Птицы «красят» яйца защитными бактериями для повышения выживаемости эмбрионов
Исследователи из Университета Гранады и Высшего совета по научным исследованиям (CSIC) обнаружили, что удоды покрывают свои яйца секретом, который производят сами. Этот секрет насыщен мутуалистическими бактериями и удерживается специализированной структурой скорлупы, что повышает успешность вылупления. Подобное поведение пока обнаружено только у этого вида птиц и является механизмом защиты яиц от патогенных инфекций.
В эксперименте, опубликованном в Journal of Animal Ecology, учёные из нескольких исследовательских групп лишили самок удодов возможности наносить на яйца это вещество, которое они производят в копчиковой железе. Группы, участвовавшие в проекте:
- Поведение и экология животных (UGR)
- Антагонистические вещества, продуцируемые микроорганизмами (UGR)
- Эволюционная экология (CSIC)
- Поведение и охрана природы (CSIC)
Было подтверждено, что количество патогенных бактерий в невылупившихся яйцах было выше в тех гнёздах, где самкам экспериментально препятствовали использовать свой секрет, по сравнению с теми, где его применение было разрешено. Учёные заключили, что этот секрет создаёт барьер для проникновения патогенов внутрь яйца.
Роль энтерококков
Полезными для развивающихся эмбрионов оказались не только секрет в целом, но, в частности, бактерии в его составе, продуцирующие бактериоцины (небольшие антимикробные белки) — энтерококки. Успешность вылупения напрямую коррелировала с количеством этих энтерококков на скорлупе и в секрете самок: чем их было больше, тем выше был процент успешного вылупения.
Как подчёркивает профессор зоологии UGR Мануэль Мартин-Вивальди, эволюционная экология признаёт «важную роль бактерий не только как инфекционных агентов, способных вызывать заболевания, но и как союзников животных в борьбе с болезнями благодаря их extraordinary способности синтезировать соединения с антимикробными свойствами».
В случае копчиковой железы удода учёные подтвердили, что её состав сильно отличается от состава желез других птиц, во многом благодаря действию присутствующих в ней бактерий.
Уникальное свойство скорлупы
Исследование также выявило, что удоды развили исключительное свойство яиц, пока не обнаруженное у других видов птиц. Оно заключается в наличии на поверхности скорлупы множества мелких углублений, не проникающих её насквозь. Их функция, по-видимому, заключается в удержании этого несущего бактерии секрета.
«Мы установили, что если самки могут использовать свой секрет, то к концу инкубационного периода эти крошечные кратеры заполнены веществом, насыщенным бактериями. Если мы препятствуем использованию секрета, эти кратеры к концу насиживания оказываются пустыми», — пояснил профессор Мартин-Вивальди.
Эти результаты доказывают, что репродуктивная стратегия этого вида птиц «эволюционировала рука об руку с использованием бактерий, которые могут быть полезны для производства антимикробных веществ. Птицы культивируют их в своей железе, а затем наносят на яйца, которые особенно приспособлены для их удержания».
В настоящее время учёные работают над определением конкретного состава бактериального сообщества железы, механизмов приобретения этих симбионтов и типов антимикробных соединений, которые синтезируют эти бактерии для защиты развивающихся эмбрионов.
Дальнейшие исследования в этом направлении позволят лучше понять механизмы мутуалистических взаимодействий между животными и полезными бактериями, а также обнаружить новые антимикробные вещества с потенциалом применения в медицине или для сохранения пищевых продуктов.
Исследование выполнено в рамках проектов:
- «Гнёзда, паразиты и бактерии: мультидисциплинарный подход к изучению адаптации к размножению в средах с высоким риском паразитизма» (Министерство науки и инноваций).
- «Биоразнообразие и механизмы приобретения в бактериальном сообществе копчиковой железы удода (Upupa epops)».