Лягушки могут быть первыми обладателями коленных чашечек на Земле
Недавно лягушки сильно озадачили ученых – исследователи обнаружили на лягушачьих лапках примитивные коленные чашечки. Они состоят из плотного, волокнистого хряща, а не из костной ткани, как у человека. Судя по всему, это придает конечности дополнительную амортизацию и предотвращает потенциальные повреждения от перегрузок, поскольку прыгать лягушкам приходится довольно часто.
Вероятно, до сих пор ученые не замечали эту анатомическую особенность, потому что она плохо видна на костях земноводных даже под микроскопом. Об этом рассказала Вирджиния Абдала из Института неотропического биоразнообразия Аргентины, которая возглавляет исследование. Биологи проанализировали полные скелеты 20 различных видов лягушек и смогли разглядеть чашечки только в 8 образцах, из которых для анализа были взяты фрагменты тканей.
До сих пор считалось, что эволюция коленных чашечек совпадала с появлением четвероногих, которые откладывали яйца на суше или сохраняли оплодотворенные яйца в своем организме. Новое исследование же показало, что этот процесс и в самом деле начался с развития фиброхрящей у лягушек. «Возможно, это связано с локомоцией на суше, которая потребовала усиления и увеличения прочности опорных точек конечностей», говорит Абдала. Хрящевая ткань эластична, а потому лучше костной подходит для амортизации во время прыжков по твердой поверхности.
Наука считает, что животные сначала научились ходить, а уже потом некоторые из них стали особо полагаться на прыжки, для чего и подходят развитые коленные чашечки. Нагрузка на чашечки в положении покоя у лягушек аналогична нагрузке на чашечки во время прыжка у людей, так что эта часть тела находится под постоянным стрессом. Хрящевая ткань в данном случае позволяет животному облегчить нагрузку на организм.
По мнению Джона Хатчинсона, являющегося членом Королевского ветеринарного колледжа, неважно, из чего состоят коленные чашечки: кость выигрывает в любом случае, поскольку она выступает в роли рычага и лучше сопротивляется деформации. Животные, использующие коленные чашечки в качестве рычагов, а не амортизирующих «подушек», получают от костяных колен куда больше выгоды. Хрящевые чашечки – это базовое «изобретение» эволюции, которое унаследовали и позже развили все виды наземных позвоночных.
Стоит отметить, что следы структур, напоминающих коленные чашечки (также состоящих не из кости) в разное время наблюдались у лягушек, крокодилов и черепах. Однако не все согласны с тем, что это именно своеобразные коленные чашечки. Мэтью Викариус из Ветеринарного колледжа Онтарио в Канаде отмечает, что «авторы убедительно демонстрируют наличие у лягушек одного, иногда двух хрящевых элементов, смежных с коленным суставом, но идентифицировать их как коленные чашечки преждевременно». Подобные элементы, называемые паттелоидами (блюдцами), обнаружены и тех млекопитающих, у которых присутствуют ярко выраженные коленные чашечки – к примеру, у кроликов. Викариус также указывает на то, что во всем мире насчитывается около 7000 видов лягушек и жаб, поэтому делать выводы после анализа лишь восьми видов не стоит. «Новые данные представляют собой скорее отправную точку для будущих исследований, направленных на разрешение эволюционного происхождения этих элементов организма», — говорит он.
Ричард Эсснер из Университета Южного Иллинойса рекомендует провести анализ хвостатых и новозеландских лягушек, потому что они отделились от других видов еще 200 миллионов лет назад. Если у них тоже будут найдены фиброзные коленные чашечки, это укрепит аргумент, что подобные анатомические особенности были и у древних предков современных лягушек.