Яйцекладущие млекопитающие. Утконос и ехидна
Подкласс самых примитивных зверей — яйцекладущих млекопитающих включает единственный отряд однопроходных с двумя семействами — утконосов и ехидн. Живут они в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее. «Однопроходными» они названы из-за того, что органы выделительной и репродуктивной систем открываются в одну полость — клоаку.
Утконос
В семействе утконосов всего один род и вид — утконос, он широко распространён в Восточной Австралии и на острове Тасмания. У него приземистое, уплощённое тело, лапы с перепонками, плоский хвост. Сильно вытянутая и словно сплюснутая передняя часть головы — .клюв. покрыт кожей. .Шуба. утконоса состоит из двух слоёв. Первый, плотный, защищает зверька от намокания, а второй (подшёрсток) — мягкий, он обеспечивает теплоизоляцию. На задних лапах у самцов острые .пяточные. шпоры. Каждая связана с железой, выделяющей яд. Утконос способен нанести очень болезненные раны и человеку, неловко взявшему его в руки.
УтконосВ водной стихии
Передние лапы утконоса с перепонками прекрасно приспособлены для плавания. Перепонка на задних лапах не столь велика и служит дополнительным .рулём. в воде. Основной же .руль. (а заодно и резервуар для жировых запасов) — мощный хвост с редкой щетинистой шерстью.
Чем питается утконос?
Обычная пища утконоса — беспозвоночные (черви, личинки насекомых, моллюски) и мелкие позвоночные (например, головастики). Охотясь, утконос периодически ныряет. Под водой он ищет корм с помощью чувствительных к электрическим импульсам органов, расположенных в коже .клюва.. Пойманную добычу утконос переносит на поверхность в специальных защёчных мешках.
Размножение утконосов
Ранней весной утконосы спариваются в воде, а через 12–14 дней самка откладывает яйца в специально построенной норе. 10–12 дней она согревает яйца на брюхе, а сверху прикрывает их хвостом. Детёныши вылупляются голыми и слепыми. Мать помещает детей на брюхо (выводковой сумки у самки утконоса нет), и скоро они начинают питаться молоком, выступающим там в особых бороздках. Через шесть недель у маленьких утконосов открываются глаза, отрастает мех, они уже могут на короткое время покидать нору и даже пробуют плавать. К концу 4–5-го месяца молочное кормление прекращается, и утконосы переходят к самостоятельной жизни.
Ехидны
Семейство разделяют на два рода — собственно ехидн и проехидн, включающих пять видов. Живут все они в Австралии, на островах Тасмания и Новая Гвинея. Ехидны — наземные животные среднего размера (длина тела до 80 см, вес — до 10 кг). У них приземистое тело, короткая шея, голова с сильно вытянутой передней частью (.клювом.) и очень маленьким ротовым отверстием. Хвост сильно укорочен. На передних лапах пять (у ехидны) или три (у проехидны) пальца, вооружённых мощными изогнутыми когтями, которые используются как инструмент для вскрытия муравейников или гнёзд термитов. Толстая кожа покрыта волосами и иглами — видоизменёнными волосами. Нет игл только на брюхе. При опасности ехидны быстро закапываются, оставляя на поверхности лишь спину с острыми иглами. Внешне ехидны напоминают гигантского ежа или дикобраза. Они могут и сворачиваться в шар или прятаться в расщелины скал либо дупла.
Внешне ехидны напоминают гигантского ежа
Размножение ехидн
Сезон размножения ехидн приходится на австралийскую весну. Через две недели после спаривания самка приносит единственное яйцо. Она помещает его в специальную сумку, образующуюся на брюхе. Примерно через десять дней детёныш прорывает оболочку яйца, но в течение двух-трёх месяцев остаётся в сумке, питаясь выделяющимся там жирным молоком.
Зачем ехиднам и утконосам шпоры?
Зоологи, изучающие жизнь одних из самых необычных и таинственных животных нашей планеты — утконосов и ехидн — уже не первый год ломают голову над тем, для чего природа снабдила задние лапы самцов прочными и очень острыми костяными наростами — шпорами, наполненными очень ядовитой жидкостью.
Загадка заключается в том, что, обладая невероятно мощным «оружием», способным без труда поразить любого, кто рискнет приблизиться к этим австралийским животным, ни утконос, ни ехидна никогда им не пользуются: эти существа довольно миролюбивы, и им, очевидно, даже в голову не приходит пустить смертоносную шпору в ход
Ученые предполагают, что шпоры, превращающие утконосов и ехидн в единственных ядовитых млекопитающих планеты Земля, достались им в качестве «сувенира» от их далеких предков — ядовитых ящериц, и они не в силах с ним расстаться.
УТКОНОС И ЕХИДНА — ЧТО ТАКОЕ? КТО ТАКОЙ?
Учёные долго не хотели верить в существование такого животного. Рассказы о нём считали выдумками. И даже, получив его шкуру, они решили, что кто-то пошутил, пришил утиный нос к звериной шкуре.
Однако в конце концов учёные убедились, что необыкновенное животное — полузверь, полуптица — существует на самом деле. Так его и назвали — птице-зверь. Более точное его имя — утконос. Но сходство утконоса с птицей не ограничивается одним клювом: как и птица, утконос не рождает детёнышей, а откладывает яйца. Но есть у него признаки, которые говорят, что утконос ближе к пресмыкающимся, чем к птицам. Например, устройство кровеносной системы, колебания температуры тела в зависимости от окружающей температуры, да и яйца у него такие же, как у пресмыкающихся. И всё-таки утконос — не пресмыкающееся, не птица, а самое настоящее млекопитающее. Признаков, сближающих его с млекопитающими, у утконоса гораздо больше: самое главное — вылупившихся из яиц детёнышей он выкармливает молоком.
Утконосы живут по берегам рек и много времени проводят в воде. Благодаря перепонкам между пальцами они хорошо плавают, могут подолгу оставаться под водой, добывать со дна пищу: различных водных насекомых, их личинок, ракушки.
Другой не менее удивительный зверь— ехидна — предпочитает гористые места, заросшие кустарником или лесом. Внешне она скорее похожа на нашего ежа: и иголки есть, и при опасности свёртывается в клубок. Тем не менее и ехидна, и утконос — близкие родственники: у них много общего в строении. У ехидны тоже есть клюв (правда, другой формы), она откладывает яйца, а не рождает живых детёнышей. Только яйца она откладывает не на землю, как утконос, а в специальную сумку, имеющуюся у неё на животе. В этой сумке она некоторое время носит и детёныша, когда тот вылупится из яйца.
Питается ехидна, как и утконос, насекомыми. Она быстро бегает, ловко роет землю, хорошо лазает даже по крутым склонам. К сожалению, ни утконоса, ни ехидны в наших краях не встретишь: живут они только в АВСТРАЛИИ.
Ехидна — колючая сестра утконоса
Ехидны — млекопитающие из одноименного семейства отряда Однопроходных. Их единственным по-настоящему близким родственником является утконос. Кроме того, отдаленные связи можно проследить между ехиднами и более совершенными насекомоядными: ежами и землеройками. Само название ехидна происходит от древнегреческого слова «эхинос» («еж») и порождено чрезвычайной колючестью зверя. В мире насчитывается всего 3 вида этих млекопитающих: австралийская ехидна, проехидна Аттенборо и проехидна Брюйна.
Австралийская ехидна (Tachyglossus aculeatus).
Австралийская ехидна достигает длины 30 см, имеет немного уплощенное тело, толстый кургузый хвост и короткие лапы с мощными длинными когтями. Мордочка этого зверя вытянута в трубочку, причем челюсти сростаются с костями черепа намертво, образуя некое подобие клюва. Из-за этого ехидна не способна открыть рот, а может лишь высовывать наружу очень длинный язык. Ее тело покрыто грубой коричневой шерстью, а на спине торчат длинные толстые иглы. Иглы служат укрытием для всевозможных паразитов, но ехидна легко избавляется от них, вычесывая покровы длинным когтями. Проехидны отличаются от этого вида крупными размерами (до 77 см), короткими и редкими иглами и более высокими лапами, придающими им сходство с колченогой табуреткой.
Проехидна Брюйна (Zaglossus bruijni).
Физиологически ехидны столь же примитивны, как и утконосы. У них низкая и нестабильная температура тела, варьрующая в пределах 30-35°С, во время спячки она может понижаться до 5°С. Терморегуляция присутствует на зачаточном уровне: развитых потовых желез у ехидн нет, в жару они могут лишь незначительно увеличивать испарение за счет частоты вдохов и выдохов. Кстати, ехидны невероятно устойчивы к дефициту кислорода, они могут задерживать дыхание на 12 минут! Кишечник, половые органы и органы выделения заканчиваются у них, как у птиц и утконосов, общим протоком — клоакой.
Все виды этих животных — узкие эндемики. Австралийская ехидна обитает в Австралии и Новой Гвинее, на острове Тасмания живет ее особый, тасманийский, подвид. Что же касается проехидн, то оба эти вида обитают исключительно на острове Новая Гвинея. Местообитания ехидн весьма разнообразны, их можно встретить в предгорных лесах Западной Австралии и в полупустынях в центре континента. Соответственно, разнится и образ жизни зверей в разных частях ареала. В предгорьях, где зимой выпадает снег, ехидны впадают в спячку, в теплых районах бодрствуют круглый год; в районах с умеренным климатом активны в любое время дня, в полупустынях выходят на охоту только прохладной ночью. Спят животные в норах.
Ехидна преодолевает вплавь водоем.
Держатся эти звери поодиночке, встречаясь друг с другом лишь в брачный период. Каждая особь придерживается определенной территории, однако границы участков могут использоваться соседями совместно. Передвигаются ехидны неспеша и весьма неуклюже, поскольку изогнутые когти мешают им развивать приличную скорость. В то же время эти животные отлично плавают и способны преодолевать даже широкие реки. Из-за низкой социализации ехидны не издают никаких звуков.
Рацион этих зверьков очень схож с рационом землероек и ежей. Излюбленным их кормом являются муравьи и термиты, которых ехидна слизывает с помощью липкого языка. Длинный язык выбрасывается изо рта с частотой 100 раз в минуту и способен проникать в самые узкие щели. Кроме того, ехидны поедают земляных червей, слизней, улиток. Раковины молюсков и хитиновые покровы насекомых, растираются о роговые зубчики, которыми покрыта внутрнняя поверхность «клюва». Интересно, что в желудке ехидн практически нет кислоты, как у остальных млекопитающих, а реакция желудочного сока близка к нейтральной. Добывать корм им помогает необычайная чувствительность «носоклюва». Помимо обонятельных рецепторов на нем имеются уникальные органы чувств, которые кроме ехидн встречаются только у утконоса, — электрорецепторы. С их помощью ехидны улавливают электромагнитные колебания, издаваемые добычей. Вдобавок ко всему эти животные способны слышать инфразвуки, порождаемые роющей деятельностью насекомых.
Период размножения длится у ехидн с мая по сентябрь. В это время особи обоего пола издают резкий мускусный запах, они выворачивают свои клоаки и трутся ими о землю, оставляя пахучие метки. За одной самкой могут одновременно следовать до 10 самцов!Причем «женихи» выстраиваются в очередь в зависимости от ранга и размера. Этот «паровозик» может путешествовать несколько недель. Беременность длится 22 дня, после чего самка откладывает 1-2 непропорционально маленьких яйца в сумку на животе. Размер каждого яйца не превышает 13-17 мм, они имеют мягкую кожистую оболочку кремового цвета. Инкубация длится 10 дней.
Пойманная самка ехидны приняла защитную позу. В центре живота видно крошечное яйцо, отложенное ею в выводковую сумку.
Вылупившиеся новорожденные в длину едва достигают 1,5 см, а весят 0,3-0,4 г! Их детство проходит в норе, вырытой родительницей. В отличие от ежат, которые спустя уже несколько часов после рождения покрываются колючками, малыши ехидн долгое время остаются голыми. Молоко они слизывают прямо с поверхности кожи матери, так как оформленных молочных желез у этих животных нет. Растут ехидны довольно медленно и становятся полностью самостоятельными только к 7 месяцам. Зато малыши даже в раннем возрасте могут долгое время оставаться в норе одни. Они без малейшего щерба для здоровья переносят отсутсвие матери в течение 1-2 суток, а потом за раз могут выпить количество молока, равное 20% от массы их тела. Интересно, что молоко ехидн меняет свой состав в процессе выкармливания и с каждым месяцем становится все питательнее. Молоко богато соединениями железа, придающими ему розоватый оттенок. Половой зрелости животные достигают только к 4-5 годам.
Этого детеныша ехидны по кличке Бо нашли на дороге, вероятно, он выпал из сумки матери. На фото он запечатлен в 55-дневном возрасте.
В природе у ехидн немало естественных врагов: на них охотятся тасманийские дьяволы, собаки динго, питоны, вараны, змеи. После колонизации Австралии к этим хищникам присоединились лисицы и одичавшие кошки. Ехидны, невзирая на крохотные глазки-бусинки, отличаются зоркостью. Приближение врага они замечают издалека и стремятся уйти незамеченными. В случае преследования они принимаются рыть нору, буквально за считанные секунды погружаясь в мягкий грунт. Снаружи остается торчать только небольшой участок колючей спины, причем ехидна может провести в таком положении сравнительно много времени практически не дыша. Если рытье норы по каким-либо причинам невозможно (враг близко или грунт слишком твердый), тогда зверь просто сворачивается в шар. У этих животных имеется особая кольцевая мышца, как у ежей, позволяющая им «натягивать» на себя собственную кожу. Однако этот споособ защиты несовершенен, поскольку шар получается несплошным, иногда хищник исхитряется ухватить ехидну за мягкий живот и съесть. Тем не менее главным фактором, влияющим на сокращение численности ехидн, остается сокращение местообитаний из-за вытеснения человеком.
Ехидна применила тактику «ежа», наименее защищенные части тела она прикрыла когтистыми лапами.
Наряду с Однопроходными и Насекомоядными ехидны считаются одними из самых примитивных млекопитающих. Их интеллектуальные усилия направлены исключительно на поиск корма, дрессировке эти звери не поддаются. Но все же по сравнению с утконосом мозг ехидн имеет более сложную кору, что в неволе выражается в некотором любопытстве и попытке изучить незнакомые предметы. Да и содержание ехидн куда проще, чем содержание утконосов. Они спокойно воспринимают присутствие людей, с удовольствием едят разнообразные корма в том числе и несвойственные им в природе (например, молоко). Наблюдателями неоднократно отмечен феномен необычайной физической силы, совершенно неожиданной для таких маленьких животных. Так, однажды любопытная ехидна, оставленная на кухне, сдвинула… буфет, наполненный посудой. Кроме того,физиологические исследования подтвердили, что даже такие примитивные животные видят сны! Правда у ехидн этот процесс протекает только в особых условиях — при понижении температуры тела до 25°С.
Эту австралийскую ехидну заинтересовала аппаратура фотографа.
Понаблюдатьза ехидной в естественных условиях и…
посмотреть, как выкармливают осиротевшую ехидну сотрудники зоопарка Таронго. Малышу Бо молоко наливают прямо на поверхность ладони, потому что именно таким образом оно выделяется в природе у кормящих самок.
Почитать о животных, упомянутых в этой статье: утконосе, тасманийском дьяволе, ежах, лисицах, змеях, варанах, питонах, слизнях, муравьях.
Утконос и ехидна
Утконос (Ornithorhynchus anatinus), обитающий в Австралии и Тасмании, ведет полуводный образ жизни, что сказалось на всем строении животного.
Тело его покрыто густым коротким мехом. Широкий плоский клюв по бокам усажен роговыми пластинками, которые вместе с роговыми пластинками языка образуют сито; через него животное процеживает ил, выбирая свою пищу. Короткие пятипалые конечности снабжены плавательными перепонками; на задних ногах они сравнительно короткие, на передних — длинные и выдаются за концы пальцев, но при сухопутном передвижении и рытье могут отгибаться назад. Утконосы самцы и молодые самки имеют по подвижному роговому шипу на задних лапах. У взрослых самцов шип (или шпора) связан с железой, выделяющей ядовитый секрет. Это один из немногих примеров ядовитости среди млекопитающих.
Живут утконосы в глубоких норах, входные отверстия которых располагаются под водой, а противоположный конец расширяется в гнездовую камеру, лежащую над уровнем воды. Яйца они высиживают в гнезде. Холодные месяцы, по-видимому, проводят в спячке. Шкурки утконоса прежде ценились как пушнина; в настоящее время охота на него полностью запрещена.
Ехидна (Tachyglossus), обитающая в Австралии, и близкая к ней проехидна (Zaglossus), распространенная в Новой Гвинее, — наземные, превосходно роющие животные. Они имеют плотное тело, покрытое волосами вперемежку с острыми иглами, короткие, вооруженные сильными когтями ноги, длинный более или менее тонкий клюв и очень длинный червеобразный язык, покрытый липкой слюной, к которому пристают муравьи, составляющие главную пищу ехидны. При опасности ехидна свертывается в клубок, выставляя иглы, подобно ежу. В части ареала с холодной зимой проводит в спячке около четырех месяцев.
Из плейстоценовых слоев Австралии известна одна крупная ехидна. Этим ограничиваются в настоящее время все палеонтологические данные о клоачных млекопитающих.
Еще интересные статьи по теме:
Как самые странные в мире существа приобрели свои странности
Учёные проанализировали геном утконоса и ехидны и выяснили, как они стали одними из самых странных животных на Земле.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.
Утконосы и ехидны – настолько странные существа, что их первооткрыватели не могли поверить своим глазам. С тех времён прошли века, но интерес зоологов к этому чуду природы не угас. Только теперь учёные ищут ответы на свои вопросы с помощью самых современных методов.
Геномы утконоса и ехидны были частично расшифрованы уже давно. Однако теперь учёные изучили ДНК «неведомых зверюшек» куда более тщательно. Это помогло выяснить, как эти австралийские чудо-звери приобрело свой необычный облик.
Прежде всего, утконосы и ехидны – единственные современные млекопитающие, откладывающие яйца (поэтому их выделяют в подкласс яйцекладущих). И теперь понятно, как им это удаётся. У этих двух животных всё ещё работают гены, отвечающие за формирование вителлогенина – предшественника яичного желтка. Правда, не в полном составе.
У общего предка млекопитающих и птиц таких генов было три. Птицы сохранили все три. Человек и почти все остальные млекопитающие полностью утратили эти гены. А вот яйцекладущие потеряли лишь часть из них. Так, у утконоса остался один такой ген (два других было потеряно примерно 130 миллионов лет назад).
Вместо выключившихся генов, отвечающих за вителлогенин, все млекопитающие приобрели гены синтеза казеина – основного белка молока. То же самое произошло с утконосом и ехидной, хотя у них были заменены не все «вителлогениновые» гены. Правда, яйцекладущие вырабатывают молоко своеобразным способом: у них нет сосков, а молочные железы сохранили большое сходство с потовыми (от которых они и произошли). Можно сказать, что утконос и ехидна потеют молоком.
Ехидны и утконосы – единственные ныне живущие млекопитающие, откладывающие яйца.
Другая странность яйцекладущих – отсутствие зубов. Особенно это бросается в глаза у утконоса с его клювом, похожим на птичий.
Новое исследование показало, что утконос и ехидна происходят от зубастых предков. Но более ста миллионов лет назад они утратили несколько генов, отвечающих за рост зубов.
Следующая странность австралийских экзотов – обилие половых хромосом. У утконоса и ехидны их десять (в то время как у остальных млекопитающих по две). Как выяснили биологи, некогда предки яйцекладущих имели одну кольцевую половую хромосому, которая потом разделилась на несколько фрагментов.
Ранее Вести.Ru также рассказывали о том, как утконос и ехидна могут помочь в борьбе с супербактериями и диабетом.
Утконос и ехидна
Учёные долго не хотели верить в существование утконоса. Рассказы о нём они считали выдумками, легендами. Но когда в конце концов учёные убедились, что необычное животное действительно существует, возник вопрос: кто это — птица или зверь?. Поначалу назвали это животное птицезверем, а потом дали и имя — утконос.
Нос у него действительно утиный. А главное, утконос, как и птица, откладывает яйца, а не рождает живых детёнышей. У утконоса есть немало признаков, которые сближают его с пресмыкающимися. Например, устройство кровеносной системы, сильные колебания температуры тела в зависимости от температуры окружающей среды. Да и яйца у него больше похожи на яйца пресмыкающихся, чем на птичьи. Но признаков, сближающих утконоса с млекопитающими, гораздо больше. А главное, он выкармливает своих детёнышей -тех самых, которые появляются из яиц, — молоком.
Утконосы живут по берегам рек и много времени проводят в воде. Благодаря перепонкам между пальцами они хорошо плавают, могут подолгу оставаться в воде, добывая со дна различных водных насекомых, их личинок, ракушки.
Другой, не менее удивительный зверь — ехидна — предпочитает гористые места, заросшие густым кустарником или лесом. Внешне ехидна не похожа на утконоса — скорее напоминает нашего ежа, только раза в четыре больше. Как и ёж, она при опасности сворачивается в клубок, у неё тоже есть иголки. Но всё-таки ехидна и утконос — близкие родственники. У них много общего в строении; ехидна, как и утконос, откладывает яйца, а не рождает живых детёнышей. Только яйца она откладывает не на землю, как утконос, а в специальную сумку у себя на животе. В этой сумке — глубокой кожистой складке — она первое время носит и детёныша, когда он появляется из яйца.
Температура тела утконоса и ехидны изменяется в зависимости от температуры окружающей среды,
Питается ехидна, как и утконос, насекомыми. Она быстро бегает, ловко роет землю, хорошо лазает даже по крутым склонам. К сожалению, ни утконоса, ни ехидны в нашей стране не встретишь — живут они только в Австралии и Тасмании.
утконосы и ехидны. Сайт о животных. PiLife
Систематика:
Первозвери: утконосы и ехидны.
Класс: Млекопитающие (Mammalia)
Роговой чехол на «клюве» утконоса выглядит как нечто одиозное, приделанное к нормальному телу млекопитающего. Поэтому получившие первые шкурки утконоса естествоиспытатели были уверены, что это подделка.
Подкласс: Яйцекладущие, или Первозвери (Prototheria).
Голова утконоса (Omithorhynchus anatinus) увенчана покрытым роговой оболочкой «клювом», на лапах сплошные кожистые перепонки, массивный уплощенный хвост служит накопителем жира. Глаза маленькие, ушных раковин нет, тело покрыто мягким густым мехом.
Отряд: Однопроходные (Monotremata).
На пятке самца утконоса хорошо виден 1 шип, в который открываются протоки голенной железы, вырабатывающей ядовитый секрет.
Семейство ехидн (Tachyglossidae): Ехидна австралийская (Tachyglossus aculeatus), Проехидна Бруийна (Zaglossus bruijni).
Морда ехидны заканчивается узким «клювом», на конце которого расположено узкое ротовое отверстие, которое едва открывается, чтобы выпустить длинный червеобразный язык.
Семейство утконосов (Ornithorhynchidae): Omithorhynchus anatinus (утконос).
Живущая в Новой Гвинее проехидна (Zaglossus bruijni) обладает более длинным «клювом» и более редким волосяным покровом. В отличие от ехидны, она безразлична к муравьям и термитам; ее излюбленная пища — дождевые черви.
Австралия поражала воображение натуралистов и кабинетных ученых, скрупулезно описывающих фауну и флору континента с момента его открытия. Животные с сумкой, куры, выращивающие потомство в инкубаторах, дикие собаки динго и прочие «несуразности» живой природы, которые путали сложившиеся представления об устройстве животного мира, которых лучше бы не было, поскольку они не давали работать и спать, не влезали в, казалось бы, вот уже отработанные схемы, гипотезы и теории. Они мешали, а то, что мешает, оно же и раздражает. Можно представить себе недоумение английских естествоиспытателей, когда в 1797 году из Австралии пришла посылка с высохшей шкуркой «зверька» в шерсти и с утиным клювом. Недоумение вскоре переросло в решительный отказ поверить в реальность этого существа, уж слишком много раз к тому времени ученых пытались надуть, присылая им сконструированные руками шутников «гибриды» птиц, зверей и рептилий. Однако через какое-то время зоолог Джордж Шоу, изучив посылку из Австралии, пришел к выводу, что шкура — не подделка. И тогда-то недоумение сменилось раздражением, и жаркие споры не прекращались в течение многих десятков лет: отмахнуться от странного существа, которое назвали утконосом, было уже нельзя, а куда его поместить в системе организмов, было не очень ясно — и не зверь, и не птица, и не рептилия. Ко всем причудам анатомии (наличие рогового «утиного» клюва и рептилийно-птичьей клоаки) оказалось, что это существо откладывает яйца и что внутреннее строение его воспроизводящей системы так же более напоминает таковое птиц и рептилий, а не млекопитающих. Впоследствии в Австралии был найден еще один такой чудо-зверь, внешне более похожий на ежа или тенрека (в иголках и с вытянутым рылом, как у муравьеда), чем на утконоса, но также с клоакой и откладывающий яйца. Этого зверя назвали ехидной. Позже в горных лесах Новой Гвинеи открыли ехидну с более редкими и короткими колючками и еще более длинным рылом. Ее наименовали проехидной. В конце концов ехидну, проехидну и утконоса выделили в особый подкласс Prototheria (Первозвери) и отряд Monotremata (Однопроходные — «с клоакой») внутри класса млекопитающих. Их называют еще «яйцекладущими млекопитающими».
Тело австралийской ехидны (Tachyglossus aculeatus) покрыто длинными острыми колючками. Длинный «клюв» постоянно пеленгует запаховые маркеры и, как не раз отмечали, может быть использован в качестве дыхательной трубки при пересечении зверьком водных преград.
Сегодня никто из зоологов не сомневается, что утконос и ехидны — звери. Они покрыты нормальной шерстью (у ехидн часть волос преобразована в иголки, но это тоже не редкость в классе млекопитающих), у них давно найдены млечные железы (только нет сосков — трубочки желез открываются прямо на брюхе самки), у них вполне маммальное строение черепа (в принципе) и они «теплокровные», хотя температура их тела не столь стабильна и ниже, чем у других млекопитающих (у утконоса в среднем 32,2°С, у ехидны — 31°С). Самое поразительное, что эти животные откладывают яйца. Мы слишком привыкли к тому, что млекопитающие живородящи, а нести яйца — привилегия птиц и рептилий. На самом деле у ящериц и змей есть множество переходов от откладывания яиц к почти истинному живорождению, когда образуется подобие плаценты (например, у гадюки и живородящей ящерицы), а среди млекопитающих нам известны кенгуру, вомбаты, коала и другие сумчатые, которые рождают еще недоразвитых детенышей, практически эмбрионов, которые потом донашиваются в сумке. По большому счету, то же происходит у первозверей. Очень маленькое яйцо покрыто кожистой оболочкой (без скорлупы) и после 10 дней развития из него вылупляется недоразвитый «полуэмбрион», который еще несколько месяцев потом выкармливается молоком матери. У утконосов эта кроха растет в норе, а у ехидн в сумке на брюхе матери. Пожалуй, самое «рептилийное» у первозверей связано с их хромосомами: среди них есть большие (макросомы), похожие на хромосомы других млекопитающих, но есть и маленькие (микросомы), которые напоминают хромосомы рептилий и не известны у млекопитающих.
Крошечный «полуэмбрион» ехидны вылупляется из не менее крошечного яйца, разрезая плотную волокнистую оболочку «яйцевым зубом». Теперь ему предстоит попасть в «сумку» матери, где он будет расти с поразительной скоростью, чтобы прибавить в весе в 100-200 раз всего за несколько недель.
Вне сомнения, первозвери должны были быть когда-то более разнообразной группой, хотя их древняя история еще плохо известна. Сейчас же они представлены всего тремя видами-диковинками — утконосом, ехидной и проехидной. Проехидна обитает в Новой Гвинее, а ехидна и утконос связали судьбу с Австралией и Тасманией, где ехидна обычна и вполне процветает, несмотря на свою «примитивность», а утконос скорее редок по причине давнего преследования человеком ради хорошего меха. В Тасмании ехидна представлена особым подвидом, который иногда считают отдельным видом — тасманийской ехидной. Все первозвери — большие «специалисты». Утконос ведет полуводный образ жизни и использует свой утиный клюв наподобие нырковых уток — для сбора личинок насекомых и другой мягкотелой мелочи на дне лесных речек. По обе стороны от клюва у него есть небольшие мешки (открываются в ротовую полость), где скапливается и отчасти перетирается роговыми гребнями собираемая пиша. У ехидны и проехидны вместо клюва длинное рыло с крохотным ротовым отверстием на его конце, через которое наружу высовывается длинный (до 25 см) липкий язык. Ехидна (рыло короче, иголки длиннее и гуще) ведет образ жизни муравьеда и целиком зависит от муравьев и термитов. Проехидна (иголки короче и реже, на ногах по три, а не пять пальцев) использует свое более длинное рыло для сбора с поверхности дождевых червей и наземных насекомых. Зубов нет у взрослых особей этих странных зверей, но они когда-то были, о чем свидетельствуют молодые утконосы. У последних зубы начинают развиваться, но затем рассасываются, заменяясь роговыми пластинками. Полная или частичная потеря зубов — обычное явления у всех «пожирателей муравьев и термитов», так что ехидна не представляет здесь какого-то исключения. У проехидны язык снабжен роговыми шипами, на которые она успешно накалывает червя или насекомое — иначе она вряд ли смогла бы всосать через узкое ротовое отверстие такую крупную добычу. Ехидны терпеливы и благодаря запасам подкожного жира могут голодать в течение месяца. «Клюв» утконоса и ехидны — тонкий чувствительный орган. В его коже расположены особые клетки — электрорецепторы. Они воспринимают слабые изменения электромагнитного поля, связанные с передвижением мелких животных. Ни у кого более из млекопитающих подобные клетки пока не обнаружены.
Ареал обитания утконосов и ехидны.
Из секретного оружия первозверей можно отметить роговую шпору на пятке задней конечности, к которой тянется канал от железы под голенью. Долгое время функция шпоры и железы были «не совсем понятны», но сейчас доказано, что у самца утконоса эта железа вырабатывает яд, который вызывает острую боль у человека и может убить собаку. У самки утконоса шпоры нет, а у ехидн — все «на месте», но железа не вырабатывает яда. Полагают, что это вторично из-за того, что австралийские ехидны долгое время жили в отсутствии серьезных «умных» хищников (динго появились в Австралии сравнительно недавно), для зашиты от которых вполне хватало их колючих покровов. Но все-таки хищники были, достаточно вспомнить сумчатого волка и еще ныне «здравствующего» сумчатого дьявола, а также австралийских варанов и питонов.
Сейчас же к ним прибавились динго и лисицы. Утконос может спастись в воде и под водой, а ехидны решают эту проблему по-другому. В случае какой-либо угрозы они прячутся в зарослях или в расщелинах скал, иногда попросту зарываются в землю, так что на поверхности видно только несколько торчащих иголок. Подобный прием мы уже встречали у броненосцев. Извлечь ехидну из-под земли (как и броненосца) не так-то легко. Небольшой зверек обладает удивительной силой, расставляет мускулистые лапы с крепкими когтями и упирается о стенки лапами и иглами. Если же грунт твердый, а местность открытая, то остается последнее «ежовое» средство защиты: свернуться в шар, выставив длинные, до 6 см, острые и твердые иглы. Справиться с такой защитой могут только опытные собаки динго (шар, в который сворачивается ехидна, не полный, при умении ее можно перевернуть), «глуповатым» варанам и питонам ее не преодолеть.
Большую часть года ехидны живут в одиночку. Но вот начинается австралийская зима, и в ехиднах просыпаются любовные чувства. Период ухаживания долгий, около месяца, и в течение этого время несколько зверьков вместе кормятся и отдыхают. Находят друг друга они благодаря запаховым меткам — опять же, как и положено млекопитающим. Переходя с места на место, ехидны следуют друг за другом гуськом, словно играя в паровозик. Первой шествует самка, за ней крупный самец-доминант, а за ними уже зверьки послабее и помоложе. Проходит время, и вот когда невеста созреет к более серьезным отношениям, самцы начинают водить вокруг нее своего рода хоровод, отбрасывая в сторону комки земли. Через некоторое время вокруг самки образуется траншея глубиной до 30 см, и, надо сказать, переселенцы в Австралию долгое время недоумевали по поводу происхождения этих странных кругов. За траншеей вокруг самки появляется валик, и самцы истошно толкают друга, стремясь выпихнуть соперника за пределы земляного кольца. Наконец, в пределах кольца остается единственный победитель, который и станет отцом будущих малышек-ехидн. Через 3-4 недели самка ехидна почувствует в себе созревшее яйцо, подготовит выводковую нору и отложит в нее яйцо. Так же поступает и самка утконоса, только откладывает она несколько яиц. В обоих случаях яйцо как большая горошинка, весом в 1,5 г и всего 12-15 мм в диаметре. Оно богато желтком и одето тонким слоем белка и мягкой волокнистой оболочкой. В общем, «нормальное» рептилийное яйцо, которое самка утконоса временами по-птичьи обогревает и из которого вылупляется недоразвитое голое и слепое существо с еще коротким клювом, как и родившийся детеныш у сумчатых. Несколько месяцев мамаша будет выкармливать своего крошечного отпрыска молоком, капельки которого просачиваются через поры в определенных «полях» на ее брюхе. Молоко стекает по шерсти матери, и детеныши просто слизывают его с шерсти. Долгое время зоологи не находили у первозверей млечных желез. Оказалось, что они очень малы и становятся заметными непосредственно перед откладкой яиц. Еще одно недоразумение связано с сумкой, в которой ехидна якобы носит свое яйцо. Сумка действительно есть, она появляется в виде складки кожи на брюхе, как раз в районе «полей» молочных желез. Откладывая яйцо, ехидна ложится на спину, сворачивается клубком, и увлажненное липким секретом яйцо попадает внутрь складки. Там же, питаясь молоком матери, проводит время и новорожденный. Однако все это происходит в выводковой норе. Свидетельства о том, что ехидна передвигается с яйцом или детенышем в сумке, подобно кенгуру, не подтвердились. Выходя на кормежку, самка почти всегда оставляет яйцо и детеныша в норе.
История происхождения однопроходных «покрыта мраком». Плейстоценовые (в пределах 1,8 миллионов лет назад) остатки ехидн и утконоса мало чем отличаются от их современных форм. Среднемиоценовый (10 миллионов лет назад) утконос тоже похож на современного, но имел хорошо развитые зубы. В 1991 году очень похожие зубы найдены в отложениях раннего палеоцена (60 миллионов лет назад) в Южной Америке, а очень похожая на утконоса челюсть известна даже из отложений раннего мела (120 миллионов лет назад — буйное «лето» эпохи динозавров). И никаких переходных форм: все ископаемые остатки, в том числе и меловые, вполне сопоставимы с современными семействами первозверей. Так что ученые могут лишь строить отвлеченные предположения о связях первозверей с сумчатыми и плацентарными млекопитающими. Большинство считает, что первозвери произошли от каких-то рептилийных предков независимо (параллельно) от сумчатых и плацентарных. До переселения человека в Австралию у ехидны и утконоса было немного врагов. В воде утконоса могут поймать только варан или питон; для ехидны наибольшую опасность представляли, вероятно, динго.
С приходом человека все изменилось. Завезенные колонистами кролики создали ужасные условия для утконосов.
Дело в том, что утконос очень возбудимое, нервное животное. Достаточно звука голоса или шагов, какого-то необычного шума или вибрации, чтобы этот зверек вышел из равновесия на несколько дней, а то и недель. В частности, из-за этого в течение долгого времени не удавалось перевозить утконосов в другие страны. Да и сейчас это редкий гость в зоопарках: в Европу пока не довезли ни одного живого утконоса.
Кролики быстро размножаются, роют норы в обрывах и повсюду беспокоят утконоса. Люди и напрямую преследовали утконоса ради его меха. Много зверьков попадало в ловушки, поставленные по берегам рек на кроликов, в верши рыбаков. Везде, где люди и кролики беспокоили утконоса, зверьки покидали свои насиженные места, и по этой причине утконос исчез уже из многих районов своего ареала в Восточной Австралии и Тасмании. Там же, где зверькам не докучали, утконос прекрасно переносил соседство с человеком. Сейчас в Австралии создано несколько утконосовых заповедников.
Ехидну употребляли в пищу аборигены, но это не нанесло ей большего вреда, и биологи не сильно беспокоятся по поводу ближайшего будущего этого зверька, чего не скажешь о проехидне Бруийна, которая внесена в Красную книгу МСОП как вид «под угрозой исчезновения».
Теги:
#ядовитыеКомментарии:
Нет комментариев 🙁 Вы можете стать первым!
Добавить комментарий:Наверх
Геномы утконоса и ехидны раскрывают биологию и эволюцию млекопитающих
Эшвелл, К. Нейробиология монотрем: эволюция мозга у наших дальних родственников-млекопитающих (CSIRO PUBLISHING, 2013).
Warren, W. C. et al. Анализ генома утконоса обнаруживает уникальные признаки эволюции. Природа 453 , 175–183 (2008).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Grützner, F. et al. У утконоса мейотическая цепь из десяти половых хромосом имеет общие гены с Z-хромосомами птиц и X-хромосом млекопитающих. Nature 432 , 913–917 (2004).
ADS PubMed Google Scholar
Корчак, Р. Д., Ценд-Аюш, Э. и Грюцнер, Ф. Анализ содержания повторов SINE и LINE в Y-хромосоме утконоса, Ornithorhynchus anatinus . Репродукция. Fertil. Dev . 21 , 964–975 (2009).
CAS PubMed Google Scholar
Буассино С. и Сукдео А. Эволюция LINE-1 у позвоночных. Genome Biol. Evol . 8 , 3485–3507 (2016).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Филлипс, М. Дж., Беннетт, Т. Х. и Ли, М. С. Молекулы, морфология и экология указывают на недавнее амфибийное происхождение ехидн. Proc. Natl Acad. Sci. США 106 , 17089–17094 (2009).
ADS CAS PubMed Google Scholar
Bellott, D. W. et al. Y-хромосомы млекопитающих сохраняют широко выраженные дозозависимые регуляторы. Природа 508 , 494–499 (2014).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Whittington, C.M. et al. Дефенсины и конвергентная эволюция генов яда утконоса и рептилий. Genome Res . 18 , 986–994 (2008).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Julien, P. et al. Механизмы и эволюционные паттерны дозовой компенсации у млекопитающих и птиц. ПЛоС Биол . 10 , e1001328 (2012).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Rousselle, M., Laverré, A., Figuet, E., Nabholz, B. & Galtier, N. Влияние рекомбинации и GC-смещенной конверсии генов на скорость адаптивной и неадаптивной замены у млекопитающих по сравнению с птицами. Мол. Биол. Evol . 36 , 458–471 (2019).
CAS PubMed Google Scholar
Хинч А.Г., Альтемоз Н., Нур Н., Доннелли П. и Майерс С.Р. Рекомбинация в псевдоавтосомной области человека PAR1. PLoS Genet . 10 , e1004503 (2014).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Берт, Д. У. Происхождение и эволюция микрохромосом птиц. Cytogenet. Genome Res . 96 , 97–112 (2002).
CAS PubMed Google Scholar
Дом, Дж. К., Ценд-Аюш, Э., Рейнхардт, Р., Грюцнер, Ф. и Химмельбауэр, Х.Нарушение и псевдоавтосомальная локализация главного комплекса гистосовместимости у монотремов. Биология генома . 8 , R175 (2007).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Cortez, D. et al. Происхождение и функциональная эволюция Y-хромосом у млекопитающих. Природа 508 , 488–493 (2014).
ADS CAS PubMed Google Scholar
Zhou, Q. et al. Сложные эволюционные траектории половых хромосом по таксонам птиц. Наука 346 , 1246338 (2014).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Veyrunes, F. et al. Половые хромосомы утконоса, похожие на птичьи, предполагают недавнее происхождение половых хромосом млекопитающих. Genome Res . 18 , 965–973 (2008).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Braasch, I. et al. Геном пятнистого гар проливает свет на эволюцию позвоночных и облегчает сравнение человека и костистых животных. Nat. Genet . 48 , 427–437 (2016).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Грюцнер Ф., Эшли Т., Роуэлл Д. М. и Маршалл Грейвс Дж. А. Как утконос получил свою цепочку половых хромосом? Сравнение мейотических множественных и половых хромосом у растений и животных. Хромосома 115 , 75–88 (2006).
PubMed Google Scholar
Golczyk, H., Massouh, A. & Greiner, S. Транслокации концевых сегментов хромосом и факультативный гетерохроматин способствуют образованию мейотического кольца у вечерних примул. Растительная клетка 26 , 1280–1293 (2014).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
де Ваал Малефийт, М. и Чарльзуорт, Б. Модель эволюции транслокационной гетерозиготности. Наследственность 43 , 315–331 (1979).
Google Scholar
Кейси, А. Э., Дайш, Т. Дж., Барберо, Дж. Л. и Грюцнер, Ф. Дифференциальная загрузка когезина маркирует парные и непарные участки половых хромосом утконоса в профазе I. Sci. Репу . 7 , 4217 (2017).
ADS PubMed PubMed Central Google Scholar
Dixon, J. R. et al. Топологические домены в геномах млекопитающих, идентифицированные с помощью анализа взаимодействий хроматина. Природа 485 , 376–380 (2012).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Гриффитс М. Биология монотрем (Academic, 1978).
Мередит, Р. В., Чжан, Г., Гилберт, М. Т., Джарвис, Э. Д. и Спрингер, М. С.Доказательства единственной потери минерализованных зубов у общего птичьего предка. Наука 346 , 1254390 (2014).
PubMed Google Scholar
Springer, M. S. et al. Одонтогенный амелобласт-ассоциированный (ODAM) инактивирован у беззубых / беззубых плацентарных млекопитающих и зубатых китов. BMC Evol. Биол . 19 , 31 (2019).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Ордоньес, Г. Р. и др. Утрата генов, участвующих в функции желудка, во время эволюции утконоса. Биология генома . 9 , R81 (2008).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Хаякава, Т., Судзуки-Хашидо, Н., Мацуи, А. и Го, Ю. Частые расширения репертуара гена рецептора горького вкуса во время эволюции млекопитающих в кладе Euarchontoglires. Мол. Биол. Evol . 31 , 2018–2031 (2014).
CAS PubMed Google Scholar
Johnson, R. N. et al. Идеи адаптации и сохранения генома коалы. Nat. Genet . 50 , 1102–1111 (2018).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Liu, Z. et al. Диетическая специализация ведет к многочисленным независимым потерям и приобретениям в репертуаре генов горького вкуса лауразиатерийских млекопитающих. Фронт. Зоол . 13 , 28 (2016).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Hunnicutt, K. E. et al. Сравнительный геномный анализ семейства феромонных рецепторов класса 1 (V1R) показывает крайнюю сложность у лемуров мышей (род Microcebus ) и хромосомную горячую точку у млекопитающих. Genome Biol. Evol . 12 , 3562–3579 (2020).
CAS PubMed Google Scholar
Йохансен К., Ленфант К. и Григг Г. С. Дыхательные свойства крови и реакция утконоса на ныряние Ornithorhynchus anatinus (Shaw). Сост. Biochem. Physiol . 18 , 597–608 (1966).
CAS PubMed Google Scholar
Алаяш А.И. Гаптоглобин: старый белок с новыми функциями. Clin. Чим. Acta 412 , 493–498 (2011).
CAS PubMed Google Scholar
Wicher, K. B. & Fries, E. Гаптоглобин, гемоглобин-связывающий белок плазмы, присутствует у костистых рыб и млекопитающих, но не у лягушек и кур. Proc. Natl Acad. Sci. США 103 , 4168–4173 (2006).
ADS CAS PubMed Google Scholar
Redmond, A. K. et al. Гаптоглобин — это дивергентный член семейства масповых, который неофункционализирован для рециркуляции гемоглобина через CD163 у млекопитающих. Дж. Иммунол . 201 , 2483–2491 (2018).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Huttenlocker, A. K. & Farmer, C. G. Костное микрососудистое русло отслеживает уменьшение размера эритроцитов у млекопитающих и предшественников динозавров триасового периода. Curr. Биол . 27 , 48–54 (2017).
CAS PubMed Google Scholar
Schaer, D.J. et al. CD163 представляет собой рецептор-поглотитель макрофагов для нативных и химически модифицированных гемоглобинов в отсутствие гаптоглобина. Кровь 107 , 373–380 (2006).
CAS PubMed Google Scholar
Griffiths, M. Echidnas (Пергамон, 1968).
Brawand, D., Wahli, W. & Kaessmann, H. Потеря генов яичного желтка у млекопитающих и происхождение лактации и плацентации. ПЛоС Биол . 6 , e63 (2008 г.).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Pharo, E. A. et al. Сумчатые ELP , специфичные для молочных желез, и Eutherian CTI имеют общий предковый ген. BMC Evol. Биол . 12 , 80 (2012).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Лефевр, К. М., Шарп, Дж. А. и Николас, К. Р. Характеристика монотремных казеинов выявляет специфическое для клонов расширение локуса предкового казеина у млекопитающих. Репродукция. Fertil. Dev . 21 , 1015–1027 (2009).
PubMed Google Scholar
Холт, К., Карвер, Дж. А., Экройд, Х. и Торн, Д. С. Приглашенный обзор: Казеины и мицелла казеина: их биологические функции, структуры и поведение в пищевых продуктах. J. Dairy Sci . 96 , 6127–6146 (2013).
CAS PubMed Google Scholar
Кавасаки, К., Лафонт, А. Г. и Сир, Дж. Ю. Эволюция генов казеина молока от генов зубов до происхождения млекопитающих. Мол. Биол. Evol . 28 , 2053–2061 (2011).
CAS PubMed Google Scholar
Cardoso-Moreira, M.и другие. Экспрессия генов в развитии органов млекопитающих. Природа 571 , 505–509 (2019).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Kajitani, R. et al. Эффективная сборка de novo высокогетерозиготных геномов из полногеномных коротких считываний. Genome Res . 24 , 1384–1395 (2014).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Li, H. & Durbin, R. Быстрое и точное согласование коротких считываний с преобразованием Барроуза – Уиллера. Биоинформатика 25 , 1754–1760 (2009).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Бирни, Э., Клэмп, М. и Дурбин, Р. Геном и геном. Genome Res . 14 , 988–995 (2004).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Li, H. & Durbin, R. Быстрое и точное выравнивание в режиме длительного чтения с помощью преобразования Барроуза – Уиллера. Биоинформатика 26 , 589–595 (2010).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Li, H. Minimap2: попарное выравнивание нуклеотидных последовательностей. Биоинформатика 34 , 3094–3100 (2018).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Джайн, К., Корен, С., Дилтей, А., Филлиппи, А. М., Алуру, С. Быстрый адаптивный алгоритм для расчета карт гомологии всего генома. Биоинформатика 34 , i748 – i756 (2018).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Rens, W. et al. Множественные половые хромосомы утконоса и ехидны не полностью идентичны, и некоторые из них имеют гомологию с птичьим Z. Genome Biol . 8 , R243 (2007).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Бао В., Кодзима К. и Кохани О. Обновление Repbase, базы данных повторяющихся элементов в геномах эукариот. Моб. ДНК 6 , 11 (2015).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Чен, Н. Использование RepeatMasker для идентификации повторяющихся элементов в геномных последовательностях. Curr. Protoc. Биоинформатика 5 , 4.10.1–4.10.14 (2004).
Google Scholar
Benson, G. Поиск тандемных повторов: программа для анализа последовательностей ДНК. Nucleic Acids Res . 27 , 573–580 (1999).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Yates, A. et al. Ensembl 2016. Nucleic Acids Res . 44 , D710 – D716 (2016).
CAS PubMed Google Scholar
Альтшул, С. Ф., Гиш, В., Миллер, В., Майерс, Э. У. и Липман, Д. Дж. Базовый инструмент поиска локального совмещения. J. Mol. Биол . 215 , 403–410 (1990).
CAS PubMed Google Scholar
Stanke, M., Schöffmann, O., Morgenstern, B. & Waack, S.Прогнозирование генов у эукариот с помощью обобщенной скрытой марковской модели, использующей подсказки из внешних источников. BMC Bioinformatics 7 , 62 (2006).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Brawand, D. et al. Эволюция уровней экспрессии генов в органах млекопитающих. Природа 478 , 343–348 (2011).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ким Д., Лангмид Б. и Зальцберг С. Л. HISAT: выравниватель с быстрым сращиванием и низким потреблением памяти. Nat. Методы 12 , 357–360 (2015).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Pertea, M. et al. StringTie обеспечивает улучшенную реконструкцию транскриптома из считываний RNA-seq. Nat. Биотехнология . 33 , 290–295 (2015).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Консорциум UniProt. UniProt: всемирный центр знаний о белках. Nucleic Acids Res . 47 , D506 – D515 (2019).
Google Scholar
Jones, P. et al. InterProScan 5: классификация функций белков в масштабе генома. Биоинформатика 30 , 1236–1240 (2014).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Bickhart, D. M. et al. Секвенирование одной молекулы и фиксация конформации хроматина позволяют de novo референсную сборку генома домашней козы. Nat. Genet . 49 , 643–650 (2017).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Харрис Р.С. Улучшенное парное выравнивание геномной ДНК . Кандидатская диссертация, Государственный университет Пенсильвании. (2007).
Чжан, Г.и другие. Сравнительная геномика позволяет лучше понять эволюцию и адаптацию генома птиц. Наука 346 , 1311–1320 (2014).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Stamatakis, A. RAxML версия 8: инструмент для филогенетического анализа и постанализа крупных филогений. Биоинформатика 30 , 1312–1313 (2014).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Янг, З. PAML 4: филогенетический анализ методом максимального правдоподобия. Мол. Биол. Evol . 24 , 1586–1591 (2007).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Benton, M. J. et al. Ограничения на временную шкалу эволюционной истории животных. Palaeontol. Электроника 18 , 1–106 (2015).
Google Scholar
Blanchette, M. et al. Выравнивание нескольких геномных последовательностей с помощью выравнивателя набора блоков. Genome Res . 14 , 708–715 (2004).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Hubisz, M. J., Pollard, K. S. & Siepel, A. PHAST и RPHAST: филогенетический анализ с использованием пространственно-временных моделей. Краткое. Биоинформ . 12 , 41–51 (2011).
CAS PubMed Google Scholar
Li, L., Stoeckert, C.J., Jr & Roos, D. S. OrthoMCL: идентификация групп ортологов для геномов эукариот. Genome Res . 13 , 2178–2189 (2003).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Хан, М. В., Томас, Г. В., Луго-Мартинес, Дж. И Хан, М. В. Оценка скорости роста и потери генов при наличии ошибок сборки и аннотации генома с использованием CAFE 3. Mol.Биол. Evol . 30 , 1987–1997 (2013).
CAS PubMed Google Scholar
Seki, R. et al. Функциональная роль специфичных для класса Aves cis — регулирующих элементов в макроэволюции специфических для птиц особенностей. Nat. Коммуна . 8 , 14229 (2017).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Supek, F., Bošnjak, M., Škunca, N. & Šmuc, T. REVIGO обобщает и визуализирует длинные списки терминов генной онтологии. PLoS ONE 6 , e21800 (2011).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ma, J. et al. Реконструкция смежных областей наследственного генома. Genome Res . 16 , 1557–1565 (2006).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Джонс, Б. Р., Раджараман, А., Танньер, Э. и Чов, К. АНЖЕС: реконструкция АНЦЕСТРАЛЬНЫХ карт GEnomeS. Биоинформатика 28 , 2388–2390 (2012).
CAS PubMed Google Scholar
Deakin, J. E. et al. Реконструкция кариотипа предковых сумчатых из сравнительных генных карт. BMC Evol. Биол . 13 , 258 (2013).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Wang, Y. et al. MCScanX: набор инструментов для обнаружения и эволюционного анализа синтении и коллинеарности генов. Nucleic Acids Res . 40 , e49 (2012).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Теслер, Г. ГРИММ: веб-сервер перестройки генома. Биоинформатика 18 , 492–493 (2002).
CAS PubMed Google Scholar
Kim, J. et al. Реконструкция и эволюционная история человеческих хромосом. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , E5379 – E5388 (2017).
CAS PubMed Google Scholar
Löytynoja, A. Филогенетическое выравнивание с PRANK. Methods Mol. Биол . 1079 , 155–170 (2014).
PubMed Google Scholar
Талавера, Дж. И Кастресана, Дж. Улучшение филогении после удаления расходящихся и неоднозначно выровненных блоков из выравнивания последовательностей белков. Syst. Биол . 56, , 564–577 (2007).
CAS PubMed Google Scholar
Андерс С. и Хубер У. Анализ дифференциальной экспрессии для данных подсчета последовательностей. Биология генома . 11 , R106 (2010).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Yanai, I. et al. Профили транскрипции среднего уровня в масштабе всего генома выявляют взаимосвязь уровней экспрессии в спецификации тканей человека. Биоинформатика 21 , 650–659 (2005).
CAS Google Scholar
Слуга Н. и др. HiC-Pro: оптимизированный и гибкий конвейер для обработки данных Hi-C. Биология генома . 16 , 259 (2015).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Рамирес, Ф. и др. TAD высокого разрешения выявляют последовательности ДНК, лежащие в основе организации генома мух. Nat. Коммуна . 9 , 189 (2018).
ADS PubMed PubMed Central Google Scholar
Jolma, A. et al. Специфичность связывания ДНК факторов транскрипции человека. Cell 152 , 327–339 (2013).
CAS PubMed Google Scholar
Бейли Т. и Элкан К. Подбор модели смеси путем максимизации ожидания для обнаружения мотивов в биополимерах. Proc. Int. Конф. Intell. Syst. Мол. Биол . 2 , 28–36 (1994).
CAS PubMed Google Scholar
Ценд-Аюш, Э. и др. Организация генома высшего порядка в сперматозоиде утконоса и курицы и изменение положения половых хромосом в ходе эволюции млекопитающих. Хромосома 118 , 53–69 (2009).
PubMed Google Scholar
Ling, J. Q. et al. CTCF опосредует межхромосомную колокализацию между Igf2 / h29 и Wsb1 / Nf1 . Наука 312 , 269–272 (2006).
ADS CAS PubMed Google Scholar
Parra, Z. E. et al. Сравнительный геномный анализ и эволюция локусов Т-клеточных рецепторов опоссума Monodelphis domestica . BMC Genomics 9 , 111 (2008).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Ван Лаэр, А. С., Коппитерс, В. и Джорджес, М. Характеристика псевдоавтосомной границы крупного рогатого скота: документирование эволюционной истории половых хромосом млекопитающих. Genome Res . 18 , 1884–1895 (2008).
PubMed PubMed Central Google Scholar
Исследователи Последовательность геномов утконоса и ехидны | Генетика
Одноножки (млекопитающие, откладывающие яйца) — единственная сохранившаяся группа млекопитающих, превосходящая териан (сумчатые и маточные животные), и они дают ключ к пониманию эволюции млекопитающих.Международная группа ученых секвенировала и проанализировала геномы утконоса ( Ornithorhynchus anatinus ) и ехидны с коротким клювом ( Tachyglossus aculeatus ), двух существующих монотремных линий, и сравнила их с геномами кур, людей и крыс. , Тасманские дьяволы и ящерицы. Их результаты опубликованы в журнале Nature .
Утконос ( Ornithorhynchus anatinus ) в Тасмании, Австралия. Изображение предоставлено: Klaus / CC BY-SA 2.0.
«Полный геном утконоса дал нам ответы на то, как возникли некоторые из его причудливых особенностей», — сказал старший соавтор профессор Гоцзе Чжан, исследователь из BGI-Shenzhen, Копенгагенского университета, Института зоологии Куньмина и Центр передового опыта в области эволюции животных и генетики Китайской академии наук.
«В то же время расшифровка генома утконоса важна для улучшения нашего понимания того, как развивались другие млекопитающие, включая нас, людей.”
«В нем содержится ключ к объяснению, почему мы и другие млекопитающие эволюционировали, чтобы стать животными, которые рождают живых детенышей, а не откладывают яйца».
Одной из самых необычных характеристик утконоса является то, что, хотя он откладывает яйца, у него также есть молочные железы, которые используются для кормления своих младенцев не через соски, а с помощью молока, которое является потом его тела.
В ходе нашей собственной эволюции мы, люди, потеряли все три так называемых гена вителлогенина, каждый из которых важен для производства яичных желтков.С другой стороны, цыплята продолжают есть все три.
Профессор Чжан и его коллеги продемонстрировали, что утконосы все еще несут один из этих трех генов вителлогенина, несмотря на то, что они потеряли два других примерно 130 миллионов лет назад.
Утконос продолжает откладывать яйца благодаря одному оставшемуся гену. Вероятно, это связано с тем, что он не так зависит от образования белков желтка, как птицы и рептилии, поскольку утконосы производят молоко для своих детенышей.
У всех других млекопитающих гены вителлогенина были заменены генами казеина, которые отвечают за нашу способность производить казеиновый белок, основной компонент молока млекопитающих.
Авторы обнаружили, что утконос также несет гены казеина, и поэтому их молоко по составу очень похоже на коровье, человека и других млекопитающих.
«Он сообщает нам, что производство молока у всех существующих видов млекопитающих было развито с помощью того же набора генов, которые произошли от общего предка, который жил более 170 миллионов лет назад — наряду с ранними динозаврами в юрский период», — сказал профессор Чжан.
Короткоклювая ехидна ( Tachyglossus aculeatus ) в национальном парке Маунт-Филд, Тасмания, Австралия.Изображение предоставлено: J.J. Харрисон, www.jjharrison.com.au / CC BY-SA 3.0.
Еще одна особенность, которая делает утконоса таким уникальным, заключается в том, что, в отличие от подавляющего большинства млекопитающих, он беззубый.
Хотя его ближайшие предки были зубчатыми, современный утконос оснащен двумя роговыми пластинами, которые используются для размалывания пищи.
Исследование показало, что утконос потерял зубы примерно 120 миллионов лет назад, когда исчезли четыре из восьми генов, ответственных за развитие зубов.
Еще одна странность утконоса, исследованная командой, заключалась в том, как определяется их пол.
И у людей, и у любого другого млекопитающего на Земле есть две половые хромосомы, определяющие пол — хромосомная система X и Y, в которой XX — это женщина, а XY — мужчина.
Однако у монотрем есть 10 половых хромосом с пятью Y и пятью X-хромосомами.
«Благодаря почти завершенным геномам на хромосомном уровне, теперь мы можем предположить, что эти 10 половых хромосом у предков монотрем были организованы в кольцевую форму, которая позже была разорвана на множество маленьких кусочков X и Y хромосом», сказали исследователи.
«В то же время картирование генома показывает, что большинство монотремных половых хромосом имеют больше общего с цыплятами, чем с людьми. Но он показывает эволюционную связь между млекопитающими и птицами ».
_____
Ю. Чжоу и др. . Геномы утконоса и ехидны раскрывают биологию и эволюцию млекопитающих. Nature , опубликовано в Интернете 6 января 2021 г .; DOI: 10.1038 / s41586-020-03039-0
Эта статья основана на тексте, предоставленном Копенгагенским университетом.
Современный утконос распространен среди пресноводных систем восточного побережья. Австралия, где он встречается в изобилии, хотя его ареал, кажется, были значительно сокращены с 19 века.Ехидн, Tachyglossus имеет больший ареал, встречается в восточной Австралии, а также Новая Гвинея и Тасмания. Zaglossus явно ограничен в Новую Гвинею. Единственная особенность монотрем, которая, возможно, больше, чем какая-либо другая, вызывает выделяться среди них млекопитающих в том, что monotremes скорее откладывают яйца, чем рожают потомство. У ехидн яйцо переносится в мешочке на животе самки до тех пор, пока не вылупится детеныш, при что указывает на то, что едва развитые молодые люди должны найти молочную железу и схватиться за нее. это для питания.У утконоса самка удаляется в нору в берег реки или пруда. Нора выстлана сухой растительностью, а там яйца отложены. Мало что известно о том, как Платис ухаживает за своими детенышами потому что нужно выкопать нору, не беспокоя мать. Длинноносые ехидны ( Zaglossus ) питаются в основном дождевыми червями, и возможно, личинки скарабея. Корм для коротконосых ехидн ( Tachyglossus ) в основном на муравьев и термитов.Они довольны длинным тонким языком, который может выступать на 18 см от морды. Язык и нёбо покрыты шипами, которые используются для растереть скелеты насекомых. Напротив, утконос находит большую часть пищи под водой, используя свои чувствительные морда для охоты. Его добычей могут быть насекомые и их личинки, двустворчатые моллюски, брюхоногие моллюски, пресноводные ракообразные и тому подобное. Они хранятся в защечные мешочки и будут разжеваны после того, как вернутся на поверхность.
Как и у ехидны, у взрослого утконоса нет зубов. Молодой утконос будет есть зубы, но они теряются по мере взросления. Однако взрослый будет производить набор закаленных подушечек в его челюстях для жевания. Утконос необычен среди млекопитающих и в других отношениях; это один из только несколько ядовитых млекопитающих. У самцов ядовитая шпора по пятам их задние лапы, используемые в предварительном бою за права самок. Пока недостаточно сильный, чтобы быть смертельным для человека, яд утконоса может вызвать серьезные боль у неосторожных и, как известно, приводит к летальному исходу у собак. Последствия может включать гипервентиляцию, гипоксию и судороги. У ехидн также есть шпоры пяток, но это, по-видимому, характерная черта обоих полов в молодом возрасте, самки теряют их по мере взросления. Посетите веб-сайт разнообразия животных Мичиганского университета для получения дополнительной информации о живых монотремах. Источник:
|
Углубляясь в ДНК наших культовых утконосов и ехидн
Монотремы обладают смесью характеристик млекопитающих и рептилий и являются наиболее отдаленно связанной и наименее изученной группой живых млекопитающих.
Геномы очень любимых яйцекладущих монотрем, утконоса и ехидны, теперь опубликованы в журнале Nature, , который представляет собой ценный ресурс для исследований в области биологии и эволюции млекопитающих с приложениями для их сохранения и здоровья. .
В настоящее время секвенированы геномы очень любимых монотрем, откладывающих яйца, утконоса и ехидны. Изображение: Getty ImagesНаше исследование явилось результатом международного сотрудничества с участием 40 человек, в котором участвовали австралийские ученые из университетов Мельбурна, Аделаиды, Сиднея, Университета Ла Троб, а также исследователи из Китая, Японии, США и Дании.
Валлаби, которая беременна навсегда
Подробнее
Мы объединили знания в области биоинформатики, развития и молекулярной биологии для создания и анализа первого в истории генома ехидны и значительно улучшенной высококачественной последовательности генома утконоса, которая теперь включает данные, полученные от самцов.
Последний раз у нас был общий предок с монотремами около 184 миллионов лет назад, поэтому сравнение геномов монотремов и человека может рассказать нам о нашем общем предке и о том, что изменилось с тех пор, как появились монотремы.
В частности, утконос и ехидна являются единственными млекопитающими, откладывающими яйца, и поэтому дают ключ к пониманию изменения репродуктивной стратегии от яйцекладки к производству живого молодняка у всех других млекопитающих.
Большинство австралийцев, если они хоть раз проводили время в кустах, скорее всего, видели ехидну в дикой природе. В отличие от большей части нашей уникальной фауны, они активны в течение дня и встречаются во всех средах, от заснеженных гор до пустыни.Фактически, ехидны — самые распространенные из всех австралийских млекопитающих.
ЧАСЫ: Ехидна пьет. В отличие от большинства австралийских животных, ехидны встречаются во всех средах — от заснеженных гор до пустыни. Видео: Ехидна CSIНаше исследование в Мельбурне сосредоточено на ехиднах в сотрудничестве с Университетом Квинсленда и, что важно, с заповедником дикой природы Каррамбин на Золотом побережье, которые создали небольшую колонию для размножения.
Наши тесные рабочие отношения позволили нам провести первое глубокое исследование их воспроизводства и развития.
Вомбат, коала и кролик в норе
Подробнее
Хотя одноплодные яйца откладывают яйца, их предшествующая беременность приводит к зарождению эмбриона на ранней стадии, который после кладки развивается в яйце. После 10 дней в яйце птенец очень похож по развитию на новорожденного кенгуру.
Как и сумчатые, у них длительная и сложная лактация. Молодняк остается в сумке в зависимости от молока в течение следующих 50 дней. Как только детеныши становятся слишком большими для мешочка и начинают расти шипы, их оставляют в норе еще примерно на 150 дней и продолжают сосать молоко.
У них есть копии всех наиболее распространенных генов молочного белка, подобных коровьим, включая два новых белка, которые могут обеспечивать иммунную защиту, что свидетельствует об их переходе на лактацию в качестве основного метода поддержки своих детенышей.
Монотремы также обладают рядом других уникальных характеристик. Во-первых, определить пол у ехидны очень сложно. И мужчины, и женщины очень похожи по размеру, и все их репродуктивные органы являются внутренними, у них нет мошонки, и их характерный пенис появляется только во время совокупления.
Яйцо монотремы. Утконос и ехидна — единственные млекопитающие, откладывающие яйца, что дает ключ к пониманию перехода от яйцекладки к жизни детенышей у всех других млекопитающих. Изображение: ПоставляетсяУ самцов есть ядовитая железа, которая выделяет в яд новые соединения с неизвестной в настоящее время функцией. У них также отсутствует главный определяющий пол ген других млекопитающих на их Y-хромосоме ( SRY ), и, хотя есть некоторые потенциальные кандидаты, мы все еще не знаем, какой из них является критическим.
Сонная ящерица пробуждает новые инструменты для исследования изменения климата
Подробнее
Взрослые монотремы также не имеют зубов, вместо этого у них есть твердые костные пластины, которые они используют для измельчения пищи. В результате оба вида потеряли многие ключевые гены, необходимые для формирования зубов.
Молодые ехидны, но не утконос, также потеряли даже свои молодые зубы, а вместе с ними и гены, необходимые для формирования зубной эмали. Единственный зуб, который есть у ехидны и утконоса, — это их яичный зуб, который помогает им выбраться из яйца при вылуплении.Яичный зуб теряется вскоре после вылупления.
Понимание структуры монотремных геномов дает нам представление об их эволюции как млекопитающих и их отношениях с предками рептилий.
Как уникальные половые хромосомы контролируют монотонное половое развитие и размножение и как они эволюционировали, — это вопросы, на которые еще предстоит ответить.
Гены, сохраняющиеся между монотремами и другими млекопитающими, вероятно, будут иметь решающее значение для путей развития и репродукции у всех млекопитающих.
Эти новые последовательности генома, как мы надеемся, также предоставят инструменты для использования в генетическом управлении угрожаемыми монотремными популяциями, включая три вида находящихся под угрозой исчезновения новогвинейских ехидн.
Баннер: доктор Кэт Хандасайд, Мельбурнский университет
Почему до сих пор существуют нечетные млекопитающие, откладывающие яйца
Причина, по которой необычные млекопитающие, откладывающие яйца, все еще существуют сегодня, может быть в том, что их предки ушли в воду, как теперь предполагают ученые.
Яйценосные млекопитающие — монотремы, включая утконоса и колючих муравьедов — являются эксцентричными родственниками остальных млекопитающих, которые рожают живых детенышей.Помимо откладывания яиц, есть и другие причуды, из-за которых они больше походят на рептилий, чем на наших собратьев. У них походка рептилий с ногами по бокам, а не под телом, например, и один канал для мочи, кала и секса вместо нескольких отверстий.
Эти чудаки часто считаются примитивными «живыми окаменелостями», которые проливают свет на то, как могли выглядеть наши далекие предки.
Вторжение Австралии
Давным-давно монотремы и их близкие родственники были доминирующими млекопитающими во всей Австралии.Сейчас на планете осталось только два вида монотрем — утконосы и четыре вида ехидн, или колючих муравьедов. Как и все млекопитающие, они обладают волосами, молоком, потовыми железами, тремя костями среднего уха и областью мозга, известной как неокортекс.
Монотремы были почти полностью вытеснены, когда их сумчатые кузены с мешочками — современные примеры которых включают кенгуру — вторглись в Австралию от 71 до 54 миллионов лет назад. Сумчатые, по-видимому, имеют ряд преимуществ перед монотремами — их тела кажутся более эффективными в передвижении, а тот факт, что они рожают живое потомство, может обеспечить лучшую заботу о детенышах.
Более того, прежде чем сумчатые достигли Австралии, они мигрировали из Азии в Америку в Антарктиду. Борьба, которую сумчатые предположительно вели со всеми животными на этих континентах во время этого путешествия, могла подготовить их к соревнованиям, «в то время как австралийские млекопитающие [в том числе монотремы], вымершие после прибытия сумчатых, по большей части были изолированы в Австралии на некоторое время. очень давно », — пояснил исследователь Мэтью Филлипс, биолог-эволюционист из Австралийского национального университета в Канберре.
Все эти сильные стороны помогают объяснить, почему сумчатые животные победили в Австралии. Тогда загадка состоит в том, почему выжили какие-то монотремы.
Плавай ради этого!
Филлипс и его коллеги предполагают, что утконосы и ехидны жили, потому что их предки искали убежище там, где сумчатые не могли последовать за ними — в воде.
Утконосы — земноводные, а ехидны — муравьеды — наземные. Однако новые генетические данные и сравнения с ископаемыми монотремами предполагают, что ехидны отделились от утконоса только 19-48 миллионов лет назад.Это означает, что у ехидн недавно были полуводные предшественники, и только позже они заселили землю заново. Ряд аспектов биологии ехидны согласуется с предком-амфибией, похожим на утконоса — обтекаемое тело, выступающие назад задние конечности, которые могут действовать как рули, и контуры утиного клюва во время эмбрионального развития.
«Окаменелости, похожие на утконоса, известны, по крайней мере, 61 миллион лет назад. Считалось, что гораздо более короткая летопись окаменелостей ехидн примерно 13 миллионов лет назад была связана только с неоднородным характером летописи окаменелостей», Филлипс сказал.Их новые открытия предполагают, что «отсутствие ранних окаменелостей ехидны на самом деле было связано с тем, что они просто еще не эволюционировали».
Исследователи предполагают, что сумчатые животные не могли позволить себе существенного вторжения в водную среду, потому что, когда они рождаются, им нужно постоянно кормить грудью молоко в течение нескольких недель; новорожденные сумчатые могут утонуть, если их матери когда-нибудь рискнут войти в воду.
Доказательства соответствуют
Эти находки устраняют очевидное противоречие между данными окаменелостей и данными ДНК, сказал Чжэ-Си Луо, куратор палеонтологии позвоночных в Музее естественной истории Карнеги в Питтсбурге.
Биолог-эволюционист Питер Уодделл из Университета Пердью в Вест-Лафайет, штат Индиана, объяснил, что более раннее исследование, основанное на ранних монотремных окаменелостях, предполагало, что утконос и ехидна разошлись более 110 миллионов лет назад, в то время как молекулярные данные предполагают гораздо более недавнее расхождение.
«Мэтт Филлипс и его коллеги провели повторную оценку как окаменелостей, так и молекулярных данных и пришли к выводу, что расщепление утконоса и ехидны на самом деле произошло сравнительно недавно», — сказал маммолог Робин Бек из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке.«Проще говоря, кости и гены, кажется, рассказывают, по сути, одну и ту же историю, что обнадеживает».
«Другой интересный аспект этого исследования заключается в том, что оно предполагает, что ехидна произошла от предка, который был очень похож на современного утконоса, несмотря на то, что ехидны и утконосы очень разные анатомически», — добавил Бек. «Эта гипотеза выдвигалась и раньше, но в нынешней статье представлены наиболее убедительные доказательства того, что именно это произошло на самом деле.Не только это, но и документ предполагает, что переход от утконосоподобной формы тела к форме тела, подобной ехидне, по-видимому, произошел на удивление быстро, менее чем за 15-25 миллионов лет. То, что такое серьезное изменение общей морфологии могло произойти так быстро, интригует ».
Открытые вопросы
Намек на то, что ехидны, возможно, эволюционировали после того, как сумчатые попали в Австралию,« противоречит распространенному предположению о том, что монотремы — это живые ископаемые, просто ступающие по воде. эволюционное чутье и ожидание исчезновения перед лицом конкуренции с «высшими» млекопитающими, такими как сумчатые », — добавил Филлипс.
Летопись окаменелостей монотремов остается очень неполной, особенно между 100 и 25 миллионами лет назад, сказал Бек, отметив, что окаменелости, заполняющие этот пробел в 75 миллионов лет, «могут быть найдены в Австралии, Южной Америке или даже в Антарктиде. — это ряд окаменелостей в Австралии, возраст которых составляет от 20 до 25 миллионов лет, и результаты данной статьи предполагают, что ехидны эволюционировали в этот период. Если повезет, будущие экспедиции на эти места обнаружат ископаемых ехидн, которые демонстрируют изменение от от утконоса до ехиднеобразной формы тела.»
Поскольку черта, которую часто считают примитивной, — откладывание яиц — на самом деле могла помочь монотремам выжить до наших дней, будущие исследования могли бы выяснить, справедливо ли то же самое для других их характеристик. Например, их рептилоидные плечи плохо переносятся бегают быстро, но обеспечивают прочную фиксацию. Это позволяет использовать огромную мускулатуру плеч и рук для быстрого маневрирования утконоса в воде или рытья ехидн, сказал Филлипс. Национальная академия наук.
Абсурдное существо недели: Забудьте об утконосе. Ехидна — настоящий чемпион странностей
Knuckles из Sonic the Hedgehog — это ехидна, которая летает, как Супермен, и бегает так быстро, что ее ноги размываются. «Наклз — крутой парень с плохим отношением к делу», — утверждает Urban Dictionary на все более высокопарном английском. «Он не [так в оригинале] любит, когда его толкают. Он и Соник много ссорятся, но я думаю, что их [sic] хорошие друзья ».
Помимо дружбы с ежиками, это не неточное описание настоящих ехидн, величайших неудачников из семейства млекопитающих.Существует четыре вида, в том числе один в Австралии, называемый короткоклювыми ехиднами. Но именно три вида Новой Гвинеи малоизученной разновидности с длинным клювом, на которых я остановлюсь здесь, действительно усиливают странность — как вы могли заметить на фотографии выше.
Эти ночные существа откладывают яйца, как рептилии, и обнаруживают электрические поля, как акулы. У них кружка муравьеда и шипы дикобраза. Ну и конечно же у самцов пенисы с четырьмя головками нравятся… ну может что-то из хентая?
Кривые ноги и отложенные яйца
Хорошая идея начать здесь с разговора о древних предках млекопитающих — синапсидах. Они внешне напоминали современных рептилий (хотя рептилии представляют собой отдельную линию), но также обладали многими характеристиками млекопитающих. Синапсиды в конечном итоге дали начало трем группам млекопитающих: монотремам, которые включают только утконоса и ехидн; плацентарные млекопитающие, такие как люди; и сумчатые. Монотремы первыми отделились от линии млекопитающих, и сделали это очень, очень рано, , около 200 миллионов лет назад, и сегодня сохраняют многие «рептильные» черты своих предков.
Пожалуй, самым заметным качеством рептилий является странная поза длинноклювой ехидны, которая делает ее похожей на тупоголового, только что накаченного. «Ноги несколько раздвинуты в стороны, как вы могли бы представить ящерицу, у которой ноги выскакивают, а затем опускаются», — говорит Кристофер Хельген, зоолог из Смитсоновского института. «В то время как большинство млекопитающих, с которыми мы знакомы, будь то мы, собака, лошадь или кенгуру, ноги уходят прямо под тело и поддерживают его.И поэтому эти штуки имеют более растянутую позу рептилий ».
Но там, где ехидна нападает, рептилии своим пенисом. Позвольте мне перефразировать это. Пенис ехидны гораздо интереснее, чем пенис рептилии, в частности, тот факт, что у него четыре головы, тогда как у рептилий есть двойные пенисы, называемые гемипенами. Однако у самки ехидны только парное влагалище, так почему же несоответствие? Что ж, похоже, самец будет чередоваться, используя две головы для осеменения самки, прежде чем переключиться на две другие головы и снова осеменять.
Длинноклювая ехидна (Zaglossus bruijni), пересекающая воду, Папуа-Новая Гвинея, эндемик, высокогорные леса Новой Гвинеи Жан-Поль Ферреро / АускапЕсть молоко? Даже первые млекопитающие умели кормить грудью | Наука
Эти детеныши ехидн, как и их кузены-утконосы, облизывают или глотают молоко из кожи матери.
Бен Ноттидж / Alamy Stock PhotoГретхен Фогель
ПАРИЖ— Млекопитающие сосут. Способность сосать молоко — определяющая характеристика группы, и это немалый подвиг эволюции. Кормление — так же, как пить через соломинку — требует сложной анатомии, чтобы перекрывать дыхательные пути каждый раз, когда мы сосем и глотаем.
Но одна ветвь млекопитающих не сосет грудь: яйцекладущие монотремы, к которым относятся современные утконос и ехидна, или колючий муравьед. У этих животных отсутствуют соски. Их младенцы вместо этого лакомятся или глотают молоко из пятен на коже матери.Считается, что монотремы отделились от других млекопитающих примерно 190 миллионов лет назад, поэтому большинство палеонтологов считают, что грудное вскармливание появилось после этого раскола.
Теперь, если внимательно присмотреться к современным животным и ключевым окаменелостям до раскола, можно предположить, что однообразные предки все-таки могли кормить грудью, но позже животные утратили способность поедать добычу с твердым панцирем. Открытие «проливает новый свет на монотремы» и предполагает, что грудное вскармливание было частью первоначального набора млекопитающих, говорит палеонтолог и функциональный анатом Альфред «Фазз» Кромптон из Гарвардского университета, который руководил новыми исследованиями.
Работа «невероятно интересна и действительно важна» для понимания эволюции млекопитающих, — говорит нейрофизиолог Ребекка Герман из Медицинского университета Северо-Восточного Огайо в Рутстауне. «Они начинают понимать ту часть анатомии, которая имеет решающее значение для вскармливания младенцев».
Предыдущее исследование Кромптона и других выявило набор мышц, которые играют ключевую роль в грудном вскармливании. Один, называемый tenor veli palatini, простирается от основания ушей до краев мягкого неба, ткани, которая образует заднюю часть неба.Когда вы всасываете соломинку, эта мышца туго натягивает мягкое небо, так что ваш язык может плотно прилегать к нёбу. Когда передняя часть языка опускается, рот становится областью низкого давления, и вы втягиваете жидкость.
Совсем недавно, чтобы лучше понять, как эволюционировало грудное вскармливание, Кромптон и его коллеги проанализировали головы североамериканских опоссумов, утконосов и варанов, а также ископаемые черепа. На 5-м Международном палеонтологическом конгрессе здесь на прошлой неделе соавтор Кромптона, техник-исследователь Кэтрин Мусински, описала анатомию двух предков млекопитающих: Thrinaxodon , который жил примерно 250 миллионов лет назад, и Brasilitherium , который жил примерно 220 миллионов. лет назад, оба до появления первых общих предков современных млекопитающих.(Считается, что это животное обитало в раннем юрском периоде, который начался около 200 миллионов лет назад.)
У современных рептилий отсутствует тензор veli palatini, и похоже, что у Thrinaxodon его также не было. Но в Brasilitherium исследователи обнаружили, что форма костей и шрамов на прикрепленных мышцах предполагают, что присутствовала примитивная версия мышцы. Это, наряду с другими доказательствами, привело их к удивительному выводу, что этот древний родственник-млекопитающее, вероятно, мог образовать плотную перегородку между своим языком и нёбом и мог сосать грудь.Идея «очень хорошо поддерживается» исследователями сочетанием современной анатомии и окаменелостей, говорит палеонтолог Чжэ-Си Луо из Чикагского университета в Иллинойсе, который также внимательно изучил Brasilitherium .
Чтобы изучить монотремную анатомию более подробно, исследователи также тщательно разрезали и отсканировали голову современного утконоса. Хотя эти животные значительно отошли от других млекопитающих после Brasilitherium , они утратили tenor veli palatini.Вместо этого их рот и челюсти эволюционировали, чтобы измельчать твердые панцири ракообразных, которые они зачерпывают со дна реки своей плоской мордой. Они перемещают нижнюю челюсть из стороны в сторону, растирая свою добычу шероховатыми подушечками на языке и нёбе, которые заменяют зубы. Эти приспособления означают, что утконос не может образовывать плотное уплотнение, необходимое для кормления грудью.
Учитывая, что грудное вскармливание является одной из определяющих характеристик млекопитающих, «немного удивительно, что одна из первых ответвившихся групп снова потеряла его», — говорит Кромптон.
Ло соглашается. По его словам, поскольку грудное вскармливание позволяет новорожденным эффективно получать доступ к высококачественной высококалорийной пище, предки утконоса столкнулись с потенциально дорогостоящим компромиссом, когда отказались от него в пользу специализированного кормления. Например, слизывание молока с кожи матери подвергает животных более высокому риску заражения. Но такие недостатки могли привести к другим приспособлениям, отмечает Мусинский: исследователи изучили молоко утконоса на предмет его потенциальных антимикробных свойств.
Герман добавляет, что подход Кромптона и Мусинского предлагает ценный способ понять, как эволюционировало сосательное поведение.