Роддом на суше и в воде

 Роддом на суше и в воде

// Беременные отцы, эмбрионы на спине и дистанционное рождение
Авторы: Елена Шафеи, эмбриолог, научный сотрудник Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН 

В биологии существует чёткий ответ на вопрос о смысле жизни. Основ­ная задача всех организмов — передать ниточку жизни ­следующим поколениям. Здесь возможны два варианта. У одних животных, К‑стратегов, детей мало, но родители тщательно заботятся о них. Другие, r‑стратеги, оставляют много потомков и не тратят время на их воспитание. Порой эти стратегии реализуются весьма замысловатым способом.

Когда от детей тошнит

// Носатый реобатрахус (Rheobatrachus silus)

Самка этой небольшой австралийской лягушки заглатывает оплодо­творённые икринки. И её желу­док на некоторое время превраща­ется в выводковую камеру. Беременность носатого реобатрахуса длится 7–8 недель, и всё это время самка ничего не ест. В организме активно выделяется простагландин Е2, который отключает выработку желудочного сока и защищает потомство от переваривания.

Вылупившись из икринок, головастики не торопятся покинуть материнскую утробу и сами начинают выделять простагландин. Они растут и сдавливают ­внутренние органы лягушки, из-за чего её организму приходится замедлять мета­болизм и увеличивать газообмен через кожу: сдав­ленные лёгкие работают не в полную силу. 

«Роды» могут длиться целую неделю. Мать отрыгивает потомство маленькими группками, но некоторые лягушата категорически отказываются от встречи с внешним миром и пытаются забраться обратно в материнский желудок.

Лягушку можно напугать и тем самым облегчить её мучения: от испуга в рвотном порыве она изверг­нет наружу всех отпрысков разом.

Дистанционное вынашивание

// Луна-рыба (Mola mola)

У большинства рыб оплодотворение происходит во внешней среде, икринки развиваются там же, и чаще всего родители не утруждают себя заботой о потомстве. Да и зачем? Икринка — это такой оборудованный по последнему слову техники инкубатор на одну ­персону с запасом питательных веществ в виде желточных гранул.

Однако от хищников это не спасает, поэтому чем безответственнее роди­тели, тем больше у них икры. Например, карась (Carassius carassius) вымётывает за раз до 200 тысяч икринок, скумбрия (­Scomber scombrus) — до 400 тысяч, камбала (Pleuronectes platessa) — до 500 тысяч. Но рекордсменом является луна-­рыба (Mola mola): она ­откладывает около 300 миллионов икринок, из которых во взрослые особи превращается всего пара десятков, а то и меньше. Луна-рыба — эталонный r‑стратег.

Но не торопитесь оплакивать нерождённых мальков и отказываться от бутерброда с икрой! Природа грамотно распорядилась, ведь если бы все-все икринки превращались во взрослых особей, то меньше чем за год рыбьи тела вытеснили бы воду из океанов.

Запихнуть детей под панцирь

// Горчак (Rhodeus sericeus) и карепрокт (Careproctus reinhardti)

Некоторые рыбы имеют яйце­клад — специальный отросток на брюхе для вымётывания икры в труднодоступные места. Есть такое приспособление и у пресноводной дальневос­точ­ной рыбы горчак, которая откладывает икру в раковину двустворчатого моллюска.

Поверхность икринок этой рыбы покрыта роговыми зубчиками, которые намертво цепляются к жаб­рам мягкотелого, где постоянно поддерживается ток воды, богатой кислородом. Проходит 2–3 недели. Мальки вылупляются, но остаются в раковине под защитой моллюска, пока не окрепнут.

Но моллюск не дурак — услуги по вынашиванию чужих детей предоставляет не бесплатно. Пока горчак вымётывает икру, моллюск выплёскивает на него собственные личинки — глохидии. Они впиваются в тело рыбы и постепенно проникают под кожу, образуя небольшие вздутия. По окончании личиночного развития молодые моллюски отпадают и начинают самостоятельную жизнь. Их главная цель — добраться на горчаке до нового места обитания.

А вот морская рыбка карепрокт (чьё имя в переводе с ­греческого означа­ет «лицо-анус») похитрее. Во время нереста самка, ­используя яйце­клад, вымётывает икру под панцирь (в мантийную полость) камчатского краба, но ничем за это не платит. Эмбрионы ­карепрок­та выделяют токсичные вещества, которые действуют на краба как наркотик. Ради удовольствия краб готов жертвовать своим телом безвозмездно — лишь заметив каре­прок­та с яйце­кладом, членистоногий переворачивается вверх брюшком и ждёт, пока рыба отсыплет ему умопомрачительных икринок.

Инкубатор на спине

// Суринамская пипа (Pipa pipa)

Большинству земноводных чужда всякая забота о потомстве. Но суринамская пипа — существо, живущее в бассейне Амазонки и похожее на сплющенную лягушку, — исключение.

Перед откладыванием икры у амфибии на спине образуется множество кожаных ячеек — по одной на эмбриона. Во время спаривания самка мечет икру, а самец бережно укладывает оплодотворённые яйца в кармашки на её спине. Вообще пипы ядовиты, но в период размножения секреция токсичных веществ прекращается.

Количество яиц колеблется от 40 до 144, каждое весит около 3 грамм. Два с лишним месяца самка носит на себе груз почти вдвое больше собственного веса. К концу развития вес кладки увеличивается на 15 %. Чтобы понять, насколько нелегко приходится пипе, представьте, что около десяти недель без перерыва носите на спине 100-килограммовый рюкзак. Сложно? Так вот пипа — поистине героическое животное!

В конце «беременности» из ячеек выходят маленькие, но полностью сформировавшиеся пипы. После этого спина самки регенерирует.

Беременный отец

// Морской конёк (Hippocampus)

Все тяготы, связанные с вынашиванием потомства, у этих рыбок принимает на себя самец. У него на животе есть специальная сумка, куда самка откладывает икру. Икринки очень мелкие, но их количест­во у некоторых разновидностей коньков достигает нескольких тысяч. Самец оплодотворяет икринки и трепетно заботится о них в течение всего периода развития. Он становится агрессивным и не подпускает к себе никого, кроме своих жён. Да-да, морские коньки — полигамные животные, и в сумку к одному самцу икру могут отложить сразу несколько самок. Бывает, что часть потомства самка доверит одному самцу, а часть другому.

Вынашивание длится от двух до восьми недель, после чего начинаются своеобразные схватки: мышцы сумки сокращаются, выталкивая мальков наружу.

Почему же у морских коньков материнскую функцию выполняет отец? Дело в том, что эффективность размножения у этих рыб крайне низкая: до состояния взрослых особей доживает менее 1 % зародышей. Но за счёт более мощного обмена веществ самец способен выносить потомство за меньший период, нежели самка. Так удаётся произвести больше эмбрионов в единицу времени.

Зародышей по горло

// Ринодерма Дарвина (Rhinoderma darwinii)

Другой пример самоотверженного отца в роли матери — это самец крохотной лягушки вида ринодерма Дарвина. Будущих детей он хранит в горловом мешке, который на это время превращается в подобие матки.

Самка лягушки откладывает 1–2 яйца за раз, самец оплодотворяет их и заглатывает. Мешок растягивается по мере прибавления икринок. Одновременно в нём могут развиваться до 25 зародышей. Первое время они питаются имеющимся в икринках желтком, а когда он заканчивается, прирастают к бога­той сосудами стенке горлового мешка и получают всё необходимое из крови отца. А тот всю «беременность» голодает. И сильно худеет, но после «родов» быстро восстанавливает форму.

Жизнь маленьких лягушек полна опасностей: все вокруг норовят сожрать. Но смелый папаша знает, как обхитрить врагов. В случае нападения он бросается в воду и плавает кверху пузом, прикидываясь мёртвым. Так что детки в горле отца как за каменной стеной.

Эмбрион про запас

// Кенгуру (Macropodidae)

После первого спаривания у ­самки кенгуру начинается беременность длиною в жизнь. Само вынашивание эмбриона в матке продолжа­ется около месяца. Затем недораз­витый детёныш перебирается в сумку. У него ещё не до конца сформированы задние конечности и хвост, он ничего не слышит и не видит. Дорогу к цели находит по ­запаху. За сутки до родов самка ­начинает тщательно вылизывать внутреннюю поверхность сумки, а непосредственно перед появлением малыша на свет намечает ему дорожку слюной. В ней содержатся пахучие вещества, которые помогают детёнышу не сбиться с пути. Цепляясь коготками за шерсть, он забирается в сумку, находит сосок и на некоторое время срастается с ним. Через восемь месяцев юный кенгуру выбирается в большой мир и становится самостоятельным.

Однако пока он развивается в сумке, мама не теряет времени: уже через пару дней после рождения первого кенгурёнка она спаривается снова. Новый эмбрион поначалу ни на что не претендует — он останавливается в развитии до момента, пока предыдущий детёныш не вырастет или не погибнет.

Как только место в сумке становится вакантным, второй зародыш активизируется, прикрепляется к стенке матки и начинает расти.

Всё не как у зверей

// Утконос (Ornithorhynchus anatinus)

Ещё один удивительный представитель австралийской фауны сочетает черты млекопитающих, птиц и рептилий. Он вскармливает детёнышей молоком, как все звери; у него нет зубов и ушных раковин, как у пернатых; температура его ­тела непостоянна, как у пресмыкающихся.

Долгое время особенности размножения утконосов оставались неизвестны. Однако недавно учёные узнали про них много интересного.

Например, генетика пола утконосов уникальна. У них целых пять пар половых хромосом, то есть генотип самца выглядит как XYXYXYXYXY, самки — XXXXXXXXXX (у большинства млекопитающих, в том числе у человека, только одна пара хромосом: ХУ у самцов и XX у самок).

Ещё, в отличие от остальных млекопитающих, у утконоса не разви­вается плацента, самка откладывает одно или два небольших яйца. Их оболочка совсем не похожа на скорлупу — она кожистая на ощупь.

При вылуплении детёныши проды­рявливают оболочку с помощью специального «выводкового ­зуба». Они рождаются голыми и слепыми: глазки у малышей откроются только в 11 недель — рекорд для млеко­питающих. Самка кладёт отпрыс­ков себе на живот и выкармливает молоком. Правда, и тут всё непросто: у утконосов нет оформленных молочных желёз, поэтому детёныши слизывают молоко прямо с маминого живота.

Внутриутробный каннибализм

// Акулы (Selachii)

Хоть акулы и рыбы, но о потомстве заботятся. Берут качеством, а не количеством, являя прекрасный пример К-стратегов.

Акулы делятся на яйцекладущих, яй­цеживородящих и живородящих.

К яйцекладущим акулам относят­ся рогатая (Heterodontus portusjacksoni), зебровая (Stegostoma fasciatum) и кошачья (Scyliorhinus canicula). Они откладывают очень крепкие яйца и прячут их в укромные ­места. Пожалуй, самые не­обыч­ные яйца у рогатой акулы. Они словно обмотаны жёсткой ­лентой, которая заметно увеличивает их и придаёт прочность. В прежние времена люди, находившие оболочки акульих яиц, думали, что это причудливые кошельки или сумочки русалок.

Наиболее яркие представители яйцеживородящих акул — это полярная (Somniosus microcephalus), гигантская (Cetorhinus maximus) и тигровая (Galeocerdo cuvier).

Оплодотворённые яйца до самых родов находятся в половых путях самки, там же происходит вылупление. Ещё некоторое время акулята продолжают находиться внутри и поедают своих не успевших вылупиться собратьев. Благодаря такому внутриутробному каннибализму во внешнюю среду выходят наиболее сильные и приспособленные.

К живородящим относятся плащеносная (Chlamydoselachus anguineus) и голубая акула (Prionace glauca). Эмбрионы развиваются в матке и первое время питаются накоплен­ным в яйцеобразной оболочке желт­ком. Когда его запасы ­подходят к концу, желточный мешок прирас­тает к стенке матки, образуя примитивную плаценту. С этого момента питательные вещества и кислород поступают через кровеносную систему матери.

Акулы поздно достигают половой зрелости. Многие из них размножаются раз в несколько лет и не могут позволить себе бросить потомство на произвол судьбы, как это делает большинство рыб.

Мама напрокат

// Некоторые млекопитающие

И напоследок о суррогатном материнстве. Не будем лукавить, в природе такого способа, конечно, не существует. Не научились ещё звери самостоятельно внедрять оплодо­творённую яйцеклетку одной самки в матку другой и вряд ли когда-­то научатся.

Пока только человек, главный K‑стратег, сумел наладить размножение в обход естественных законов — научился делать экстракорпоральное оплодотворение. Люди используют этот метод почти сорок лет (в 1978 году в Великобритании родилась Луиза Браун — первый в мире человек, зачатый в чашке Петри) и даже помогают в решении репродуктивных проблем другим видам животных. Процедура ЭКО и суррогатное материнство применяются в некоторых зоопарках и на элитных фермах для сохранения популяции вымирающих и редких зверей.

Интересную затею ­анонсировали в прессе в 2013 году: сразу несколько российских зоопарков включились в программу суррогатного материнства бурых медведей для поддержания рождаемости среди белых.

Численность белых мишек ­падает с каждым годом. В природе их истребляют браконьеры, в зоопарке другая проблема: мамаши из-за постоянного стресса отказываются кормить малышей, из-за чего почти половина рождённых в неволе медвежат погибает. Чтобы повысить выживаемость потомства, учёные решили подсаживать эмбрионы белых медведиц их более спокойным бурым родственницам. Первые результаты ожидаются к 2018 году, однако пока ни радостных, ни печальных новостей о ходе этого проекта нет.

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №10 (24) за октябрь 2016 г.