Остеодермы редко встречаются у млекопитающих.
Эта трехмерная цифровая реконструкция колючей мыши, сделанная на основе компьютерной томографии, показывает костные пластины (красные прямоугольники), которые выстраиваются вдоль ее хвоста. Эти пластины, называемые остеодермами, находятся в коже грызуна, подобно костяной броне броненосцев. E. СТАНЛИ
Колючая мышь - невзрачный грызун, но у нее есть особенный хвост.
Компьютерная томография показывает, что хвост покрыт секретным одеялом из костных пластин. До появления снимков было известно, что подобная броня есть только у одной группы современных млекопитающих - броненосцев. Открытие, о котором сообщается 24 мая в журнале iScience, может означать, что кожные кости более распространены у млекопитающих, чем считалось ранее, и может пролить свет на их эволюцию.
Секрет грызуна был раскрыт, когда эволюционный биолог Эдвард Стэнли из Флоридского музея естественной истории в Гейнсвилле поместил музейный образец колючей мыши (Acomys spp.) в рентгеновский аппарат в рамках многоинституционального проекта по разработке трехмерных цифровых моделей всех позвоночных.
По словам Стэнли, это была "невзрачная на вид" мышь со слегка колючим мехом. Но на первом рентгеновском снимке ее хвост выглядел необычно. "Он выглядел каким-то темным и странным", - говорит он.
Более детальная компьютерная томография показала, что весь хвост мыши покрыт перекрывающимися костными пластинами внутри кожи, под поверхностными слоями.
Чтобы понять, как развиваются костные пластины, Стэнли и его коллеги объединились с Малкольмом Маденом, биологом по развитию из Университета Флориды. Команда сканировала хвосты новорожденных колючих мышей до 6-недельного возраста. Костные пластины сначала формируются у основания хвоста, а затем, по мере взросления мыши, растут вниз по хвосту к его кончику. Компьютерная томография показала, что у трех других видов из того же подсемейства, что и колючая мышь, хвосты также покрыты броней.
Эти костные пластины, называемые остеодермами, могут помочь сохранить жизнь колючим мышам и их родственникам. Кожа этих грызунов особенно хрупкая и легко рвется, особенно на хвосте. Существует гипотеза, что отрывающаяся кожа - это макабрическая защита, когда нападающие хищники остаются с полным ртом или лапой сброшенной кожи. Пластины могут препятствовать хищникам делать слишком глубокие проколы.
"Если вы можете остановить зубы или когти хищника на границе отрыва, то вам будет гораздо легче убежать", - объясняет Стэнли. Позднее мыши восстанавливают утраченную кожу.
Но кожные кости хвоста могут защищать не только от хищников. По какой-то причине колючие мыши регулярно кусают друг друга за хвосты, говорит Эшли Сейферт, биолог по развитию из Университета Кентукки в Лексингтоне. "Возможно, остеодерма развилась у них как вооружение, но для защиты хвостов друг от друга, а не от хищников".
Чтобы лучше понять биологические основы костной кожи, исследователи взяли образцы кожи с хвостов новорожденных колючих мышей в местах с остеодермами и без них и проанализировали активность генов.
В образцах кожи с остеодермами активность ряда генов, связанных с развитием костных клеток, была повышена по сравнению с образцами без остеодерм. Но активность генов, которые производят кератин, ключевой строительный блок для кожи, была снижена. Следующим шагом, говорит Мэден, будет выяснение того, как все эти гены на самом деле приводят к росту остеодермы.
Исследование может помочь разобраться в эволюции остеодермы. Костная кожа встречается у самых разных групп рептилий, независимо эволюционируя у крокодилов, многих групп ящериц и некоторых динозавров (но не птиц) (SN: 12/6/22). Мадагаскарские рыбочешуйчатые гекконы имеют остеодерму и сбрасывают кожу, как колючие мыши. Кроме грызунов, о которых идет речь в новом исследовании, и броненосцев, все остальные известные млекопитающие с костяной кожей вымерли: древнее ежеподобное животное Pholidocercus, наземные ленивцы и родственники броненосцев под названием глиптодонты (SN: 2/22/16).
По словам Криса Брокховена, эволюционного биолога из Университета Антверпена (Бельгия), исследование активности генов редко проводится в рамках изучения остеодермы. Наличие таких сравнительных данных, полученных на мышах, может дать ключевые эволюционные выводы.
Одним из ключевых моментов, по словам Мэдена, может быть то, "почему [остеодермы] то появляются в эволюции, то исчезают".
Также возможно, что остеодермы более распространены среди позвоночных, чем считалось ранее. Было известно, что ни у одной змеи не было костной кожи, а в апреле исследователи сообщили об обнаружении остеодермы у песчаных удавов.
Эти открытия - "хороший пример того, как нужно смотреть на окружающий мир", - говорит Мэден. "Кто знает, что вы откроете для себя".
