Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Эволюции


Новости Эволюции (134)

Необычайно давний этап эволюции микробов, предшествовавший всплеску биоразнообразия на Земле, удалось восстановить генетикам. Они изучили родственные связи почти 4000 семейств генов из трёх царств живой природы.

Изобретение природой  новых генов (красный цвет)  пережило резкий всплеск где-то  у корня эволюции (на данном  рисунке – верх). В последующие  эпохи преобладали дублирование  (синий), горизонтальный перенос  (зелёный) и потери (жёлтый)  генов (иллюстрация Lawrence  A. David, Eric J. Alm /Nature) Изобретение природой новых генов (красный цвет) пережило резкий всплеск где-то у корня эволюции (на данном рисунке – верх). В последующие эпохи преобладали дублирование (синий), горизонтальный перенос (зелёный) и потери (жёлтый) генов (иллюстрация Lawrence A. David, Eric J. Alm /Nature) Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, что задолго до кембрийского взрыва, в ходе которого появилось великое множество групп живых существ, произошёл похожий "взрыв" в мире генов. 

Расхождение и модификация нескольких исходных семейств генов по  мере развития биосферы, деления её на царства, группы и так далее  (иллюстрация Lawrence A. David) Расхождение и модификация нескольких исходных семейств генов по мере развития биосферы, деления её на царства, группы и так далее (иллюстрация Lawrence A. David) Авторы работы, опубликованной в Nature, посчитали, что между 3,3 и 2,8 миллиарда лет назад (где-то в интересную эпоху между появлением доядерных и ядерных одноклеточных) возникло 27% от всех существующих нынче семейств генов.

Однако наибольший интерес представляют функции тех генов, что оказались в совокупном геноме всего живого одними из самых древних. Анализ показал, что трёхмиллиардолетние гены вовлечены в транспорт электронов внутри клеточных мембран.

Этот механизм используется в дыхании, его можно найти и в кислородном фотосинтезе. Исследователи заключили, что резкое расширение разнообразия генов в архее заложило основы для последующих скачков. Так в конце рассмотренного периода (примерно 2,8 миллиарда лет назад) появляются первые гены, отвечающие за использование кислорода.

Последующий всплеск в числе "кислородных" генов хорошо согласуется с датой кислородной катастрофы, изменившей атмосферу планеты и приведшей к господству аэробных форм жизни.


Источник: MEMBRANA


Динозавры лишь дали толчок к развитию млекопитающих. Однако новые хозяева планеты выросли в размерах удивительно быстро. Палеобиологи попытались выяснить, почему.

Млекопитающие выросли от холода и простора Млекопитающие выросли от холода и простора Млекопитающие – самая разнообразная группа наземных позвоночных, в том числе по размеру – от крошечной землеройки (около 2 г) до африканского слона (10−12 тонн). Самое крупное в истории Земли млекопитающее — семнадцатитонный индрикотериум (Indricotherium transouralicum), похожий на гигантского безрогого носорога, жил в Евразии 34 млн лет назад. Но появились млекопитающие (примерно 240−230 млн лет назад) очень скромно и незаметно – мелкие животные, ведущие ночной образ жизни. В течение долгого времени они оставались такими: размер млекопитающих колебался от 3−5 г до 10−15 кг, так что только самые крупные из них равнялись по размеру мелким динозаврам. Перелом произошел с вымиранием динозавров – 65 млн лет назад. Это событие открыло млекопитающим дорогу к достижению больших размеров и разнообразия, говорят ученые, изучив закономерности эволюции размеров тела этих животных. Международная команда из Мексики, США, Израиля, Финляндии, Швеции и Канады составила уникальную базу данных размеров млекопитающих, живших в разные эпохи на разных континентах.

Одни гиганты освободили место другим

«Когда вымерли гигантские динозавры, освободились огромные ресурсы растительной пищи, — объясняет Джессика Теодор (Dr. Jessica Theodor), доцент Университета Калгари (University of Calgary), участник исследования. – Ими воспользовались млекопитающие. Но для того, чтобы питаться растительностью энергетически эффективно, им надо было увеличиться в размере». Перестройка произошла по эволюционным меркам невероятно быстро: за 25 миллионов лет млекопитающие выросли от 10−15 кг до 17 тонн. При этом все экосистемы, по словам ученых, переориентировались на млекопитающих, которые достигли огромного разнообразия и заняли экологические ниши, освобожденные динозаврами.

Биологи впервые просчитали такой сценарий математическими методами. Для этого они собрали базу данных по размерам всех современных и вымерших млекопитающих. Для каждой группы животных, живущей в разные эпохи, исследователи нашли самого крупного зверя. И построили кривые увеличения максимального размера тела отдельно для каждого из 15 отрядов и для каждого из четырех континентов: Евразия, Африка, Северная и Южная Америка. Для оценки размеров тела вымерших зверей ученые пользовались ископаемыми остатками, в частности, зубами, которые довольно точно соответствуют размеру тела.

Млекопитающие росли по единому сценарию

Кривые во всех случаях получились удивительно похожими. Все имели характер «распределения Гомпертца» — начинались с нерезкого подъема, затем следовал экспотенциальный рост, выход на плато и некоторый спад. Траектории роста и его скорость совпали для всех континентов и для всех групп млекопитающих.

Наибольшего размера достигли травоядные млекопитающие: уже упоминавшиеся индотериумы (непарнокопытные), дейнотериумы (древние хоботные). В пределах от 40 до 34 млн лет на всех континентах гигантские травоядные заполнили сходные экологические ниши. Хищные млекопитающие увеличивались в размерах по тому же сценарию, хотя никогда не достигали такой величины, как травоядные. Для наземного плотоядного зверя по законам физиологии предельная масса составляет около тонны. Этого предела около 40 млн лет назад достигли креодонты (Creodonta) – вымершие плотоядные млекопитающие, предшествующие настоящим хищным (Carnivora). В отношении млекопитающих действует такой закон: максимальная масса хищных примерно на порядок меньше массы травоядных, так масса тигров, львов и медведей примерно на порядок меньше массы слонов.

Помогли пространство и холод

Глобальный сценарий укрупнения млекопитающих подсказал ученым, что он реализовывался под влиянием одних и тех же внешних факторов. Они сравнили кривые увеличения размеров с кривыми изменения глобальной температуры, уровня кислорода в атмосфере и площадью суши. Анализ показал, что достоверное влияние на экспотенциальную фазу укрупнения оказали два фактора: температура и площадь суши.

Эти факторы связаны между собой, говорят ученые, поскольку в период похолодания вода скапливается в ледяных щитах, уровень океана понижается и открывается больше наземного пространства. По графику, приведенному в статье, в период от 65 млн лет назад до 55 млн лет назад прибавка наземного пространства составила около 107 км2. Очевидно, что крупному зверю требуется большая площадь с кормовыми ресурсами, поэтому расширение суши способствовало укрупнению. Что касается климата, то здесь действует правило Бергмана. В соответствии с ним, у крупных животных ниже отношение поверхности тела к объему, поэтому они легче переносят холод. Так что похолодание также способствует укрупнению.

Конечный вывод ученых состоит в том, что первичный рост млекопитающих вызван гибелью динозавров. Из-за него млекопитающие смогли разнообразиться. Но затем главную роль в росте размеров начали играть температура и площадь суши.

Статья о том, почему млекопитающие выросли, опубликована в Science.


Источник: Infox.ru


Международная группа учёных впервые во всех подробностях показала, как исчезновение динозавров повлияло на увеличение млекопитающих в размерах.

Вымершие индрикотерий и дейнотерий в сравнении с современным  африканским слоном и человеком (иллюстрация авторов исследования) Вымершие индрикотерий и дейнотерий в сравнении с современным африканским слоном и человеком (иллюстрация авторов исследования) Млекопитающие возникли 210 млн лет назад и в течение первых 140 млн лет оставались сравнительно маленькими (10–100 г), пока в экосистеме доминировали динозавры и прочие гигантские рептилии. Мел-палеогеновое вымирание (65 млн лет назад) не обошло стороной млекопитающих, но всё же они не исчезли полностью, а выжившие обладали рядом черт, которые помогли им адаптироваться к новым условиям: обычно это были небольшие всеядные зверьки, жившие в норах.

Масштабное исследование ископаемых останков на всех континентах показало, что вскоре после великого вымирания млекопитающие стали очень быстро увеличиваться в размерах, достигнув своего первого пика в олигоцене (ок. 34 млн лет назад) в Евразии, а второго — в миоцене (ок. 10 млн лет назад) в Евразии и Африке.

Некоторые млекопитающие остались маленькими и заняли экологические ниши, принадлежавшие другим существам таких же размеров. Что же касается тех животных, которые «решили» расти, то их рост продолжался непрерывно вне зависимости от диеты и предков на всех континентах. Именно это обстоятельство и позволяет учёным говорить о том, что млекопитающие увеличивались благодаря вымиранию других гигантских видов, то есть освобождению экологических ниш.

И всё же млекопитающим не удалось сравниться с динозаврами. Родственник современного носорога Indricotherium transouralicum достигал в высоту 5,5 м, а весил при этом 15–17 т. Аргентинозавр мог вымахать на 40 м и весить 110 т! Руководитель исследования Фелиса Смит из Университета Нью-Мексико (США) видит причину в теплокровности млекопитающих. Около 90% потребляемой нами энергии идёт на поддержание температуры тела, что ограничивает возможности роста.

Гигантские млекопитающие окончательно исчезли с лица земли в результате плейстоценового вымирания. Большинство специалистов сходятся во мнении, что его причиной стала прежде всего человеческая деятельность.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Палеонтологи из США изучили останки вымершего пресмыкающегося Uatchitodon и реконструировали ход эволюции системы впрыскивания яда у змей.

Зубы двух видов Uatchitodon. Чёрной стрелкой обозначен канал для доставки яда,  а белой — пульповая полость. (Иллюстрация из журнала Naturwissenschaften.) Зубы двух видов Uatchitodon. Чёрной стрелкой обозначен канал для доставки яда, а белой — пульповая полость. (Иллюстрация из журнала Naturwissenschaften.) Современные рептилии могут убивать добычу с помощью специализированных ядопроводящих зубов, которые действуют подобно шприцу. Поскольку зубы с полыми внутренними каналами встречаются даже у древнейших известных змей эпохи миоцена, проследить эволюцию этой системы доставки яда не удавалось.

Наиболее вероятным сценарием считалось развитие каналов из бороздок на поверхности зубов, которые можно наблюдать, к примеру, у ящериц Heloderma suspectum. В пользу этой теории свидетельствовала установленная биологами схема развития клыков змеи, постепенно меняющих форму и совершающих переход от открытой канавки к защищённому каналу.

Эволюционную основу процесса, по утверждению авторов, можно изучать на примере пресмыкающихся верхнего триаса Uatchitodon, которые известны только по сохранившимся зубам. Рассмотрев образцы из Виргинии, Северной Каролины и Аризоны, палеонтологи заключили, что в последних двух штатах были найдены останки нового вида древних рептилий, названного Uatchitodon schneideri. У особей «виргинского» вида, Uatchitodon kroehleri, на зубах сохранялись канавки различной длины и глубины, тогда как у более поздних Uatchitodon schneideri бороздки закрывались, а на поверхности оставался только едва заметный «шов».

Коллеги учёных согласны с тем, что такой механизм появления ядопроводящих зубов выглядит разумно и мог приносить животным пользу даже на начальных стадиях эволюции. Впрочем, герпетолог Вольфганг Вюстер (Wolfgang Wüster) из Университета Бангора (Ирландия) советует дождаться обнаружения челюстей двух видов Uatchitodon, которые должны заметно отличаться друг от друга, если Uatchitodon schneideri действительно научились впрыскивать яд. «Шприц без поршня бесполезен, так что мне бы очень хотелось посмотреть на челюсти», — говорит г-н Вюстер.

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Naturwissenschaften.

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Согласно гипотезе российских ученых, бактерия чумы появилась из псевдотуберкулеза в позднем плейстоцене в Ценнтральной Азии. Видообразованию помогло похолодание. И оригинальный способ, которым грызуны защищались от холода.

  Тарбаган (монгольский сурок) Тарбаган (монгольский сурок) В последнее время появилось много попыток реконструировать распространение по миру возбудителя чумы и дать биологическое объяснение пандемиям, поражавшим человечество. Напомним, что наиболее сокрушительными оказались три эпидемии: «юстинианова чума» (551–580 гг), возникшая в византийской империи, «черная смерть» (1346−1351 гг), которая унесла треть населения Европы, и пандемия конца XIX – начала XX века. Сегодня ученые располагают молекулярно-генетическими методами, позволяющими анализировать древнюю ДНК и сравнивать различные популяции бактерий по всему миру. Чуму изучают и российские ученые. Виктор и Нина Сунцовы из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН на основании результатов многолетнего исследования природных очагов в популяциях грызунов предложили модель возникновения чумной палочки (Yersinia pestis ) из бактерии псевдотуберкулеза (Yersinia pseudotuberculosis) в позднем плейстоцене около 20 тысяч лет назад.

Разные подходы к одному явлению

То, что предком чумной бактерии стал возбудитель псевдотуберкулеза, вызывающий дальневосточную скарлатиноподобную лихорадку, доказано бесспорно. Но дискуссионным остается вопрос, где и как это могло произойти. Как объяснил корреспонденту Infox.ru Виктор Сунцов, молекулярные генетики считают, что в основе преобразования псевдотуберкулезного микроба в возбудителя чумы лежит горизонтальный перенос генов. Это явление, когда микроорганизмы, соседствуя в популяциях, могут обмениваться между собой генами. Таким способом, предполагают ученые, бактерия псевдотуберкулеза приобрела со стороны специфические плазмиды (дополнительные кольцевые фрагменты бактериальной ДНК), генные блоки и многочисленные мобильные генетические элементы. Плазмиды pFra и pPst в большой мере обеспечивают вирулентность и патогенность бактерии. Но, подчеркивает доктор Сунцов, никто из молекулярных генетиков не описывает, откуда взялись эти генные элементы и при каких условиях в природе мог произойти процесс их горизонтальной передачи. С точки зрения российских ученых, молекулярно-генетический подход, при многих его преимуществах над классическими, рассматривает возникновение нового вида в отрыве от окружающей среды. Особенность работы российских ученых состоит в опоре на классический экологический подход.

Чумная бактерия живет не только от эпидемии к эпидемии, а постоянно сохраняется в природных очагах, включающих два компонента – популяции грызунов и блох. Возбудитель паразитирует в крови грызунов и передается от одного зверька к другому через блох, у которых микроб сохраняется в пищеварительном тракте. Бактерия чумы – паразит крови и лимфы. Но интрига в том, что бактерия псевдотуберкулеза, прямой предок возбудителя чумы – кишечный паразит. Гипотеза российских ученых объясняет, как могло произойти такое изменение паразитической природы возбудителя инфекции.

Как сурок и блоха вывели чуму

Виктор Сунцов и его коллеги работали в центральноазиатском природном очаге чумы в Туве. Здесь живет монгольский сурок-тарбаган (Marmota sibirica), на котором паразитируют блохи (Oropsylla silantiewi). В этой паразитарной системе и циркулирует исходная, наиболее древняя чумная бактерия (Yersinia pestis). Биологи считают, что условия для ее появления сложились в конце позднего плейстоцена (сартанский период в Азии, 22−15 тыс. лет назад). Это время характеризуется максимальным за весь период кайнозоя похолоданием, когда в Центральной Азии сложился ультраконтинентальный климат, при котором почва зимой промерзала до двух метров, включая зимовочные гнезда сурков. При такой холодной зимовке личинки блох, обычно живущие в выстилке гнезда и питающиеся органическим субстратом, переходят на тело спящего сурка. Перемещаясь в его шерсти, некоторые из них оказываются в ротовой полости и начинают питаться тканью слизистой оболочки ротовой полости, при этом наносят микротравмы. Эти микротравмы и становятся теми воротами, через которые бактерия псевдотуберкулеза попадает в кровь. Кровь спящего сурка не свертывается, и ротовые раны кровоточат длительное время.

А в ротовой полости бактерии оказываются из-за особенности поведения монгольского сурка. Перед началом зимовки эти грызуны затыкают вход зимовочной норы пробкой, сделанной из лепешек собственных экскрементов и из смеси фекалий с камешками и щебнем. Для этого они накапливают экскременты в специальных «туалетных» камерах. Поскольку строительный материал они переносят во рту, туда же попадают бактерии из фекалий.

Итак, бактерия попадает в кровь монгольского сурка, откуда она уже не может выйти во внешнюю среду (только в пищеварительный тракт блохи и обратно в кровь хозяина при укусах блох). Таким образом, микробы оказываются в изолированной популяции, а это, если следовать постулатам эволюционной теории, благоприятствует появлению изменений. К тому же, в этой системе складывается своеобразный температурный режим. Температура крови глубоко спящего сурка составляет около 5 градусов. Но животные часто просыпаются, при этом температура их тела постепенно в течение суток поднимается до 37 градусов. Сурки зимуют группами до 20 зверьков, и просыпаются неодновременно. Так что в любой момент времени блоха может кусать зверьков с самой разной температурой крови. Ученые считают, что именно такая среда создала условия для постепенной эволюции бактерий, поскольку микроб псевдотуберкулеза хорошо переносит холод, а чумной микроб наиболее ярко проявляет свои видовые свойства в организме теплокровных хозяев, имеющих температуру тела 37 градусов.

В этой замкнутой системе, согласно гипотезе, бактерия видоизменилась и через промежуточные формы постепенно приобрела все видоспецифические генетические элементы, то есть, превратилась в высоковирулентную и высокопатогенную бактерию чумы. В промежуточной среде, начиная с 26 градусов, бактерии чумы начинают синтезировать антибиотик пестицин, который убивает конкурентов – таким способом новый вид отделился от своего предка.

Виктор Сунцов считает, что новообразованного возбудителя чумы следовало бы отнести к новому роду или даже семейству, так как микроб полностью сменил образ жизни. Но для сохранения привычной системы обе бактерии, старую и новую, относят к одному роду Yersinia.

Чума завоевала мир благодаря крысам

Дальнейшее распространение возбудителя, по мнению российских биологов, происходило по принципу «масляного пятна», медленно расползающегося из Центральной Азии с участием других систем «грызун-блоха». «В результате в течение голоцена граница естественного природного ареала чумы охватила обширные пространства с востока на запад – от Маньчжурии до Кавказа и Иранского Курдистана, и с севера на юг – от Южной Сибири, северного Казахстана и северного Прикаспия до юга Индостана», — пояснил Сунцов. В процессе этого распространения формировались разные подвиды микроорганизма. А затем в дело вступил человеческий фактор, и чумная бактерия передавалась уже в антропогенных очагах при помощи крыс. С крысами на кораблях чума преодолела моря и океаны и завоевала Африку и Новый Свет.

По мнению Виктора Сунцова, данный сценарий соответствует современному эволюционному учению – синтетической теории эволюции. Российские биологи подчеркивают, что стоят на позициях дарвинизма. С этих позиций видообразование происходит путем постепенного накопления изменений в изолированной популяции в условиях определенной окружающей среды. Один вид дает начало другому виду через отделившиеся популяции промежуточных форм, а не скачком. Биолог считает, что предложенный сценарий возникновения чумного микроба может служить наглядной иллюстрацией дарвиновского принципа видообразования.


Источник: Infox.ru


Более миллиарда лет прошло от появления одноклеточных до "изобретения" ядра клетки и рождения ряда других новшеств. Только тогда открылась дорога к первым многоклеточным существам, давшим начало трём царствам животных, растений и грибов. Европейские учёные выдвинули новое объяснение этого преображения, идущее вразрез с существовавшими до сих пор представлениями.

Эукариоты сумели завоевать мир  в первую очередь потому, что  придумали митохондрии –  специализированные  энергетические узлы клетки (на  этой модели они показаны  розовым) (фото Donald Bliss,  Sriram Subramaniam, National  Library of Medicine, NIH) Эукариоты сумели завоевать мир в первую очередь потому, что придумали митохондрии – специализированные энергетические узлы клетки (на этой модели они показаны розовым) (фото Donald Bliss, Sriram Subramaniam, National Library of Medicine, NIH) Прокариоты (доядерные одноклеточные) родились приблизительно 3,8 миллиарда лет назад. Более продвинутые по строению организмы — эукариоты (их клетки содержат ядро) — возникли более двух миллиардов лет назад. И от них порядка одного миллиарда лет назад уже стартовала эволюция многоклеточных существ.

Длина митохондрий колеблется примерно от 1 до 70 микрометров,  а диаметр – от 0,5 до 10 мкм (иллюстрация Odra Noel)Длина митохондрий колеблется примерно от 1 до 70 микрометров, а диаметр – от 0,5 до 10 мкм (иллюстрация Odra Noel)Теперь два таких создания – Ник Лейн (Nick Lane) из университетского колледжа Лондона (UCL) и Уильям Мартин (William Martin) из института ботаники университета Дюссельдорфа – разработали оригинальную теорию. По ней выходит, что ключом к появлению эукариот стало не изобретение ядра (как рассуждали учёные 70 лет), а возникновение митохондрий.

Принято считать, что сначала от прокариот родились более совершенные ядерные клетки, полагавшиеся на старые энергетические механизмы, а уже позже новобранцы обзавелись митохондриями. Последним отводилась важная роль в дальнейшей эволюции эукариот, но не роль краеугольного камня, лежащего в самой её основе.

"Мы показали, что первый вариант не сработает. Для развития сложности клетки ей необходимы митохондрии", — поясняет Мартин. "Наша гипотеза опровергает традиционную точку зрения, будто переход к эукариотическим клеткам требовал только лишь надлежащих мутаций", — вторит ему Лейн.

По теории симбиогенеза, митохондрии (так же как и пластиды) первоначально были отдельными одноклеточными организмами. Их захватили другие клетки, превратив в эндосимбионтов. Постепенно "квартиранты" утратили способность к самостоятельному существованию и превратились в органоиды.

Уильям и Ник говорят, что этот удачный шаг случился лишь один раз за всю историю эволюции. Вместо того чтобы стать паразитом и эксплуатировать клетку-хозяина, убивая её, предок митохондрии и приютившая его клетка пошли на сотрудничество.

Митохондрии внутри клетки (флуоресцируют зелёным). На врезках:  Мартин (слева) и Лейн. Детали нового исследования можно найти в  статье в Nature и пресс-релизе UCL (фотографии Douglas Kline,  molevol.de, nick-lane.net). Митохондрии внутри клетки (флуоресцируют зелёным). На врезках: Мартин (слева) и Лейн. Детали нового исследования можно найти в статье в Nature и пресс-релизе UCL (фотографии Douglas Kline, molevol.de, nick-lane.net). Они развивались совместно, при этом эндосимбионт постепенно оттачивал одно умение — синтез АТФ. Внутренняя клетка уменьшалась в размерах и передавала часть своих второстепенных генов в ядро. Так митохондрии оставили у себя лишь ту часть исходной ДНК, что была им необходима для работы в качестве "живой электростанции".

Число митохондрий (показаны красным) в одной клетке варьируется от  единственного экземпляра (в основном в одноклеточных эукариотах) до  двух тысяч (например, в клетках печени человека)  (иллюстрация Odra Noel)Число митохондрий (показаны красным) в одной клетке варьируется от единственного экземпляра (в основном в одноклеточных эукариотах) до двух тысяч (например, в клетках печени человека) (иллюстрация Odra Noel)Появление митохондрий в плане энергетики можно сравнить с изобретением ракеты после телеги, ведь ядерные клетки в среднем в тысячу раз больше по объёму, чем клетки без ядра.

Последние, казалось бы, тоже могут расти в размерах и сложности устройства (тут есть единичные яркие примеры). Но на этом пути крохотных существ ждёт подвох: по мере геометрического роста быстро падает отношение площади поверхности к объёму.

Между тем простые клетки генерируют энергию при помощи покрывающей их мембраны. Так что в крупной прокариотической клетке может быть полным-полно места для новых генов, но ей просто не хватит энергии для синтеза белков по этим "инструкциям".

Простое увеличение складок внешней мембраны положение не особо спасает (хотя и такие клетки известны). С данным способом наращивания мощности увеличивается и число ошибок в работе энергетической системы. В клетке накапливаются нежелательные молекулы, способные её погубить.

Митохондрии — блестящее изобретение природы. Увеличивая их количество, можно наращивать энергетические возможности клетки без роста её внешней поверхности. При этом каждая митохондрия обладает ещё и встроенными механизмами контроля и ремонта.

И ещё плюс инновации: митохондриальная ДНК невелика и очень экономна. Для её копирования не требуется много ресурсов. А вот бактериям, чтобы нарастить свои энергетические возможности, остаётся разве что создавать множество копий полного своего генома. Но такое развитие быстро приводит к энергетическому тупику.

Сравнение энергетики разных клеток  и их схемы. a) – средний прокариот  (Escherichia), b) – очень крупный  прокариот (Thiomargarita) и  (c) средний эукариот (Euglena).  На диаграммах показаны (сверху вниз):  мощность (ватты) на грамм клетки (d),  мощность (фемтоватты) на один ген (e)  и мощность (пиковатты) на гаплоидный  геном (f) (иллюстрации Nick Lane,  William Martin/Nature).  Сравнение энергетики разных клеток и их схемы. a) – средний прокариот (Escherichia), b) – очень крупный прокариот (Thiomargarita) и (c) средний эукариот (Euglena). На диаграммах показаны (сверху вниз): мощность (ватты) на грамм клетки (d), мощность (фемтоватты) на один ген (e) и мощность (пиковатты) на гаплоидный геном (f) (иллюстрации Nick Lane, William Martin/Nature)Авторы работы посчитали, что средняя эукариотическая клетка теоретически может нести в 200 тысяч раз больше генов, чем средняя бактерия. Эукариот можно представить как библиотеку с большим числом полок — заполняй книгами вволю. Ну а более протяжённый геном — это основа для дальнейшего совершенствования строения клетки и её метаболизма, появления новых регуляторных цепей.

По вычислениям Лейна и Мартина, на каждый ген своего наследственного кода эукариоты располагают на четыре-пять порядков большим запасом энергии, чем бактерии. С этой точки зрения бактерии находятся на дне энергетической пропасти, выбраться из которой они не могут.

Переход клеток к выработке энергии с помощью митохондрий можно сравнить с промышленной революцией. Вместо того чтобы линейно наращивать размер мануфактуры, клетки пошли на качественное изменение: они построили "завод" и поставили в него ряды специализированных "станков".

Потому, несмотря на миллиарды лет существования, прокариоты и поныне остались относительно простыми существами, а эукариоты давным-давно изобрели новые средства передачи сигналов между клетками и шагнули в сторону многоклеточных форм жизни. Нас с вами.

Теория европейских учёных, кстати, может пригодиться и в оценке вероятности существования сложных форм жизни на других мирах.

Дело в том, что примеры поглощения бактериями других клеток — крайне редки. Это означает, что, однажды возникнув, жизнь на многие эоны может задержаться на простой одноклеточной стадии. До тех пор, пока счастливый случай не поможет ей изобрести внутриклеточные энергетические фабрики. "Основные принципы являются универсальными. Даже инопланетянам необходимы митохондрии", — заключает Лейн. 


 

Источник: MEMBRANA


 

 

Эволюцию современных опоссумов со времён вымирания динозавров отследила международная команда исследователей из США, Германии и Швейцарии. Среди прочего полученные данные показывают, что Северная Америка, возможно, является родиной всех ныне живущих сумчатых.

Челюсть Mimoperadectes houdei  (фото Ines Horovitz et al.)  Челюсть Mimoperadectes houdei (фото Ines Horovitz et al.) Работа, опубликованная в свободном доступе в журнале PLoS ONE, описывает новый вид так называемых peradectids, родственной современным опоссумам группы сумчатых, известной в основном по окаменелостям, найденным в Северной Америке и Евразии.

Учёные провели подробную компьютерную томографию  черепа Mimoperadectes houdei, получив множество данных о  внутренней анатомии зверька. Сканирование подтвердило эволюционную  связь с ныне живущими опоссумами, обнаружив достаточно много  схожих черт (иллюстрация Ines Horovitz et al., фото Jeff Gage)Учёные провели подробную компьютерную томографию черепа Mimoperadectes houdei, получив множество данных о внутренней анатомии зверька. Сканирование подтвердило эволюционную связь с ныне живущими опоссумами, обнаружив достаточно много схожих черт (иллюстрация Ines Horovitz et al., фото Jeff Gage)Животные данного семейства впервые появились на Североамериканском континенте около 65 миллионов лет назад, примерно во время вымирания динозавров. Найденный в бассейне Вайоминг череп существа, получившего имя Mimoperadectes houdei, сохранился достаточно хорошо, несмотря на возраст в 55 миллионов лет.

Большинство североамериканских сумчатых, живших в палеоцене и раннем эоцене (то есть в период с 56 до 48 миллионов лет назад), были значительно меньше по размеру, чем вновь открытый вид.

Другой любопытный зверёк, анализируемый в исследовании, – это пара Herpetotherium — представителей группы Herpetotheriidae, жившей 30 миллионов лет назад и оставившей два прекрасно сохранившихся скелета. Авторы работы доказывают, что данная группа – сестринская для всех сумчатых и может добавить новые ключи к пониманию эволюции последних.

Изучив и сравнив данные ископаемые, биологи пришли к выводу, что 65 миллионов лет – это минимальная планка, когда произошёл эволюционный раскол между предком опоссумов и родоначальником всех остальных сумчатых.

По версии авторов новой работы, сумчатые мигрировали из Северной Америки в Южную, а далее – в Антарктиду и Австралию, которые когда-то были соединены.

Сделанная художником реконструкция того, как могли выглядеть  (A) Herpetotherium и (B) Mimoperadectes (иллюстрация Jorge Gonzalez). Сделанная художником реконструкция того, как могли выглядеть (A) Herpetotherium и (B) Mimoperadectes (иллюстрация Jorge Gonzalez). Интересно, что североамериканские сумчатые вымерли в начале миоцена, около 20 миллионов лет назад. Однако через Панамский перешеек около 3 миллионов лет назад два вида опоссумов из Южной Америки перебрались в Северную, вернув ей сумчатых вновь.

"В некоторых районах Северной Америки и сегодня опоссумы – самые распространённые млекопитающие, — говорит соавтор исследования Джонатан Блох (Johathan Bloch) из университета Флориды. – А эти окаменелости — ровесники динозавров, они наглядно показывают нам, как глубоки корни опоссумов в этой земле".

В своей статье Джонатан и его коллеги из университетов Бонна (Universität Bonn) и Цюриха (UZH), а также музея естествознания Касселя (Naturkundemuseum im Ottoneum – Kassel) отмечают, что в начале кайнозоя Северная Америка сыграла важную роль в эволюции сумчатых и, вероятно, даже была центром происхождения ныне живущих сумчатых в целом и опоссумов в частности.
Читайте также о древнейшем сумчатом Европы и результатах расшифровки генома опоссума.


Источник: MEMBRANA


Массовое исчезновение рыб, которое произошло 360 млн лет назад, дало толчок развитию позвоночных животных и в конечном итоге человека, полагают ученые. Едва ли не полное вымирание животных, одно из пяти в истории нашей планеты, произошло по неизвестной до сих пор причине в то самое время, когда первые позвоночные животные начали выходить из воды на сушу.

Животный мир девонаЖивотный мир девонаНесколько видов животных, вышедших из воды и сумевших выжить, стали предками всех позвоночных животных, включая и людей, сообщают биологи из университета Чикаго в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. "Под удар попали все живые организмы, - объясняет Лорен Саллан, главный автор статьи. - Исчезновение было всеобщим и полным. После него началось стремительное развитие позвоночных животных, превративших планету в совершенно иной мир".

Девонский период, начавшийся 416 млн лет назад и завершившийся 359 млн лет назад, иногда также называют Веком рыб, потому что земные океаны и моря изобиловали рыбами и морскими животными. В те давние времена в океанах доминировали пластинокожие панцирные рыбы типа дунклеостея - эта рыба достигала в длину 8-10 метров, а по силе укуса не уступал тираннозаврам.

Также в указанный период в океане жили кистеперые рыбы, похожие на современных двоякодышащих рыб. Лучеперые рыбы, акулы и четвероногие морские животные хотя и жили в девоне, но были в явном меньшинстве. Однако между концом девонского периода и следующим за ним каменноугольным периодом пластинокожие рыбы полностью исчезли, а лучеперые быстро заменили кистеперых рыб и стали доминирующей группой. Это положение вещей сохраняется и сейчас.

В конце девона произошло какое-то катастрофическое событие, практически уничтожившее всю жизнь на Земле и позволившее ей развиваться с чистого листа. Немногие уцелевшие животные отлично приспособились к окружающим условиям и начали расселяться по всей планете.

Ученые давно предполагали, что произошедшее в конце девона (397,5-385,3 млн лет назад) массовое исчезновение животных (событие Келлвассера), считающееся одним из большой пятерки массовых вымираний живых организмов, стало причиной полного исчезновения беспозвоночных морских животных. Однако анализ ископаемых останков позвоночных животных позволил уточнить дату. Критический переход к массовому разнообразию видов произошел на 15 млн лет позднее, после Хангенбергского массового исчезновения.

Перед вымиранием кистеперые рыбы, такие, как рыбоног, хищник с крокодилообразной головой, достигавший длины 1,5 м, и самое ранее из четвероногих животных - ихтиостега - делали первые робкие "шаги", чтобы перебраться на сушу. Но после массового исчезновения их ископаемых останков, известных в палеонтологии как пробел Ромера, совсем исчезли останки тетрапод. Эта загадка не давала покоя палеонтологам много лет.

ДунклеостеяДунклеостеяИсследование Лорен Саллан позволяет предположить, что пробел длительностью в 15 млн лет был как бы "похмельем" после Хангенбергского события. Затем тетраподы наконец пришли в себя. Те из них, что выжили, очевидно, и стали очень далекими предками огромного разнообразия современных позвоночных животных, живущих сейчас на суше. Признаки современных позвоночных, такие, как, например, пятипалые конечности, появляются у всех млекопитающих, птиц и рептилий уже в зародыше и вполне могли быть заданы этим ранним предком.

Исследование Саллан стало возможным благодаря недавнему прорыву в заполнении ископаемой истории позвоночных животных. Дату более раннего исчезновения животных ранее определяли на основе анализа ископаемых беспозвоночных животных, таких, как моллюски, которых было очень много. Однако, получив большой объем новых данных по позвоночным и при помощи новых методов анализа, позаимствованных у современных экологов, Саллан сумела разглядеть внезапные изменения в составе видов до и после Хангенбергского события.

Сейчас ученые удивленно пожимают плечами, не понимая, почему они так долго не обращали внимания на такое большое вымирание животных, как Хангенбергское.

Установив время начала расцвета позвоночных животных, палеонтологи по-прежнему пребывают в неведении относительно того, какое событие спровоцировало массовое исчезновение животных 360 млн лет назад. Некоторые исследователи сумели обнаружить следы существенных льдов в конце девонского периода. Оледенение вполне могло значительно понизить уровень воды в океанах и, естественно, отрицательно повлиять на жизнь в воде. Первые деревья в некоторых регионах тоже могли вызвать изменения в атмосфере, катастрофические для мира животных.

Лорен Саллан с коллегами также не смогла ответить еще на один вопрос: почему виды животных, доминировавшие до исчезновения, не смогли восстановиться, в то время как другие виды расселились по всей планете. Какими бы ни были ответы на эти вопросы, последствия тех событий ощущаются на Земле и сейчас.


Источник: ФАКТNEWS


Страница 10 из 10

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Палеонтологи извлекли из морских лилий древнейшую органику

23-02-2013 Просмотров:5417 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Палеонтологи извлекли из морских лилий древнейшую органику

В морских лилиях, обитавших в каменноугольном периоде на территории Среднего Запада США, сохранились органические молекулы, считают американские ученые. Извлеченные ими образцы органики являются древнейшими из тех, что когда-либо попадали в...

История кишечных паразитов началась ещё до эпохи динозавров

31-01-2013 Просмотров:5833 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

История кишечных паразитов началась ещё до эпохи динозавров

Яйца ленточного червя, найденные в экскрементах жившей 270 млн лет назад акулы, говорят о том, что паразиты одолевали животных намного раньше, чем считалось. Акулий копролит (фото Luiz Flavio Lopes)Ленточные черви цепляются...

Гибкие ноги комара помогают ему ходить по воде

04-03-2015 Просмотров:2570 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Гибкие ноги комара помогают ему ходить по воде

Группа китайских инженеров под руководством С.Ц. Куна (X.Q. Kong) из Ляонингского технологического университета исследовала, что позволяет комарам ходить по воде аки посуху. Свои результаты они опубликовали в журнале AIP Advances. ВодомеркаХорошо известно, что...

Сойки обворовывают друг друга на слух

05-12-2012 Просмотров:6575 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Сойки обворовывают друг друга на слух

Некоторые виды птиц делают запасы корма, который прячут в тайниках. Вы наверняка слышали о таком поведении соек. Однако их тайники часто оказываются разграбленными воронами, галками, да и другими сойками. Причём...

Палеонтологи вычислили, сколько крови блохи выпивали из динозавров

03-02-2015 Просмотров:2895 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Палеонтологи вычислили, сколько крови блохи выпивали из динозавров

Ученые впервые обнаружили мезозойскую блоху с растянутым брюшком. Скорее всего, она окаменела, напившись крови динозавров или примитивных птиц. Блоха мелового периодаОб этом говорится в статье китайских палеонтологов из Столичного педагогического университета, опубликованной в...

top-iconВверх

© 2009-2017 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.