Материнские ядовитые лягушки проливают свет на материнский мозг

Большинство лягушек откладывает сотни икринок в водоём и уплывает. Но два вида — лягушка-малютка (Little Devil) из Эквадора и мадагаскарская Mantella laevigata — демонстрируют исключительную материнскую заботу.

Самки этих ядовитых лягушек откладывают по несколько икринок в крошечные лужицы, образованные листьями растений в тропическом лесу. Затем они месяцами выкармливают каждого головастика неоплодотворёнными яйцами.

Исследование под руководством биолога из Стэнфорда Лорен О’Коннелл, опубликованное 21 ноября в журнале Current Biology, показало, что питательные яйца, которыми лягушки кормят потомство, также содержат яды. Это, вероятно, способ передачи химической защиты следующему поколению.

«Эта стратегия обеспечения яйцами позволяет этим лягушкам раньше обеспечить химическую защиту своему потомству», — сказала О’Коннелл.

Конвергентная эволюция

Несмотря на сходную репродуктивную стратегию, эти два вида лягушек сильно отличаются. Они разошлись от общего предка около 140 миллионов лет назад и эволюционировали независимо на разных концах земного шара.

Такая ранняя эволюционная дивергенция делает их идеальными объектами для изучения эволюции материнской заботы. Кроме того, у этих видов заботятся о потомстве только матери, что позволяет изучать материнское поведение изолированно.

Наблюдения в природе

Учёные месяцами наблюдали за лягушками в тропических лесах Эквадора и Мадагаскара. Матери посещали гнёзда раз в неделю. Перед тем как отложить яйца в лужицу, они ждали сигнала от головастика. У лягушки-малютки это интенсивное подёргивание.

Исследователи также собрали образцы тканей мозга матерей, неоплодотворённых яиц, кожи головастиков и воды из их гнёзд.

Мозг матери и ядовитые яйца

В лаборатории учёные обнаружили следы алкалоидных токсинов как на яйцах, так и на коже головастиков. Это позволило сделать вывод, что головастики получают яды в основном из яиц, предоставляемых матерью.

«Наше открытие согласуется с идеей, что материнское обеспечение эволюционировало как способ передачи не только питательных веществ, но и других полезных веществ потомству. Мы, млекопитающие, передаём много важных для иммунной функции веществ через грудное молоко. Эти лягушки передают токсины через свои яйца», — сказала первый автор исследования Ева Фишер.

Исследование мозга лягушек выявило сюрпризы. Оба вида использовали две области мозга, активные у кормящих млекопитающих, птиц и рыб. Это указывает на существование общих для позвоночных мозговых структур, задействованных в материнском поведении.

Однако нейроны, реагирующие на окситоцин (нейромедиатор, важный для материнской заботы у млекопитающих), были обнаружены только у мадагаскарской лягушки Mantella laevigata. Для эквадорских лягушек окситоцин, по-видимому, не важен.

«Это исследование говорит нам, что существует более одного способа стимулировать материнское поведение в мозге, потому что эти виды лягушек используют для этого разные наборы нейронов. Их поведение схоже, но нейронные механизмы под капотом очень разные», — заключила О’Коннелл.