Ядовитые мешочки помогли жабам завоевать мир

Фото из открытых источников

Никто точно не знает, когда и как началось это вторжение. Но когда в 2014 году в крупнейшем морском порту Мадагаскара были официально замечены азиатские серые жабы (Duttaphrynus melanostictus), учёные сразу же забили тревогу. Эти инвазивные земноводные выделяют токсичную слизь, хранящуюся в специальных железах за глазами, которая может обернуться смертью для любого местного хищника, который попытается их съесть, что представляет серьёзную угрозу уникальному биоразнообразию Мадагаскара. Тростниковые жабы (Bufo marinus), которые могут оставаться токсичными долгое время после смерти, создали похожую проблему, когда их завезли в Австралию в 1930-х годах.

Однако ядовитые мешочки, известные как околоушные железы, не только позволяют жабам сеять хаос как инвазивному виду. Согласно исследованию, опубликованному в Proceedings of the Royal Society B, они также, возможно, способствовали распространению жаб по обширным территориям планеты миллионы лет назад.

Результаты «проливают новый свет на то, как жабы стали доминировать на большей части земного шара», — говорит Дэниел Палу, биолог-эволюционист из Дейтонского университета, не принимавший участия в новом исследовании. Исследование также поднимает «новые, захватывающие вопросы» о маршрутах, по которым жабы перемещались между континентами, добавляет он, и демонстрирует, как геологическая история Земли и эволюция новых признаков могут совместно формировать современное биоразнообразие.

Современные жабы, к которым относятся все виды семейства Bufonidae, с их бородавками, беззубыми ртами и токсичной слизью представляют собой «особенно странную» группу лягушек, говорит Молли Вомак, биолог-эволюционист из Корнеллского университета, не принимавшая участия в новом исследовании. Они также являются одной из самых успешных групп: сотни видов процветают в различных наземных, древесных и норных местообитаниях на всех континентах, кроме Антарктиды.

Однако эволюционная история этой группы окутана загадкой. Имеются данные, указывающие на то, что жабы появились в Южной Америке, но точно неясно, когда и как они распространились на другие континенты. Некоторые учёные считают, что земноводные сначала проникли в Центральную и Северную Америку, а затем через Берингов перешеек в Азию. Однако этот сценарий остаётся предметом спекуляций.

Чтобы узнать больше о том, как жабы завоевали мир, учёные проанализировали ДНК 124 видов с шести континентов, представляющих все основные клады семейства Bufonidae. Реконструированная эволюционная история подтвердила, что жабы появились в Южной Америке примерно 61 миллион лет назад, но также обнаружила нечто неожиданное: вместо того, чтобы распространяться в Азию из Северной Америки по сухопутному мосту, ранние жабы, по-видимому, напрямую перебрались из Южной Америки в Африку.

Они могли совершить это путешествие двумя путями, объясняет соавтор исследования Кристофер Раксуорси, герпетолог из Американского музея естественной истории. Амфибии могли мигрировать поэтапно через Антарктиду, где когда-то климат был гораздо теплее, чем сегодня, и, возможно, до 30 миллионов лет назад они периодически соединялись с Южной Америкой. Обнаружение окаменелостей лягушек в Антарктиде в 2020 году, похоже, подтверждает эту теорию.

Также возможно, что жабы пересекли Атлантический океан на плавучих стеблях растительности — такой способ распространения известен как рафтинг. Хотя сама концепция морских жаб может показаться фантастической, та же теория ранее предлагалась для некоторых видов, обитающих на островах. Например, тростниковые лягушки с островов Гвинейского залива, по- видимому, попали за океан с материковой Африки. Раксуорси отмечает, что жабы известны своей выносливостью и, возможно, могли переносить длительные путешествия с ограниченным доступом к пище и воде. Оба сценария «действительно интересны», говорит Вомак.

Команда также обнаружила «своеобразный» и быстрый рост числа новых видов вскоре после того, как жабы начали расселяться из Южной Америки, объясняет Раксуорси. Этот рост совпал с историческим переходом, известным как вымирание в эпоху эоцена-олигоцена, произошедшее около 33,5 миллионов лет назад. В тот же период у жаб развились околоушные железы, которые отпугивают хищников, выделяя молочно-белые алкалоиды, называемые буфотоксинами. «Для меня это было почти как момент озарения», — говорит Раксуорси. «Как только вы выработаете эту стратегию борьбы с хищниками, можете себе представить, это даст вам огромное преимущество перед другими земноводными».

«Околоушная железа стала настоящим переломным моментом», — соглашается соавтор исследования Вэй Сюй, биолог-эволюционист из Научно-исследовательского института в Монпелье.

Группа учёных также исследовала, могли ли другие биологические особенности способствовать распространению жаб по всему миру и повышению их разнообразия. Развитие так называемых паховых жировых тел, которые помогают жабам сохранять дополнительные энергетические запасы во время спячки или дефицита пищи, по-видимому, сыграло важную роль. Размер тела, напротив, оказал относительно небольшое влияние.

Раксуорси отмечает, что некоторые из этих глубоких эволюционных процессов, по-видимому, повторяются с современными инвазивными видами. Хотя жабы распространились по всему миру, «существовали некоторые препятствия, которые им не под силу». Например, жабы никогда не добирались самостоятельно до Австралии и не пересекали Мозамбикский пролив из Африки до Мадагаскара и близлежащих Маскаренских островов. Теперь, с небольшой помощью человека, они покорили эти последние рубежи.