ДНК-анализ тканей помог ученым ПГУ раскрыть загадку лишних пальцев у земноводных

Ученые Пензенского государственного университета выполнили исследование в составе международной группы ученых-батрахологов. В исследованиях приняли участие зоологи Марийского госуниверситета, Института цитологии РАН, Института проблем экологии и эволюции РАН, Национального музея естественной истории Франции.

Доцент кафедры «Зоология и экология» факультета физико-математических и естественных наук, канд. биол. наук Олег Ермаков и канд. биол. наук, преподаватель СПО той же кафедры Александр Иванов  провели ДНК-анализ тканей головастиков и моллюсков. 

«В 2016 году в  заповеднике "Приволжская лесостепь" были обнаружены лягушки с аномалиями развития конечностей, при дальнейшем изучении стало понятно, что речь идет об аномалии Р. Эта аномалия у зеленых лягушек была впервые найдена во Франции в 1952 г. французским писателем и ученым Жаном Ростаном, откуда и получила свое название», — рассказывает  Олег Ермаков.

Ученые-батрахологи отмечают, что при легкой форме проявления аномалия включает в себя полидактилию, то есть большее количество пальцев, чем в норме, тогда как сложные морфологические преобразования затрагивают передние и задние конечности и включают комплекс признаков: дополнительные конечности, костные выросты, опухоли и отеки в области задних конечностей.

«Жан Ростан экспериментально доказал, что эта аномалия не наследуется и вызывается фактором окружающей среды. Она была отмечена только у западно-палерктических представителей зеленых лягушек рода Pelophylax и отсутствовала у других видов амфибий, несмотря на их совместное обитание. Тяжелые случаи аномалии P долго не встречались исследователям и были вновь обнаружены спустя полвека с момента их последней регистрации, а именно в 2016-м и у нас, в Пензенской области», — комментирует Александр Иванов.

Морфологические особенности аномальных особей лягушек на территории Пензенской области оказались схожими с описанными Ростаном. Часть работы, отведенная ученым ПГУ, заключалась в проведении молекулярно-генетического анализа тканей головастиков и моллюсков с целью выявления ДНК инфекционного агента. Именно этот анализ и позволил доказать, что аномалия P вызвана инвазией паразитического червя — трематоды Strigea robusta.

«До сих пор феномен аномалии Р вызывает оживленную дискуссию среди исследователей. Причины, вызывающие аномалию, до сих пор оставались не выясненными. Собственно, это и послужило толчком к нашему исследованию. Эта работа поможет в будущем лучше разобраться с морфогеном, деформирующем конечности лягушек, и получить новые сведения об этом поистине уникальном типе взаимоотношений в системе "паразит-хозяин"», — делятся ученые.

Причем заражение церкариями трематоды по-разному действует на разных стадиях развития головастиков. Если заражение происходит на ранних стадиях, то оно вызывает тяжелые тератогенные формы аномалии и гибель, а при заражении на более поздних стадиях развития — полидактилию, с которой лягушки вполне нормально живут. Позднее в разных регионах России было обнаружено еще три популяции с тяжелыми случаями аномалии Р.

«Для полноценного опытного эксперимента гораздо проще вырастить экземпляры в лаборатории, чем постоянно проводить полевые опыты. Выращивание головастиков совместно с пресноводными моллюсками позволило нам получить аномалию P в лаборатории университета. Выявлено, что промежуточным хозяином (вектором) для "инфекционного агента" этой аномалии служит моллюск — роговая катушка Planorbarius corneus», — подчеркнул Олег Ермаков.

Результаты исследования легли в основу научной статьи, опубликованной в журнале BioMed Central издательства Springer Nature.