Эволюционные биологи из Гарвардского университета (США), под руководством профессора Архата Абжанова (Arhat Abzhanov) и его студента Бхарта-Аньяна Бхуллара (Bhart-Anjan Bhullar) выделили два основных гена, отвечающие за формирование клюва у птиц, и разобрались в механизме их действия. Об этом авторы открытия пишут в своей статье в журнале Evolution, которую пересказывает сайт журнала Science.

Птица-тинаму (снизу) и динозавр-анхиорнис (сверху)Клюв имеет для птиц огромное значение: в то время, как их передние конечности превратились в крылья и лишились пальцев и когтей, он служит одновременно и «рукой», с помощью которой можно брать предметы, и большим когтем — мощным оружием. Чтобы выяснить, как это приспособление возникло, Абжанов и Бхуллар использовали принципиально новый подход на стыке палеонтологии, эволюционной биологии и генетики.

На первом этапе ученые из Гарварда собрали сотни сделанных под разными углами снимков черепов динозавров, современных рептилий и птиц. Для каждого черепа в итоге составлялось виртуальное 3D-изображение, эти изображения затем сравнивались друг с другом. Благодаря этому было установлено, что главную роль в формировании клюва имеет пара костей, которые называются премаксиллярными. У рептилий, таких, как аллигаторы, они маленькие, обособленные друг от друга и формируют конец морды. Зато у птиц они сильно удлинены и сращены друг с другом, благодаря чему и формируется верхняя, более крупная часть клюва.

Слева - черенормальной курицы, в середине - череп курицезавра, справа - черепаллигатораДалее американские биологи проанализировали более ранние работы своих коллег, в которых изучались гены, ответственные за развитие этих костей. Таковых оказалось два. Первый, фактор роста фибросластов 8 (Fgf8), активируется у эмбрионов цыплят в возрасте 3 дней, когда у них формируется передняя часть лица. Второй ген, называемый WNT, на следующем этапе развития запускает у птиц бурное деление клеток в середине лица, где находятся и премаксиллярные кости. Показательно, что у эмбрионов рептилий и млекопитающих WNT, напротив, активен по краям лица, а не в его середине.

Финальной стадией работы стал эксперимент, в котором ученые с помощью специальных веществ-ингибиторов «отключили» действие генов Fgf8 и WNT у эмбрионов цыплят. В результате у них развились не клювы, а рыла, как у аллигаторов. Кроме того, небная кость, которая у птиц очень маленькая, чтобы не мешать клюву открываться вверх, у обработанных ингибиторами цыплячих эмбрионов разрослась в стороны и срослась с окружающими костями — опять же, как у рептилий и млекопитающих.

Абжанов и Бхуллар сделали вывод о том, что именно гены Fgf8 и WNT играют ключевую роль в формировании у птиц клюва. Правда, с ними не согласен Ральф Маркуцио (Ralph Marcucio) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. В 2009 г. он поставил серию опытов, из результатов которой следует, что эту функцию на самом деле выполняет другой ген, SHH. Чтобы разрешить этот спор, потребуются дальнейшие исследования.

Источник: Научная Россия

Биологи из Рокфеллеровского университета (США), под руководством докторов Лучано Марраффини (Luciano Marraffini) и Пулами Самаи (Poulami Samai) впервые разобрались в том, как бактерии борются с атакующими их клетки вирусами. Результаты своего исследования они изложили в статье в журнале Cell, которую пересказывает сайт (e) Science News.

Бактерии защищаются от вирусов, ставя их себе на службуРанее уже было выяснено, что борьбой с вирусами в клетках бактерий занимается специальный иммунный механизм, известный как тип III CRISPR-Cas. Однако по поводу конкретного механизма его действия данные до сих пор были противоречивы. Одни говорили о том, что тип III CRISPR-Cas нейтрализует вирусную ДНК, лишая таким образом вирус возможности размножаться в клетке хозяина. Другие же эксперименты показывали, что мишенью бактериального иммунного механизма является вирусная РНК.

РНК (рибонуклеиновая кислота) — молекула-посредник, считывающая генетическую информацию и передающая ее клеточной «фабрике». РНК синтезируется на матрице ДНК, а затем уже на матрице РНК происходит синтез белков, которые составляют основу жизни.

Сотрудники Рокфеллеровского университета поставили серию экспериментов, в которых изучали действие системы тип III CRISPR-Cas на ДНК и РНК. При этом они впервые добавляли РНК-полимеразу — вещество, которое как раз и отвечает за синтез РНК на основе ДНК.

В результате выяснилась интересная вещь: иммунный механизм бактерий действительно фрагментирует ДНК вируса, лишая его возможности размножаться и делая, таким образом, безопасным. Но это происходит только после того, как на основе вирусного ДНК синтезируется соответствующая РНК.

Биологический смысл этого явления вполне понятен ученым. Далеко не все проникающие в бактериальную клетку вирусы опасны для нее, некоторые даже могут иметь полезные свойства. Например, у дифтерийных бактерий за выработку токсина отвечает ген, полученный от вируса. «Парализуя вирус», получив предварительно от него РНК, бактерии получают возможность при необходимости синтезировать на основе этой РНК полезные для себя вещества.

Открытие американских ученых может иметь важное прикладное значение. Теперь ясно, что, подсаживая в клетки бактерий определенные вирусы, можно и таким образом выводить их штаммы с определенными заданными свойствами. Например, способностью перерабатывать промышленные отходы в биотопливо.

«Это пример того, как понимание основ биологии микроорганизмов может быть полезным, — говорит д-р Марраффини. — Микробы являются необходимой частью биосферы, и важно понимать, как они работают».

Источник: Научная Россия

Палеонтолог нашел в Канаде великолепно сохранившийся отпечаток "мозга" древнего членистоногого существа, который помог ему понять, когда предки насекомых, пауков и ракообразных обзавелись обособленной головой, защищенной броней из хитина, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Отпечаток тела и мозга Odaraia alata"Со временем, структура головы еще более усложнилась, и эта окаменелость дала нам первый ответ на вопрос, как членистоногие перешли от жизни в мягком теле к обитанию в прочном панцире. Это открытие дает нам возможность лучше понять то, как возникла и формировалась группа животных, претендующая на звание самой процветающей категории живых существ сегодня", — заявил Хавьер Ортега-Эрнандес (Javier Ortega-Hernandez) из Кембриджского университета (Великобритания).

Ортега-Эрнандес изучал окаменелости первых членистоногих существ Земли, населявших ее океаны во времена "кембрийского взрыва, найденные в знаменитых сланцах Берджесс в провинции Альберта на западе Канады. Благодаря уникальным условиям захоронения, здесь часто находят не только отпечатки панцирей беспозвоночных, но и их глаз и прочих мягких частей тела.

Отпечаток тела и мозга Helmetia expansaКак объясняет ученый, сегодня палеонтологи считают, что первые членистоногие животные были мало в чем похожи на всем знакомым сегодня тараканов, пауков, раков или мух. Они не обладали прочным внешним скелетом и по своему облику были больше похожи на червей, чем на современных насекомых, пауко- и ракообразных.

Останки этих существ практически не сохранились, из-за чего ученые активно спорят о том, как они превратились в "бронированных" членистоногих более позднего периода, таких как трилобитов или "королей кембрия", двухметровых хищных креветок аномалокарисов.

Изучая коллекции из запасников музея Торонто, собранные в сланцах Берджесс, Ортега-Эрнандес натолкнулся на удивительные отпечатки двух необычных членистоногих — Helmetia expansa и Odaraia alata, в которых сохранились следы мозга этих обитателей древних морей. Первое существо можно назвать мягкотелым аналогом трилобитов, а второе было похоже по своей форме на мини-подводную лодку.

Мозг и глаза этих необычных существ были защищены, как показывают отпечатки, небольшой, но достаточно толстой пластиной из хитина, которая похожа по своей форме на переднюю часть головного сегмента у современных и вымерших членистоногих. О существовании этой пластины ученые знали достаточно давно, но у них не было никаких свидетельств того, какую роль она могла играть.

Теперь, как считает Ортега-Эрнандес, мы можем с уверенностью говорить о том, что она была прообразом и своеобразной "заготовкой" будущей головы членистоногих, покрытой хитиновой броней. Кроме того, это открытие позволяет прочертить линию между примитивными членистоногими и аномалокарисами, чьи головы были защищены похожими пластинами.

Источник: РИА Новости

Китайские палеонтологи сообщили о находке сразу двух скелетов, принадлежавших самым древним птицам в истории. Они жили на территории современной провинции Хэбэй в начале мелового периода, 130 млн лет назад, и выглядели вполне сформировавшимися птицами современного типа.

Archaeornithura meemannae. Реконструкция: Zongda Zhang Archaeornithura meemannae, как назвали новых животных, явно были очень подвижными и уверенными летунами, способными к сложным и скоординированным маневрам в воздухе. Этому способствовали как небольшие размеры, так и особенности формы и строения их костей. В целом Archaeornithura meemannae напоминала небольшого кулика или крошечную цаплю, говорят палеонтологи. При росте в 15 см у нее было тело лишь чуть крупнее воробьиного, а все остальное приходилось на длинные голые ноги.

Оба скелета хорошо сохранились и дошли до наших дней почти без потерь. Большинство костей так и остались сочлененными, зафиксировавшись в осадочной горной породе – алевролите. Она сформировалась из донных отложений обширного озера, причем тонкозернистый осадок сохранил даже подробности оперения, покрывавшего первых птиц. Голову, например, украшал хохолок из перьев, а хвост имел привычный нам по современным птицам веерообразный силуэт. Крылья были покрыты кроющими перьями, создающими подъемную силу при взмахах, а на переднем краю каждого крыла находился особый пучок перьев, называемый алула, или крылышко.

Судя по тому, что ноги Archaeornithura meemannae практически полностью лишены перьевого покрова, эти птицы вели околоводный образ жизни и много времени проводили, бродя по мелководью. Похожее строение ног можно увидеть у современных куликов, напоминают китайские палеонтологи. Вероятно, археорнитуры питались растениями и, возможно, глотали также песок и мелкие камни, чтобы справиться с перевариванием семян и другого жесткого корма.

Новый вид оказался всего на 10 млн лет моложе знаменитого археоптерикса, но в систематическом плане безусловно относится к кладе Ornithuromorpha, объединяющей современных пернатых и ряд мезозойских форм. "Новое ископаемое представляет собой старейшее свидетельство об Ornithuropmorpha в геологической летописи, – говорит ведущий автор исследования Ван Мин из Китайской академии наук в Пекине. – К этой группе принадлежат все современные птицы, и до сих пор самые ранние из известных орнитуроморф были не старше 125 млн лет. Новый вид происходит из пород, датируемых возрастом более чем в 130 млн лет, что отодвигает дату появления всей группы по крайней мере на пять миллионов лет в прошлое".

Ван также добавил, что окаменелости Archaeornithura meemannae хорошо сохранились и очень изящны. "Перья выглядят действительно красиво. Это невероятно, что они смогли сохраниться настолько хорошо на протяжении 130 млн лет", – добавил ученый.

"Эта находка является очень важной, поскольку была сделана в довольно древних породах и показывает нам вид, уже вполне продвинувшийся в эволюционном развитии в рамках своей группы, – отметил палеонтолог университета Саутгемптона Гарет Дайк. – Это говорит о том, что все основные группы птиц появились и активно развивались уже в начале мелового периода".

Напомним, что предки птиц отделились от динозавров в самом конце юрского периода, порядка 150 млн лет назад. Довольно быстро они образовали две независимых сестринских группы: Ornithuromorpha и Enantiornithes. К последней относились птицеобразные существа, в пасти которых сохранялись зубы, а на крыльях – когти. В конце концов все энанциорнисы вымерли, не оставив современных потомков, но в мезозое они были достаточно широко распространены.

Источник: PaleoNews

Мелкие хищные динозавры из семейства Dromaeosauridae предпочитали охотиться стаями и могли при случае одолеть достаточно крупного противника. А выслеживать добычу им помогало прекрасное чутье, выяснил Стивен Ясински, работающий палеонтологом в Государственном музее Пенсильвании.

Saurornitholestes sullivani нападают на подростка Parasaurolophus tubicen. Реконструкция: Mary P. Williams Недавно Ясински описал новый вид дромеозаврид, получивший название Saurornitholestes sullivani. Взрослый динозавр достигал примерно метра в длину и был покрыт перьями наподобие современных птиц. Жил он около 74 млн лет назад в южной Ларамидии – субконтиненте, в меловом периоде занимавшем западную часть современной Северной Америки. Saurornitholestes sullivani был одним из самых поздних динозавров в истории и вымер буквально за несколько миллионов лет до глобальной катастрофы, ознаменовавшей границу мелового и палеогенового периодов.

Самой примечательной деталью строения нового ящера стали крупные обонятельные луковицы, расположенные внутри черепа животного. Они оказались примерно в полтора раза толще и в два раза длиннее аналогичных органов, имеющихся у других видов дромеозаврид. Обнаружил их Ясински во время препарирования ископаемого материала. "Это означало сразу две новости, – рассказывает ученый. – Во-первых, я явно работал с новым видом динозавров, а во-вторых, у него был чертовски хороший нюх".

Скорее всего, продолжает американский палеонтолог, острое обоняние было нужно этим хищным крошкам, чтобы эффективнее охотиться. Хотя при случае стая дромеозаврид могла справиться и с достаточно крупными животными, но все же они явно предпочитали добычу себе по размеру. Кроме того, заврорнитолестесы могли быть и падальщиками, и тогда значение острого нюха для них вообще трудно переоценить.

Ископаемые остатки нового динозавра еще в 1999 году нашел в штате Нью-Мексико Роберт Салливан – бывший руководитель Ясински и один из ведущих специалистов по этой группе динозавров в США. В его честь Saurornitholestes sullivani и получил свое видовое имя.

Многие люди думают, что ученые называют открытые ими виды только в честь самих себя, но на самом деле такая ситуация встречается довольно редко, отметил Ясински. "Это на самом деле не против правил, но все же большинство настоящих ученых пользуется возможностью, чтобы почтить кого-то еще", – рассказал он. Самому Ясински пока 30 лет, и у него есть еще время, чтобы найти собственного ученика, достаточно удачливого для того, чтобы увековечить фамилию учителя в название нового вида динозавров.

Источник: PaleoNews

Падение гигантского астероида на территории полуострова Юкатан, погубившее динозавров и других животных мезозоя, могло вызвать массовые извержения вулканов на плоскогорье Декан в будущей Индии, что добило выживших рептилий и беспозвоночных, говорится в статье, опубликованной в журнале GSA Bulletin.

Большинство палеонтологов и геологов сегодня считают, что последнее массовое вымирание животных на Земле, которое произошло 65,5 миллиона лет назад, было вызвано падением астериода, оставившего за собой гигантский 300 километровый кратер Чиксулуб в южной Мексике. В его падении никто не сомневается, однако его роль в вымирании динозавров и морских рептилий пока остается предметом дискуссий.

К примеру, в 1989 году известный сегодня палеонтолог Марк Ричардс из университета Калифорнии в Беркли (США) изложил альтернативное объяснение вымиранию динозавров – в его представлении, причиной их исчезновения послужили массовые излияния магмы и извержения вулканов на месте современного плоскогорье Декан в Индии, произошедшие примерно в то же время. По его расчетам, подобные события должны происходить раз в 20-30 миллионов лет из-за подъема горячих потоков магмы, так называемых "плюмов", из недр к поверхности Земли.

За последние годы, как рассказывает Ричардс, было найдена масса свидетельств в пользу того, что другие массовые вымирания – великое Пермское вымирание 255 миллионов лет назад, Триасово-Юрское вымирание 200 миллионов лет назад, и недавно обнаруженное второе массовое вымирание в середине Пермского периода – были вызваны излияниями магмы и вулканами.

Благодаря этим открытиям и новым датировкам пород с плоскогорья Декан, Ричардс смог примирить свою теорию с общепринятыми представлениями о мел-палеогеновом вымирании. Он обратил внимание на то, что пик извержений в Индии практически идеально накладывается на время падения метеорита и отличается от него максимум на 100 тысяч лет, что является мгновением по геологическим меркам.

Подобное совпадение, по его словам, возможно лишь в одном случае из ста, что заставило Ричардса проверить, не были ли связаны эти два события. Он посетил вместе с другими соавторами статьи Индию в прошлом году и проанализировал образцы пород в разных уголках Декана.

В провинции Махараштра геологи натолкнулись на крайне необычную вещь – достаточно толстую и хорошо заметную прослойку между отложениями вулканических пород, которая сформировалась в период, предшествовавший падению метеорита. Ее присутствие, по словам исследователей, говорит о том, что извержения на плато Декан практически остановились в то время.

Падение метеорита в Мексике, как объясняет Ричардс, породило мощное землетрясение магнитудой в девять единиц, которое "взболтало" резервуар магмы под плато и заставило его извергнуться, выбросив за очень короткое время — тысячу или несколько десятков тысяч лет — почти 70% пород современного Декана.

Вместе с магмой на поверхность Земли попали огромные количества углекислоты и сероводорода, закислившие мировой океан и вызвавшие масштабные перестройки в климате планеты. Таким образом, комбинация из катастрофического падения метеорита и последовавших за ним извержений могла быть причиной исчезновения динозавров и прочих "визитных карточек" мезозоя, заключают Ричардс и его коллеги.

Истчоник: РИА Новости

Пыль из Сахары охлаждает Иберийский полуостров. К такому выводу пришли ученые из университетов Экстремадуры (Бадахос, Испания) и Эворы (Португалия) в ходе совместного исследования, подробные результаты которого изложены в статье в журнале Atmospheric Research. Вкратце их пересказывает сайт (e) Science News.

Пыль из Сахары охлаждает Иберийский полуостровВ центре внимания ученых оказались два случая в августе 2012 г., когда пыль из Сахары прилетала в соседние районы Испании и Португалии, и оставалась в воздухе несколько дней, удерживаемая установившимся там антициклоном. Говоря научным языком, образовывался аэрозоль — твердые частицы, висящие в воздухе. Оба раза это явление были подробно зарегистрировано расположенными в Бадахосе и Эворе станциями системы AERONET (AErosol RObotic NETwork — «Аэрозольная автоматическая сеть»), принадлежащей NASA.

Оказалось, что в обоих случаях зависшая в воздухе пыль охлаждала расположенную под ней землю. Происходило это потому, что песчинки отражали солнечные лучи и не давали им доходить до земли. Интересно, что второй аэрозоль охладил землю слабее, чем первый, хотя песчинки в ней были крупнее. Так получилось отчасти из-за того, что в первый раз песок в воздухе перемешался с некими частицами, попавшими в атмосферу в результате промышленных выбросов. Отчасти же действовали также и другие факторы.

«Нам нужно было учесть не только смесь песка и частиц выбросов в воздухе, но и рельеф земной поверхности в этом месте, и атмосферное давление, — объяснила Мария-Анхелес Обрегон (Мaria Ángeles Obregón) из университета Экстремадуры, ведущий авторов исследования. — Это не всегда возможно, так как измерения зачастую затруднены из-за облачного покрова и фрагментированы, или данные вообще отсутствуют, так как приборы искажают показания друг друга».

Тем не менее, можно смело утверждать, что песчаные аэрозоли охлаждают те районы Иберийского полуострова, в которые они прилетают. Насколько силен этот эффект, зависит от «состава аэрозоли, размера и свойств входящих в нее частиц», сказали ученые.

Источник: Научная Россия

Южноамериканские муравьи-листорезы рода Attaиспользуют «химическое оружие» для борьбы с грибами рода Escovopsis. Такое открытие сделал международный коллектив ученых из Франции, Бельгии, Дании и Панамы. Их статью, опубликованную в журнале Proceedings of the Royal Society B, пересказывает сайт журнала Science.

Муравей-листорезЖизнь муравьев-листорезов самым непосредственным образом связана с разными видами грибов. Грибы рода Leucocoprinus они выращивают себе на корм, на «грядках» из пережеванных листьев. Однако этой садоводческой деятельности очень мешают другие грибы, из рода Escovopsis, которые паразитируют на грибах первого вида и убивают их, лишая тем самым листорезов урожая.

Оказывается, что для борьбы с этими «сельхозвредителями» муравьи применяют «химическое оружие»: выделяют из специальных желез, расположенных на груди, фенилацетиловую кислоту. Это вещество убивает вредоносные грибы и не причиняет никакого вреда полезным.

Интересно, что у листорезов рода Atta для этой функции есть специальные особи — особый подвид рабочих муравьев с увеличенными железами на груди. Он появляется, когда колония разрастается и проблема успешного «огородничества» становится особо насущной.

Грибы, впрочем, тоже не остаются в долгу. То же исследование показало, что грибницы Leucocoprinus, произрастающие рядом с колониями муравьев, отличаются повышенной устойчивостью к фенилацетиловой кислоте. Это классическое противостояние «брони и пушки» продолжается, судя по всему, уже десятки миллионов лет. Выработать полный иммунитет к «химическому оружию» муравьев грибам до сих пор мешает то, что листорезы уничтожают только те грибницы, что угрожают им непосредственно, и не трогают остальные. Поэтому естественный отбор в сторону противостояния этой тактике идет чрезвычайно медленно.

Недавно зоологи подробно изучили «сельское хозяйство» этого вида и обнаружили, что муравьи-листорезы разводят «грибные сады» на протяжении уже 50 млн лет и делают это чрезвычайно организованно и усердно.

Источник: Научная Россия

Палеонтологи обнаружили динозавра, который обзавелся перепончатыми крыльями и внешне был похож на летучую мышь. Этот эволюционный эксперимент можно считать единственным в своем роде.

Останки летающего динозавраСтатья с описанием находки, подготовленная китайскими специалистами из Института геологии и палеонтологии, опубликованав свежем выпуске журнала Nature.

Среди позвоночных известно три основных группы летунов - птицы, летучие мыши и птерозавры. Сюда же можно отнести и белок-летяг, хотя они так и не освоили машущего полета, а могут лишь планировать с ветки на ветку. До настоящего времени считалось, что динозавры, от которых произошли птицы, в некоторых случаях также могли планировать - но делали это исключительно с помощью перьев.

Авторам статьи посчастливилось открыть у динозавров принципиально иное приспособление для полета - кожистую перепонку. Они обнаружили на территории китайской провинции Хэбэй скелет неизвестного карликового динозавра. Он получил название Yi qi, что переводится с китайского как «странное крыло». Кстати, это самое короткое из всех научных названий, какие когда-либо давали динозаврам.

По размерам Yi qi не больше крупного голубя, его масса составляла не более 400 грамм. Новый вид относится к семейству Scansoriopterygidae, отличительной особенностью которых являются длинные пальцы на передних конечностях. Однако вдобавок к ним ученые заметили у Yi qi дополнительную длинную кость, растущую из запястья.

Ни у одного известного динозавра, за исключением Yi qi, такой кости нет - зато ее аналог, так называемый птероид, имеется у всех птерозавров. Похожая структура из кости или хряща есть и у некоторых млекопитающих-планеров, таких как большой летающий поссум. У всех этих животных такое образование служит распоркой для перепонки и помогает натягивать ее в полете.

Ученые считают, что динозавр Yi qi использовал данную кость в этих же целях. Об этом свидетельствуют останки перепонки, обнаруженные рядом со скелетом. Кроме того, динозавр был снабжен и густыми перьями, похожими на пух. Впрочем, на его костях нет дополнительных поверхностей для прикрепления мускулатуры - следовательно, Yi qi лишь пассивно планировал, но не мог махать крыльями.

Динозавр-летучая мышь известен только в одном экземпляре. Он жил около 160 миллионов лет назад, в середине юрского периода. Скорее всего, эксперименты Yi qi с полетом оказались неудачными, так что его родичи их развивать не стали.

Источник: infox.ru

Самка паука вида Stegodyphus lineatus, обитающего в Израиле, отдает всю себя на съедение живьем своему подрастающему потомству.

Подробнее...