Раскрыт механизм «спринтерского вылупления» красноглазой лягушки

Головастики красноглазой древесной лягушки (Agalychnis callidryas) при нападении хищников могут вылупляться из икринок в течение нескольких секунд и падать в воду, таким образом избегая опасности. Американские биологи выяснили механизм процесса «спринтерского вылупления». Результаты исследования опубликованы в Journal of Experimental Biology.

Головастики различных лягушек и жаб вылупляются из икры довольно долго, процесс может занимать как 20-45 минут, так и несколько часов. Красноглазая древесная лягушка выработала стратегию, помогающую головастикам этого вида сбежать от опасности. Самка A. callidryas откладывает икру на листья деревьев, которые растут на берегу озера или на болоте. После того, как головастик вылупляется из икры, он сразу падает в воду.

В случае угрозы для жизни — нападения хищных змей или ос, поедающих икру, затопления листа, к которому прикреплена икра, или наоборот, обезвоживания икринок — личинки могут вылупиться из икры на 30 процентов раньше срока. При этом вылупиться из икры головастик успевает меньше чем за минуту. С помощью этой стратегии выживает до 80 процентов личинок.

Для эксперимента ученые собрали икру A. callidryas в прудах Панамы, поместили в искусственный водоем и сняли процесс вылупления на видео. В результате исследователи увидели, что несмотря на то, что эмбрион не контактирует с оболочкой икринки, на ней появляется небольшое отверстие, через которое головастик выскальзывает наружу.

После изучения видеороликов исследователи выдвинули две гипотезы. Они предположили, что головастики не разрывают оболочку икринки механически; она разрывается под воздействием фермента, который образуется в специальной железе и нужен для того, чтобы разрушить внешнюю мембрану. Фермент в большой концентрации скапливается и на носу личинки, которая в нужный момент его «выбрасывает» и таким образом разрушает небольшой участок желатиновой оболочки.

Исследователи изучали икринки с помощью электронной микроскопии, чтобы понять, где головастики накапливают фермент, катализирующий разрушение мембраны икры. Также они искусственно мешали личинке выбираться из икринки: когда начинался процесс вылупления, ученые осторожно, чтобы не разрушить оболочку, переворачивали личинку так, чтобы ее морда оказалась повернута в другую сторону.

Оказалось, что в начале вылупления, личинка совершала S-образные движения, которые, по мнению ученых, позволяют ей сосредоточить большое количество фермента и «выбросить» его на мембрану. Затем головастик «упирался» мордой в образованное отверстие, начинал его расширять и выбирался из икринки. Весь процесс занимал от шести до 50 секунд.

Интересно, что личинки которых исследователи «разворачивали» мордой в другую сторону, тратили на вылупление из икры гораздо больше времени, пытаясь найти разрушенный ферментом участок мембраны.

Красноглазая древесная лягушка обитает в тропических лесах центральной Америки. Большую часть жизни она проводит на деревьях. Амфибия не ядовита, для защиты от хищников она полагается на камуфляж и на отпугивание. Если лягушка замечает приближающегося хищника, она раскрывает глаза и начинает глазеть на пришельца. Неожиданное появление красных глаз может испугать хищника и у лягушки появляется время сбежать.