размножение

Ученые впервые увидели размножение гигантских антарктических морских пауков

Процесс размножения гигантских морских пауков из Антарктиды не попадался на глаза исследователям более 140 лет — с момента их открытия и до сих пор. Недавно ученые отправились на отдаленный континент и своими глазами увидели поведение этих загадочных существ.

Морские пауки (класс Pycnogonida) — это группа паукообразных беспозвоночных, обитающих в морских средах по всему миру. Большинство из них размером меньше ногтя, но у антарктического вида Colossendeis megalonyx размах конечностей (от кончика одной ноги до кончика противоположной ноги) превышает 40 сантиметров. Это животное представляет собой известный пример «полярного гигантизма» — эволюционного феномена, когда организмы в полярных регионах вырастают до гораздо больших размеров, чем их сородичи в более теплом климате.

У всех известных видов морских пауков самец-родитель заботится о детенышах,  вынашивая эмбрионы на яйценосных ножках от оплодотворения до вылупления и часто после него. Исключительная забота самца о потомстве — самый редкий вид родительской заботы, и его эволюционное происхождение у морских пауков не раскрыто до конца.

Пара антарктических морских пауков. Стрелка указывает на кладку яиц

Команда исследователей, ныряя под льды Антарктики, вручную собрала несколько пауков, которые спаривались. Ученые перенесли их в резервуары для наблюдения. Оказалось, что гигантские морские пауки вынашивали потомство иначе, чем остальные виды морских пауков. Выводы исследователей опубликованы в журнале Ecology.

К удивлению авторов работы, две разные спаривающиеся группы произвели тысячи крошечных, около миллиметра диаметром, яиц. Они впервые были замечены в виде студенистого облака, окружающего одного паука, который ранее был частью группы спаривания. Вместо того чтобы вынашивать детенышей, пока они не вылупятся, как у большинства видов морских пауков, один из родителей (вероятно, самец) провел два дня, прикрепляя яйца к каменистому дну.  В течение нескольких недель после откладки мельчайшие яйца обросли микроскопическими водорослями, обеспечивая идеальную маскировку.

Ученые выдерживали эмбрионы в отфильтрованной морской воде в инкубаторах при температуре -1,8 градуса по Цельсию в течение 11 месяцев и фотографировали их каждые 2-3 недели под микроскопом. Развитие шло медленно, что характерно для антарктических видов. Зачатки конечностей были видны только на 83 день и становились все более и более отчетливыми на протяжении остального процесса созревания. Первая вылупившаяся личинка была замечена примерно через 8 месяцев после нереста.

(e) Бластулы, через 6 месяцев после нереста. (f) Невылупившиеся особи через 8 месяцев после нереста. (g, h) Только что вылупившиеся личинки 50 мкм

В итоге ученые впервые узнали детали жизненного цикла этих удивительных антарктических животных. Открытый механизм ухода за эмбрионами у гигантских морских пауков представляет собой эволюционно промежуточную стратегию между свободным нерестом и отцовским вынашиванием, характерным для большинства других групп морских пауков.

Общая экология и репродуктивная биология морских видов Антарктики остаются в подавляющем большинстве неизвестными, до сих пор были описаны лишь несколько видов с этого континента. Подобные работы буквально проливают свет на то, как обитают животные в одной из наименее изученных частей мирового океана.

Статья спизжена отсюда

Ученые объяснили, как морские черви научились «отбрасывать хвост» с мозгом и глазами для размножения

Исследователи из Токийского университета впервые подробно описали уникальный способ размножения морских червей — шизогамию. Животные создают в хвостовой части своего тела «отдельный организм», наполненный половыми клетками, с собственными глазами и мозгом.

Взрослая особь Megasyllis nipponica с развивающимся женским столоном

Многие виды низших животных развили уникальные и удивительные способы размножения. Фрагментация и последующая регенерация встречаются у плоских червей, при которой особь делится на несколько частей, регенирирующих и образующих новые организмы. Также есть почкование — например, у пресноводной гидры: несколько клеток на теле взрослой материнской особи начинают делиться и образовывать постепенно обособляющиеся дочерние организмы.

Этапы почкования у гидры

Не менее странным способом размножения можно назвать шизогамию (или схизогамия), которую практикуют морские черви семейства Syllidae. Принцип размножения заключается в обособлении задней части тела в так называемый столон — склад половых клеток (гамет) со своей мозгоподобной нервной структурой, органами чувств (глазами и усиками) и плавательными щетинками. После его созревания столон отделяется от основного тела червя и свободно перемещается в воде в поисках таких же столонов противоположного пола.

При этом столон — не самостоятельный организм, а лишь временный способ переноса гамет. Ведь он не обладает ртом и развитой пищеварительной системой, поэтому если столон не находит подобную структуру противоположного пола, он погибает из-за недостатка питания. Независимое плавание столона не только защищает самого червя от возможных угроз, поскольку не обременяет необходимостью вынашивания потомства или поиска партнера, но и позволяет гаметам распространяться на большие расстояния. Основное же тело заново отращивает хвост и вскоре снова становится готово к созданию нового столона.

В новой работе группа морских биологов из Токийского университета изучила морского червя Megasyllis nipponica, широко распространенного в Японии. Ученые провели морфологический, гистологический и генетический анализ червей, чтобы выяснить, как эти животные формируют в своем теле столонные структуры и как определяют, в какой части тела формировать новые глаза и мозг. Результаты исследования ученые изложили в тексте статьи, опубликованной в журнале Scientific Reports.

Стадии шизогамии морского червя Megasyllis nipponica

Формирование столона начинается с изменений в строении кишки и созревания гонад определенного пола (изначально пол столона не определен, ведь морские черви семейства Syllidae — гермафродиты) в задней части тела червя. Потом активируются гены, ответственные за экспрессию гормонов, и лишь затем гены, определяющие постепенное формирование глаз, усиков, головы, плавательных щетинок и нервных клеток. На финальной стадии формирования столон начинает активно вибрировать и отделяется от основного тела.

При этом, как выяснили исследователи, хорошо известные гены, определяющие место формирования нейронов и головы у различных животных, автоматически активируются в ответ на развитие гонад в задней части морских червей и не контролируются мозгом основного тела. По словам авторов работы, такой способ размножения эволюционно мог развиться из ранее существовавших особенностей предковых червей, например высокой способности к регенерации.

Статья спизжена отсюда

У диких млекопитающих впервые зафиксировали оплодотворение без проникновения

Камеры, направленные на чердак церкви Святого Матьяша в деревне Кастенрей в Нидерландах, застали летучих мышей в процессе спаривания, который озадачил ученых. В одном из случаев совокупление продолжалось почти 13 часов.

Поздний кожан (Eptesicus serotinus) — вид рода кожаны (Eptesicus) семейства гладконосые летучие мыши (Vespertilionidae)

Ученые из Лозаннского университета в Швейцарии обнаружили, что самец европейской летучей мыши вида поздний кожан (Eptesicus serotinus) использовал свой половой орган не для проникающего секса с самкой, а в качестве «руки», которая отодвигала хвост самки в сторону. В итоге спаривание походило на «клоакальный поцелуй», встречающийся у птиц.

У Eptesicus serotinus биологи наблюдали непропорционально огромный пенис с большой головкой в форме сердца. Во время эрекции длина органа составила примерно 22% от размера самого животного. Поскольку эрегированный пенис был в семь раз больше (длина — 16,4 ± 0,9 миллиметра, ширина — 7,5 ± 0,6 миллиметра) влагалища (2,3 ± 0,2 миллиметра) партнерши, его главная функция оказалась вопросом, вызывающим недоумение. Об этом рассказали авторы исследования, которое опубликовано в журнале Current Biology.

«Люди всегда задавались вопросом, почему у летучих мышей такие большие пенисы, а влагалище слишком маленькое. Как это работает?» — отметил в комментарии для издания Science Брок Фентон, биолог из Университета Западного Онтарио, изучающий животных с 1970-х годов.

Половая активность Eptesicus serotinus и изображения его пениса

Казалось бы, интромиссия — проникновение копулятивного органа во влагалище — при таких условиях невозможна. Однако поздний кожан использовал эрегированный пенис, чтобы отодвинуть хвост самки и все же достичь своей цели.

Поскольку половой орган самца не мог проникнуть внутрь, единственным вариантом было «контактное спаривание». Исследователи отметили, что этот тип размножения распространен у птиц (так называемый «клоакальный поцелуй»), но до сих пор его не встречали у млекопитающих.

Всего удалось зарегистрировать 93 эпизода со спариванием, произошедших с марта по октябрь на чердаке церкви Святого Матьяша в Нидерландах, и четыре случая в украинском реабилитационном центре летучих мышей. Половина из них длилась менее 53 минут, но в одном случае процесс продолжался 12,7 часа. Самки принадлежали к виду малая бурая ночница (Myotis lucifugus) и рыжая вечерница (Nyctalus noctula).

Процесс спаривания поздних кожанов

«Во время совокупления самец держал самку в дорсовентральной позиции (со спины. — Прим. ред.), кусал ее за затылок, а его боковые движения задними конечностями сопровождались быстрыми движениями эрегированного пениса. <…> Мы также предполагаем, что волосы на головке пениса выступили датчиком, помогающим найти вульву. Полая структура, наблюдаемая на дорсальной стороне полового члена, может служить присоской и поддерживать процесс совокупления. <…> Как только пенис был плотно прижат к вульве, самец практически замирал, двигаясь лишь изредка. После совокупления шерсть на брюшке самки стала влажной, что указывало на наличие спермы», — описали авторы работы.

Хотя биологи не могут подтвердить тот факт, что самки были оплодотворены, вокруг их влагалищ и на нижней части туловище заметили обильное количество семенной жидкости. Судя по всему, размер и форма полового члена, а также длительное «объятие» в конце совокупления помогают доставлять сперматозоиды через длинную шейку матки.

«Это исследование выявило новый паттерн спаривания у млекопитающих. Дальнейшие исследования должны сосредоточиться на роли самок до и после совокупления, ее выборе партнера, а также на конкуренции самцов во время этого длительного и специфического брачного поведения», — подытожили авторы научной работы.

Статья спизжена отсюда