Изобретения эволюции: Что придает лягушкам «лицо»

Зоологи из Йенского университета (Германия) проанализировали ключевой фактор развития морфологически отличительных черт головастиков. «Мы смогли показать, что ген FOXN3 в наибольшей степени влияет на развитие хрящей в ротовой области и жабр», — отмечает профессор д-р Леннарт Ульссон. Именно эти структуры относятся к эволюционно новым образованиям, типичным для лягушек и отсутствующим у других амфибий.

С эволюционной точки зрения лягушки — настоящие победители: известно почти 6000 видов. «По численности лягушки превосходят всех других амфибий и даже млекопитающих», — говорит профессор д-р Леннарт Ульссон из Йенского университета. Успех лягушек буквально «написан» на их морде: определенные формы хрящей и костных структур в области головы головастиков являются их «инновациями». Эти структуры, встречающиеся только у лягушек, находятся в ротовой области. Они позволяют головастикам, например, южноафриканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis), эффективно соскабливать растительную пищу с грунта или фильтровать ее из воды.

В новом исследовании, опубликованном в журнале «Journal of Anatomy», Дженнифер Шмидт с коллегами из Ульма проанализировала центральный фактор развития этих морфологически отличительных черт. Из предыдущих работ было известно, что ген FOXN3 играет ключевую роль в эмбриональном развитии головы шпорцевых лягушек, отвечая за нормальное развитие хрящей, костей и мышц.

В новом исследовании 25-летняя аспирантка и стипендиатка Фонда Конрада Аденауэра проанализировала личинок шпорцевой лягушки, у которых ген FOXN3 был «выключен», и сравнила их с нормальными личинками.

Результаты анализа с помощью микро-КТ показали:

• Личинки с неработающим геном FOXN3 развиваются нормально до определенного момента, после чего развитие замедляется.
• В целом такие животные растут медленнее.
• Хрящи, кости и мышцы развиваются неправильно, что приводит к деформациям и потере функций.

Однако не все хрящи и мышцы поражены. «Мы смогли показать, что FOXN3 в наибольшей степени влияет на развитие хрящей в ротовой области и жабр», — подчеркивает профессор Ульссон. Именно эти структуры относятся к эволюционно новым образованиям, типичным для лягушек.

В своей диссертации Дженнифер Шмидт планирует продолжить анализ, сравнив эмбриональное развитие шпорцевых лягушек с развитием других амфибий, чтобы выяснить, в какой степени генетический контроль этих новых образований менялся в ходе эволюции.