У самцов морских коньков развивается плацента для поддержки растущего потомства

Обеспечение кислородом растущего потомства и удаление углекислого газа — серьёзная задача для любого беременного животного. Люди решают эту проблему, развивая плаценту. Однако у морских коньков, где потомство вынашивает и рожает самец, а не самка, механизм этого процесса долгое время оставался неясным.

Самцы морских коньков инкубируют эмбрионы внутри специальной сумки, и до сих пор было непонятно, как эмбрионы «дышат» внутри этой закрытой структуры. Новое исследование, опубликованное в журнале Placenta, изучает, как беременные самцы большого морского конька (Hippocampus abdominalis) обеспечивают снабжение кислородом и удаление углекислого газа для своих эмбрионов.

Исследовав сумку самцов под микроскопом на разных стадиях беременности, учёные обнаружили, что в ней со временем развиваются сложные плацентарные структуры — способом, сходным с беременностью у человека.

Беременный отец, вынашивающий до 1000 детёнышей

Беременность у самцов — редкое явление, встречающееся только в группе рыб, включающей морских коньков, морских драконов, игловых и морских игл.

У самцов большого морского конька есть специализированная закрытая структура на хвосте — выводковая сумка (brood pouch), в которой развиваются эмбрионы.

После брачного танца самка откладывает яйца в сумку самца. Беременность длится около 30 дней.

Находясь внутри сумки, самец снабжает развивающиеся эмбрионы питательными веществами, а затем рождает до 1000 детёнышей.

Эмбриональное развитие требует кислорода, и потребность в нём возрастает по мере роста эмбриона. Так же растёт и потребность в эффективном удалении образующегося углекислого газа. Это создаёт проблему для беременного самца.

Решение — плацента

У яйцекладущих животных (птиц, однопроходных, некоторых рептилий и рыб) растущий эмбрион получает кислород и избавляется от углекислого газа через поры в яичной скорлупе.

Для живородящих животных требуется другое решение. Беременные люди развивают плаценту — сложный орган, соединяющий мать с развивающимся ребёнком, который обеспечивает эффективный обмен кислородом и углекислым газом (а также доставляет питательные вещества и удаляет отходы через кровоток).

Плаценты заполнены множеством мелких кровеносных сосудов, и часто происходит истончение слоёв ткани, разделяющих кровообращение родителя и ребёнка. Это повышает эффективность доставки кислорода и питательных веществ плоду.

Удивительно, но плацента — не уникальная черта млекопитающих.

Некоторые акулы, например австралийская острорылая акула (Rhizoprionodon taylori), развивают плаценту с пуповиной, соединяющей мать с детёнышами во время беременности. Многие живородящие ящерицы формируют плаценту (включая очень сложные), чтобы обеспечивать дыхательными газами и некоторыми питательными веществами своих развивающихся эмбрионов.

Предыдущие исследования выявили гены, которые позволяют отцу-морскому коньку обеспечивать развивающиеся эмбрионы внутри своей сумки.

Новое исследование показывает, что во время беременности сумка претерпевает множество изменений, сходных с наблюдаемыми при беременности у млекопитающих. Учёные сосредоточились на изучении выводковой сумки самцов морских коньков во время беременности, чтобы определить, как именно они обеспечивают кислородом свои развивающиеся эмбрионы.

Результаты исследования

Рассматривая сумку морского конька под микроскопом на различных стадиях беременности, исследователи обнаружили, что внутри неё растут мелкие кровеносные сосуды, особенно к концу беременности. Именно в это время детёнышам морского конька (малькам) требуется больше всего кислорода.

Расстояние между кровоснабжением отца и эмбрионами также значительно уменьшается по мере развития беременности. Эти изменения повышают эффективность транспорта между отцом и эмбрионами.

Интересно, что многие изменения, происходящие в сумке морского конька во время беременности, аналогичны изменениям в матке во время беременности у млекопитающих.

Исследование лишь поверхностно затронуло понимание функции плаценты морского конька во время беременности.

Предстоит ещё многое узнать о том, как эти отцы защищают и питают своих детёнышей во время беременности, но работа показывает, что морфологические изменения выводковых сумок морских коньков имеют много общего с развитием плацент у млекопитающих.