Любовь и утконосы

На этой фотографии запечатлена парочка утконосов в момент спаривания в национальном парке Юнджелла (Eungella National Park), штат Квинсленд, Австралия.

Всем известно, что, хотя утконосы и млекопитающие, у них есть клюв, хотя кормят они своих детенышей молоком, вылупляются эти детеныши из яиц. Молоко выделяется через поры прямо на поверхность брюшка самки: сосков у утконосов нет. Но удивительные факты об утконосах на этом не заканчиваются. Чуть более искушенные знатоки вспомнят, что у этих зверей есть ядовитые железы — что совершенно нехарактерно для млекопитающих (исключение представляют также некоторые землеройки, щелезубы и толстые лори). Секрет этих желез выделяется из шпор, расположенных на задних ногах утконосов, и самцы активно используют их во время брачных поединков (у самок шпоры редуцированы). Защищаться от других видов с их помощью они тоже могут. Утконос весит всего килограмма два, но лучше не пытаться его схватить: умереть от яда вы не умрете, но поврежденные руки распухнут и надолго онемеют. А еще это очень больно, и противоядия пока не изобрели.

Вообще, несмотря на слегка беспомощный внешний вид, утконос отлично приспособлен к своему окружению. Много времени он проводит в воде, охотясь за ракообразными, но, как это ни поразительно, при этом он ничего не видит и не слышит. И глаза, и ушные отверстия расположены в специальных желобах по краям головы, которые во время погружения в воду «зажмуриваются». Вместе с ними закрываются и ноздри. Выходит из положения он благодаря электролокации — больше, кроме гвианского дельфина (Sotalia guianensis), никто из млекопитающих ей не владеет, разве что у родственной утконосу ехидны тоже есть электрорецепторы, но она, судя по всему, мало ими пользуется (см. картинку дня Ехидный нос). Клюв утконоса способен улавливать слабые электрические поля, и благодаря этому зверь эффективно охотится, не используя больше никаких других органов чувств.

Плывущий утконос. Фото © Manuel Romaris с сайта flickr.com, Австралия, 17 августа 2017 года

Брачный период у утконосов начинается поздней зимой и заканчивается в середине весны (в Австралии это август-ноябрь). В обычное время утконосы живут по одиночке и друг с другом стараются не пересекаться. Наблюдать за ними крайне сложно: животные эти очень скрытные, активны они в основном ночью, много времени проводят в воде — поэтому данные по их поведенческой активности очень скудны. Известно, что конкурирующие самцы утконосов дерутся, используя свои ядовитые шпоры. Предположительно, самки выбирают самцов посильнее и покрупнее.

В неволе утконосы размножаются плохо. Но кое-какие сведения об утконосах, участвующих в специальных программах по восстановлению популяции, всё же удалось собрать и проанализировать. Так, завершившиеся в 2018 году семилетние наблюдения за двумя парами утконосов в австралийском питомнике Хилсвилл (Healesville Sanctuary), где их содержали сначала парами, а потом двух самок поселили вместе с самцом, позволили обнаружить новую стадию ухаживания — «бесконтактную», предшествующую остальным.

В начале брачного периода самцы меняют свое территориальное поведение, осваивают новые водоемы, начинают меньше есть и активно ищут самок. Самки, которые при этом пока что не желают контакта, используют три стратегии — «избегание», «уход» и «сопротивление». Чаще всего самка просто спешно покидала водоем, в который нырял самец. А одна из наблюдаемых в питомнике самок даже полностью поменяла режим дня, чтобы пореже встречаться с самцом, когда ей этого не хотелось.

Когда самка соглашается принять ухаживания, утконосы переходят к бесконтакной фазе. Пара какое-то время плавает друг мимо друга туда и обратно вдоль водоема, не дотрагиваясь один до другого. При этом они не охотятся, не исследуют территорию, а именно наблюдают и примериваются к партнеру.

Самец и самка во время контактной фазы ухаживания. Фото из статьи J. L. Thomas et al., 2018. Female control of reproductive behaviour in the platypus (Ornithorhynchus anatinus), with notes on female competition for mating

В определенный момент происходит контакт — самец сильно кусает самку за хвост, и они принимаются плавать кругами. Самка контролирует этот процесс, совершая в воде разнообразные сложные пируэты, а самец просто старается за ней поспевать. Затем происходит, собственно, спаривание.

Несколько раз в год самцы пытались начинать ухаживание вне брачных периодов, но самки всегда убегали от них. Также ученые впервые увидели, как самки соревновались друг с другом за ресурсы для обустройства гнезд и за контакт с самцом. Самка вклинивалась между плавающей вместе парочкой, кусала другую самку за хвост, топила ее. А иногда все трое кусали друг друга за хвосты и плавали кругами — ученые предположили, что это тоже результат конкуренции, но что это было на самом деле, никто не знает.

След от укуса и царапины на хвосте самки после спаривания. Фото из статьи J. L. Thomas et al., 2018. Female control of reproductive behaviour in the platypus (Ornithorhynchus anatinus), with notes on female competition for mating

Количество сил и времени, затраченных утконосами обоих полов на разнообразную поведенческую деятельность во время брачного периода, в неволе не коррелировало с итогом размножения — такие факторы, как фертильность, оказывали на него гораздо большее влияние.

Перед тем как отложить яйца, самка около десяти дней строит гнездо в глубине длинной норы на берегу (больше трех метров, с разветвлениями), используя тростник и листья. Носит она поклажу, зажимая ее между задними ногами и хвостом. Яйца утконосов похожи на яйца птиц и рептилий, но находятся внутри самки целый месяц, а снаружи — только десять дней. Самка оберегает свою кладку (обычно в ней 1–3 яйца), свернувшись вокруг клубком и грея ее. Когда приходит время вылупления, юные утконосы, чтобы пробить скорлупу, используют специальный роговой выступ на клюве — он называется яйцевой зуб. Такие зубы есть и у птиц, и у рептилий; после вылупления они отваливаются. У взрослого утконоса, кстати, зубов нет совсем, а у детенышей они имеются в небольшом количестве, но спустя несколько месяцев жизни начисто стираются и заменяются на плотные роговые пластины.

Три-четыре месяца детеныши питаются молоком, слизывая его с шерсти матери. В это время молочная железа ее набухает и начинает занимать почти всю поверхность под кожей брюшка. Пока детеныши еще не умеют плавать, мать баррикадирует выход из норы землей, прежде чем отправляться на охоту. К трем с половиной неделям между пальцами детенышей начинают появляться перепонки. Полностью вырастают детеныши к году-полутора. Живут утконосы долго, некоторые больше двадцати лет.

Два детеныша утконоса из австралийского питомника Хилсвилл в штате Виктория. Фото © Jason Edwards с сайта nationalgeographic.com

О существовании утконосов европейские ученые узнали в 1798 году и целую четверть века не могли решить, куда их отнести — к млекопитающим, птицам, рептилиям или вообще к отдельному классу. Ведь у них и клоака есть, и клюв, но при этом покрыты они шерстью, а когда ходят, то ноги ставят по бокам от тела, как ящерицы. С терморегуляцией у них тоже всё странно: температура их тела может изменяться в пределах от 22 до 37 градусов, что ставит их в некое промежуточное положение между теплокровными (гомойотермными) и холоднокровными (пойкилотермными) животными. Только в 1824 году немецкий биолог Иоганн Фридрих Меккель обнаружил, что у утконосов есть молочные железы, — и их всё-таки зачислили в млекопитающие (а что самка утконоса еще и яйца откладывает, узнали только спустя шестьдесят лет, кстати).

Впрочем, первозвери, к которым относятся утконос и ехидна, отделились в самостоятельную эволюционную ветвь за 22 миллиона лет до сумчатых и плацентарных, еще в раннем юрском периоде. Поэтому, в какой-то мере, их сложные особенности неудивительны, хотя понять, почему именно в них сочетаются черты разных классов животных, еще до конца не удалось.

Современная наука позволила выявить еще несколько совершенно неожиданных сюрпризов, касающихся утконосов и разительно отличающих их от большинства известных видов млекопитающих. Выяснилось, что у них не две половые хромосомы, а целых десять — пять хромосом X и пять Y. Возникли они по очереди (сначала была только одна пара) за счет больших перестановок хромосомных участков исходных двух половых хромосом. Они «перевешивали» свои части на соседей и превращали их таким образом тоже в половые хромосомы. При этом ген AMH, который является главным переключателем пола (он работает лишь в том случае, если животное — самец), находится в самой старой из Y-хромосом утконоса. Гена SRY, выполняющего эту роль у большинства других млекопитающих, у утконосов нет, но есть, по-видимому, его предшественник (SOX₃), расположенный в аутосоме (неполовой хромосоме). Почти у всех других млекопитающих половых хромосомы две, за некоторыми исключениями (у обезьян черных ревунов их, например, четыре).

Казалось бы, при наличии пяти разных пар половых хромосом система определения пола становится неимоверно сложной. Полов должно быть уже не два варианта (XX и XY), а гораздо больше (всё зависит от функциональности каждой из хромосом — но при жизнеспособности любых вариантов мы бы наблюдали бесконечные X₁X₁X₂X₂X₃Y₁Y₂Y₃Y₃Y₄ и т. п.). И так бы и было, если бы при образовании половых клеток половые хромосомы попадали в сперматозоиды случайным образом, как это происходит, например, у людей. Но ученые с помощью метода флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) показали, что в процессе созревания половых клеток утконосов их половые хромосомы выстраиваются в строго упорядоченную цепочку, а затем разделяются строго мозаичным способом «через одного». В каждый сперматозоид в итоге попадает либо набор X₁X₂X₃X₄X₅, либо набор Y₁Y₂Y₃Y₄Y₅, и путаницы не возникает.

Сюрпризы на этом не заканчиваются. Хотя некоторые участки половых хромосом имеют сходство с половыми хромосомами млекопитающих, по крайней мере на шести половых хромосомах утконоса есть значительные по размеру участки, соответствующие половой хромосоме Z птиц (см. ZW-определение пола). В том числе это касается локуса с DMRT-генами, играющими важную роль в определении пола. Существенные пересечения с птицами заставили ученых предположить, что, по-видимому, система определения пола у первозверей (у ехидн наблюдаются похожие явления) не родственна системе других млекопитающих — привычная XY-схема возникла позже и независимо.

Фото © Manuel Romaris с сайта flickr.com, Австралия, 18 августа 2017 года.

Анна Казнадзей