Роддом на суше и в воде

Беременные отцы, эмбрионы на спине и дистанционное рождение
Елена Шафеи    

В биологии, в отличие от философии, существует чёткий ответ на вопрос о смысле жизни. Основная задача всех организмов — передать ниточку жизни следующим поколениям. То есть оставить потомков и позаботиться, чтобы кто-то из них дожил до половозрелого возраста. Здесь возможны две основные стратегии. 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 в надежде, что хоть кто-то выживет сам. Но это ещё не самое интересное. Удивительно то, какими хитрыми и замысловатыми способами некоторые животные реализуют эти стратегии.

Елена Шафеи
Эмбриолог, научный сотрудник Институт биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН.

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 снижать уровень обмена веществ и даже увеличивать газообмен через кожу, так как 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, казалось бы? Икринка — это такой оборудованный по последнему слову техники инкубатор на одну персону с запасом питательных веществ в виде желточных гранул.

От хищников, однако, запас питательных веществ 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. При помощи этой штуки самка ловко и точно 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. Размер новорождённого кенгурёнка всего 2,5 сантиметра, масса не превышает 5 грамм. 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, так как в естественной среде обитания они чрезвычайно скрытны, а в неволе плохо размножаются. 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. Время насиживания составляет всего 10 дней.

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 к 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 в это время 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 дикой 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 собирались подсаживать эмбрионы белых медведиц их более спокойным бурым родственницам. Первые результаты планировали получить в 2018 году, однако ни радостных, ни печальных новостей о ходе этого проекта пока не появлялось.


Впервые опубликовано: «Кот Шрёдингера» №10 (24) октябрь 2016 г.

Иллюстрации

Наталья Дюкова