выполняют важную защитную функцию. Однако, какая именно это функция, сразу было не очевидно из-за еще одной странной особенности мышей-иглистых мышей: их хвосты нехарактерно легко отрываются. Потеря хвоста настолько распространена у некоторых видов, что почти половина особей в дикой популяции может их не иметь.
«Это была настоящая загадка, — сказал Стэнли. — Мыши-иглистые мыши печально известны своей способностью «снимать перчатку» с хвоста, то есть внешний слой кожи сходит, оставляя мышцы и кость. Особи часто отгрызают остаток хвоста, когда это происходит».
Несмотря на свои способности к регенерации, сбрасывание хвоста — трюк, который мыши-иглистые мыши могут выполнить только один раз. В отличие от некоторых ящериц, они не могут отрастить хвост заново, и не каждая часть хвоста легко отделяется.
Чтобы выяснить, зачем грызунам, которые, кажется, безразличны к сохранению своих хвостов, нужно было покрывать их броней, авторы обратились к группе similarly странных мадагаскарских рыбьехвостых гекконов. У большинства гекконов нет остеодерм, но, как следует из названия, рыбьехвостые гекконы покрыты тонкими, перекрывающимися пластинами, и, как и мыши-иглистые мыши, у них невероятно хрупкая кожа, которая сходит при малейшем воздействии.
По словам Стэнли, остеодермы у рыбьехвостых гекконов и мышей-иглистых мышей, возможно, функционируют как тип механизма побега.
«Если хищник вонзает зубы в хвост, броня может не дать зубам вонзиться в ткань под ней, которая не отделяется», — сказал он. Наружная кожа и ее костные пластины отрываются от хвоста при нападении, обеспечивая мыши быстрый побег.