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


Новости Эволюции (135)

Птицы появились на много миллионов лет раньше, чем это считалось ранее, заявили палеонтологи университета Бристоля. Они рассчитали время появления первых птиц на основании темпов эволюции ключевых адаптаций этой группы и получили неожиданные результаты.

ParavesParavesАспирант геологического факультета Марк Путтик и его соавторы решили, что ключевыми характеристиками, непосредственно предшествовавшими возникновению полета, превратившего динозавров в птиц, были уменьшение размеров тела и увеличение передних конечностей, благодаря оперению превращающихся в крылья. Исследовав историю возникновения этих адаптаций, ученые пришли к выводу, что самые первые существа, имеющие право претендовать на звание птиц, появились примерно на 20 млн лет раньше знаменитого археоптерикса и принадлежали к кладе Paraves, в которую наряду с настоящими птицами входило и большое количество разнообразных ящеров.

"Мы были удивлены, обнаружив, что ключевые изменения в размерах тела произошли практически в самом начале формирования Paraves, – отметил Путтик. – Это происходило по крайней мере на 20 млн лет раньше, чем появилась первоптица Archaeopteryx, и это показывает, что способность к полету у птиц развивалась на протяжении нескольких эволюционных этапов".

Маленькими и легкими, как птичка, были сразу несколько десятков динозавров, продолжают палеонтологи. Однако имеющиеся у большинства из них крылья не допускали махового полета и позволяли лишь планировать подобно летягам или парашютистам. "Из всех этих многочисленных планеров только настоящие птицы обладали способностью хлопать крыльями, – рассказал соавтор исследования, профессор палеонтологии Бристольского университета Майк Бентон. – Но Archaeopteryx вовсе не был родоначальником этой примечательной группы".

Чтобы установить все это, ученые прибегли к использованию новых статистических методов, которые определяют скорость изменения разных характеристик в общем эволюционном древе, находя на нем участки быстрой, "взрывной" эволюции. "До сих пор мы могли только догадываться, где происходили основные эволюционные переходы, – пояснил доктор Гэвин Томас из университета Шеффилда, также принимавший участие в работе. – Но новые методы точно фиксируют изменения. Небольшой размер птиц и их длинные крылья появились намного раньше, чем сами птицы".

"Возникновение птиц обычно рассматривается в качестве примера быстрого эволюционного перехода, но наши данные показывают, что их основные особенности сформировались гораздо раньше появления самих птиц", – приводит PhysOrg слова Путтика.


Источник: PaleoNevs


Миллионы лет назад на Земле внезапно возникло множество новых видов живых существ, от членистоногих до иглокожих. Этот феномен назвали кембрийским взрывом, и учёные до сих пор пытаются найти ему объяснение. Одним из важных факторов кембрийского взрыва считают увеличение кислорода в атмосфере, что подтверждается и геологическими данными. Правда, не совсем понятно, почему уровень кислорода повысился именно в это время. 

Древние цианобактерии, возможно, помогли появиться на Земле новым формам жизни. (Фото Dr. Ron Dengler.)Древние цианобактерии, возможно, помогли появиться на Земле новым формам жизни. (Фото Dr. Ron Dengler.)Исследователи из Бристольского университета (Великобритания) полагают, что дело тут было не столько в кислороде, сколько в азоте. Используя генетические данные, они попытались восстановить взаимоотношения между сине-зелёными водорослями, кои, благодаря своему фотосинтезу, могли вызвать в атмосфере значительные перемены и повлиять тем самым на пути эволюции. 

В журнале Current Biology исследователи сообщают, что среди тогдашних цианобактерий были такие, которые могли превращать атмосферный азот в биодоступную форму, и в таком биодоступном виде он вполне мог входить в морскую экосистему. Геномный анализ показал, что такие виды сине-зелёных водорослей могли появиться около 800 млн лет назад. 

Тут надо вспомнить знаменитую кислородную катастрофу, которая случилась около 2,3 млрд лет назад. Тогда в атмосфере благодаря тем же цианобактериям впервые появился кислород, и Земля перестала быть прежней: анаэробные организмы, которые её населяли, вынуждены были если и не исчезнуть, то сильно потесниться. Однако, по мнению Патрисии Санчес-Баракальдо (Patricia Sanchez-Baracaldo) и её коллег, эти «кислородные» цианобактерии долгое время не могли активно заселять древний океан — попросту из-за нехватки питательных веществ с биодоступным азотом. 

Этот азот им как раз предоставили другие цианобактерии, появившиеся, как уже сказано, около 800 млн лет назад. «Кислородные» цианобактерии после этого наконец-то смогли войти в полную силу: они стали активно колонизировать океан и наполнять его кислородом. А это, в свой черёд, дало толчок к развитию новых форм жизни. 

Так что кислород, с одной стороны, действительно мог спровоцировать кембрийский взрыв, но — благодаря вовремя подоспевшему биодоступному азоту.

Авторы работы утверждают, что в пользу такой последовательности событий говорят и некоторые климатические события, происходившие в то время на Земле, однако не будем забывать, что все теории, касающиеся древнейшего прошлого планеты, являются лишь более или менее вероятными. 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Возникновение и первоначальное развитие жизни на Земле вовсе не нуждались в высоком содержании кислорода. Это экспериментально доказали датские биологи, поставив опыт над современными морскими губками.

Первые в мире животные сидели на бескислородной диетеПервые в мире животные сидели на бескислородной диете Губки считаются одними из самых примитивных многоклеточных животных и очень напоминают ранние формы жизни, появившиеся на Земле в эпоху ее молодости. Например, у губок еще не существует разнообразных отдельных органов и тем более их систем, а образ жизни донных фильтраторов, который ведет большинство этих существ, отличается глубокой древностью. Поэтому аспирант университета Южной Дании Даниэль Миллс и его коллеги остановили свой выбор именно на губках, чтобы выяснить роль кислорода в возникновении и первых шагах развития жизни.

Исследователи собрали несколько морских караваев (губок Halichondria panicea), обитающих в насыщенных кислородом водах датских фьордов, и поместили в специальный аквариум. С помощью лабораторного оборудования из налитой в аквариум воды постепенно удалялся кислород, и к концу эксперимента его содержание в воде было примерно в 200 раз меньше, чем в современных морях. Но, несмотря на столь жесткие условия, морские караваи очень неплохо себя чувствовали все 10 дней эксперимента и погибать от удушья вовсе не собирались.

Результаты смелого опыта, по мнению авторов, убедительно доказывают, что примитивные живые существа, обитавшие в первобытных океанах, нуждались в кислороде намного меньше, чем их более сложные современные потомки. "Есть еще много исследователей, утверждающих, что животные не могли появиться до тех пор, пока уровень содержания кислорода не достиг достаточно высоких величин, – заявил Миллс. – Наши результаты оспаривают эту точку зрения".

Как считает датский ученый, ему удалось экспериментально подтвердить альтернативную гипотезу, согласно которой зарождение и первоначальное развитие жизни могло происходить и в практически бескислородных условиях. Кстати, одной из причин, по которым древние океаны были лишены кислорода, может быть большое количество гниющей органики – микробов и бактерий, которые тратили весь кислород на окислительные реакции собственного разложения. Губки же, фильтрующие воду и питавшиеся этой органикой, очищали от нее океан и тем самым постепенно повышали уровень содержания кислорода. А вслед за ним росла и сложность непрестанно эволюционирующих живых существ.

Результаты Миллса и его команды отлично вписывается в данные генетических исследований, уверен профессор Уильям Мартин из немецкого университета Дюссельдорфа. Хотя окаменелости животных массово появляются лишь около 600 млн лет назад, когда океаны уже были богаты кислородом, генетическое разнообразие современных ДНК указывает, что первые животные начали развиваться по крайней мере на 100 млн раньше, в еще не насыщенных кислородом водах.

Более того, митохондрии, генерирующие энергию в клетках современных животных, у многих простых форм способны длительное время функционировать без кислорода. "Изучение того, как митохондрии губок ведут себя в условиях с низким содержанием кислорода, может прояснить, как они выживают", – отметил Мартин.

По мнению доцента университета Вандербильта в Теннесси Антониса Рокаса, результаты исследования датчан весьма изящны. Однако пока неясно, действительно ли именно губки были самыми ранними животными. Некоторое время назад на эту роль были предложены гребневики, и эти "отношения чертовски трудно расшифровать", подчеркнул Рокас, отметив, что было бы интересно проверить и гребневиков на способность выживать в условиях с низким содержанием кислорода.

Вполне возможно , что губки появились раньше других и помогли океанам насытиться кислородом, считает Тимоти Лайонс, профессор биохимии Калифорнийского университета, занимающийся изменением уровня кислорода на ранней Земле. Но это не означает, что океаны нуждались в животных, чтобы обогатиться кислородом. "Мы знаем, например, что уровень кислорода, скорее всего, был очень высок немногим ранее 2 млрд лет назад – но в те времена не было никаких животных. Эволюция еще не была готова", – приводит его слова New Scientist.


Источник: PaleoNews


Если массовое вымирание крупных млекопитающих на Земле продолжится прежними темпами, то их освобождающиеся в экосистемах ниши займут крысы. При этом они вполне могут подрасти до размеров овец, уверен геолог британского университета Лестера Ян Заласевич.

050214ratus "С течением времени выжившие животные будут эволюционировать в новые формы, позволяющие им существовать и производить потомство, – рассказал ученый. – Например, в меловой период, времена динозавров, млекопитающие были очень маленькими, потому что все экологические ниши макрофауны занимали динозавры. Только после их вымирания крошечные млекопитающие стали превращаться в лошадей, бронтотериев, мастодонтов и носорогов".

Если у обычных крыс будет достаточно времени, они легко могут достичь по крайней мере размеров крупнейшего современного грызуна – капибары. Эти животные достигают веса в 80 кг, и это еще не предел для крыс будущего, ведь самые большие грызуны в истории – жившие три миллиона лет назад Josephoartegasia monesi – были крупнее быка и весили больше тонны. Как и капибара, жили джозефоартегасии в Южной Америке.

Некоторое представление о том, как и во что могут превратиться крысы в освободившихся экологических нишах, дают так называемые крысиные острова, куда крысы были завезены человеком и где они превратились в доминирующий вид. Каждый такой заселенный крысами остров по сути является эволюционной лабораторией, и со временем на каждом из островов могут появиться разные новые виды, происходящие от одного исходного.

"В настоящее время крысы населяют очень многие, если не большинство, островов мира. Однажды попав туда, они становятся чрезвычайно трудно искоренимы, и нередко доводят до вымирания других обитателей острова, – отметил Заласевич. – В результате освобождения новых экологических ниш у крыс появляется отличная возможность заполнить их в не таком уж и далеком геологическом будущем".

А поскольку одним из хорошо известных эволюционных ответов является гигантизм, крысы, если им представится такая возможность, вполне могут значительно увеличиться в размерах. Ведь даже предок крупнейшего живого существа Земли – синего кита – 50 млн лет назад был размером всего лишь с волка.

"Так что в будущем появятся тонкие крысы и толстые крысы, медленные и тяжелые крысы, быстрые и свирепые крысы, вероятно, даже водные крысы… Да и другие животные – кошки, кролики, козы – наверняка последуют их примеру", – приводит слова британского геолога пресс-релиз университета Лестера.

 


 

Источник: PaleoNews


 

Почти все позвоночные животные — за исключением бесчелюстных миног и миксин — являются счастливыми обладателями двух пар конечностей, передних и задних. Это могут быть плавники, лапы, ласты, крылья, ноги и руки — но, так или иначе, у всего огромного инфратипа челюстноротых позвоночных эти две пары конечностей непременно имеются. 

Зародыши миноги (снизу), осетра (сверху) и мыши (справа) (иллюстрация Brian Metscher / Universität Wien). Зародыши миноги (снизу), осетра (сверху) и мыши (справа) (иллюстрация Brian Metscher / Universität Wien). Но так было не всегда. Вот, например, у тех же миног и миксин никаких двух пар конечностей нет. Нет их и у более примитивных хордовых вроде оболочников. И возникает вопрос: что именно заставило древних позвоночных перейти к такому «четырёхногому» строению тела? Объяснений этому существует много, и последнее принадлежит исследователям из Венского университета (Австрия), которые утверждают, что две пары конечностей появились из-за живота.

Брайан Метшер (Brian D. Metscher) и его сотрудники объединили множество данных из предыдущих работ, касающихся и молекулярной эмбриологии, и палеонтологии. Особое внимание они уделили молекулярно-генетическим событиям, которые происходят при взаимодействии тканей развивающегося эмбриона.

На самых ранних стадиях развития у эмбриона образуются три тканевых листка: эктодерма, которая даёт начало коже и нервной системе, мезодерма, из которой образуются мышцы, кости и многие другие органы, и эндодерма, дающая начало пищеварительному тракту. Желудок с кишечником оказываются в телесной полости, мезодерма создаёт для неё оболочку и покрывает снаружи пищеварительные органы. Причём мезодерма распадается для этого на две части: одна идёт на кишечник, вторая — на внутреннюю выстилку полостных стенок. 

В журнале Evolution & Development исследователи пишут, что конечности формируются как раз в тех местах, где две части мезодермы оказываются отделены друг от друга и контактируют с эктодермой — в двух противоположных концах образующегося пищеварительного тракта. На всём остальном пространстве оба мезодермальных куска тесно соприкасаются друг с другом и с развивающимся желудочно-кишечным трактом.

То есть, проще говоря, развитие конечностей обусловлено тонкостями взаимодействия между разными сортами зародышевых тканей, а взаимодействие это определяется формированием полости, в которой болтаются кишечник с желудком. На самом конце тела, позади анального отверстия, обе части мезодермы сливаются и вместе со стенкой тела, образуемой эктодермой, формируют единственную непарную лопасть — хвост. На всём остальном протяжении тела внешний эктодермальный слой лишь в нескольких местах может оказать своё влияние на мезодерму, и при том только на один из её листков — то, что выстилает полость тела. Здесь и происходит формирование парных конечностей. 

Ну а то, что таких участков для формирования конечностей всего четыре, обусловлено — скажем об этом ещё раз — строением брюха, то есть полости с пищеварительным трактом внутри. Дальше уже идут модификации этой схемы: у кого-то эти конечности стали плавниками, у кого-то — крыльями и лапами. 

Эта гипотеза охватывает вообще все живые организмы — как ныне живущие, так и давно вымершие; для всех она постулирует один и тот же механизм возникновения конечностей, и такое единообразие, бесспорно, является преимуществом. С другой стороны, она берёт за основу данные молекулярной эмбриологии, так что её легко проверить экспериментально, и надо думать, что такая проверка будет предпринята в самое ближайшее время.

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Больше – действительно значит лучше. Во всяком случае, так было в докембрийские времена, когда первые многоклеточные организмы вступили в жестокую борьбу за существование с прежними властителями Земли – плотными бактериальными сообществами.

Дно эдиакарского моря. Реконструкция: John SibbickДно эдиакарского моря. Реконструкция: John Sibbick Исследовательская группа NASA похоже, нашла ответ на вопрос, почему на заре жизни примитивные микроскопические существа эволюционировали в более крупных животных. Большие рост и размер давали первым многоклеточным явные преимущества перед основными их конкурентами в борьбе за продовольственные ресурсы – бактериальными колониями, уверены американские и канадские ученые.

Группа смоделировала течения, существовавшие в мировом океане примерно 580 млн лет назад. Именно вода была в те времена основным источником необходимых для жизни веществ – минералов, кислорода и прочего. Поэтому, разобравшись с тем, что происходило с течениями, можно понять и почему живые существа вдруг стали быстро увеличиваться в размерах.

Основными объектами, которые исследовали палеонтологи в ходе своей работы, стали рангеоморфы – напоминавшие перья или щетки первые многоклеточные создания, встречающиеся довольно широко по всему миру и достигавшие размеров от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Они жили на экстремальных глубинах, где полностью отсутствовали возможности для фотосинтеза, уточнил ведущий автор исследования Дэвид Джейкобс, профессор эволюционной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Сложные поверхности рангеоморфов убеждает в том, что они поглощали необходимые им для жизни вещества прямо из морской воды, пишет UCLA Newsroom. Так же действовали и бактерии, с которыми первым многоклеточным пришлось конкурировать. Как оказалось, более крупные многоклеточные, приподнимаясь над морским дном, получали лучший доступ к ресурсам, переносимым придонными течениями. Более того, крупные скопления многоклеточных могли оказывать на эти течения определенное влияние, еще серьезнее улучшая условия своей жизни.

Самые высокие представители эдиакарской биоты, которую исследовало NASA, могли достигать метра и более в высоту, то есть обладали размерами, вполне сопоставимыми с современными живыми существами. В то же время бактериальные пленки – прежние обитатели донных пространств, были заключены в «двумерную плоскостную клетку», и не имели возможности дотянуться до более богатых ресурсами слоев течений.

После того, как эдиакарские многоклеточные получили преимущества в доступе к жизненно важным веществам, они смогли направить их на дальнейшее увеличение своих размеров, окончательно закрепив эволюционный успех, уверены исследователи.

"Науке всегда было сложно объяснить, как и почему ранние формы многоклеточных стали увеличиваться в размерах, – рассказал профессор университета Торонто Марк Лафламм. – Наше исследование позволяет прояснить вопрос о том, как из мира, в котором правят микроскопические бактерии, мы попали в сегодняшний мир современных растений и животных. Также мы смогли объяснить некоторые эволюционные механизмы кембрийского взрыва".


Источник: PaleoNews


Генетики и палеонтологи, считающие, что выводы следует делать исключительно на основании анализа окаменелостей, спорят по самым разным поводам с тех самых пор, как начались ДНК-исследования эволюционной направленности. Новым яблоком раздора стала опубликованная в начале прошлого года статья, в которой утверждалось, что плацентарные млекопитающие (те, что рождают живых детёнышей на сравнительно поздней стадии развития) появились только после того, как вымерли динозавры, не превратившиеся в птиц. 

Гипотетическая реконструкция первого плацентарного млекопитающего (изображение O'Leary, M. A. et al.).Гипотетическая реконструкция первого плацентарного млекопитающего (изображение O'Leary, M. A. et al.).Эволюционный биолог Морин О'Лири из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук (США) и её коллеги потратили не один год на описание и изучение нескольких тысяч признаков десятков современных и вымерших млекопитающих. Свои выводы они объединили с генетическими данными и составили гигантское генеалогическое древо плацентарных млекопитающих. Оставалось только выяснить, когда возникли те или иные животные, и в этом вопросе исследователи доверились одним только окаменелостям, заключив, что наиболее ранние плацентарные развились после гипотетического столкновения Земли с астероидом, ознаменовавшего собой окончание мелового периода и начало палеогена. Плацентарные быстро диверсифицировались и заняли экологические ниши, оставленные вымершими динозаврами.

Палеобиолог Фил Донохью из Бристольского университета и эволюционные генетики Марио дос Рейс и Цзыхэн Ян из Университетского колледжа Лондона (все — Великобритания) пришли в ужас от того, что этот вывод может попасть в школьные учебники, и недавно опубликовали свою версию развития событий. По их мнению, при всей фундаментальности исследования г-жи О'Лири, она и её коллеги совершили ошибку, решив, будто возраст самых древних окаменелостей совпадает со временем возникновения данных животных. 

Группа г-на Донохью, напротив, исходила из предположения о том, что животные всегда старше эталонных ископаемых образцов, а также воспользовалась генетическими данными и заключила, что плацентарные млекопитающие возникли 72–108 млн лет назад, то есть задолго до вымирания динозавров. 

Новой работе предшествовал комментарий к статье г-жи О'Лири, в котором её выводы оспаривались на том основании, что гипотеза о возникновении плацентарных в палеогене требует ускоренной эволюции, иначе млекопитающие не успели бы диверсифицироваться в таком масштабе. 

Г-жа О'Лири поясняет, что её группа просто решила опереться на твёрдые эмпирические данные, поэтому окаменелостям было отдано предпочтение перед математическими расчётами. Однако многим специалистам представляется верной предпосылка г-на Донохью. Можно вспомнить характерный случай, произошедший лет десять назад. Энн Йодер из Университета Дьюка (США) на основе генетического анализа пришла к выводу, что общий предок галаговых и лориевых жил примерно 40 млн лет назад, хотя древнейшим окаменелостям было всего 20 млн лет. Уже после того, как статья об этом открытии отправилась в печать, была опубликована работа с описанием останков возрастом 40 млн лет. 

Но этот пример показателен ещё и тем, что точку в подобных дискуссиях ставит не математическая модель, а обнаружение конкретных окаменелостей, так что г-жа О'Лири тоже по-своему права.


Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА


Великолепно сохранившиеся останки тиктаалика, предполагаемого "переходного звена" между рыбами и четвероногими животными, помогли палеонтологам выяснить, что "сухопутные" задние конечности появились уже среди рыб, а не у древнейших земноводных, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

ТиктааликТиктаалик"Наши старые теории гласили, что мы перешли от "переднеприводного" движения, характерного для рыб, к "полноприводному" движению уже после появления четвероногих животных. Похоже, что этот переход начался еще среди рыб, до выхода их потомков на сушу", — заявил Нил Шубин из университета Чикаго (США), открывший тиктаалика в 2004 году.

Так могли выглядеть древние рыбы в представлении Нила ШубинаТак могли выглядеть древние рыбы в представлении Нила ШубинаПервая находка Шубина и его коллег не была полной — им удалось найти лишь череп, ребра и передние конечности тиктаалика. Открытие тиктаалика стало поистине революционным — его гибкая шея, примитивные легкие и широкая грудная клетка позволили палеонтологам признать его "переходным звеном" между рыбами и первыми четвероногими животными.

Группа Шубина продолжила раскопки на острове Элсмир, где был впервые найден тиктаалик, в попытке заполучить более полную версию окаменелости. За прошедшие десять лет ученым удалось найти еще четыре окаменелости, часть из которых содержала в себе фрагменты костей нижних плавников и других частей скелета.

Объединив эти останки, палеонтологи пришли к удивительному выводу — тиктаалики обладали неким подобием таза и других костей, которые поддерживают задние конечности животных и позволяют им двигаться. Данный факт позволяет с уверенностью говорить, что "полноприводная" манера движения начала развиваться уже среди рыб.

"Есть все основания полагать, что эти крупные задние плавники позволяли тиктаалику плавать, как лодка. С другой стороны, он мог использовать их и для шагания во время вылазок на сушу. Африканские двоякодышащие рыбы обладают схожими конечностями, и они умеют "бегать" по дну, что мы продемонстрировали еще в 2011 году", — заключает Шубин.


Источник: РИА Новости

 


Это редкий случай, когда удалось доказать реалистичность гипотетического сюжета. Как выяснилось, триггером эволюционных изменений может быть перенос рыб в пещерные воды с низкой проводимостью. В этих условиях рыбы испытывают физиологический стресс, в результате которого нарушается, в частности, работа шаперона Hsp90. Из-за этого проявляется накопленная скрытая генетическая изменчивость: вырастают рыбы и с маленькими, и с большими глазами. Из них преимущество получают мелкоглазые или незрячие формы, так как они более приспособленные, чем их зрячие сородичи. В ходе отбора в новой обстановке генетическое разнообразие снижается, остаются только мелкоглазые формы.

Astyanax mexicanusAstyanax mexicanusКак известно, организмы вырабатывают полезные признаки, приспосабливаясь к внешним условиям. В основе этих адаптаций лежат изменения генотипа — изменение качественного и количественного соотношения генов. Также мы хорошо знаем, что изменение генотипа не всегда, и даже, скорее, редко, ведет к явным внешним проявлениям. В генотипе имеется множество регуляторов, которые не позволяют проявляться мутациям или вредным сочетаниям генов и аллелей. Эти регуляторы стоят на страже морфологической нормы, обходя возможные генетические неполадки. Они направляют онтогенез по проверенному морфологическому маршруту, чтобы в результате получилась жизнеспособная особь; этот процесс называют «канализацией» развития.

Таким образом, в популяции может происходить накопление различных мутаций, которые никак внешне не проявляются. Выдающийся британский биолог Конрад Уоддингтон предложил для этого явления термин «скрытая изменчивость» и считал, что скрытая изменчивость играет серьезную роль в ходе адаптации популяций к изменяющимся условиям. Действительно, в стабильных условиях в популяции доминирует определенный адекватный набор признаков, но тем временем складывается генетический потенциал для появления других признаков и выживания в других условиях. Теоретически эта гипотеза выглядит разумно и логично. Удалось даже проследить приспосабливаемость бактерий за счет накопления скрытой изменчивости; о том же процессе, но на уровне молекул РНК .

Но реален ли подобный механизм приспособления на уровне сложного организма, встречается ли он в природе? На этот вопрос с блеском ответили биологи из Гарвардской медицинской школы под руководством Клиффорда Тэбина. Скрытая изменчивость у высших животных действительно имеется, и она действительно служит важным механизмом адаптации.

Тэбин вместе с коллегами изучал изменчивость глаз у пещерной рыбки тетры (Astyanax mexicanus). У этих рыбок есть зрячие формы, которые живут в ручьях и речках у поверхности воды, а есть слепые формы, которые обитают в темных глубинах пещерных водоемов. Слепые формы имеют в пещерных условиях преимущество перед глазастыми сородичами: известно, что выживаемость у слепых выше.

У поверхностных зрячих форм измеряли изменчивость размеров глаз; это явная изменчивость. А как измерить скрытую изменчивость? В арсенале биологов такой способ имеется. Известно, что в клетке работает особый белок шаперон Hsp90, он корректирует работу дефектных белков, помогая им принять правильную — «рабочую» — конфигурацию, даже если они составлены неправильным рядом аминокислот. Понятно, что шаперон Hsp90 маскирует истинный генетический полиморфизм, «причесывая» все дефекты. Если этот белок ингибировать, то вся замаскированная генетическая вариабельность так или иначе отразится в морфологии. Ингибировать этот белок научились довольно давно с помощью антибиотика радицикола (radicicol).

В экспериментах оплодотворенные икринки, выметанные поверхностными зрячими формами, обрабатывали в течение 7 дней радициколом. У этих эмбрионов шаперон Hsp90 и связанные с ним белки и вправду переставали работать, но действие радицикола было непродолжительным, и через сутки шаперон уже восстанавливал свою активность. Мальков доращивали до 3–4-месячного возраста и измеряли размер глаз и глазниц. Оказалось, что после радицикола глаза у мальков могли получиться и очень маленькие, и очень большие; изменчивость выросла на 83%, вариабельность диаметра глазниц увеличилась больше чем вдвое.

Эти изменения, как выяснилось, имеют генетическую природу, наследуются. Наследственный характер проявившихся изменений проверили, скрестив между собой рыбок с самыми маленькими глазами. У потомков мелкоглазых родителей глаза тоже оказались маленькими. Иными словами, когда корректирующий шаперон перестал работать, то проявились скрытые мутации, которые привели к появлению новой портретной серии; и особи с новой морфологией оставили похожее на себя потомство.

Проведя эти измерения, ученые задались вопросом: какие факторы пещерной жизни могли нарушить работу шаперона? Ведь вполне возможно, что глаза редуцировались у пещерных рыб из-за каких-то других нарушений, не только из-за нарушения экспрессии этого белка. Они измерили pH, содержание кислорода, температуру и проводимость в пещере и вокруг нее. Больше всего вода в пещерах и на открытых участках различалась по проводимости: на открытых участках проводимость составила около 1300 мкСм (микросименсов), а в пещере опустилась до 230 мкСм. Мальков с открытых участков вырастили в пещерной воде с низкой проводимостью, и ... они продемонстрировали и нарушенную экспрессию шаперона Hsp90, и высокую изменчивость по размеру глаз.

Но завершающим аккордом этого исследования стало обсуждение параллельных экспериментов со слепыми пещерными формами. У пещерных мальков, выращенныех с радициколом, размер глазниц уменьшился, но размах изменчивости остался прежним, он не увеличился в отличие от их поверхностных собратьев. Это означает, что в ходе становления «пещерных» признаков уже отобрались зависимые от шаперона аллели, а оставшиеся кодируют редуцированные глазницы. Действующий шаперон удерживает этот признак от полного исчезновения.

Таким образом, экология, генетика, морфология и эволюция связались в одно целое. Рассмотрено каждое из слагаемых этого узла: низкая проводимость воды вызывает стрессовый физиологический ответ; из-за стресса нарушается работа шаперона Hsp90; как результат проявляется в фенотипе скрытая генетическая изменчивость; из получившихся разнообразных форм преимущество получают мелкоглазые или незрячие формы как наиболее приспособленные; в результате отбора в новой обстановке генетическое разнообразие снижается. Это блестящий пример адаптации за счет накопления скрытой изменчивости.


Истчоник: Научная Россия


Ученые выяснили, что самыми примитивными многоклеточными животными являются не губки, а гребневики. Об этом свидетельствуют результаты генетического анализа.

Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос геновЭволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос геновРезультаты исследования, проведенного американскими генетиками из Брауновского университета, опубликованы в свежем выпуске журнала Science.

Долгое время специалисты считали, что губки, фильтрующие организмы, лишенные нервной и мышечной ткани, являются самыми примитивными многоклеточными животными. Однако авторы статьи предложили на эту роль внешне куда более «продвинутых» организмов - представителей типа гребневиков (Ctenophora).

Гребневики - это морские беспозвоночные, тело которых несет ряды ресничек. Они парят в толще воды и поедают небольших рачков и другую добычу. Исследователи расшифровали полный геном одного из них - гребневика Mnemiopsis leidyi. В свое время Mnemiopsis «прославился» тем, что попал в Черное время и подорвал там кормовую базу промысловой рыбы.

Исследователи сопоставили геном Mnemiopsis (длиной около 150 миллионов пар нуклеотидов) с геномами губок. Выяснилось, что генетически губки и гребневики достаточно похожи - например, у губок есть полный набор генов, ответственных за развитие нервной системы. Следовательно, губки когда-то ее имели, но затем отказались от нервных клеток из-за сидячего образа жизни.

В то же время гены, отвечающие у Mnemiopsis за мышечные клетки, отличаются от генов всех остальных многоклеточных. Следовательно, они обзавелись мышечной тканью независимо. Все это натолкнуло ученых на мысль, что именно гребневики раньше всех отделились от эволюционного древа многоклеточных.

«Наше открытие показывает, что мышечные и нервные клетки, в ходе эволюции могли бесследно утрачиваться, а также возникать несколько раз, несмотря на их сложность», -- пояснил Джим Мулликин, соавтор статьи.

 


Истчоник: infox.ru


Случайные статьи

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

Лещ восточносибирский - Abramis brama orientalis

11-11-2012 Просмотров:8335 Рыбы Енисея Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Лещ восточносибирский - Abramis brama orientalis

В 1962-1970 гг. он был успешно акклиматизирован в Красноярском водохранилище и только через 20 лет занял одно из ведущих мест в промысле. В последующем проник в Енисей и к настоящему...

Пауки ловят насекомых на ультрафиолетовую приманку

20-09-2012 Просмотров:6870 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Пауки ловят насекомых на ультрафиолетовую приманку

Зигзагообразный узор на паутине многих пауков-кругопрядов хорошо отражает ультрафиолет. Как полагают зоологи, это помогает паукам ловить насекомых-опылителей, чьи глаза настроены на этот диапазон. Паук-оса на паутине со стабилиментумом (фото Mr.Enjoy)Многие кругопряды,...

Налим - Lota lota

12-11-2012 Просмотров:10718 Рыбы Енисея Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Налим - Lota lota

Налим широко распространен по всему Енисею. Особенно многочислен в низовьях Енисея. Населяет практически все водоемы придаточной системы: реки, пойменные и материковые озера, водохранилища. Изредка встречается в заливе, преимущественно в устьях...

Найден детеныш паразауролофа

24-10-2013 Просмотров:5201 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Найден детеныш паразауролофа

Динозавры, скорее всего, были плодовиты, но в палеонтологической летописи их детёныши встречаются крайне редко. Оно и понятно: в юном организме много хрящей, которые сохраняются хуже, чем кости, и к тому...

Физиологи подсчитали, во сколько организмам обходятся глаза

14-09-2015 Просмотров:2858 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Физиологи подсчитали, во сколько организмам обходятся глаза

Ученые выяснили, что на поддержание работы глаз у организмов уходит рекордно много энергии. В особенности это относится к малькам рыб. Мексиканских тетр (Astyanax mexicanus)К такому выводу пришли шведские биологи из Лундского...

top-iconВверх

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