Зачем у саламандр до рождения исчезают легкие?

Проворная саламандра — вид из семейства Безлегочных
Фото Jason Ondreicka / Alamy

Специалисты Департамента органической и эволюционной биологии Гарвардского университета изучили семейство Безлегочных саламандр, чтобы выяснить, как эти существа уже 25 миллионов лет обходятся без главного органа дыхания. Впервые зоологам удалось увидеть и объяснить, как у эмбрионов саламандр легкие сначала появляются, а потом пропадают. Это открытие опровергает многолетнюю теорию, что в эволюции легкие были критически важны для выхода на сушу.

Древние окаменелости саламандр не позволяют достоверно установить, когда именно эволюция лишила их легких — это могло случиться 110 миллионов лет назад у их предков или произойти несколько раз за историю видов. Но как минимум 25 миллионов лет они уже прекрасно обходятся без этого органа. Саламандры поглощают кислород через кожу, ткани рта и горла. При этом они всегда должны оставаться влажными, чтобы «дышать» — для этого животные покрывают себя слизью, схожей с легочной, только снаружи, а не внутри организма.

По словам экспертов, потеря легких происходила у различных амфибий несколько раз независимо друг от друга. Есть и случаи уменьшения легких среди позвоночных. Но причины этого до сих пор оставались загадкой.

Биологи Гарварда в ходе исследования красноспинных саламандр, увидели, что у эмбриона легкие начинали развиваться и даже разветвляться. Но задолго до вылупления процесс прерывался, ранние клетки легких погибали. Это был запрограммированный и регулируемый процесс самоуничтожения клеток — апоптоз.

Ученые предположили, что клетки на этом этапе переставали получать регуляторные сигналы, которые необходимы для поддержания их размножения. Поступать они должны из мезенхим — тканей, окружающих легкие.

«Мы поместили мезенхиму саламандры с легкими в эмбрион саламандры без легких и позволили ему развиваться. Это привело к образованию структур, напоминающих легкие, что дает некоторые доказательства того, что саламандры без легких по-прежнему способны развивать легкие».

Закари Льюис, биолог-эволюционист из Гарвардского университета

Эксперимент показал, что у безлегочных саламандр все еще остаются гены и некоторые процессы для роста легких. Животные сохранили их, так как те же гены могут играть роль в развитии сердца и даже конечностей.

Открытие механизма потери легких у амфибий дает новое понимание того, как работает эволюция, какие неожиданные повороты она может совершать. Очевидно, что утрата важного органа не обездолила эти виды, а сделала их успешнее, раз за миллионы лет они стали доминирующей группой среди сородичей, пишет Science Alert.