Международная группа ученых под руководством канадских биологов выяснила, почему змеиные эмбрионы в яйце сворачиваются в тугую спираль. Оказалось, что это не результат мышечной активности, а следствие физического ограничения: тело зародыша растет гораздо быстрее его пищеварительной системы, которая выступает в роли якоря и заставляет удлиняющееся тело изгибаться. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.
Ученые предположили, что спиральная укладка – это способ разместить в ограниченном пространстве яйца тело, которое у змей непропорционально длинное по сравнению с другими позвоночными. Чтобы проверить гипотезу, команда проанализировала более 900 фотографий эмбрионов 39 видов змей и других безногих ящериц. Анализ показал, что на ранних стадиях развития, когда у зародышей еще нет развитой мускулатуры, они всегда скручены вправо.
Ключ к разгадке предоставила компьютерная томография. Снимки высокого разрешения показали, что кишечник эмбриона отделен от основной части тела и образует своего рода стержень, проходящий через центр спирали. Этот стержень, оплетенный кровеносными сосудами желточного мешка, растет медленно и не дает быстро удлиняющемуся телу выпрямиться. «Это напоминает пряжку ремня: когда его затягивают, свободный конец изгибается и закручивается», – объясняет руководитель исследования Тэцуто Миясита из Канадского музея природы.
Правостороннее направление спирали также получило объяснение. Желточный мешок у эмбрионов всегда расположен слева, и тело, изгибаясь, отходит в противоположную, правую сторону. По мере роста зародыша желток уменьшается, а мышцы развиваются, позволяя ему двигаться самостоятельно. В результате к моменту вылупления примерно половина змей сохраняет правую закрутку, а другая половина меняет ее на левую.
По словам исследователей, предложенная ими механическая модель может помочь в изучении и других спиралевидных структур в живой природе, например, раковин моллюсков или человеческого кишечника.
