Разные варианты генов иммунных белков цитокинов определяют, выживет та или иная популяция либо нет. Неудачные варианты таких генов могут поставить под угрозу исчезновения целый вид, и иммунная генетика должна учитываться при разработке природоохранных мер.

Пространственная структура молекулы Il-12 — одного из трёх цитокинов, определяющих иммунную устойчивость популяции (рисунок Dr Mark J. Winter)Природоохранным организациям следует обращать внимание на иммунный статус животных, которых они берутся опекать, считают исследователи из Ливерпульского университета (Великобритания), проанализировавшие некоторые из иммунных генов в нескольких популяциях тёмной полёвки. Иммунитет не в первый раз попадает в сферу внимания экологов, но до сих пор обсуждалась лишь роль генов главного комплекса гистосовместимости. Эти гены кодируют белки, формирующие ядро иммунитета, от них зависит способность организма отличать «своих» от «чужих», с них начинается иммунный ответ.

Но на этот раз учёные обратились к генам, кодирующим белки цитокины. Эти белки служат иммунным клеткам для обмена информацией друг с другом, они определяют порядок участия клеток в иммунной реакции, с их помощью происходит тонкая настройка иммунного ответа. Исследователи взяли образцы крови у нескольких полёвок, чтобы соотнести варианты цитокинов, циркулирующих в крови грызунов, с теми болезнями и паразитами, от которых страдали животные. Их спектр у грызунов необычайно широк — от трипаносом до клещей и паразитических червей. Как пишут учёные в сетевом журнале PLoS Genetics, им удалось определить три ключевых гена, кодирующих цитокины IL-1бета, IL-2 и IL-12. Вариации именно в этих трёх генах и определяют, насколько успешно грызун будет бороться с болезнями.

С экологической точки зрения это значит вот что. Если популяция какого-нибудь вида содержит неудачный вариант цитокинового гена, то самое обычное заболевание может выкосить всех и вся. И наоборот: если популяции повезло с генами цитокинов, то она будет более чем устойчива. Знание того, какими генами располагает популяция, представляется особенно важным, если речь идёт о редких и исчезающих видах.

Об этих генах велось довольно много разговоров, но практически все продолжали изучать главный комплекс гистосовместимости, а до цитокинов руки не доходили. Так что данное исследование впервые показывает, насколько важна эта группа генов для такой, казалось бы, далёкой от биохимии области, как экология. Впрочем, экологией тут дело не ограничивается: животноводам тоже было бы чрезвычайно интересно узнать, от каких генов зависит здоровье скота и стоит ли чрезмерно тревожиться из-за одной–двух заболевших коров в стаде.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Удивительные трёхмерные изображения клеща, который примерно 50 миллионов лет назад попался в янтарную ловушку, получили британские и немецкие исследователи. Пикантность работе придаёт тот факт, что клещ замурован не в одиночку – его обнаружили верхом на доисторическом пауке.

Ископаемый клещУчёные из университета Манчестера сообщают, что древний паразит стал самым маленьким ископаемым членистоногим, которое прошло рентгеновскую компьютерную томографию (КТ). Тело клеща подгруппы Histiostomatidae насчитывает в длину всего 176 микрометров, и его нелегко разглядеть невооружённым глазом.Отсканированный клещ отряда Astigmata и паук семейства Dysderidae

"Это очень интересный и редкий образец. Один такой приходится на 100 тысяч обычных, которые представляют собой отдельных насекомых или нескольких вместе, но без очевидного прямого взаимодействия,  – рассказывает участник исследования Дэвид Пенни (David Penney). – КТ позволила нам в оцифрованном виде отделить клеща от паука, чтобы выявить важные особенности на нижней стороне, необходимые для идентификации".

Учёные не нарадуются «фантастическим 3D-изображениям», а главное – технологии КТ, которая несколько лет назад была для них недоступна, вследствие чего такого рода образцы давали мало существенных научных данных, либо не давали вообще.

По словам исследователей, теперь они могут получать важные сведения о далёком геологическом прошлом и эволюции живого.  «Благодаря новым методам мы можем идентифицировать многие важные функции доисторических существ так, как если бы смотрели на современных животных под сканирующим электронным микроскопом, – комментирует исследование другой его участник, доктор Джейсон Данлоп (Jason Dunlop) из университета Гумбольдта. – Эта работа продолжает рушить барьеры между палеонтологией и зоологией».

(Статью опубликовал журнал Biology Letters. Изображения в высоком разрешении можно скачать здесь, а видео здесь.)

Источник:  MEMBRANA

Вытесняя коренные виды, опыляющие местные растения, инвазивные животные могут сами брать на себя функцию опылителей.

Цветы Metrosideros excelsa в равной степени привлекают эндемичных летучих мышей и чужих для Новой Зеландии крыс. (Фото Sandy Austin.)Почти 90% растений на Земле опыляются животными: насекомыми, птицами, зверями. В основном, конечно, насекомыми; так, пчёлы опыляют две трети всех злаков. Уменьшение числа опылителей немедленно сказывается на состоянии не только дикорастущих растений, но и сельхозкультур. Словом, отсутствие опылителей чревато продовольственным кризисом, поэтому за самочувствием тех же пчёл в разных странах следят на самом высоком (правительственном!) уровне.

При этом в некоторых точках земного шара экологи могут воочию наблюдать последствия полного исчезновения природных опылителей. Последствия эти, впрочем, подчас довольно любопытны. Новая Зеландия известна среди прочего тем, что её экология понесла особо тяжёлые потери от столкновения с инвазивными видами. Местные животные попросту не выдерживают конкуренции с пришельцами, среди которых заметнейшее место занимают крысы. И вот на одном из северных островов архипелага полностью исчезли все местные позвоночные, которые принимали участие в опылении растений. На их место пришли крысы и некоторые новые виды птиц. Однако при этом на острове сохранились лесные участки с коренными видами растений. И вот экологи из Принстонского университета (США) решили узнать, кто же занимается их опылением.

Учёные работали с тремя видами цветковых растений: из рода метросидерос, из рода Knightia и из рода вероника. Следили за теми, кто приходит их опылять, с помощью постоянно работающей камеры. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B, авторы сообщают об удивительном результате своих наблюдений. Оказалось, что, выгнав и истребив местных позвоночных-опылителей, крысы сами принялись опылять растения. Они приходили на крупные цветки местного мирта, привлечённые его нектаром. В этом деле грызунам помогали белоглазки — воробьинообразные птицы, также чужаки для этой экосистемы.

Впрочем, как говорят сами экологи, подобная замена одних опылителей другими возможна лишь для растений, которые изначально не были слишком специализированы к тем, кто их опыляет. Более требовательные растения, сотрудничавшие только с одним видом насекомых, или птиц, или летучих мышей, исчезнут вслед за своими партнёрами. В общем, вряд ли стоит в глобальном плане полагаться на то, что крысы смогут заменить нам пчёл и ещё сотни других видов животных-опылителей.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Мария Макнамара из Йельского университета (США) и её коллеги впервые смогли выяснить, какого цвета был мотылёк, живший 47 млн лет назад.

Мотылёк в окаменевшем виде (здесь и ниже изображения авторов работы)Оказалось, что насекомое обладало жёлто-зелёным оттенком, который предупреждал хищника о токсичности добычи, а во время отдыха скрывал от любопытных глаз.Структура чешуек под микроскопом

Самые яркие цвета в природе порой становятся результатом не химических пигментов, а крошечных углублений, слоёв или других структурных закономерностей в различных частях тела (перьях, чешуе и пр.), которые отражают свет и тем самым производят радужные оттенки. Многие животные — особенно птицы и чешуекрылые — с помощью таких «структурных цветов» отпугивают хищников и демонстрируют свою пригодность потенциальным партнёрам.

Исследователи проанализировали останки, найденные в месторождении нефтеносного сланца Мессель на западе центральной части Германии. Крошечные крылышки окаменелости по сей день обладают металлическим блеском. Расположение прожилок в крыльях говорит о том, что ближайший родственник древнего мотылька — лжемедведицы (Agaristidae). Они живут в тропических и умеренных областях Евразии и в Австралии, их крылья тоже поблёскивают, и все они способны выделять токсичную синильную кислоту.

Учёные выяснили, что верхний слой чешуек на крыльях древнего насекомого имеет 93–124 нм в толщину, тогда как остальные становятся постепенно тоньше. Изогнутые книзу участки чешуек — которые вместе выглядят как миниатюрная версия крыши из желобчатой черепицы — отделены друг от друга «хребтами» высотой 1 мкм и расположены на расстоянии 1,8–2,5 мкм друг от друга. Поразительно, что вся эта структура сохранилась.

Восстановленный окрас мотылькаРезультаты анализа говорят о том, что бóльшая часть передних крыльев мотылька была ярко-жёлто-зелёной с голубыми и коричневыми краями.

Исследователи предполагают, что, как и у современных родственников насекомых, зеленоватая окраска должна была гармонировать с листьями, когда бабочка отдыхала, и служить предупредительным сигналом, когда она питалась пыльцой и была уязвима к нападению.

Некоторые особенности отдельных чешуек, в том числе их зубчатая форма и перфорированность слоёв, заставляли крылья переливаться всеми цветами радуги. По мнению экспертов, это помогало бабочке демонстрировать свою несъедобность хищникам, наблюдавшим с разных точек зрения.

Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Biology.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Наращивание мышечной массы перед длительными перелётами у птиц происходит не за счёт упражнений, а, вероятно, благодаря гормональной обработке мускулатуры.

Белощёкие казаркиТренируются ли перелётные птицы, прежде чем отправиться куда-нибудь? На этот странно звучащий вопрос до сих пор не было достаточно ясного ответа. Всякий спортсмен может рассказать вам о многочасовых истязаниях, которые предшествуют, например, марафону. Мышечная масса птиц тоже увеличивается ко времени миграции — и, кажется, понятно, для чего: физическое напряжение во время межконтинентальных перелётов не идёт ни в какое сравнение с их обычной, повседневной активностью. Принципиально мускулатура птиц и наша не так уж сильно различаются, и это позволило некоторым зоологам полагать, что пернатым, как и нам, перед «забегом» нужны тренировки. Однако наблюдения над птицами в неволе противоречили этой гипотезе: мышцы вырастали и уменьшались безо всяких изменений в физической активности. Но это всё-таки были исследования в искусственной среде.

Наблюдения за дикими белощёкими казарками, выполненные международной командой зоологов из Великобритании, Австралии и Канады под руководством учёных из Королевского ветеринарного колледжа при Лондонском университете, окончательно опровергли гипотезу о предмиграционных тренировках птиц. С помощью особого имплантата учёные в течение года отслеживали изменения в сердечном ритме у шести пернатых. Когда казарка бродит по земле в поисках пищи, её сердечный ритм составляет 80 ударов в минуту, в полёте же он достигает 400 ударов. Следя за сердцем птицы, можно точно сказать, как часто она поднималась в воздух и сколько времени потратила на полёт. Работа была не из лёгких — ведь казарок приходилось «пасти» буквально круглые сутки.

Никаких особых тренировочных полётов перед миграцией исследователям зарегистрировать не удалось, о чём они и пишут в журнале Biology Letters. Казаркам достаточно было ежедневно проводить 22 минуты в воздухе, чтобы, когда придёт время, спокойно преодолеть 2 500 километров миграционного маршрута. Хотя во время миграции они летят целыми сутками, ни разу не приземляясь.

По-видимому, мышцы птиц усиливаются независимо от их физической активности. С одной стороны, перед перелётом птицы усиленно питаются и набирают вес, что может сказываться и на силе мышц. С другой — нельзя сбрасывать со счётов и гормоны. Возможно, длина светового дня влияет на продукцию каких-то гормонов, контролирующих мышцы пернатых.

Если узнать, как птицам удаётся увеличивать мощность мышц, это могло бы сильно помочь медикам, имеющим дело с мышечной атрофией. Возможно, птичий механизм есть и у млекопитающих, и его активация помогла бы сохранить здоровыми и человеческие мышцы.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Науке известно около семи тысяч видов инфузорий. Все они имеют общую морфологию: каплевидная клетка покрыта крошечными волосками (ресничками), с помощью которых организм передвигается и ловит добычу.

Конфокальная микрофотография микрофоссилий. Пузырьки окрашены зелёным. (Здесь и ниже изображения авторов работы.)Как долго инфузории населяют Землю, никто не знает: после смерти они просто растворяются в воде. Самые древние следы инфузорий в геологической летописи сумели обнаружить геологи из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета (оба — США). Колбовидным микрофоссилиям 635–715 млн лет. Они более чем на 100 млн лет старше предыдущих окаменелостей: намёк на то, что ранняя жизнь была более сложной, чем принято считать.

К тому же такие первобытные протисты могли сыграть роль в появлении многоклеточной жизни и эволюции первых животных. «Это было время огромных био- и химических перемен, которые и привели к эволюции животных», — поясняет ведущий автор исследования Таня Босак из МТИ.

Группа обнаружила окаменелости в образцах породы из юго-западной Монголии. В 2008 году Фрэнсис Макдональд из Гарварда путешествовал по геологическому формированию Цаган-Олом. Там находятся остатки двух самых мощных ледниковых периодов в истории Земли, имевших место в криогении (715–635 млн лет назад). Найдено относительно немного окаменелостей, относящихся к тому времени.Найдены сотни таких окаменелостей

Г-жа Босак и её коллеги растворили фрагменты породы в кислоте и рассмотрели остаток под микроскопом. Удалось обнаружить сотни прекрасно сохранившихся окаменелостей с суженным «горлышком» и расширенным «воротничком». Каждое ископаемое было заключено в структуру, напоминавшую пузырь. Сравнение с ныне живущими организмами показало почти полное соответствие тинтиннидам.

В отличие от большинства других инфузорий, тинтинниды имеют вазоподобную оболочку, которая обладает завидным сочетанием жёсткости и гибкости. Существа продевают реснички сквозь отверстия в этой оболочке. Пузырьки, образующиеся на оболочке, позволяют микроорганизму оставаться на плаву.

Благодаря толстым «раковинам» тинтинниды — та редкая разновидность инфузорий, которая способна оставить о себе воспоминание. Хотя само существо после смерти растворяется в воде, его панцирь в большинстве случаев опускается на дно. В анаэробном океане углеродная оболочка распадалась сравнительно долго, что приводило к накоплению углерода в воде, и это в свою очередь способствовало более активному высвобождению кислорода. Соответственно, рост концентрации кислорода приводил к появлению более сложных форм жизни. Действительно, ископаемые инфузории существовали в промежутке между двумя ледниковыми периодами, по окончании которых геологи обнаружили первых примитивных представителей животного царства.

Разумеется, есть все основания считать, что инфузории появились за сотни миллионов лет до этого, подготавливая почву дальнейшей эволюции.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Бумажные осы, по мнению учёных, демонстрируют нам промежуточный этап возникновения социальности у насекомых: их рабочие заботятся не только о яйцах королевы, но и о своих собственных, и они всё ещё в состоянии уйти из гнезда и основать собственную колонию.

Колония бумажных ос (фото TheNickster)Общественные насекомые до сих пор остаются загадкой для исследователей. Как известно, особи колонии делятся у них на касты, и одна из этих каст — рабочие — забывает о размножении в пользу заботы о чужом потомстве. Но всякое живое существо более всего хочет передать свои гены следующему поколению. Что же получают рабочие касты взамен шанса оставить собственное потомство?

40 лет назад была выдвинута гипотеза, которая как будто объясняла плюсы «рабочей» жизни. Согласно ей, оставить свои гены следующему поколению можно не только через собственных детей, но и через заботу о потомстве родственников. Родственные особи обладают общими генами, и забота о «племянниках» повышает их выживаемость — а значит, увеличивает шансы твоего гена уцелеть в поколениях, хотя ты сам можешь потомство и не оставить. Поэтому рабочие заботятся о яйцах королевы: репродуктивные особи, которые из них выведутся, будут нести в том числе гены нянек-рабочих.

Однако это довольно косвенная выгода, и вряд ли общественные насекомые утруждают себя подобными рассуждениями. Между тем для возникновения в прошлом такого эгоистичного альтруизма со стороны части особей колонии они должны были иметь какие-то непосредственные дивиденды от помощи другим. Предками нынешних рабочих управлял обычный биологический эгоизм, который требовал немедленной выгоды. Джеймс Хант из Национального центра синтетической эволюции (США) утверждает, что изначально все особи в колонии — и матки, и рабочие — осуществляли взаимовыгодное сотрудничество, результаты которого были очевидны всем участникам. Г-н Хант строит свою теорию на данных, полученных более чем за 30 лет наблюдений за поведением настоящих ос Vespidae. Их 5 тыс. видов, и большинство живёт поодиночке, но некоторые, вроде шершней или бумажных ос, образуют сложные сообщества с кастовой системой.

У бумажных ос рабочие помогают охранять и достраивать то гнездо, в котором они сами родились. В какой-то момент они покидают его. Но до этого они носят пищу, из которой потом могут взять часть с собой, и откладывают свои яйца. Заботясь о собственных яйцах, они одновременно заботятся и о яйцах королевы. Это, по словам учёного, представляет собой промежуточный этап становления общественного поведения: особи уже начинают делиться по кастам, но ещё сохраняют определённую самостоятельность.

У ос гнездо держится за счёт тех, кто пока ещё выбирает свой путь, и если оса решит строить собственный дом, то она спокойно улетит из гнезда. Потом такое перестанет проходить: ни один настоящий рабочий не может уйти из улья, чтобы начать откладывать яйца и основать собственную колонию. Подробно гипотеза об эволюции общественной жизни у насекомых будет описана в издании Journal of Evolutionary Biology. Если гипотеза действительно верна, то это закроет длительные и бурные дебаты, которые до сих пор продолжаются вокруг проблемы возникновения общественной жизни и кастовой системы у насекомых.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Группа исследователей из семи стран открыла тайну происхождения гор Гамбурцева в Восточной Антарктиде.

Настоящее и прошлое гор Гамбурцева (изображение авторов работы)Хребет полностью похоронен под ледником толщиной до трёх километров. Из-за этого он был открыт довольно поздно, в 1958 году, и до сих пор остаётся самой малоизученной горной цепью планеты.

Горы Гамбурцева к тому же оказались весьма загадочными: состав пород говорил о том, что они образовались давно, а их крутизна и изрезанная поверхность указывали на относительную молодость.

Исследователи собрали новые данные с помощью двух самолётов, оборудованных радарами, лазерами, приборами для измерения электромагнитного поля и гравитации. Воздушные лаборатории налетали в общей сложности 120 тыс. км.

Горы Гамбурцева оказались похожи на Восточно-Антарктическую рифтовую систему, протянувшуюся на 3 тыс. км от Восточной Антарктики до Индии. Миллиард лет назад там столкнулось несколько континентов (точнее, микроконтинентов). В результате образовался толстый литосферный киль, уходящий далеко в глубину. Со временем горы, созданные теми столкновениями, разрушились, но холодный и плотный «корень» остался.

250–100 млн лет назад процессы рифтообразования привели к распаду сверхконтинента Гондваны, в состав которого входила и Антарктида. Из-за этого старый литосферный киль нагрелся, обновился и вместе с Восточно-Антарктическим рифтом приподнял землю, сформировав новые горы. Реки и ледники вырезали глубокие долины и тем самым помогли возвыситься новым пикам. В результате рельеф гор Гамбурцева стал напоминать альпийский. 34 млн лет назад их покрыл и защитил от дальнейшей эрозии Восточно-Антарктический ледниковый щит.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Обнаружены останки самого древнего антарктического кита, известного науке. Челюсть длиной 60 см была найдена на Антарктическом полуострове.

Древний кит в представлении художника (изображение Marcelo Reguero / AFP / Getty Images)Животное, достигавшее шести метров, имело полный рот зубов и, скорее всего, питалось гигантскими пингвинами, акулами, а также крупной костной рыбой, останки которых залегали неподалёку.

Древний кит обитал в полярных водах в эоцене, около 49 млн лет назад. Судя по всему, полностью водные киты развились из сухопутных млекопитающих быстрее, чем принято считать, отмечает автор исследования Тумас Мёрс из Шведского музея естественной истории. Останкам сухопутных предков китообразных 53 млн лет. Оказывается, они стали водными животными всего за 4 млн лет, а не за 15 млн. Более того, они сразу же заселили весь Мировой океан: очень уж удачным выдался природный эксперимент. Этому благоприятствовали и обстоятельства, поскольку к тому времени все крупные морские хищники вымерли.

Антарктида в эоцене была теплее, чем сейчас, и покрывалась лесами, но и на тропики не походила. И всё же там наряду с гигантскими пингвинами и млекопитающими, пережившими динозавров, жили кожистые черепахи и разнообразные акулы.

Результаты исследования были обнародованы на 11-м Международном симпозиуме по вопросам изучения Антарктиды.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

По новым данным, на великое вымирание ушло менее 200 тыс. лет. Оно сопровождалось очень быстрыми изменениями атмосферной концентрации двуокиси углерода.

Фото Rae AllenРазличные методы дают примерно одну и ту же дату: это случилось около 250 млн лет назад. Разброс есть, и он обусловлен не только погрешностями, но и различным воздействием на разные экосистемы факторов, вызвавших вымирание. Новое исследование, которое возглавлял Шучжун Шэнь из Нанкинского института геологии и палеонтологии (КНР), было призвано определить временные рамки вымирания путём анализа 300 образцов из 29 вулканических отложений на юге Китая. В совокупности эти места представляют морскую, переходную и сухопутную среду.

Определение возраста ураново-свинцовым методом, использованное в данном случае, имеет стандартную погрешность в 60–120 тыс. лет. Однако большое количество образцов позволило сузить период вымирания до 200 тыс. лет. В итоге учёные пришли к выводу, что оно имело место чуть больше 252 млн лет назад.

Затем, дабы узнать, что происходило с биосферой, авторы обратились к анализу соотношения изотопов углерода ¹²C и ¹³C. Поскольку последний тяжелее, живые существа обычно отдают предпочтение первому.

Исследователи подразделяют углеродный цикл на две фракции. Одну из них представляют карбонатные отложения, которые выводятся из организма, строившего из них свою оболочку. Они не входят в метаболический цикл, поэтому непосредственно отражают уровень CO₂ в атмосфере (который влияет на количество углекислого газа, растворённого в океане). Другой источник углеродного цикла — органический углерод, который отражает, что происходило с организмами в то время.

Так вот, учёные обнаружили, что примерно за 90 тыс. лет до начала вымирания концентрация ¹³C в атмосфере стала постепенно снижаться. Затем, непосредственно перед стартом массового вымирания, произошло внезапное падение уровня этого изотопа, продолжавшееся менее 20 тыс. лет. С началом вымирания примеру атмосферного углерода последовал органический, что указывает на массовую гибель растений.

Такая синхронность заставила авторов предположить наличие причинно-следственной связи. Но что привело к накачке атмосферы более лёгким изотопом? Учёные полагают, что постепенное снижение доли тяжёлого изотопа указывает на большую потерю лёгкого изотопа биологической системой, рост вулканической активности и (или) изменение коэффициента выветривания.

В конечном итоге это сочетание факторов привело к переломному моменту, когда произошёл внезапный и крупный выброс углерода биологического происхождения. Авторы полагают, что постепенное потепление, обусловленное более ранним выбросом углекислого газа, высушило тропические леса, которые затем сгорели. Кроме того, потепление могло дестабилизировать метан, хранившийся в твёрдом виде на дне океанов. Какой бы ни была причина, она привела к аноксии, а та в свою очередь помогла вызвать массовое вымирание.

Существует ряд свидетельств в пользу широкой вулканической активности в преддверии великого вымирания. Во многих исследованиях именно углекислому газу вулканического происхождения отводится роль главного убийцы. На этот раз эксперты отодвинули его на второй план: по их мнению, финальный, смертельный удар нанёс углекислый газ из биологических источников.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА