ПАУКИ-МЛЕКОПИТАЮЩИЕ: ОТКРЫТИЕ ЛАКТАЦИИ У ПАУКООБРАЗНЫХ
Да, по крайней мере один вид пауков действительно производит молоко и кормит им своё потомство. Это революционное открытие, опубликованное в престижном журнале Science в ноябре 2018 года, бросает вызов представлению о лактации как об исключительно млекопитающей черте и демонстрирует, что сложные формы материнской заботы могут эволюционировать независимо у беспозвоночных.
В лаборатории Китайской академии наук в провинции Юньнань исследователь Чэнь Чжаньци летом 2017 года наблюдал за крошечными паучками прыгающего паука, которые собирались вокруг самки и пили белую жидкость, выделяемую из её тела — поведение, поразительно напоминающее сосание молока у щенков. Это наблюдение привело к многолетнему исследованию, результаты которого фундаментально изменили наше понимание эволюции родительской заботы в животном мире. Открытие показывает, что продолжительная материнская забота и кормление молоком — ранее считавшиеся уникальными для долгоживущих социальных позвоночных вроде людей и слонов — могут возникать у существ с относительно простой нервной системой.
TOXEUS MAGNUS: ЕДИНСТВЕННЫЙ ИЗВЕСТНЫЙ ПАУК-ПРОИЗВОДИТЕЛЬ МОЛОКА
Вид Toxeus magnus из семейства пауков-скакунчиков (Salticidae) — это единственный вид паука, у которого достоверно задокументировано производство молокоподобного вещества для кормления потомства. Этот муравьиный мимик, размером всего около 6,6 мм во взрослом состоянии, обитает на Тайване и в Юго-Восточной Азии. Вид был впервые описан в 1933 году в роде Myrmarachne, а в 2016 году реклассифицирован в род Toxeus польским арахнологом Ежи Прощинским.
Основополагающее исследование было опубликовано 30 ноября 2018 года в журнале Science (том 362, выпуск 6418, страницы 1052-1055) под названием "Prolonged milk provisioning in a jumping spider" (Продолжительное обеспечение молоком у прыгающего паука). Ведущими авторами стали Чэнь Чжаньци и Жуй-Чан Цюань из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна при Китайской академии наук, совместно с коллегами из нескольких китайских институтов.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МЕХАНИЗМ ПРОИЗВОДСТВА ПАУЧЬЕГО МОЛОКА
Паучье молоко обладает исключительно высокой питательной ценностью. Химический анализ выявил следующий состав на миллилитр:
Белок: 123,9 мг/мл — в четыре раза больше, чем в коровьем молоке
Жиры: 5,3 мг/мл
Сахара: 2,0 мг/мл
Это делает паучье молоко чрезвычайно белковым питательным веществом, превосходящим молоко млекопитающих по концентрации протеинов.
Анатомический механизм производства молока остаётся частично загадкой. Молоко выделяется из эпигастральной борозды — поперечной складки на нижней стороне брюшка паука, которая также служит отверстием для откладывания яиц. Специализированные железы, аналогичные молочным железам млекопитающих, пока не идентифицированы. Исследователи предполагают, что паучье молоко могло эволюционировать из трофических яиц (неоплодотворённых яиц, используемых как пища) через промежуточную стадию — разжиженные яйца, преждевременно проходящие через родовые пути, которые в конечном итоге превратились в непрерывно вырабатываемое молокоподобное вещество.
ДВУХЭТАПНЫЙ ПРОЦЕСС КОРМЛЕНИЯ МОЛОКОМ
Кормление молоком у Toxeus magnus происходит в два отчётливых этапа, охватывающих 38-40 дней развития потомства:
Этап 1: Отложение капель (дни 0-7). Самка откладывает капли молока на поверхности гнезда, а новорождённые паучки (размером всего 0,9 мм) потребляют их без прямого контакта с матерью.
Этап 2: Прямое сосание (дни 7-40+). Паучки прикрепляются непосредственно к эпигастральной борозде матери и сосут молоко напрямую из её тела — поведение, которое исследователи описывают как «жутко похожее на сосущих щенков». Под микроскопом наблюдается, как капли молока вытекают из борозды, пока потомство питается.
Критическая зависимость. Эксперименты убедительно доказали жизненную важность молока. Когда исследователи блокировали эпигастральную борозду самки корректирующей жидкостью сразу после вылупления паучков, наступала 100% смертность в течение 10 дней. Паучки просто переставали развиваться и умирали без доступа к молоку.
Переходный период (дни 20-40). Около 20-го дня паучки начинают покидать гнездо для самостоятельной охоты, но продолжают возвращаться для кормления молоком. В этот период молоко уже не абсолютно необходимо для выживания, но остаётся важным — когда доступ к молоку блокировался на 20-й день, выживаемость падала примерно до 50%.
Половая избирательность. Около 40-го дня, когда потомство приближается к половой зрелости (наступающей примерно на 60-й день), производство молока прекращается. Однако самка проявляет поразительную избирательность: самок-дочерей продолжают допускать к гнезду даже после достижения половой зрелости, в то время как самцов активно атакуют и изгоняют — вероятно, механизм избежания инбридинга.
ПОСЛЕДНИЕ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (2018-2024)
Оригинальная публикация 2018 года вызвала волну последующих исследований:
2019 год. В журнале Science появилась комментарная статья "Putting invertebrate lactation in context" (8 февраля 2019, том 363, выпуск 6427, стр. 593) от Джошуа Бенуа (Университет Цинциннати), Мартина Кёлликера и Джеффри Аттардо, которая поместила открытие паучьей лактации в более широкий контекст других беспозвоночных, производящих молоко (мухи цеце, тараканы, уховёртки).
2019 год. Обзорная статья в журнале Zoological Studies от Бин Дун, Жуй-Чан Цюань и Чэнь Чжаньци обсуждала биологические последствия, затраты лактации, эволюционное давление и нерешённые вопросы исследования.
2022 год. Исследование в журнале Animal Cognition (том 25, выпуск 5, стр. 1345-1355) изучало социальное поведение и паттерны агрессии у этого лактирующего вида паука, демонстрируя, что стимуляция зеркальным отражением может обратить вспять агрессивность, вызванную социальной изоляцией.
2024 год. Наиболее свежее исследование, опубликованное в журнале iScience (том 27, выпуск 6, статья 110098, 23 мая 2024) под названием "Offspring nursing extends mother's longevity in a long-term maternal cared spider", выявило парадоксальный факт: матери, которые кормили потомство, жили ДОЛЬШЕ, чем те, которые не обеспечивали заботу. Самки жили в среднем на 95 дней дольше самцов, а продолжительность взрослой жизни самок была в 2,1 раза больше, чем у самцов. Это первое исследование, отдельно проверяющее влияние питательного обеспечения и непитательной заботы на долголетие самок.
МАТЕРИНСКАЯ ЗАБОТА ЗА ПРЕДЕЛАМИ МОЛОКА
Производство молока — лишь один компонент расширенной материнской заботы у Toxeus magnus. Самка непрерывно поддерживает чистоту гнезда, удаляя экзувии паучков (сброшенные экзоскелеты), ремонтирует повреждения конструкции и контролирует паразитов. Эксперименты показали, что присутствие матери значительно снижает паразитарную нагрузку даже без доступа к молоку.
При получении как материнской заботы, так и молока, выживаемость паучков до взрослого состояния составляла 76% — впечатляющий показатель для такого маленького и уязвимого вида. Когда мать удаляли на 20-й день, выживаемость падала примерно до 50%, а паучки были вынуждены увеличивать время охоты, повышая риск хищничества.
ЭВОЛЮЦИОННАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И КОНВЕРГЕНЦИЯ
Открытие паучьей лактации имеет глубокие последствия для эволюционной биологии. Оно демонстрирует конвергентную эволюцию — независимое развитие схожих черт у неродственных видов в ответ на схожее давление среды.
Бихевиорист Ник Ройл из Университета Эксетера отметил, что результаты «помогают углубить наше понимание эволюционного происхождения сложных форм родительской заботы» и предполагают, что «продолжительное материнство может не требовать сложных когнитивных способностей, которые исследователи предполагали».
Среди примерно 48 000 известных видов пауков только около 120 видов терпят присутствие других особей (включая сибсов) более трёх недель, и лишь около 30 видов ведут социальный образ жизни на протяжении всей жизни. Toxeus magnus с его 38+ днями совместного проживания представляет исключительный случай.
СРАВНЕНИЕ С ДРУГИМИ НЕ-МЛЕКОПИТАЮЩИМИ ПРОИЗВОДИТЕЛЯМИ МОЛОКА
Паучья лактация не полностью уникальна в животном мире, но обладает отличительными характеристиками:
Тараканы (Diploptera punctata) производят «молочные кристаллы» в выводковом мешке для питания эмбрионов, но это происходит только до рождения, а не после вылупления.
Мухи цеце производят молокоподобное вещество, которое поступает в матку для питания единственной развивающейся личинки перед рождением.
Птицы — голуби, фламинго и пингвины производят «зобное молоко» из эпителиальных клеток зоба, которым кормят птенцов в первые дни/недели после вылупления. Примечательно, что у пингвинов это молоко могут производить оба пола.
Амфибии: В 2024 году было обнаружено, что червяги (Siphonops annulatus) производят молоко из клоаки в течение примерно 2 месяцев после вылупления. Молодняк издаёт щёлкающие звуки для стимуляции выделения молока — первый случай кормления молоком «по требованию» у амфибий.
Что делает паучью лактацию уникальной. Среди всех этих примеров Toxeus magnus выделяется сочетанием прогрессивного кормления от вылупления до субвзрослого возраста, длительностью (38+ дней), прямым сосательным поведением, материнской заботой о половозрелом потомстве и комбинацией молочного обеспечения с обширным уходом за гнездом.
НЕРЕШЁННЫЕ ВОПРОСЫ И БУДУЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ
Несмотря на прорывные открытия, многие вопросы остаются без ответа:
1. Точный клеточный/железистый источник производства молока — специализированная железа пока не идентифицирована
2. Детальный биохимический состав — конкретные типы белков, профили жирных кислот, состав сахаров
3. Присутствие антимикробных соединений (как в молоке млекопитающих)
4. Иммунологические функции — обеспечивает ли молоко иммунную защиту потомству
5. Распространённость — присутствует ли эта черта у других видов Toxeus или родственных родов
6. Почему такая длительность кормления по сравнению с другими членистоногими
Эволюционный эколог Джонатан Пруитт из Университета Макмастера отметил: «Из 50 000 описанных видов пауков можно поспорить, что это не единственный, который так делает». Другие виды пауков-скакунчиков и близкородственные роды являются приоритетными кандидатами для исследования.
ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ЛАКТАЦИИ
Открытие паучьей лактации побуждает к переоценке эволюции лактации во всём животном мире. Ведущий автор Чэнь Чжаньци заявил: «Мы предполагаем, что наши находки будут поощрять переоценку эволюции лактации и расширенной родительской заботы, а также их распространённости в животном царстве, особенно у беспозвоночных».
Независимая эволюция лактационных систем у млекопитающих (более 200 миллионов лет назад), пауков, тараканов, птиц, червяг и мух цеце предполагает, что схожее давление среды отбирает производство молока: высокий риск хищничества для молодняка, неопределённость пищевых ресурсов, экстремальная уязвимость новорождённых и сложное развитие, требующее постоянного питания.
Открытие фундаментально меняет наше понимание материнской заботы и доказывает, что биологическая инновация лактации — долгое время считавшаяся определяющей чертой млекопитающих — может быть более распространённым решением проблемы обеспечения уязвимого потомства, чем предполагалось ранее.
