Биологи из Мельбурнского университета (Австралия) выяснили, что детеныши сумчатых животных формируют рабочие передние лапы задолго до появления сердца, головы и позвоночника. Биологи изучали развитие эмбрионов двух видов и нашли уникальный механизм роста конечностей. Исследование опубликовали в журнале Science Advances.

Как сумчатый детеныш борется за жизнь с первых секунд

Сумчатые животные рождаются на свет совсем недоразвитыми после очень короткой беременности. Слепые и безволосые детеныши должны самостоятельно добраться по животу матери до соска, иначе они погибнут. В этом  опасном путешествии их спасают исключительно передние лапы. Пока задние конечности остаются крошечными отростками, передние лапы успевают вырасти, обзавестись когтями и набрать силу.

Доктор Аксель Ньютон решил выяснить, каким образом эмбрион выращивает цепкие лапы в рекордные сроки. Для этого ученые сравнили развитие толстохвостой сумчатой мыши из Австралии (Sminthopsis crassicaudata) и серого короткохвостого опоссума из Южной Америки (Monodelphis domestica). 

Как развитие сумчатых нарушает правила биологии

У большинства животных развитие начинается с полоски ткани, которая постепенно разделяется на два слоя. Верхний слой образует стенки тела и конечности, а нижний дает начало внутренним органам. Затем клетки меняют форму и постепенно собираются в зачаток будущей лапы. У эмбрионов птиц и мышей этот процесс всегда идет по строгому графику.

Сумчатые животные пропустили этот привычный этап. Исследователи сделали срезы эмбрионов и увидели, что ткани даже не успевают разделиться, когда верхние клетки уже начинают формировать будущую конечность. Весь процесс превращения гладкой ткани в растущую почку занимает всего восемь часов. Физическое разделение слоев происходит лишь через несколько дней, когда лапа уже почти готова.

Как формируются лапы

Главная уникальность эмбриона сумчатых заключается в том, что лапа формируется в абсолютной изоляции. Когда у детеныша появляется когтистая лапка, у него еще нет сомитов — тканевых блоков для будущего позвоночника, а также отсутствуют голова и бьющееся сердце. У цыпленка на этой же стадии уже бьется сердце и развивается головной мозг.

Ранее ученые считали, что химические вещества от сомитов запускают главный ген роста конечностей. Опыт сумчатых доказал, что этот сигнал вовсе не является обязательным для млекопитающих. Лапа прекрасно растет сама по себе, опережая развитие всех остальных частей тела.

Гибкость развивающегося организма заинтересовала медиков. Иногда дети рождаются с нарушениями развития рук, и эти дефекты возникают на самых ранних неделях беременности. Модель роста конечности в изоляции позволит ученым точнее увидеть, на каком именно этапе происходит сбой.