Миниатюрные седлоносные жабы из рода Brachycephalus в процессе эволюции приобрели рекордно малые размеры, а заодно почему-то разучились как следует прыгать. Дело в том, что вместе с уменьшением жаб стал слишком маленьким и их орган равновесия — полукружные каналы.
Brachycephalus ferruginus, миниатюрная жаба из Бразилии / © Luiz F. Ribeiro
Седлоносные жабы, или короткоголовы (Brachycephalus sp.), представляют собой один из примеров миниатюризации бесхвостых амфибий и позвоночных в целом. Долгое время обитая в разлагающейся листве лесов жаркого пояса, они становились все меньше и меньше, пока не достигли в длину рекордных десяти миллиметров и менее. Выходит, эти позвоночные стали меньше многих насекомых.
У крошечных жаб есть и другая необычная особенность: они очень плохо прыгают, а точнее — не умеют приземляться. Хотя, казалось бы, в качестве бесхвостой амфибии должны целыми днями только этим и заниматься. Прыжок этих существ выглядит трагикомично: они нормально подпрыгивают, но в полете то и дело теряют контроль и падают на землю самым жалким образом: задом наперед, вверх ногами или даже приземляясь на морду.
В новом выпуске журнала Science Advances ученые из США и Бразилии выяснили причины столь нелепых прыжков. Все дело в том, что вместе с жабами уменьшился и их вестибулярный аппарат.
Чтобы ощущать положение своего тела в пространстве и координировать движения, жабы, люди и другие позвоночные имеют вестибулярный аппарат — своеобразный биологический «гироскоп». Он располагается во внутреннем ухе, по соседству с органом слуха, причем многие земноводные имеют неплохой слух — и неудивительно: какой в противном случае смысл в громких «лягушачьих концертах»? Нетрудно заметить, что наружного уха, то есть ушных раковин, у лягушек, жаб и их родственников нет. Обычно на голове у них находится непосредственно барабанная перепонка.
Итак, вестибулярный аппарат, расположенный во внутреннем ухе. Это довольно универсальное устройство, которое мало отличается у разных позвоночных. Он представляет собой три полукружных канала, которые расположены в перпендикулярных плоскостях, сообщаются между собой и заполнены жидкостью. Когда животное меняет положение тела либо двигается, жидкость внутри этих каналов начинает по-другому давить на чувствительные клеточные волоски их выстилки. Благодаря этому мы и другие позвоночные чувствуем, где находится верх и низ, и способны на сложные скоординированные движения.
Обычно размер вестибулярного аппарата позвоночных очень консервативен, то есть в процессе эволюции он медленно меняется и имеет почти стандартный размер даже у огромных китов. Однако у крошечных бразильских жаб с этим возникли проблемы: становясь все меньше и меньше, они были вынуждены пропорционально уменьшать и внутреннее ухо. В итоге хотя их полукружные каналы устроены как положено, жидкость в них оказывается недостаточно подвижной, и чувствительность органа в целом страдает. Чтобы это выяснить биологи сделали жабам целую серию микро-МРТ.
Авторы исследования подчеркивают, что в основе проблем жаб с координацией — ограничения, следующие напрямую из физики, а именно — закона Пуазёйля.
Так или иначе седлоносные жабы успешно выживают, будучи неплохо приспособленными к особым условиям своего обитания. Видимо, в их жизни падения и удары не представляют собой особенную проблему.
