Эмбрион сумчатых опережает в развитии
Исследователи из Университета Дьюка обнаружили, что программа развития, выполняемая эмбрионом сумчатых, протекает в ином порядке по сравнению с программой практически любого другого позвоночного животного.
«Конечности находятся в другом месте на всей временной шкале», — сказала Анна Кейт, постдокторант-биолог из Дьюка. «Они начинают развиваться раньше почти любой другой структуры в теле».
Биологи придерживались мнения, что развитие конечностей запускается другими системами органов, которые начинают работать первыми. Однако это исследование показывает, что конечности сумчатых начинают развиваться без таких триггеров. «Развитие, вероятно, более гибкое, чем мы могли бы предположить», — сказала профессор биологии Кэтлин Смит.
Исследование проводилось на серых короткохвостых опоссумах (Monodelphis domestica), но, по словам Смит, то же самое должно быть верно для любого сумчатого.
Чтобы неразвитому эмбриону удалось перетащить себя через живот матери от родового канала к соску, ему нужна мощная пара передних конечностей. Чтобы их получить, его программа развития была перестроена так, чтобы начать строить передние конечности гораздо раньше.
«Многие из этих генов включались раньше, чем вы бы увидели у мыши или цыпленка», — сказала Кейт. Исследователи также смогли показать, что передние конечности получали клетки из гораздо большей части развивающегося эмбриона, чем это обычно наблюдается у других позвоночных. Исследователей удивило, что генетическая программа для формирования задних конечностей также, по-видимому, включалась рано.
Экспрессия генов устанавливает паттерн того, где будет находиться каждая из четырех конечностей, но передние конечности сумчатых растут гораздо быстрее, чем задние, потому что эмбрион направляет большее количество своих скудных ранних клеток на строительство именно этих структур, пояснила Смит. Планы для задних конечностей есть, но не хватает «кирпичей» для их постройки.
Эмбрион появляется на свет у матери с мощными передними лапами, включающими кости и хорошо развитые мышцы, в то время как задние конечности маленькие и эластичные.
Слепой, безволосый и с неполным мозгом, эмбрион сумчатых шокирующе недоразвит для жизни вне матки. Но эта система, очевидно, работает для сумчатых.
«Вероятно, существует 50 объяснений того, почему сумчатые развиваются вне матки, и ни одно из них не очень хорошее», — сказала Смит. Однако совершенно ясно, что внешнее развитие дает самке гораздо больше контроля над размножением. Если условия меняются или у нее заканчивается еда, самка сумчатых может легко прервать внешнюю беременность.