Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Беременные самцы морских коньков подкормили зародышей

Икринки морских коньков в стенке выводковой сумки самца (до и после фиксации)

Zoe Skalkos, James Van Dyke & Camilla Whittington / Journal of Comparative Physiology B, 2020

Австралийские биологи нашли первые экспериментальные свидетельства патротрофии (передачи питательных веществ эмбрионам от вынашивающего их самца) у морских коньков. Сухая масса и содержание липидов у зародышей в ходе эмбриогенеза не изменилась — это могло произойти только если питательные вещества поступали извне. Статья опубликована в журнале Journal of Comparative Physiology B.

Живорождение появлялось в ходе эволюции позвоночных животных более 150 раз, однако только в семействе игловых рыб (Syngnathidae, к ним относятся рыбы-иглы и морские коньки), потомство вынашивают самцы. Эта группа особенно интересна для ученых, поскольку на ней можно исследовать эволюцию механизмов вынашивания потомства без привязки к репродуктивной системе самок.

Для развития зародышам необходимо большое количество энергии и питательных веществ. Получать их развивающиеся организмы могут двумя способами: либо из желтка, в котором все необходимые вещества запасены заранее, либо с помощью матротрофии, когда в эмбрион от матери поступает дополнительная пища.

В случае с игловыми матротрофия превращается в патротрофию, однако механизмы передачи питательных веществ от самца вынашиваемому потомству практически неизвестны. Ученые доказали, что патротрофия есть у трех видов рыб-игл — с помощью меченых молекул удалось проследить транспорт аминокислот от самца в эмбрионы. Для морских коньков известны только косвенные свидетельства патротрофии: в их выводковых сумках находится много липидных капелек и секреторных клеток, а связанные с транспортом веществ гены у этих рыб активируются во время беременности. Непосредственно же доказать передачу веществ от самца потомству пока никому не удавалось.

Группа ученых под руководством Камиллы Уиттингтон (Camilla Whittington) из Сиднейского университета проверила, получают ли зародыши морских коньков (Hippocampus abdominalis) дополнительные вещества от вынашивающих их самцов. Исследователи сравнили сухую массу и содержание липидов в икринках сразу после оплодотворения и у новорожденных мальков. Если бы эмбрионы росли только за счет запаса питательных веществ икринки, их масса снижалась бы, а дополнительное подкрепление от отца сохранило бы сухую массу постоянной или даже увеличило ее.

Сухая масса новорожденных морских коньков не отличалась от сухой массы икринок после оплодотворения; содержание липидов на этих двух стадиях тоже было равным (p > 0,05). Во время развития эмбрион должен терять некоторую массу из-за процессов катаболизма: так, икринки живородящих костистых рыб в ходе вынашивания теряют 30–40 процентов своей массы. Получается, хотя бы небольшое количество питательных веществ должно поступать к зародышам морских коньков от самцов.

Авторы отмечают, что существует и альтернативное объяснение того, почему сухая масса зародышей не изменилась, — те могли поглотить вещества из других, неразвитых, эмбрионов — своих братьев и сестер. Поэтому, чтобы уверенно говорить о существовании патротрофии, необходимо провести дополнительные исследования, например, с изотопными метками.

Ученые также описали некоторые особенности строения выводковых сумок морских коньков, поскольку об их анатомии и физиологии известно очень мало. В первые три дня развития эмбрионы глубоко погружаются в эпителий сумки, ямки с отдельными яйцами разделены эпителиальными «стенками» или полностью закрыты ими. Возможно, транспорт веществ между самцом и зародышем происходит схожим с плацентой образом — при тесном контакте тканей — но эту гипотезу необходимо проверить в будущих работах. На поздних стадиях беременности (15-20 дней) зародыши вылупляются, но продолжают поглощать вещества из желтка.

Значительно больше исследований беременности морских коньков посвящено ее молекулярным особенностям: известны гены, которые отвечают за способность самцов вынашивать потомство, а также ряд сходств беременности морских коньков и самок других позвоночных.

Алиса Бахарева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.