15.07.2009

Эмбрион черепахи раскрыл секрет происхождения её панциря

Учёные долгие годы ломают головы над происхождением панциря черепах. С чего началось разрастание костной защиты туловища? Почему из всех четвероногих созданий Земли только у черепах лопатки «спрятаны» внутрь рёбер? Исследование, проведённое японскими специалистами из Центра биологии развития в Кобе (RIKEN Center for Developmental Biology), дало наконец ответы на многие вопросы.

Короткие и широкие рёбра черепахи прикрепляются к позвоночнику и карапаксу, верхней части панциря, образованной из костных пластин остеодерм (osteoderm). Неясно, что у предков черепах сформировалось раньше – рёбра или всё же остеодермы.

В прошлом году в Китае были обнаружены окаменелые останки древних предков черепах (220 миллионов лет), у которых был полностью развит пластрон, нижняя пластина панциря, но при этом почти отсутствовал карапакс, рёбра были короткими и широкими, как и у современных черепах, а остеодерм почти не было.

Исследователи тогда решили, что это прямое свидетельство: панцирь начался с рёбер, а не с кожи (остеодерм), как считают другие учёные.

Японские биологи под руководством Хироси Нагасимы (Hiroshi Nagashima) решили определить очерёдность появления по развитию эмбриона черепахи. С этой целью они купили несколько оплодотворённых яиц китайской мягкотелой черепахи (Pelodiscus sinensis) у местных фермеров.

По мере роста маленького черепашонка стенка тела эмбриона начинала постепенно складываться (сворачиваться) внутрь, к центру тела животного. В результате образовывался край будущего карапакса, лопатка при этом оказывались внутри рёберной клетки.

Развитие эмбриона Pelodiscus sinensis японцы сравнили с таковым у мышей и куриц, при этом обращая внимание на развитие костей и мышц.

«Черепаха – это такой необычный природный пример оригами, — говорит Куратани. — Мускулы животного следуют за его рёбрами, иногда они крепятся так же, как у мышей и птиц, иной раз образуя совершенно новые соединения».

«Мы смогли объяснить, как кости лопатки оказываются внутри панциря черепахи. Происходит довольно простой процесс, который тем не менее отсутствует у других животных», — говорит Сигэру Куратани (Shigeru Kuratani), директор лаборатории, в которой работает Нагасима.

Результатом этого свёртывания становится упор рёбер в верхнюю часть панциря. Сворачивание происходит на раннем этапе развития эмбриона. Значит, процесс этот появился очень давно, и получается, что «родоначальниками» панциря могли стать именно рёбра.

Жаль, что нынешнее исследование не проясняет происхождение пластрона. «Нижняя часть панциря пока остаётся для нас загадочной структурой», — признаётся Куратани.

Статья авторов опубликована в журнале Science.

Источники:

1. MEMBRANA