Аннотация:
Змеи при развитии внутри яйца почти всегда принимают одну и ту же позу: тело свернуто вправо. Это явление уже давно рассматривается биологами как универсальный, но плохо объясненный закон природы. Теперь новое исследование наконец выявило причину, и ответ тесно связан с расположением внутренних органов змеи.
Исследователи обнаружили, что скручивание эмбрионов змей вправо не является случайностью и не является простой генетической привычкой, а напрямую связано с асимметричным расположением их внутренних органов во время развития. Поскольку эмбрион продолжает расти в ограниченном пространстве, тело необходимо складывать наиболее экономичным способом, а положение внутренних органов в конечном итоге определяет направление свертывания.
Как и у многих позвоночных, змеи кажутся очень симметричными по внешнему виду, но их внутренние органы на самом деле расположены несимметрично. Например, структуры сердца, печени и пищеварительной системы обычно располагаются на одной стороне тела. В ходе длительного эволюционного процесса змей тело постепенно приобрело чрезвычайно вытянутую форму, и такое расположение органов стало особенно важным.
Наблюдая за эмбриональным развитием нескольких видов змей, исследователи обнаружили, что на ранних стадиях эмбрионального развития не существует явного предпочтения направления скручивания тела. Однако по мере того, как внутренние органы постепенно формируются и занимают место в брюшной полости, у эмбриона начинает развиваться последовательное искривление вправо.
Дальнейший анализ показал, что если эмбрион пытается вращаться в противоположных направлениях, более вероятны пространственные конфликты между органами и увеличивается риск сжатия тканей. Напротив, скручивание вправо позволяет растущему телу и внутренним органам более эффективно вписываться в ограниченное пространство внутри яйца, тем самым повышая эффективность развития.
Исследование также показало, что это явление похоже на предвзятое поведение, возникающее во время развития эмбрионов птиц. На многих животных на эмбриональной стадии действуют лево-правые асимметричные механизмы развития, и устойчивое правостороннее извращение, наблюдаемое у змей, может быть особым проявлением этого биологического закона.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследовательская группа объединила технологию визуализации эмбрионов и модели трехмерной реконструкции для проведения симуляционного анализа на разных стадиях развития. Результаты показали, что пока изменяется позиционное соотношение некоторых ключевых органов, общая схема свертывания эмбриона также будет меняться. Это еще раз подтверждает интерпретацию того, что расположение органов доминирует в направлении скручивания.
Исследователи полагают, что это открытие помогает объяснить, как структуры тела змей взаимодействуют с механизмами развития в ходе эволюции. В прошлом научное сообщество уделяло больше внимания макроэволюционным характеристикам, таким как потеря конечностей и удлинение тел змей, но новое исследование показывает, как эти изменения в дальнейшем влияют на пространственную организацию эмбриональной стадии.
Кроме того, этот результат может также помочь ученым глубже понять механизм формирования лево-правой асимметрии в процессе развития позвоночных. Многие врожденные заболевания связаны с аномальным расположением органов слева направо, поэтому изучение этой весьма последовательной модели развития у змей также может помочь выявить более общие биологические законы.
Исследовательская группа заявила, что, казалось бы, простое «скручивание вправо» на самом деле отражает точную координацию между сотнями миллионов лет эволюции и эмбрионального развития. Для эмбриона змеи, пока он еще находится в яйце, выбор направления изгиба — не случайное решение, а результат сочетания внутренних структур тела.
Это открытие также еще раз доказывает, что за многими явлениями в природе, долгое время считавшимися само собой разумеющимися, часто скрываются сложные и изысканные биологические механизмы. Тайна змеиных эмбрионов, равномерно сворачивающихся вправо, наконец-то объяснена с научной точки зрения.
Комментарии