Пока известны три типа заразного рака, и только у животных — собак, двустворчатых моллюсков и тасманийских дьяволов. При близком контакте особи инфицируют сородичей раковыми клетками. В результате в дикой природе разворачиваются настоящие онкологические эпидемии. Более того, передающиеся таким образом опухоли подчас ведут себя как живые организмы. По крайней мере, предполагают исследователи, такое могло случиться с некоторыми современными паразитами.
О том, что рак может быть заразен, впервые заговорили во второй половине XIX века. Российский врач Мстислав Новинский впервые описал трансмиссивную венерическую саркому собак и экспериментально показал, что она передается половым путем.
Долгое время эта болезнь считалась единственным инфекционным раком, пока в 1996-м американские и австралийские ученые не обнаружили подобное заболевание у сумчатых (тасманийских) дьяволов (Sarcophilus harrisii) — крупных млекопитающих, обитающих только на Тасмании. Речь идет о лицевой опухоли дьявола, которая передается от особи к особи при укусах за морду. За год-полтора она становится такой огромной, что не дает животному нормально питаться, и оно погибает.
Тасманийские дьяволы довольно агрессивны и часто нападают друг на друга, поэтому болезнь стремительно распространилась по всему острову. По оценкам зоологов, она уничтожила более 80 процентов популяции. При таком уровне заразности уже к 2030-2040-м годам этот вид млекопитающих, скорее всего, исчезнет в дикой природе.
Похожая ситуация сложилась в отдельных популяциях двустворчатых моллюсков, у которых заразный рак обнаружили в 2015-м. Заболевшие им мидии умирают из-за того, что работу всех тканей и органов разрушают раковые клетки, циркулирующие в гемолимфе, которая выполняет у моллюсков функцию крови.
Диссеминированная неоплазия — таково научное название болезни — распространена среди разных видов мидий на тихоокеанском побережье Северной Америки, в Южной Америке, Европе и, как выяснили недавно ученые из СПбГУ, в дальневосточных и северных морях России. В частности, раковые клетки — крупные, с полиплоидными ядрами и аномальным цитоскелетом — ученые нашли в гемолимфе моллюсков из бухты Гайдамак под Находкой.
Как объяснила в разговоре с РИА Новости первый автор исследования, научный сотрудник кафедры прикладной экологии СПбГУ Мария Сказина, ученые предлагают рассматривать такие клетки в качестве паразитов, которые передаются от больных особей здоровым. Тем более что у них собственный генотип, отличающийся от генотипов моллюсков-хозяев.
“В прошлом году в Nature вышло исследование, авторы которого описали предполагаемый механизм передачи раковых клеток между особями. Оказалось, когда мидия испытывает стресс, клетки ее гемолимфы могут покидать организм, существовать какое-то время в окружающей среде и проникать внутрь других мидий. Этот процесс наблюдали у здоровых моллюсков. Возможно, раковые клетки используют именно этот механизм для заражения. Однако это лишь гипотеза. Чтобы понять, насколько она состоятельна, требуются сложные экспериментальные исследования", — пояснила она.
Такое отображение механизма инфицирования раком хорошо бьется с теорией, предложенной российскими учеными из Института проблем передачи информации РАН.
По их мнению, некоторые современные таксоны животных — потомки заразных (трансмиссивных) раковых опухолей, которые появились у доисторических обитателей Земли. А сам процесс их эволюции выглядел следующим образом. Неизвестный древний паразит, оказавшись в теле животного-хозяина, спровоцировал развитие злокачественного новообразования. Как показывает история 41-летнего жителя Колумбии, такое возможно и сейчас — мужчина заболел раком, который был у ленточного червя, попавшего в организм вместе с пищей.
Затем в геноме древнего паразита, превратившегося в опухоль, пропали гены, связанные с апоптозом — регулируемой клеточной гибелью — и контролем клеточного цикла. То есть фактически организм стал бессмертным. На третьем этапе он приобрел способность к передаче между различными особями и научился менять умирающего хозяина на такого же, но еще полного сил.
Примерно так сегодня действуют известные виды заразного рака — трансмиссивная венерическая саркома у собак, лицевая опухоль у тасманийских дьяволов и диссеминированная неоплазия у мидий. Причем первые две продолжают эволюционировать, но совсем не так, как рак в организме людей. Порой клетки в одном новообразовании у человека похожи друг на друга меньше, чем опухоли у дьяволов с разных концов Тасмании или собак с разных континентов.
Так, за последние тысячи лет собачья саркома — она считается старейшим инфекционным раком — научилась приспосабливаться к внешним условиям обитания, в том числе выдерживать ультрафиолетовое излучение. В то время как эволюция человеческого рака, как правило, направлена на безудержный рост и попытки обойти защиту иммунной системы.
Как отмечают авторы SCANDAL (так назвали теорию от английского Speciated by cancer development animals), следующий шаг после приобретения заразности — превращение опухоли в отдельный многоклеточный организм.
Именно так, по их мнению, могли возникнуть миксоспоридии (Myxosporea) — беспозвоночные морские животные, относящиеся к книдариям. Они родственники кораллов и медуз, но настоящие паразиты. При этом селиться предпочитают не в тканях хозяина (в их случае это рыбы), как остальные, а в его клетках.
"Ее (миксоспоридии. — Прим. ред.) эволюция сопровождалась потерей многочисленных генов, вовлеченных в апоптоз и подавление клеточного цикла. А это генетические изменения, характерные для раковой прогрессии", — пишут авторы работы. Однако подчеркивают, что подтвердить или опровергнуть их гипотезу смогут только дальнейшие исследования.
Научный мир скептически отнесся к этой теории. Так, известный биолог Евгений Кунин, работающий в Центре биотехнологической информации Национальных институтов здравоохранения США, назвал SCANDAL ошибочной гипотезой, хотя и очень интересной. Он отметил, что гены апоптоза могут выключаться не только у клеток злокачественных опухолей. Кроме того, недостаточно данных, чтобы утверждать, что в процессе упрощения древний паразит хотел избавиться именно от этих генов.
Источник: РИА Новости
Ученые нашли в Мексике прекрасно сохранившуюся окаменелость акулы мелового возраста с длинными грудными плавниками, напоминающими крылья. Ранее такая форма тела у акул не была известна. Кроме того, это — древнейшая находка "крылатого" представителя пластиножаберных, жившего задолго до появления мант и орляковых скатов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Пластиножаберные — группа питающихся планктоном хрящевых рыб, объединяющая акул и скатов. Современные представители этой группы формируют две отдаленно связанные клады с различными морфотипами. Для одной, в которую входят китовые и гигантские акулы, характерна "традиционная" акулоподобная форма тела; в другую попадают животные с крыловидными плавниками — манты и орляковые скаты-мобулы, или рогачи.
До сих пор считалось, что длинные и тонкие выросты по бокам туловища, напоминающие крылья, стали формироваться у скатоподобных пластиножаберных после того, как эти две клады разделились, но новая находка заставила палеонтологов пересмотреть взгляд на пути эволюции хрящевых рыб.
В 2012 году исследователи из Франции, Германии и Мексики во главе с Роменом Вулло (Romain Vullo) из Национального центра научных исследований Франции (CNRS) нашли в пластах известняка возрастом 93 миллиона лет образец причудливой крылатой акулы удивительной сохранности. Открытие было сделано в местечке Вальесильо в Мексики, известном многочисленными окаменелостями аммонитов, костистых рыб и морских рептилий.
Новый вид получил название Aquilolamna milarcae, или орлиная акула. Он настолько не похож на своих ближайших родственников, что ученые предварительно решили создать для него особое семейство в рамках отряда ламнообразные (Lamniformes).
Как и манты, орлиные акулы характеризуются чрезвычайно длинными и тонкими грудными плавниками, напоминающими крылья. Исследуемый образец имеет длину 1,65 метра при размахе крыльев 1,90 метра. У акилоламны был хвостовой плавник с хорошо развитой верхней лопастью, типичный для большинства пелагических акул, таких как китовые и тигровые акулы.
Ее анатомические особенности придают ей химерный вид, сочетающий в себе морфологические черты как акул, так и скатов. С одной стороны, Aquilolamna milarcae имеет характерные для всех акул удлиненное торпедообразное тело и хвост, завершающийся отчетливым хвостовым плавником. С другой, ее роднят с мантой длинные тонкие грудные плавники и широкий рот с очень мелкими зубами, по-видимому, приспособленный для фильтрования планктона.
Авторы предполагают, что крылатая акула был относительно медлительной. Используя свои длинные грудные плавники и хвост, она скользила в толще воды, собирая в открытый рот взвешенный планктон.
До этого палеонтологам была известна только одна группа ископаемых рыб мелового периода, питавшихся планктоном, — лучеплавниковые рыбы из отряда толстокожих (Pachycormiformes). Теперь, по словам авторов, структура морской экосистемы мелового периода стала более проработанной.
Кроме того, находка указывает на неожиданно ранний эволюционный эксперимент с появлением крылообразных плавников среди акул. Аналогичные черты у мант и мобул возникли только спустя 30 миллионов лет, в самом конце мелового периода. Но, по-видимому, эта эволюционная ветвь оказалась у акул тупиковой, и исчезла на рубеже мела и палеогена.
Источник: РИА Новости
Детальные исследования окаменелости из Венгрии, которую первоначально считали древней каракатицей, показали, что на самом деле отпечатки принадлежат представителю семейства кальмаров-вампиров. Возраст окаменелости составляет 23-34 миллиона лет, и это первая находка, позволяющая связать современных кальмаров-вампиров Vampyroteuthis infernalis с их дальними родственниками из мелового периода, жившими 190-150 миллионов лет назад. Результаты исследований опубликованы в журнале Communications Biology.
Адский кальмар-вампир Vampyroteuthis infernalisСовременный кальмар-вампир, или адский кальмар-вампир (Vampyroteuthis infernalis), обитает в глубоководных зонах Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Это единственный известный науке головоногий моллюск, проводящий всю свою жизнь на глубинах от 400 до 1000 метров, в экстремальных условиях полной темноты с минимальным количеством растворенного в воде кислорода.
Как и когда приобрели кальмары-вампиры свойства, позволяющие им адаптироваться к глубоководной среде, где не может жить большинство высших организмов, обладающих аэробным метаболизмом, неизвестно. Потому что единственный доживший до наших дней вид Vampyroteuthis infernalis в полном смысле слова уникальный — ближайших его родственников ученые до сих пор находили только среди ископаемых мелового периода. Но те, древние кальмары-вампиры, судя по геологическим данным, жили не на глубине, а на мелководье континентальных шельфов.
Чешские ученые из Карлова университета в Праге под руководством Мартина Коштяка (Martin Košťák) вместе с коллегами из Германии, Венгрии и Словакии сообщили о том, что они обнаружили окаменелость олигоценового кальмара-вампира, закрывающую 120-миллионнолетний разрыв между меловыми и современными представителями отряда вампироморфов.
Применив современные методы визуализации, ученые обнаружили, что ископаемое существо имеет структурное сходство с современными кальмарами-вампирами, а химический состав вмещающих осадочных пород свидетельствует о том, что они накапливались в условиях низкого содержания кислорода.
Авторы дали новому виду имя Necroteuthis hungarica и отнесли его к семейству Vampyroteuthidae. Результаты микропалеонтологического, палеоэкологического и геохимического анализов показали, что некротетис обитал в глубоководной придонной зоне с крайне низким содержанием кислорода и высокой первичной продуктивностью. По мнению исследователей, это были соленые стратифицированные моря бассейна Центрального Паратетиса — древнего океана, простиравшегося от Атлантики до Центральной Азии и включавшего в себя в том числе территорию современной Венгрии.
Ученые делают вывод о том, что в период олигоцена кальмары-вампиры уже обитали в глубоководных зонах океана, обедненных кислородом. Исследователи предполагают, что высокая конкуренция в теплых прибрежных водах вынудила животных спускаться все ниже в поисках пищи, а затем они приспособились к жизни на глубине, где мало кислорода и света, но зато много еды и нет хищников.
Более того, такая нишевая стратегия позволила кальмарам-вампирам дожить до наших дней, пережив не только климатические кризисы мезозоя и кайнозоя с их эпизодами аноксии океана и резкого изменения уровня моря, но и массовое вымирание на рубеже мела и палеогена, когда исчезли все динозавры и около половины родов морских животных.
Источник: РИА Новости
Помимо громадного разнообразия бактерий, в кишечнике человека обитает около 142 809 видов вирусов - бактериофагов.
Британские генетики сообщили о завершении масштабного исследования по изучению вирусного разнообразия кишечного микробиома человека. Результатом работы стала идентификация около 140 тысяч видов вирусов, обитающих в кишечнике, более половины из которых никогда ранее не наблюдали. Статья опубликована в журнале Cell.
Кластер бактериофагиЧеловеческий кишечник представляет собой невероятно разнообразную биологическую среду. Помимо бактерий, там обитают десятки тысяч вирусов, называемых бактериофагами, которые могут инфицировать бактерии. Известно, что дисбаланс в микробиоме кишечника часто приводит к развитию воспалительных заболеваний кишечника, аллергии и ожирения, но относительно мало известно о том, как влияют на здоровье человека бактериофаги.
Исследование, проведенное Институтом Сенгера и Европейским институтом биоинформатики (EMBL-EBI), включало анализ более 28 тысяч образцов кишечного микробиома, собранных у людей в разных частях мира.
Используя метод метагеномики — секвенирования ДНК смешанного сообщества организмов, авторы идентифицировали и каталогизировали 142 809 видов вирусов, более половины из которых никогда ранее не встречали. Количество и разнообразие вирусов поразило исследователей.
"Важно помнить, что не все вирусы вредны. Они представляют собой неотъемлемый компонент экосистемы кишечника, — приводятся в пресс-релизе Института Сенгера слова одного из авторов исследования доктора Александра Алмейда (Alexandre Almeida). — Удивительно видеть, как много неизвестных видов обитает в нашем кишечнике, и интересно выяснить связь между ними и здоровьем человека".
Авторы отмечают, что большинство выявленных вирусов не опасны для человека, так как имеют ДНК в качестве своего генетического материала и отличаются от опасных РНК-вирусов, таких как SARS-CoV-2 или вирус Зика. Как доказательство — все образцы были получены от здоровых людей, не имеющих каких-либо конкретных заболеваний.
Среди десятков тысяч выявленных вирусов была идентифицирована новая клада — группа вирусов, у которых, как считается, есть общий предок, — которую авторы назвали губафагом. Это клада оказалась второй по распространенности в кишечнике человека после бактериофага crAssphage, обнаруженного в 2014 году.
Результаты исследования легли в основу базы данных кишечных фагов GPD, которая, по мнению ученых, станет бесценным ресурсом для тех, кто изучает бактериофаги и роль, которую они играют в регулировании здоровья человека.
"Исследования бактериофагов в настоящее время переживает возрождение. Этот высококачественный крупномасштабный каталог вирусов кишечника человека появился в нужное время, чтобы послужить фундаментом для будущих исследованиях вирома", — говорит руководитель исследования доктор Тревор Лоули (Trevor Lawley).
Авторы отмечают, что главной особенностью их работы было обеспечение высочайшего качества реконструированных вирусных геномов. Строгий контроль качества в сочетании с подходом машинного обучения впервые позволил получить полные вирусные геномы, которые, по мнению ученых, станут основой для разработки новых методов лечения с помощью противомикробных бактериофаговых препаратов.
Источник: РИА Новости
Результаты нового исследования немецких ученых предполагают, что исчезновение мамонтов и другой мегафауны Северной Америки в конце плейстоцена было связано с климатическими изменениями, а не с приходом на континент первых людей и истреблением ими крупных животных. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
В позднем плейстоцене Северная Америка была домом для многих крупных животных, таких как мамонты, мастодонты, гигантские ленивцы, огромные бобры и похожие на броненосцев глиптодоны. Но примерно 12 тысяч лет назад большинство представителей мегафауны исчезли.
В свое время была выдвинута гипотеза, что причиной вымирания стал приход в Северную Америку 14 тысяч лет назад современных людей, охотников на "крупную дичь". Сторонники этой гипотезы утверждали, что крупные животные, которые сами находились на вершине пищевой цепи, не были готовы к встрече с вооруженным, хорошо социализированным противником и служили легкой добычей.
Однако не все ученые согласны с этой идеей. Многие утверждают, что существует слишком мало археологических доказательств масштабной охоты, которая могла бы вызвать исчезновение всех крупных видов. В качестве альтернативной причины они предлагают климатические изменения.
Известно, что в конце плейстоцена, примерно 12 800 лет назад, после нескольких тысячелетий общего потепления, климат вдруг резко вернулся в ледниковую фазу, имеющую название поздний дриас. Это было последнее сильное похолодание на Земле.
Ученые из группы исследования экстремальных явлений Института химической экологии Макса Планка в Йене с помощью нового статистического подхода обнаружили убедительные доказательства того, что главной причиной исчезновения крупнейших млекопитающих Северной Америки в позднем дриасе было изменение климата, а не быстрое увеличение популяции людей и чрезмерная охота.
"Обычный подход заключался в том, чтобы попытаться определить время вымирания мегафауны и посмотреть, как оно соотносятся с прибытием человека в Америку или каким-либо климатическим событием, — приводятся в пресс-релизе института слова одного из авторов исследования Мэтью Стюарта (Mathew Stewart). — Однако вымирание — это процесс, а это означает, что он разворачивается в течение некоторого промежутка времени, и поэтому для понимания того, что стало причиной исчезновения мегафауны Северной Америки, очень важно понять, как колебалась численность популяций перед вымиранием. Без этого все, что мы видим можно считать простым совпадением".
Исследователи использовали новаторский метод оценки численности популяций доисторических групп охотников и вымерших животных, разработанный одним из авторов исследования Кристофером Карлтоном (Christopher Carleton). Этот метод, названный радиоуглеродным датированием событий (REC), основан на использовании радиоуглеродных данных как показателя прошлой численности популяций.
Суть его в том, что чем больше людей и животных присутствует в ландшафте, тем больше углерода остается после их исчезновения, что затем отражается в археологических и ископаемых записях. К тому же, в отличие от традиционных подходов, новый метод лучше учитывает неопределенность дат окаменелостей.
Результаты моделирования, основанные на методе REC, показали, что численность популяций крупных млекопитающих колебалась в ответ на резкие изменения климата: сначала увеличилась в период потепления, который начался около 14 700 лет назад, а затем сокращалась с наступлением 12 900 лет назад похолодания, что в конце концов привело к упадку.
Тем не менее, авторы не отрицают, что люди также могли быть причастны к исчезновению плейстоценовой мегафауны, но только косвенным образом, а не в качестве главного фактора, как это предполагают простые модели чрезмерной охоты.
Источник: РИА Новости
Ученые нашли доказательства существования гигантского червя-хищника, который буквально колонизировал морское дно двадцать миллионов лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Хотя морские черви существуют с раннего палеозоя, их тела, состоящие из мягких тканей, редко сохраняются в геологической летописи. Поэтому палеонтологи в основном изучают следы их ходов и норы и пытаются по ним восстановить облик самих животных.
Исследователи под руководством Людвига Левемарка (Ludvig Löwemark) из департамента наук о Земле Тайваньского национального университета впервые реконструировали целиком L-образную нору гигантского червя, общая длина которой составляет около двух метров, а диаметр — 2-3 сантиметра. Для этого они использовали 319 образцов, собранных в отложениях миоценового возраста на северо-востоке Тайваня, а также седиментологические и геохимические данные.
Новый вид морского червя-хищника, который обитал в этом регионе двадцать миллионов лет назад, ученые назвали Pennichnus formosae и отнесли к классу многощетинковых червей-полихетов, которые известны с начала кембрийского периода.
По мнению авторов, по своему внешнему виду и повадкам Pennichnus formosae был похож на современного боббитового червя Eunice aphroditois, который, как в засаде, прячется в таких же L-образных длинных узких норах на морском дне и выдвигается вверх, чтобы схватить добычу своими мощными челюстями. Некоторые виды полихетов используют для привлечения добычи свои, похожие на маленьких червячков, усики-антенны, торчащие из норы.
Длина взрослой особи эвницид достигает двух-трех метров, а диаметр составляет около двух сантиметров. Этот червь питается двустворчатыми моллюсками, а также охотится на проплывающих мимо рыб, быстрым движением захватывая их и утаскивая в нору, где затем поедает.
Ученые предполагают, что характерные перьевидные структуры обрушения, которые они наблюдали в норах пеннихнуса, это следы наносов, окружавших нору и обрушившихся во время отступления червя-хищника вместе со своей жертвой.
Детальный геохимический анализ выявил высокую концентрацию железа в верхней части норы. По мнению исследователей, червь, выделял слизь для укрепления стенок входа. А бактерии, которые питаются слизью морских беспозвоночных, как известно, создают вокруг себя среду, богатую железом.
Современные эвницидные полихеты широко распространены в тропических и умеренных частях Атлантического, Индийского и Тихого океанов, населяя мелководные и приливные зоны. Авторы считают, что в миоцене ту же нишу занимал Pennichnus formosae.
Источник: РИА Новости
Палеонтологи открыли "пропавшее звено" между древними биолюминесцентными насекомыми и современными светлячками — исключительно хорошо сохранившегося жука, заключенного в янтаре сто миллионов лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Светящиеся жуки — светляки, златки, фенгодиды и их сородичи, всего более 3500 описанных видов, — самые распространенные биолюминесцентные наземные животные. Они используют свет для отпугивания хищников, привлечения самок, а некоторые самки — и для того, чтобы подманить и съесть ничего не подозревающих самцов.
Большинство светящихся жуков попадают в гигантское надсемейство Elateroidea, насчитывающее около 24 тысяч известных видов. Еще тысячи видов ждут своего описания. Исторически, несмотря на видовое разнообразие, эволюция биолюминесценции у жуков до сих пор плохо изучена. Поэтому открытие китайскими, британскими и чешскими учеными хорошо сохранившегося светящегося жука мелового периода — это важное палеонтологическое событие.
"Многие светопродуцирующие жуки довольно маленькие и имеют мягкое тело, поэтому их палеонтологическая летопись скудна, — приводятся в пресс-релизе Бристольского университета слова одного из авторов исследования доктора Чэньян Цай (Chenyang Cai). — Однако это новое ископаемое, найденное в янтаре из северной Мьянмы, исключительно хорошо сохранилось, даже световой орган не поврежден".
По мнению авторов, наличие светового органа на брюшке самца насекомого, которому ученые дали имя Cretophengodes azari, говорит о том, что жуки были способны излучать свет уже 100 миллионов лет назад.
"Недавно обнаруженная окаменелость, сохраненная в янтаре с реалистичной точностью, представляет собой вымершего родственника светлячков из живых семейств Rhagophthalmidae и Phengodidae", — говорит Ян-Да Ли (Yan-Da Li) из Нанкинского института геологии и палеонтологии (NIGP) и Пекинского университета, также принимавший участие в исследовании.
"Elateroidea - одна из самых разнородных групп жуков, с которой энтомологам всегда было очень трудно иметь дело, особенно потому, что важные анатомические инновации развивались много раз независимо в несвязанных друг с другом группах. Открытие нового ископаемого семейства жуков-элатероидов имеет большое значение, потому что оно помогает пролить свет на эволюцию этих удивительных насекомых", — отмечает еще один соавтор статьи Эрик Тихелка (Erik Tihelka) из Школы наук о Земле.
Авторы предполагают, что светопродукция изначально развивалась у мягких и уязвимых личинок жука в качестве защитного механизма для отпугивания хищников.
"Ископаемые остатки показывают, что в меловом периоде светопродукция была взята на вооружение и взрослыми особями. При этом она стала выполнять и другие функции, такие как поиск партнеров", — объясняет Робин Кундрата, эксперт по элатероидным жукам из Университета Палацкого в Чехии.
Интересно то, что самцы и самки нового вида, скорее всего, сильно различались внешним видом и размерами, также как у современных краснокрылых жуков Platerodrilus, чьи бескрылые самки известны как "жуки-трилобиты".
Источник: РИА Новости
Фигура дилофозавра в парке развлечений "Юркин Парк Трэвел" в КазаниВнешний вид многих динозавров, представленных в фильме, основан на реконструкциях палеонтологов. Единственным серьезным отходом от научной достоверности ученые считают дилофозавра.
Биофизики нашли ответ на вопрос, почему хвойные деревья круглый год остаются зелеными. Причина — в коротком цикле фотосинтеза, на который они переходят в зимнее время, считают авторы исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications.
Хвойные растенияУченые из шведского Университета Умео вместе с коллегами из Амстердамского свободного университета и канадского Университета Западного Онтарио расшифровали механизм фотосинтеза в иглах сосны и выяснили, что зимой он протекает по сокращенному циклу.
Зимой световая энергия поглощается молекулами зеленого хлорофилла, но не используется в последующих реакциях фотосинтетического механизма, поскольку низкие температуры останавливают большинство биохимических реакций.
При ярком солнце и низких температурах избыток световой энергии может повредить белки фотосинтетического механизма. Поэтому большинство деревьев сбрасывают листья на зиму. Но у сосны или ели фотосинтетический аппарат устроен особым образом, благодаря чему их хвоя остается зеленой в течение всего года.
"Мы наблюдали за несколькими соснами, растущими в Умео на севере Швеции в течение трех сезонов, — приводятся в пресс-релизе Университета Умео слова первого автора статьи аспиранта Пушана Бага (Pushan Bag), который круглый год собирал образцы хвои и проводил анализы. — Важно, что мы могли работать с иглами "прямо с улицы", чтобы они не успели адаптироваться к более высоким температурам в лаборатории, прежде чем мы проанализируем их, например, с помощью электронной микроскопии, которую мы использовали для визуализации структуры тилакоидной мембраны".
Авторы установили, что зимой структура тилакоидной мембраны хлоропластов, в которой происходят светозависимые реакции фотосинтеза, реорганизуется, что приводит к возникновению физического контакта между двумя фотосистемами — функциональными единицами, в которых энергия света поглощается и преобразуется в химическую энергию.
Оказалось, что в теплых условиях фотосистемы I и II находятся отдельно друг от друга, чтобы обеспечить эффективный фотосинтез, а зимой фотосистема II отдает энергию непосредственно фотосистеме I. Таким образом хвоя сосны справляется с избыточной световой энергией и защищает свой чувствительный фотосинтетический аппарат от повреждений в течение экстремальной северной зимы.
"Хвоя сосны дала нам возможность изучить этот механизм сокращения, или перетекания, представляющий из себя крайнюю степень адаптации", — говорит еще один автор исследования Альфред Хольцварт (Alfred Holzwarth) из Амстердамского свободного университета, который разработал для данного проекта специальный метод флуоресцентного анализа.
"Эта замечательная адаптация не только радует нас во время Рождества, но на самом деле чрезвычайно важна для развития человечества, — продолжает профессор Стефан Янссон (Stefan Jansson) из Университета Умео, руководивший исследованием. — Если бы хвойные деревья не смогли выжить в суровом зимнем климате, обширные территории в северном полушарии, возможно, не были бы колонизированы человеком, поскольку хвойные деревья давали дрова, жилье и другие предметы первой необходимости. И сегодня они составляют основу экономики большинства приполярных стран".
Авторы отмечают, что исследование проводилось на соснах, но они полагают, что аналогичный механизм свойственен и другим видам хвойных деревьев.
14-08-2018 Просмотров:2386 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Ученые нашли в США уникальную окаменелость, свидетельствующую о том, что предки птерозавров распространились по планете уже 200 миллионов лет назад, задолго до появления первых пернатых динозавров. Их выводы были представлены в журнале Nature Ecology &...
07-11-2012 Просмотров:9793 Новости Геологии Антоненко Андрей
Около 74 тыс. лет назад на острове Суматра произошло чудовищное извержение вулкана Тоба. По оценкам, оно было в 5 тыс. раз масштабнее извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Да что там говорить —...
04-03-2015 Просмотров:7825 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Загадочное семейство морских животных Chancelloriidae, живших в кембрийском периоде, долгое время считали близкими родственниками губок. Однако новое исследование показывает, что по своему строению ханцеллорииды чем-то ближе к кораллам, а чем-то...
19-09-2012 Просмотров:13198 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чтобы избежать растворения азота в крови, морские львы при погружении перегоняют запас воздуха из альвеол в трахеи, где газообмен с кровью невозможен. Когда приходит время всплывать, животные гонят воздух назад,...
03-12-2015 Просмотров:6457 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые нашли в Испании останки экзотических родичей жирафов, обладавших тремя рогами, похожими по своей форме на прическу королевы Амидалы из "Звездных Войн" Джорджа Лукаса, саблеобразными "клыками" и рядом других необычных черт, говорится в статье, опубликованной...
Молекулярные биологи выяснили, почему наши далекие предки внезапно перешли от откладывания яиц к вынашиванию плода внутри утробы — оказалось, что в этом могут быть виноваты транспозоны, своеобразные внутренние генетические паразиты, осуществившие масштабную «перестройку» генома,…
Большинство животных, летая или плавая, изгибает крылья и плавники одним и тем же образом — в аналогичных пропорциях и под схожими углами. Этот, по-видимому, универсальный принцип подходит и мотылькам, и…
Ученые обнаружили у цианобактерий составной элемент пептидной нуклеиновой кислоты (ПНК), которая могла служить для передачи наследственной информации еще до появления РНК. Это открытие позволяет лучше понять, как возникла жизнь на…
Предки современных людей возникли в результате контактов нескольких изолированных групп древних людей, живших в разных уголках Африки. Это укрепляет позиции набирающей популярность теории африканских "садов Эдема", заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Trends…
Урочище: 1. То, что служит естественной границей, природной межой (например: овраг, гора). Обыкновенно границы обозначаются урочищами, например, вот так: «От устья речки Конлыелга до сухой березы на волчьей тропе». С. Аксаков, Семейная хроника. [Мы]…
Череп, найденный на Алтае, принадлежал существу, которое было ближе к современным домашним собакам, чем к волкам. Алтайский череп (изображения авторов работы).Результаты анализа ДНК говорят о том, что собаки были одомашнены не…
Давно известно, что некоторые движения насекомые могут выполнять без мышц — благодаря пружинящим свойствам конечностей. Так, кузнечики и блохи во время прыжка используют потенциальную энергию, запасённую в связках и сухожилиях,…
Хотя мы и представляем себе в общих чертах, как работают чувствительные нейроны, многое в этой области остаётся неясным. Известно, что за разные раздражители отвечают особые специализированные клетки, но как именно…
Бóльшую часть жизни цикады проводят в виде личинок, роющих норы в земле. Когда приходит время, личинки выходят на поверхность и превращаются в стрекочущих крылатых особей. При этом биологические часы, управляющие…
Вверх