07.06.2013 | Наука

Биологи выяснили, как птицы теряют свои пенисы

У 97% птиц отсутствуют наружные половые органы — пенисы. Процесс оплодотворения яйцеклетки происходит через "ректальный поцелуй", когда самец впрыскивает семенную жидкость в анальное отверстие самки.

Через него позднее выходят оплодотворённые яйца. Учёные заинтересовались: как так произошло, что пернатые избавились от пенисов?

Исследование американских биологов показало, что в процессе эмбрионального развития кур, перепёлок и многих других птиц выделяется специальный белок, который буквально откусывает половой орган.

Исключением из большинства птиц, не имеющих пенисы, являются лишь некоторые представители семейства утиных. У этих водоплавающих пенисы имеют спиралевидную форму, а длина их может превышать длину всего тела. Также полноценное развитие фаллосов наблюдается у представителей надотряда бескилевых, в число которых входят птица киви, страусы и эму.

В процессе эволюции образовалось две новые ветви развития: пластинчатоклювые (или гусеобразные), представителями которых являются гуси, лебеди и утки, имеющие крупные половые органы, и курообразные, у которых пенисы отсутствуют.

Чтобы понять, почему одни пернатые могут похвастаться наличием фаллоса, а другие не могут, Мартин Кон (Martin Cohn) из Медицинского института Говарда Хьюза и его ассистент по исследованию Ана Эррера (Ana Herrera) из университета Флориды вырастили в лаборатории куриные и гусиные эмбрионы, проследив за процессом формирования пенисов.

"Мы очень удивились: представители обоих семейств развивались похожим образом. Невозможно было и предположить, что они будут как-то различаться впоследствии", — комментирует Кон проведённый эксперимент.

Но через несколько дней, после того как у кур появились пенисы, они внезапно прекратили развиваться, а затем и вовсе начали уменьшаться в размерах. К тому моменту, когда птенцы курообразных вылупились, вместо пенисов у них была лишь клоака. А у гусеобразных фаллосы развились полноценно к моменту вылупления и продолжали расти.

Исследователи, наконец, решили выяснить, что же влияет на прекращение развития пенисов у цыплят. Они ожидали обнаружить какой-нибудь молекулярный фактор, который отсутствует у одних птиц, но присутствует у других.

Вместо этого, они выявили у куриных эмбрионов костный морфогенетический белок вида BMP4. Этот белок выделяется в ходе ранних этапов развития по всей длине пениса у куриц, тогда как у уток он выделяется лишь у основания наружных половых органов.

Чтобы подтвердить, что именно BMP4 несёт ответственность за прекращения развития гениталий, учёные ввели соответствующее вещество утиным эмбрионам. Развитие половых органов прекратилось, согласно ожиданиям. Затем они заблокировали выделение этого белка у куриц, и их фаллосы продолжили расти.

"Выяснилось, что BMP4 является фактором умерщвления клеток. Они провоцируют клетки к самоуничтожению, превращая развивающиеся органы в деградирующие. Смерть клеток — довольно распространённое явление среди эмбрионов, но более типичным случаем является прекращение развития конечностей в ходе внутриутробного развития", — поясняет Кон.

Несмотря на все приложенные учёными усилия, выяснить, почему же природа лишила большинство птиц пенисов, пока не удалось. Кон и его коллеги считают, что это довольно странно, что столь важный орган вдруг оказывается рудиментарным.

Многие эволюционные биологи считают, что тут не обошлось без женских предпочтений. Только в отличие от женщин, курицы-самки предпочитают самцов с маленькими половыми органами. Среди гусеобразных процесс сношения больше напоминает насилие: самец выбирает себе партнёршу и, не особенно интересуясь её предпочтениями, оплодотворяет (в результате самкам пришлось научиться выбирать себе партнёров внутриутробно, когда сперма ненужного самца попросту отвергается). Курицы же более избирательны. Вероятно, выбирая партнёров с маленькими половыми органами, они обрели контроль над процессом спаривания.

Существуют и другие теории. Возможно, отмирание пенисов является неким побочным эффектом других эволюционных изменений в телах пернатых. Белки BMP также отвечают за появление оперения и потерю зубов. BMP4 в частности ответственен за формирование клюва нужной формы и размера.

"Интересно, что все минимальные изменения в развитии тела птицы связаны с активностью белков BMP", — говорит Кон.

Результаты исследования эволюционных биологов были опубликованы в журнале Current Biology.

Добавим, что открытие американских учёных касается и общего развития гениталий, что очень важно для науки, поскольку врождённые дефекты половых органов являются очень распространённой проблемой и у людей.

"Сравнительный анализ эволюционного развития помогает нам не только выяснить, как именно протекает процесс эволюции, но и понять, какие врождённые пороки могут проявиться в будущем", — рассказал Кон.

По публикациям UkrNet