У цих амфібій спочатку ростуть легені, аж поки вони таємничим чином не зникають.

Легені. Ми не можемо жити без них, як і більшість тварин, які носять свої скелети всередині. Однак деякі надзвичайні амфібії більше не турбуються про ці делікатні слизові органи.

Вчені виявили, що у деяких безлегеневих тварин спочатку починають розвиватися ці органи дихання, а потім процес їхнього розвитку змінюється.

Ці тварини, повнозубі саламандри, позбулися відсутності легенів, дихаючи через свою слизову шкіру та тканини рота принаймні 25 мільйонів років. Щоб зробити це, вони повинні покрити себе слизом – ніби вони носять легеневий слиз ззовні – тому що вони можуть поглинати кисень через шкіру, лише якщо вона залишається вологою.

Безлегеневі повнозубі — найбільша група саламандр, що нараховує майже 478 видів, поширених переважно в Америці, кілька — у Європі та Південній Кореї.

Мало відомо про те, як ці амфібії неправильно розміщують свої легені, тому еволюційний біолог Гарвардського університету Закарі Льюїс і його колеги уважніше придивилися до цих холоднокровних любителів води.

«Ми підтверджуємо, що початкова легеня дійсно формується в ембріонів кількох видів», — пишуть дослідники у своїй статті. «Його морфологічні ознаки дуже схожі на ті, що спостерігаються в аксолотля, Ambystoma mexicanum, саламандри з випадом».

Ці ембріональні легені розвиваються і розгалужуються протягом приблизно трьох тижнів у одного виду, P. cinereus, перш ніж щось перерве їх. Задовго до того, як дитинчата саламандри вилупляться, перші клітини легень запрограмовані на апоптоз, форму клітинної смерті.

Дослідники підозрюють, що розвиток легенів зупиняється, тому що клітини не отримують регуляторних сигналів, необхідних для їхнього розмноження, які в інших хребетних надходять із тканин, що оточують легені, що розвиваються, і називаються мезенхімою. Тому вони вирішили перевірити цю гіпотезу.

«Ми помістили мезенхіму саламандри з легенями в ембріон саламандри без легенів і дозволили йому розвиватися», — каже Льюїс. «Це призвело до формування структур, які нагадують легені, пропонуючи деякі докази того, що саламандри без легенів залишаються здатними продовжувати розвивати легені».

Хоча ці вкриті слизом тварини не мають жодних слідів легенів у дорослому віці, саламандри все ще мають гени та багато процесів розвитку, необхідних для їхнього росту.

Але деякі сигнали, необхідні для завершення процесу – наприклад, від тканин мезенхіми – здається, відсутні.

Чому так багато інструментів і інгредієнтів для виготовлення легенів збереглося у тварин, які не користувалися легенями мільйони років?

«Наприклад, зачаток легенів може відігравати важливу роль у розвитку сусідніх органів, таких як серце», — припускають дослідники, пояснюючи, що деякі гени, залучені до початкового формування легенів, також використовуються для створення інших органів. Наприклад, ген під назвою Sonic hedgehog (так, справді) використовується для розвитку як легенів, так і кінцівок.

Ці зв’язки показують, як вивчення залишків органів (рудиментарних структур) – таких як ці горбки ніг у змій – може допомогти нам зрозуміти механізми звивистих і поворотних механізмів, що стоять за процесами розвитку та еволюції, і надати розуміння роботи наших органів.

Через нечисленні скам’янілі рештки саламандр дослідникам важко звузити визначення того, коли саме ці тварини втратили свої спеціальні органи дихання, але генетичні шкали вказують на 25–110 мільйонів років тому, залежно від того, чи це сталося в одного предкового виду, чи втрачено легені. неодноразово еволюціонував у цій родині саламандр.

«Очевидно, що саламандри без легенів прекрасно живуть без легенів, враховуючи, що вони становлять приблизно дві третини всіх видів саламандр», — каже Льюїс. «Можливо, втрата легенів сприяла, а не перешкоджала цьому видатному еволюційному успіху.