Вымерший род лягушек-желудочных вынашивателей (Вымерший род желудочных лягушек)

Введение

Вымерший род амфибий

Rheobatrachus, чьи представители известны как желудочные выводковые лягушки или лягушки-утконосы, — это род вымерших наземных лягушек, эндемиков Квинсленда, расположенного в восточной Австралии. Род состоял всего из двух видов: южной и северной желудочных выводковых лягушек, оба из которых вымерли в середине 1980-х годов. Этот род уникален тем, что включает в себя только два известных вида лягушек, которые вынашивали предличиночные стадии своего потомства в желудке матери. Совокупный ареал желудочных выводковых лягушек составлял менее чем. Оба вида обитали в ручьях во влажных тропических лесах на высоте от до. Причины вымирания желудочных выводковых лягушек до конца не выяснены, однако потеря и деградация среды обитания, загрязнение окружающей среды и некоторые заболевания могли сыграть свою роль. Вопрос о таксономической принадлежности рода к определенному семейству вызывает острые дискуссии. Некоторые биологи относят их к семейству Myobatrachidae в подсемействе Rheobatrachinae, другие — выделяют в отдельное семейство Rheobatrachidae. Молекулярно-генетические исследования показывают их родство с родом Mixophyes. Южная желудочная выводковая лягушка внесена в Красный список МСОП как вымерший вид, поскольку с 1981 года её не регистрировали в дикой природе, а интенсивные поиски, проводившиеся в течение последних 35 лет, не дали результатов.

Таксономия

Род Rheobatrachus был впервые описан в 1973 году Дэвидом Лиемом и с тех пор не претерпел изменений в научной классификации, однако его положение оставалось предметом споров. Его относили к отдельному подсемейству Myobatrachidae – Rheobatrachinae, к отдельному семейству Rheobatrachidae, рассматривали как сестринский таксон Limnodynastinae и объединяли с Limnodynastinae. В 2006 году Д. Р. Фрост и его коллеги, основываясь на молекулярных данных, установили, что Rheobatrachus является сестринским таксоном Mixophyes и поместили его в состав Myobatrachidae. Оба вида желудочно-выводковых лягушек значительно отличались по внешнему виду и поведению от других австралийских видов лягушек. Их большие, выступающие глаза, короткая, притупленная морда, полностью перепончатые лапы и слизистое тело выделяли их среди всех остальных австралийских лягушек. Преимущественно водный образ жизни, характерный для обоих видов, в Австралии разделялся только с лягушкой Даля, а способность вынашивать потомство в желудке матери была уникальной для всех лягушек.

Общие названия

Общие названия «желудочная высиживающая лягушка» и «лягушка-утконос» используются для описания двух видов. «Желудочная высиживающая» описывает уникальный способ, которым самка вынашивает детенышей, а «утконос» – их преимущественно водный образ жизни.

Размножение

Что делает этих лягушек уникальными среди всех видов лягушек, так это их способ заботы о потомстве. После внешнего оплодотворения самцом, самка забирала яйца или эмбрионы в рот и проглатывала их. Неизвестно, откладывала ли самка яйца на суше или в воде, поскольку это никогда не наблюдалось до их вымирания. Интересно, что у лягушки Дарвина, другого вида лягушек, наблюдались схожие особенности, связанные с вынашиванием потомства во рту. Эта особенность до сих пор крайне редка в природе. Яйца, найденные у самок, имели диаметр до 5,1 мм и содержали большие запасы желтка. Такие большие запасы характерны для видов, которые полностью развиваются за счет желтка. У большинства самок было около 40 зрелых яиц, почти вдвое больше, чем количество молодняка, когда-либо обнаруженного в желудке (21–26). Это означает одно из двух: либо самка не проглатывает все яйца, либо первые несколько проглоченных яиц перевариваются. В момент проглатывания оплодотворенных яиц желудок самки ничем не отличался от желудка других видов лягушек. В желеобразной оболочке вокруг каждого яйца содержалось вещество, называемое простагландином E2 (PGE2), которое могло подавлять выработку соляной кислоты в желудке. Источника PGE2 было достаточно, чтобы остановить выработку кислоты на эмбриональной стадии развития яиц. Когда яйца вылуплялись, головастики сами начинали вырабатывать PGE2. Слизь, выделяемая жабрами головастиков, содержала PGE2, необходимый для поддержания желудка в нефункциональном состоянии. Такого рода слизистые выделения не встречаются у головастиков большинства других видов. Головастики, которые не питаются исключительно желтком, также производят слизистую нить, но слизь вместе с мелкими частицами пищи проходит по пищеводу в кишечник. У *Rheobatrachus* (и некоторых других видов) нет отверстия в кишечнике, поэтому слизистые нити выводятся наружу. В течение периода, пока потомство находилось в желудке, лягушка не питалась. Информацию о развитии головастиков получили, наблюдая за группой, которую мать вырвала и успешно вырастила в неглубокой воде. На ранних стадиях развития головастики были лишены пигментации, но с возрастом постепенно приобретали окраску взрослых особей. Развитие головастиков занимало не менее шести недель, в течение которых размер желудка матери продолжал увеличиваться, пока он почти полностью не заполнил брюшную полость. Легкие спадались, и дыхание осуществлялось в основном за счет газообмена через кожу. Несмотря на увеличение размеров, мать оставалась активной. Процесс рождения был растянут во времени и мог длиться до недели. Однако, если лягушку потревожить, самка могла вырвать всех молодых лягушек одним сильным актом рвоты. Молодые особи были полностью развиты при изгнании, и наблюдалось мало различий в цвете и длине особей в одном выводке.

What makes these frogs unique among all frog species is their form of parental care. Following external fertilization by the male, the female would take the eggs or embryos into her mouth and swallow them. It is not clear whether the eggs were laid on the land or in the water, as it was never observed before their extinction. Interestingly, Darwin's frog, another species of frog, has been observed to exhibit similar mouth brooding characteristics. This feature still remains extremely rare in nature. Eggs found in females measured up to 5.1 mm in diameter and had large yolk supplies. These large supplies are common among species that live entirely off yolk during their development. Most female frogs had around 40 ripe eggs, almost double that of the number of juveniles ever found in the stomach (21–26). This means one of two things, that the female fails to swallow all the eggs or the first few eggs to be swallowed are digested. At the time the female swallowed the fertilized eggs her stomach was no different from that of any other frog species. In the jelly around each egg was a substance called prostaglandin E2 (PGE2), which could turn off production of hydrochloric acid in the stomach. This source of PGE2 was enough to cease the production of acid during the embryonic stages of the developing eggs. When the eggs had hatched the tadpoles created PGE2. The mucus excreted from the tadpoles' gills contained the PGE2 necessary to keep the stomach in a non functional state. These mucus excretions do not occur in tadpoles of most other species. Tadpoles that do not live entirely off a yolk supply still produce mucus cord, but the mucus along with small food particles travels down the oesophagus into the gut. With Rheobatrachus (and several other species) there is no opening to the gut and the mucus cords are excreted. During the period that the offspring were present in the stomach the frog would not eat. Information on tadpole development was observed from a group that was regurgitated by the mother and successfully raised in shallow water. During the early stages of development tadpoles lacked pigmentation, but as they aged they progressively develop adult colouration. Tadpole development took at least six weeks, during which time the size of the mother's stomach continued to increase until it largely filled the body cavity. The lungs deflated and breathing relied more upon gas exchange through the skin. Despite the mother's increasing size she still remained active. The birth process was widely spaced and may have occurred over a period of as long as a week. However, if disturbed the female may regurgitate all the young frogs in a single act of propulsive vomiting. The offspring were completely developed when expelled and there was little variation in colour and length of a single clutch.

Причина исчезновения

Предполагается, что причиной исчезновения желудочных бродячих лягушек стало занесение человеком патогенных грибков в их естественный ареал. Популяции южной желудочной бродячей лягушки встречались в лесозаготовительных водосборных бассейнах с 1972 по 1979 год. Влияние лесозаготовок на южную желудочную бродячую лягушку не изучалось, однако вид продолжал обитать в ручьях этих водосборных бассейнов. Среда обитания южной желудочной бродячей лягушки в настоящее время находится под угрозой из-за диких свиней, распространения сорняков, изменения режима течения и проблем с качеством воды, вызванных воздействием выше по течению. Несмотря на интенсивные поиски, этот вид не был обнаружен с 1976 или 1981 года (в зависимости от источника). Национальный парк Эунгелла, где ранее встречалась северная желудочная бродячая лягушка, подвергался угрозе лесных пожаров и зарастания сорняками. Продолжительные пожары могли уничтожить или фрагментировать участки леса. Окраины парка по-прежнему подвержены зарастанию сорняками, а грибок хитрид был обнаружен в нескольких ручьях тропического леса в пределах парка. Считалось, что сокращение численности северной желудочной бродячей лягушки в 1984 и 1985 годах могло быть связано с естественными колебаниями популяции. Через восемь месяцев после первоначального обнаружения северной желудочной бродячей лягушки в ручьях государственного леса Пелион были замечены больные и мертвые эунгелльские потоковые лягушки, которые совместно обитают с желудочными бродячими лягушками. Учитывая современные представления о роли болезней земноводных в сокращении и исчезновении амфибий, а также временную и пространственную динамику распространения патогена в Австралии, наиболее вероятно, что именно болезнь стала причиной сокращения численности и исчезновения желудочных бродячих лягушек. Несмотря на продолжающиеся усилия по поиску северной желудочной бродячей лягушки, она так и не была найдена. Последний зарегистрированный дикий экземпляр был замечен в 1980-х годах. В августе 2010 года поисковая группа, организованная Группой специалистов по амфибиям Международного союза охраны природы, отправилась на поиски различных видов лягушек, считающихся вымершими в дикой природе, включая желудочную бродячую лягушку.

The cause for the gastric brooding frogs' extinction is speculated to be due to human introduction of pathogenic fungi into their native range. Populations of southern gastric brooding frogs were present in logged catchments between 1972 and 1979. The effects of such logging activities upon southern gastric brooding frogs was not investigated but the species did continue to inhabit streams in the logged catchments. The habitat that the southern gastric brooding frog once inhabited is now threatened by feral pigs, the invasion of weeds, altered flow and water quality problems caused by upstream disturbances. Despite intensive searching, the species has not been located since 1976 or 1981 (depending on the source). The Eungella National Park, where the northern gastric brooding frog was once found, was under threat from bushfires and weed invasion. Continual fires may have destroyed or fragmented sections of the forest. The outskirts of the park are still subject to weed invasion and chytrid fungus has been located within several rainforest creeks within the park. It was thought that the declines of the northern gastric brooding frog during 1984 and 1985 were possibly normal population fluctuations. Eight months after the initial discovery of the northern gastric brooding frog, sick and dead Eungella torrent frogs, which cohabitat the streams with gastric brooding frogs, were observed in streams in Pelion State Forest. Given the more recent understanding of the role of the amphibian disease in the decline and disappearance of amphibians, combined with the temporal and spatial pattern of the spread of the pathogen in Australia, it appears most likely that the disease was responsible for the decline and disappearance of the gastric brooding frogs. Despite continued efforts to locate the northern gastric brooding frog it has not been found. The last reported wild specimen was seen in the 1980s. In August 2010 a search organised by the Amphibian Specialist Group of the International Union for Conservation of Nature set out to look for various species of frogs thought to be extinct in the wild, including the gastric brooding frog.

Природоохранный статус

Оба вида признаны вымершими как в Красном списке МСОП, так и в соответствии с австралийским Законом об охране окружающей среды и сохранении биоразнообразия 1999 года; однако в Квинсленде они по-прежнему классифицируются как находящиеся под угрозой исчезновения согласно Закону о сохранении природы 1992 года.

Попытка уничтожения

Ученые добиваются успехов в попытках вернуть к жизни вид жаб, вынашивающих детенышей в желудке, используя перенос ядра соматической клетки (SCNT) – метод клонирования. В марте 2013 года австралийским ученым удалось создать живой эмбрион из неживого, сохраненного генетического материала. Эти ученые из Университета Ньюкасла (Австралия) во главе с профессором Майклом Маони, первооткрывателем северной желудочной жабы, Саймоном Клулоу и профессором Майком Арчером из Университета Нового Южного Уэльса надеются продолжить использовать методы переноса ядра соматической клетки для получения эмбриона, способного дожить до стадии головастика. "Мы надеемся снова увидеть, как это существо прыгает", – говорит исследователь UNSW Майк Арчер. Ученые из Университета Ньюкасла также сообщили об успешном замораживании и оттаивании (криоконсервации) тотипотентных эмбриональных клеток земноводных, что, вместе с криоконсервацией спермы, предоставляет важное "подтверждение принципиальной возможности" использования криохранилищ в качестве банка геномов для находящихся под угрозой исчезновения земноводных и других животных.