Что такое неотения? Вечные дети и живые организмы, которые отказались взрослеть

16 августа 12:00

1817

12 минут на чтение

Есть ли связь между явлениями биологической эволюции и сказкой о мальчике, отказавшемся повзрослеть? На первый взгляд, подобное предположение кажется нелепым. Как правило, развитие объектов живой природы определяют не чьи-то прихоти, а наследственность, физиология, химический состав среды, климат, рацион. Но иногда изменения, произошедшие под действием вышеперечисленных факторов, действительно напоминают последствия детских желаний Питера Пэна. В таких случаях организм приступает к размножению, оставаясь по внешним признакам или по своей сути незрелой особью. Речь идёт о неотении и педоморфозе.

Читайте также

Праздник непослушания: а что, если власть окажется в руках детей и подростков?

Мария Бобова

31.05.2025

2916

Как быстро босс-молокосос развалит мир

Джеймс Барри

«Питер Пэн в Кенсингтонском саду»

…Питер никак не младше вашей бабушки, но поскольку возраст его уже давно не меняется, то это не имеет ни малейшего значения. Ему всегда будет одна неделя… хотя он родился много лет назад…

Суть педоморфоза заключается в том, что животное в зрелом возрасте сохраняет черты, присущие личинкам, эмбрионам и незрелым представителям родственных и предковых форм. Неотения же — это явление, при котором живое существо приобретает способность к половому размножению, не достигнув зрелости. Хотя первое явление зависит от внешней среды и работы эндокринной системы, а последнее обусловлено эволюцией, результат они дают сходный. Если не на уровне вида, то в отношении отдельных особей. В работах таких биологов, как Стивен Гулд и Армен Тахтаджян, эти понятия и вовсе синонимичны.

Под водой, на земле и в воздухе

Личиночная форма асцидии, обладающая хордой и зачатком нервной системы, по строению и внешнему виду схожа с зародышами позвоночных на ранних стадиях развития

Internet Archive Book Images

Теории на основе педоморфоза и неотении помогают объяснять многие биологические процессы. К примеру, размножение тлей. Некоторые виды тли приступают к размножению без оплодотворения яйцеклетки уже на личиночной стадии. Это позволяет им опережать конкурентов по биологической нише и оставлять больше потомства.

Есть версия, что тип хордовых, включающий и человека, произошёл от личинок примитивных морских животных — асцидий. Личинка асцидии, напоминающая прозрачного головастика, обладает хордой, то есть зачатком позвоночника, и свободно двигается в воде. При этом зрелая асцидия, неподвижно прикреплённая к поверхности, полностью утрачивает хорду. Английский биолог Норман Джон Берилл в книге «Происхождение позвоночных» высказал предположение, что хорда у личинки асцидии возникла не с момента появления вида, а в результате случайной мутации.

Птицы, ещё один представитель хордовых, произошли от динозавров. Более того, это, по сути, и есть динозавры, из подотряда теропод. В 1993 году при раскопках в Монголии американский палеонтолог Марк Норелл впервые обнаружил ископаемые яйца хищных динозавров с сохранившимися эмбрионами. Эмбрионы сравнили с останками взрослых динозавров, а также с доисторическим археоптериксом и современными птицами. И оказалось, что по строению черепов древние и современные птицы ближе к эмбрионам динозавров, чем ко взрослым ящерам. У эмбрионов, в отличие от самих динозавров, оказались гораздо более короткие морды, практически беззубые пасти, их глаза и мозг относительно тела были достаточно крупными. Таким образом, археоптерикс и современные птицы вполне могли унаследовать ювенильные (условно говоря, детские) признаки динозавров путём педоморфоза.

По строению черепа археоптерикс больше схож с эмбрионами динозавров, чем со взрослыми ящерами. Это позволяет предположить, что на происхождение археоптерикса и птиц от древних рептилий повлиял педоморфоз

Internet Archive Book Images

Хрестоматийной иллюстрацией неотенических изменений служит аксолотль, личинка амфибии Ambystoma mexicana. Он не похож на взрослую амбистому — живёт в воде, дышит жабрами, у него светлая кожа и полуулыбка Моны Лизы. Будучи личинкой, аксолотль, однако, способен к размножению. Он может успешно прожить всю жизнь без трансформации в саламандру. Из-за этих особенностей люди столетиями принимали аксолотля за самостоятельный вид животных. Только в 1863 году французский зоолог Огюст Дюмериль стал свидетелем того, как в парижском ботаническом саду аксолотль превратился во взрослую саламандру. Метаморфоз происходит при понижении температуры среды, а также при попадании в организм аксолотля гормона тироксина, с пищей или через инъекцию.

Впечатляют регенеративные способности аксолотля. Он способен восстанавливать конечности, хвост, позвоночник, глаза и даже части мозга. По словам биологов Джереми Смита и Рэндала Восса — они изучают аксолотлей в Университете Кентукки, — информация, полученная по результатам секвенирования генома саламандры, поможет решить проблемы с регенерацией человеческого организма. Очевидно, именно эти свойства аксолотля побудили Фрэнка Герберта использовать название животного в цикле «Хроники Дюны». В книгах Герберта аксолотль-чаны — элемент технологии, которая позволяет выращивать клонов погибших существ из их генетического материала.

Аксолотль, личинка мексиканской амбистомы, способен оставить потомство и состариться, так и не «повзрослев»

Henry Mühlpfordt [CC BY-SA 3.0]

Неотенические супергерои

Иногда существа, обязанные неотении или педоморфозу своим происхождением, образом жизни и внешним видом, обладают совершенно невероятными способностями, достойными древних легенд.

Тихоходка, напоминающая, по мнению своего первооткрывателя Иоганна Августа Гёце, маленького медведя, — беспозвоночное животное длиной не более полутора миллиметров. Оно известно тем, что исключительно стойко переносит экстремальные условия. В неблагоприятной среде тихоходка впадает в криптобиоз, в котором может пребывать годами. Её тело обезвоживается, а обмен веществ максимально замедляется. В таком виде она способна провести долгие часы в жидком гелии (около −270 °С), сутки в условиях открытого космоса и под давлением в тысячи атмосфер. Кроме того, ей не страшна доза радиации, тысячная доля которой была бы смертельна для человека.

Несмотря на то что узнали о тихоходке давно, её происхождение до сих пор остаётся неясным. В работе Tardigrades are neotenic fly larvae авторы даже высказывали предположение, что тихоходка происходит от неотенических личинок мух семейства Ephydridae — правда, позже оказалось, что это просто первоапрельская шутка. Но, как это обычно бывает, в каждой шутке есть доля правды — ведь личинка береговушки, подобно тихоходке, очень устойчива к экстремальным условиям: повышенному содержанию солей и щелочей в Большом Солёном озере (США), а родственный береговушкам вид научился выживать вблизи калифорнийских нефтяных озёр. Окукливание у мухи-береговушки и других насекомых стимулируется гормоном экдизоном. Если же обработать экдизоном тихоходку, она, вне зависимости от условий среды, впадает в криптобиоз.

Вопреки обманчиво уязвимой внешности и микроскопическим размерам, тихоходка способна выжить почти в любой среде

Schokraie E. et al. (2012) [CC BY 2.5]

Когда биохимика Джона Холдейна спросили о проявлениях Бога, которые ему удалось заметить при изучении природы, он указал на неумеренную любовь Творца к жукам. Жуки — крупнейшая группа живых существ, они составляют почти половину всех видов насекомых. Но, доживи Холдейн до наших дней, возможно, вместо жука он назвал бы избранником небес невзрачное млекопитающее из Восточной Африки, голого землекопа.

Голый землекоп — продолговатый розовокожий грызун длиной 10 сантиметров, вся жизнь которого проходит под землёй. Практически слепой, лишённый шерсти, ушных раковин и способности поддерживать постоянную температуру тела, весящий всего пару десятков граммов, голый землекоп скорее напоминает новорождённого детёныша, чем взрослое животное. Недостатки отдельной особи компенсируются эусоциальностью вида — землекопы живут в колониях численностью до нескольких сотен особей, и эти колонии, подобно пчелиному рою, разделены на узкоспециализированные касты. Рабочими и солдатами верховодит небольшая группа, ответственная за размножение, с королевой-маткой во главе. Остальные самки не размножаются и заботятся о потомстве. Кастовую принадлежность сородичей землекопы определяют по запаху. В неволе голый землекоп способен прожить до 30 лет — почти бессмертие по меркам грызунов сопоставимого размера (крысы и хомяки нечасто преодолевают даже трёхлетний рубеж). Судя по всему, землекопы гораздо чаще и вернее гибнут в схватках с сородичами и при защите колонии от хищников, чем от естественных причин.

Ради долголетия и устойчивости к возрастным заболеваниям голому землекопу пришлось прекратить взрослеть — зрелое животное выглядит как новорожденный детёныш других грызунов

Благодаря аномалиям в работе генов, ответственных за возрастные изменения и клеточное деление, животному не знакомы диабет и рак, проблемы с сердцем и суставами. Накапливающаяся в тканях землекопа гиалуроновая кислота препятствует воспалительным процессам и развитию опухолей. Его мозг развивается очень медленно и постепенно, постоянно обновляясь, — даже в зрелом возрасте в нём продолжают появляться новые нейроны. В довершение всего, тонкая и безволосая кожа голого землекопа не восприимчива к термическим и химическим ожогам. Возможно, скоро голый землекоп не только поможет людям разработать более эффективные анальгетики, но и поделится с нами секретом вечной молодости.

Читайте также

Медицина будущего: роботы-хирурги и умные таблетки

Иван Кудряшов

10.02.2024

18632

А ещё нейросети, чипирование и биопротезы

Отбор на инфантильность

Говоря о педоморфических и неотенических особенностях различных организмов, сложно абстрагироваться и не думать об их потенциальной пользе для человека. Прагматичное отношение к живой природе присуще нашему виду с тех пор, как люди стали одомашнивать диких животных. При этом, как правило, они отбирали именно тех особей, в поведении которых были наиболее заметны ювенильные черты.

В процессе эволюции у собак развились мышцы, позволяющие им сводить брови над переносицей. Из-за этого они походят на грустных детей и вызывают у человека симпатию

John Adams [CC BY-SA 2.0]

Около 15−20 тысяч лет искусственного отбора привели к появлению домашних собак. От волков, своих наиболее вероятных предков, собаки отличаются как внешностью, так и характером. Более короткие морды и лапы, круглые головы у взрослых собак (с поправкой на породу) скорее характерны для волчат, чем для зрелых волков. Щенки волков часто издают лающие и тявкающие звуки, характерные для собак и практически не встречающиеся у волков. Очевидные проявления педоморфоза — игривость, добродушие, любопытство, привязчивость — у волчат с возрастом исчезают, а у собак сохраняются на всю жизнь. Собаки, в отличие от волков, воспринимают человека как члена своей стаи и ориентируются на него как на вожака. В статье «Эволюция анатомии лицевых мышц у собак» (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019) делается предположение, что в процессе эволюции собаки развили лицевые мышцы, поднимающие брови, в особенности их внутреннюю часть. Причём используют они эти мышцы гораздо чаще и эффективнее волков. Благодаря поднятым бровям выражение собачьей морды напоминает детское и вызывает в человеке тёплые чувства и желание проявлять заботу.

В 1959 году группа учёных из СССР под руководством генетика Дмитрия Константиновича Беляева начала эксперимент с целью воспроизвести на лисах процесс доместикации волков. Исследователи более 50 лет отбирали лисят из потомков неодомашненных чернобурых лисиц. Процесс начали с особей, которые меньше всего боялись человека и реже проявляли агрессию. Из них отбирали самых игривых и любопытных, склонных привязываться к людям. Покладистый и дружелюбный характер лис из поздних поколений, закреплённый отбором, не поменяли ни пересадка эмбрионов, ни перераспределение щенков между более и менее агрессивными подгруппами.

В процессе искусственного одомашнивания чернобурые лисята начали приобретать ювенильные черты

Zefram [CC BY-CS 2.0]

Учёные ставили перед собой задачу выработать и закрепить у животных предпочтительные паттерны поведения. При этом исследователи не обращали внимания на внешность лис — однако в процессе эксперимента к ювенильным чертам характера прибавились соответствующие морфологические изменения. У некоторых лис начали закручиваться хвосты, укорачиваться морды и лапы, появилась вислоухость — такие неотенические признаки нам уже знакомы.

В 2018 году в журнале Nature Ecology & Evolution вышла статья профессора Анны Валерьевны Кукековой из Иллинойского университета — Red fox genome assembly identifies genomic regions associated with tame and aggressive behaviors. Там, кроме прочего, делается вывод, что низкая агрессивность, отзывчивость и дружелюбие как у диких, так и у одомашненных лис обусловлены мутацией одного и того же гена — SorCS1.

Педоморфоз у голых обезьян

Благодаря характеру и поведению из собак получились максимально удобные для человека компаньоны. Но почему для нас предпочтительнее именно инфантильные черты в домашних животных? Возможно, дело в том, что особенности эволюции человека также в немалой степени определила неотения.

Есть гипотеза, что человек — неотенический примат, который научился достигать половой зрелости, оставаясь во многом морфологически неотличимым от зародышей обезьян. Как и голый землекоп, человек живет очень долго, до конца жизни сохраняя детскую любознательность

Tambako The Jaguar [CC BY-ND 2.0]

В 1926 году на заседании Анатомического общества во Фрайбурге Луи Болк, специалист по сравнительной анатомии, сформулировал концепцию антропогенеза путём фетализации (от латинского fetus — «зародыш»). Согласно теории Болка, человек, являясь более высокоразвитым млекопитающим, чем его предки, сохраняет зародышевые черты. Из-за сильных изменений в эндокринной системе он во многом напоминает сформировавшийся плод примата. То физическое состояние, в котором человек проводит всю жизнь, обезьяна проходит во время зародышевого развития.

Присмотревшись, можно заметить у взрослого человека черты, свойственные как детёнышам, так и эмбрионам обезьяноподобных предков. Человеческие дети после рождения выглядят гораздо менее «доношенными», чем обезьяньи детёныши. Тело человека лишено шерсти, линия роста волос на голове соответствует таковой у новорождённых шимпанзе. Наши лица по-младенчески сплюснуты, голова очень велика, особенно с учётом маленьких ушных раковин и зубов. При этом некоторые из них (зубы мудрости) появляются поздно или совсем не прорастают. Череп новорождённого человека не окостеневает почти до двух лет (у шимпанзе это происходит к трём месяцам), что способствует продолжительному и активному росту мозга. По соотношению массы мозга к телу (коэффициент энцефализации) взрослый человек в два раза уступает новорождённому ребёнку и примерно во столько же превосходит взрослого шимпанзе, нашего ближайшего родственника в семействе гоминид. Как отмечает биолог Александр Марков в книге «Эволюция человека. Обезьяны, кости и гены», у человеческого младенца на поддержание работы мозга уходит 60% получаемой энергии. Взрослым приходится тратить до 25%. Но даже последняя цифра колоссальна в сравнении с 8%, которые получает мозг зрелых человекообразных обезьян.

В романе Эдгара Берроуза обезьяны удивлялись слабости своего приёмыша

Walt Disney Pictures, 1999

Своеобразной иллюстрацией к сказанному служит роман Эдгара Берроуза «Тарзан, приёмыш обезьян». Обезьяны долго удивлялись слабости и задержке развития бледного заморыша. Стремительно крепнущие и агрессивные сверстники-обезьяны быстро обошли Тарзана в силе и ловкости. В свою очередь, герой романа навсегда сохранил любознательность и игривость, которую обезьяны быстро утратили. Человеческий интеллект и воображение пригодились Тарзану в джунглях гораздо больше, чем грубая сила.

Эволюционное значение неотении

Похоже, неотения и педоморфоз значительно повлияли на важнейшие, с нашей точки зрения, события в истории развития живых организмов — от происхождения хордовых до эволюции человеческого вида. К проявлению неотении и ювенильных признаков способно привести нарушение гормонального баланса в организме, которое, в свою очередь, вызывается мутациями в процессе эволюции. По-видимому, для предков тихоходки важную роль сыграл недостаток выработки экдизона. На более высокоразвитых животных, от собак до земноводных, критическое влияние оказала активность щитовидной железы или её аналогов. В норме гормоны, вырабатываемые такими железами, стимулируют метаморфоз, а при их недостатке животные могут становиться фертильными без перехода во взрослую форму.

Зрелая асцидия скорее напоминает мешок для волынки, чем хордовое животное. В отличие от своих личинок, взрослые асцидии лишены не только хорды, но и способности к передвижению

Bernard Dupont [CC BY-SA 2.0]

Половозрелость на ранней стадии развития выгодна виду — это позволяет раньше начать размножаться и оставить больше потомков. При этом неотенические особи остаются несколько недоразвитыми по сравнению с исходным видом — необходимая жертва, позволяющая занять новую экологическую нишу и попасть в благоприятные условия. Также это помогает уйти от узкой специализации, признаки которой, проявляющиеся на финальных стадиях развития, при неотении не развиваются.

Примеры голого землекопа, тихоходки и человека наводят на мысль, что потеря неотеническими организмами специализации не только расширяет ареал вида, но и обеспечивает повышенную приспособляемость и продолжительность жизни. Педоморфоз также позволяет объяснить отсутствие некоторых переходных форм между значительно различающимися видами.

Но вернёмся к голым обезьянам. Сознание, свободное от жёсткой специализации и условностей, помогает современному человеку учиться новому и быстро получать требуемые навыки в стремительно меняющемся мире. Признаки характера, свойственные детёнышам — любопытство, стремление учиться в течение всей жизни, непрактичный нонконформизм, — наблюдались у самых одарённых людей своего времени, вроде Леонардо да Винчи и Николая Коперника. Некая доля инфантильности и оторванность от повседневной реальности были присущи величайшим учёным, таким как Альберт Эйнштейн, Лев Ландау и Ричард Фейнман. Юношеская пластичность мышления позволяла им находить неожиданные, парадоксальные решения сложнейших научных проблем.

Возможно, некоторая доля инфантильности помогала Альберту Эйнштейну в формировании научных гипотез

Артур Сасс

И напоследок вспомним об инопланетянах. Классический образ пришельца в массовой культуре — безволосый, тощий гуманоид с хрупкими конечностями, огромной головой, без носа и ушных раковин. Он напоминает карикатуру на человека, где черты новорождённой обезьяны доведены до крайности. Сложно сказать, сознательное ли это решение или просто полёт фантазии художника. Ответ не так важен.

Лучше немного пофантазируем и представим, что неотеническая концепция антропогенеза верна и ювенилизация человека продолжится. В таком случае может оказаться, что большеголовые существа из бульварной фантастики, с невероятными технологиями и телепатией вместо речи, — это зеркало, в котором мы видим отдалённое будущее нашего вида.

Читайте также