Ученые исследуют тайны эволюции самых маленьких позвоночных животных на Земле

Блошиные жабы — одни из самых маленьких позвоночных на планете. Но их крохотные размеры не мешают органам быть полноценными. Представить, насколько миниатюрны некоторые из них, трудно — они меньше ногтя человека на пальце руки. Все их органы чувств втиснуты в крошечные тела.

Что связывает блошиных жаб и смартфоны?

Оба имеют все необходимые компоненты, как у крупных животных и компьютеров, только в миниатюрном виде. Мы часто думаем о технологической миниатюризации, но редко задумываемся о способностях животных уменьшаться, сохраняя при этом сложные системы и поведение. Крохотные жабы, карликовые рыбы и летучие мыши — примеры позвоночных, которые уменьшились, но не потеряли своих физических свойств. Однако, что происходит на генетическом уровне при таком уменьшении? И есть ли минимальный предел, ниже которого они не могут стать меньше?

— Обычно внимание уделяется крупным животным, но мне не меньше интересна способность природы миниатюризировать жизненно важные органы, помещая их в тело лягушки длиной менее одного сантиметра. Мы знаем удивительно мало о том, как это происходит, и я хочу это изменить,— заявляет куратор отдела герпетологии Датского музея естественной истории и доцент Копенгагенского университета Марк Шерц.

Технологическая индустрия уменьшала размеры транзисторов в гаджетах для повышения их производительности. Подобные процессы происходят и в природе, где эволюция часто проявляется через миниатюризацию.

— В ряде независимых исследований геномов миниатюрных животных происходит своего рода очищение и инновации, при которых геном уменьшается. Это касается, например, повторяющихся фрагментов генома, известных как ‘мусорная’ ДНК. Но изменения затрагивают и другие гены, которые мы намерены изучить, — поясняет Шерц.

Мини-мама — одна из мельчайших лягушек в мире, описанная Шерцем и его коллегами в 2019 году. Эти крохотные жабы обитают среди опавших листьев на юго-востоке Мадагаскара и питаются маленькими клещами. Они входят в число видов, изучаемых в рамках проекта GEMINI, так как их ближайшие родственники значительно крупнее.

Раньше думали, что в процессе эволюции животные будут постоянно расти в размерах. Это правило назвали «правилом Коупа». Однако сейчас мы знаем, что это не всегда так. И причины этого весьма существенны.

— Животные не могут бесконечно расти. В какой-то момент физиология — теплообмен, водообмен и поглощение кислорода — устанавливают пределы, как и гравитация. Поэтому должны быть фазы уменьшения размеров тела, чтобы тенденция к увеличению вообще могла существовать. Мы также полагаем, что миниатюрные размеры могут стимулировать значительные инновации, которые затем будут развиваться у потомков,  — объясняет Шерц.

Тиранозавры и киты популярнее маленьких животных

Марк Д. Шерц отмечает, что раньше ученые не уделяли большого внимания миниатюризации. Новаторские результаты в области миниатюризации были достигнуты ещё в 1990-х годах. В то время исследователи в основном занимались изучением крупных животных.

За последние 132 тысячи лет вымерло не менее 177 видов крупных млекопитающих, некоторые — полностью, другие — только на одном из континентов. Долгое время считалось, что причиной массового вымирания мегафауны стали изменения климата. Однако в последнее время ученые всё больше склоняются к другой версии: людей, которые активно переселялись из Африки и осваивали новые материки, считают ответственными за исчезновение этих крупных животных.

— Все внимание сосредоточено на голубых китах и слонах. Любой ребенок назовет вам самое крупное наземное млекопитающее, самое крупное морское млекопитающее и самого крупного динозавра. Но увеличение размера не представляет большой загадки. Гораздо более впечатляющий подвиг — уместить почти все органы двадцатитрехтонного синего кита в семимиллиметровое тело, — утверждает ученый.

Однако в последнее время интерес к миниатюризации животных снова возрастает благодаря нескольким недавним открытиям. В начале этого года в Бразилии было найдено самое маленькое позвоночное животное в мире — блошиная лягушка, которая имеет размер всего лишь семь миллиметров.