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


Новости Эволюции (136)

Можно ли назвать планету Земля родиной земной жизни? Палеонтолог Санкар Чаттерджи из Техасского технологического университета (США) стоит на том, что зародыши жизни упали с неба и проросли уже здесь — в горниле первобытной преисподней. 

011113fee 240x160 q95Благодаря непрестанной бомбардировке земной поверхности кометами и метеоритами 4 млрд лет назад, в эпоху начального формирования планеты, возникавшие после столкновений крупные кратеры не только содержали воду и основные химические стройматериалы для жизни, но и служили прекрасными тиглями, в которых эти вещества концентрировались и подготавливались к созданию первых простейших организмов.

Г-н Чаттерджи известен прежде всего как специалист по динозаврам и птерозаврам, но, как только что выяснилось, в действительности его больше всего интересует анализ и синтез теорий химической эволюции, объясняющих геологические процессы на заре существования Земли. «Это Святой Грааль науки, к которому мы все стремимся», — поясняет он. 

Разыскивая останки древних существ, палеонтолог мимоходом открыл кратер Шива на дне Индийского океана к западу от города Мумбаи. Если данная структура действительно имеет ударное происхождение (а это ещё не доказано), то её создал метеорит диаметром около 40 км, упавший, что самое интересное, почти одновременно (с геологической точки зрения) с тем, который сформировал кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике. Возможно, тот своего рода метеоритный дождь и стал одной из главных причин вымирания динозавров и многих других животных примерно 65 млн лет назад. 

Случайность это или нет, но метеориты стали главными героями и новой концепции учёного, как будто он чувствовал себя обязанным доказать, что небесные гости не только отбирают жизнь, но и дарят её. Изучив три локации, в которых найдены старейшие окаменелости, известные науке, он пришёл к выводу, что именно метеориты и кометы занесли на Землю все необходимые ингредиенты, а также создали подходящие условия для возникновения жизни. В общем, первые одноклеточные организмы появились на свет в гидротермальных бассейнах. 

«Четыре с половиной миллиарда лет назад только что сформировавшаяся Земля была стерильной и непригодной для жизни, — поясняет г-н Чаттерджи. — Она представляла собой бурлящий котёл: извергались вулканы, шли метеоритные дожди, поверхность окутывали горячие ядовитые газы. Всего миллиард лет спустя это уже была безмятежная, покрытая водой планета, кишевшая микробами — предками всех живых существ». 

Дискуссия о происхождении жизни традиционно вращается вокруг химической эволюции клеток из органических молекул путём естественных процессов. Г-н Чаттерджи выделяет четыре стадии усложнения этих процессов: космическую, геологическую, химическую и биологическую. 

На космическом этапе (4,1–3,8 млрд лет назад) ещё не сформировавшаяся окончательно Земля и вся Солнечная система вместе с ней ежедневно обрабатывались астероидами и кометами. Тектоника плит, ветер и вода давно стёрли следы того бурного времени, но древние кратеры, сохранившиеся на поверхности Марса, Венеры, Меркурия и Луны, позволяют судить о том, насколько тяжёлой была та бомбардировка. 

Идеальными тиглями, по мысли г-на Чаттерджи, стали кратеры диаметром около 550 км. Образовавшие их метеориты были настолько велики, что должны были пробивать земную кору, создавая тем самым вулканы и геотермальные жерла. Занесённые ими вещества концентрировались и полимеризовывались в этих условиях. 

Учёный уверен, что те места в Гренландии, Австралии и Южной Африке, где были найдены древнейшие породы, содержащие окаменелости, являются остатками таких кратеров — глубоких, тёмных и горячих. 

Поскольку Земле повезло оказаться на идеальном расстоянии от Солнца, разбивавшиеся тут кометы становились источником воды и дополнительных ингредиентов. И вот мы переходим к геологической стадии: кратеры наполнились водой, геотермальная активность нагрела её, возникла конвекция — вода непрестанно двигалась, перемешивалась, превращаясь в добротный первобытный бульон. 

«Геологический этап — это период очень тёмных, горячих и изолированных сред с гидротермальными системами, которые послужили инкубаторами жизни, — выделяет главное г-н Чаттерджи. — Происходила сегрегация и концентрация органических молекул конвективными потоками. Нечто подобное мы наблюдаем сейчас на дне океанов, но только подобное. То был причудливый мир, нам он показался бы вонючей преисподней, окутанной сероводородом, метаном, монооксидом азота и паром, но именно там была энергия, поддерживавшая жизнь». 

Затем началась химическая стадия. Тепло, взбалтывавшее воду внутри кратеров, смешало химические вещества и вызвало трансформацию простых соединений в более крупные и сложные. 

Скорее всего, поры и трещины бассейнов сыграли роль «лесов», на которых собирались самые простые РНК и белки. Вопреки широко распространённой гипотезе о том, что сначала появилась РНК, а потом уже белки, г-н Чаттерджи считает, что они возникли одновременно — там, где были защищены от внешних воздействий. «Мир, в котором сосуществуют РНК и белки, больше подходит для сред с гидротермальными жерлами, чем РНК-мир, — оправдывается учёный. — Молекулы РНК весьма неустойчивы. В условиях геотермальной активности они должны быстро распадаться. Чтобы они смогли спокойно воспроизводиться и метаболизировать, нужны определённые катализаторы, и простые белки прекрасно подходят на эту роль. И потом, аминокислотам, из которых состоят белки, образоваться проще, чем компонентам РНК». 

Остаётся вопрос о том, каким образом белковый и РНК-материал, свободно плававший в том бульоне, придумал защищаться от внешних воздействий с помощью мембран. Г-н Чаттерджи доверяется тут гипотезе Дэвида Дримера из Калифорнийского университета (США), который считает, что мембранный материал уже присутствовал в «супе». Этому учёному удалось выделить везикулы жирных кислот из Мёрчизонского метеорита, который упал в 1969 году в Австралии. Пузырьки космического жира и впрямь похожи на клеточные мембраны. 

«Метеориты — вот что принесло липиды на Землю, — убеждён г-н Чаттерджи. — Этот материал плавал на поверхности воды, а конвекционные течения время от времени уносили его на глубину. Этот процесс продолжался миллионы лет, и в конце концов простые РНК и белки оказались заключены вместе внутри этих капсул. Они начали взаимодействовать, и со временем РНК породила ДНК — более устойчивое соединение. Появился генетический код, и первые клетки принялись делиться». 

Финальная стадия — биологическая — подразумевает возникновение воспроизводящихся клеток, которые научились хранить, обрабатывать и передавать генетическую информацию потомкам. Последние образовывали самые фантастические комбинации генов, и бесчисленное количество клеток кончило ничем, пока не был нащупан верный путь репликации. 

Так возникла эволюция в дарвиновском её понимании, а вместе с ней биология — кульминация космических, геологических и химических процессов. 

Г-н Чаттерджи считает, что современные РНК-вирусы и богатые белками прионы, вызывающие смертельные заболевания, могут оказаться эволюционным наследием примитивных РНК и белков. Возможно, они — древнейшие клеточные частицы, предшествовавшие первой клеточной жизни. Как только появилась эта последняя, РНК-вирусы и прионы устарели, но выжили, сделав ставку на паразитический образ жизни.

Разумеется, учёный прекрасно понимает, что любая подобная теория, сколь бы логичной она ни казалась, нуждается в экспериментальном подтверждении, и он готов принять участие в проведении опытов по воссозданию древнего добиологического мира, дабы подтвердить или опровергнуть свои измышления. Надо лишь попытаться создать протоклетку из РНК-вирусов и прионов, заключённых в мембраны... 

Результаты исследования представлены на 125-й ежегодной конференции Геологического общества Америки в Денвере.

 Более подробно с современными представлениями о происхождении жизни Вы можете ознакомиться у нас в классфикаци живых организмов.


Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Австрийские биологи, изучающие современную группу примитивных моллюсков Aplacophora, неожиданно смогли уточнить родословное древо этого типа животных. Благодаря их открытию портрет общего предка всех моллюсков стал немного более четким.

Wirenia argentea  Wirenia argentea  Моллюски считаются одним из самых успешных типов живых существ. Число их описанных видов составляет примерно 200 тысяч, а чрезвычайное разнообразие строения тела привлекает к ним непреходящий интерес исследователей. Разумеется, поиски общего предка всех моллюсков не оставляют равнодушными многих специалистов по этой группе.

Класс Aplacophora со времен своего открытия считается одним из основных претендентов если не на роль самого предка, то в наиболее близкие к нему родственники. Это небольшие вытянутые в длину и лишенные раковины (отсюда и название, переводящееся как "безраковинные") животные, больше похожие на червей, чем собственно на моллюсков. Раковину им заменяет слой плотной кутикулы, который может достигать значительной толщины. Обитают эти моллюски на морском дне и встречаются даже на значительной глубине в несколько километров. Жизнь аплакофор представляет собой в основном неторопливый поиск органики в донном детрите.

3D-реконструкция личиночной мускулатуры Wirenia argentea с цветовой кодировкой основных узлов мышц  3D-реконструкция личиночной мускулатуры Wirenia argentea с цветовой кодировкой основных узлов мышц Согласно современным научным представлениям, примерно такими были и общие предки всех современных моллюсков, поэтому аплакофор традиционно воспринимали как группу, наиболее близкую к ним. Однако детальное изучение Aplacophora заставило ученых отказаться от этого предположения.

Группа исследователей под руководством зав. кафедрой интегративной зоологии Венского университета Андреаса Ваннингера поставила своей целью разобраться с индивидуальным развитием безраковинных. Для этого они препарировали аплакофор Wirenia argentea, обитающих на глубине 200 м у берегов Норвегии.

Как и многие другие моллюски, аплакофоры проходят сначала стадию личинки, а затем – взрослого животного. И если строение мускулатуры взрослых довольно примитивно, чего и следовало ожидать от кандидата в предки, то с личинками все оказалось не так просто. Несмотря на скромный размер в 0,1-0,3 мм, личинки Aplacophora обладают очень сложной архитектурой мышц, отчетливо напоминающей совсем другой класс моллюсков – Polyplacophora или хитонов. Во время метаморфоза, сопровождающего превращение личинки во взрослую особь, мышечные структуры аплакофор упрощаются и теряют сходство с другими классами.

Объяснить эту ситуацию может только то, что Aplacophora представляют собой вторично упрощенных родственников хитонов, в далеком прошлом по каким-то своим соображениям отказавшимся от движения по пути морфофункционального прогресса. Косвенным подтверждением этого предположения служит недавняя находка силурийского моллюска Kulindroplax perissokomos, сочетающего в себе признаки как аплакофор, так и хитонов. На безраковинных кулиндроплакс походил удлиненной, вытянутой формой цилиндрического тела и покрывающими его спикулами, а на полиплакофор – раковиной из семи щитков, расположенных на спинной поверхности тела.

Очевидно, живший 425 млн лет назад Kulindroplax perissokomos слишком молод, чтобы претендовать на лавры общего предка моллюсков, ведь история типа уходит корнями как минимум во времена кембрийского взрыва. Однако он показывает, что эволюция моллюсков использовала самый широкий спектр комбинаций морфологических характеристик, пишет Science Daily. А что касается Aplacophora, то они и вовсе далеки от искомого предка и ведут свою родословную от червеобразных силурийских форм с покрытой защитными пластинами спиной.

Статья "Aplacophoran Mollusks Evolved from Ancestors with Polyplacophoran-like Features" доступна на сайте Cell.com

 


Истчоник: PaleoNews


Когда говорят об эволюции на уровне белковых молекул, обычно имеют в виду изменения в аминокислотной последовательности, которые влекут за собой перестройки в трёхмерной структуре белка. А перемены в последней ведут к изменениям в функционировании белковой молекулы, которая таким образом приспосабливается к новым условиям работы, к новым требованиям клетки и всего организма, выживающего в столь непостоянной окружающей среде. 

Однако бывает так, что эволюционные изменения в работе белковой молекулы проходят независимо от изменений в её трёхмерном портрете. Как раз такой случай описывают в Nature Structural and Molecular Biology Питер Райт и его коллеги из Института Скриппса (США). Исследователи занимались дигидрофолат-редуктазой, которая участвует в метаболизме нуклеотидов и имеется почти у всех живых организмов.

Модель молекулы ацетинхолинэстеразы; красными многоугольниками обозначены аминокислотные остатки связывающего центра фермента с ацетилхолином посередине. (Фото Manuel C.; Dr. Peitsch.)Модель молекулы ацетинхолинэстеразы; красными многоугольниками обозначены аминокислотные остатки связывающего центра фермента с ацетилхолином посередине. (Фото Manuel C.; Dr. Peitsch.)Как и любой фермент, дигидрофолат-редуктаза во время работы претерпевает некие структурные изменения, и несколько лет назад учёные уже сообщали о том, как эффективность этого фермента зависит от его динамики и гибкости.

На сей раз исследователи сравнивали динамику фермента и его строение у разных организмов, особое внимание уделяя белку бактерий и белку человека. Оказалось, что, несмотря на огромную эволюционную дистанцию между нами и кишечной палочкой, дигидрофолат-редуктазы у нас и бактерий довольно схожи и по аминокислотной последовательности, и по 3D-структуре. При этом белки кишечной палочки и человека демонстрируют разную конформационную динамику, или, проще говоря, манеру движения. 

Фермент захватывает какие-то вещества, что-то с ними делает в активном центре и выпускает обратно в среду некий продукт. Это сопровождается движениями частей молекулы. У бактерий участки полипептидной цепи дигидрофолат-редуктазы совершают для этого относительно широкие движения; у человеческого фермента эти перемещения более, если можно так выразиться, сдержанные, и при этом они точнее. И, главное, рабочие конформационные изменения у нашего фермента осуществляются за счёт иного механизма. 

Разница в пластичности, в рабочей динамике фермента произошла за счёт возможностей, заключённых приблизительно в одном и том же пространственном «портрете» и, что особенно важно, из-за разных условий работы, с которыми фермент сталкивается в бактериальной и человеческой клетке. Наш фермент настроен на работу именно в клетке человека и в бактериальных условиях не действует: слишком высокие концентрации конечного продукта, присутствующие в кишечной палочке, просто подавляют его активность. 

То, что белок не может переключиться с одной манеры движения на другую, говорит о том, что разная динамика молекул всё же как-то запечатлена в мутациях, в аминокислотной последовательности, и теперь исследователи попытаются эти мутации расшифровать.

Пока же полученные данные говорят о том, что эволюция белковых молекул не обязательно выбирает мишенью трёхмерную структуру и влияет на работу белка только через изменения в 3D-портрете. Видимо, динамическая пластичность сама по себе может подвергаться давлению естественного отбора, когда изменения в аминокислотной последовательности почти не отражаются на пространственной структуре, но сказываются на движениях белковой молекулы.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Суббота, 21 Сентябрь 2013 11:11

Как птицы получили крылья

Автор

Предками современных птиц являлась группа мелких плотоядных животных битавших около 150 млн. лет назад – манирапторы (Maniraptora).  Последние данные показывают, что многие из манирапторов имели большие сходства с птицами – у них уже имелись перья, полые кости, небольшие размеры тела и высокая скорость метаболизма.

Предполагаемый предок птиц - АрхеоптериксПредполагаемый предок птиц - АрхеоптериксНо до сих пор оставался вопрос, в какой момент передние конечности манирапторов превратились в крылья, позволившие им летать?

Изучая ископаемые данные того времени когда появились птицы, профессор Ханс Ларссон и бывший аспирант Александр Декекчи из университета Макгилла попытались дать на этот вопрос ответ.

В исследовании, опубликованном в сентябрьском номере журнала Эволюция, они обнаружили, что на протяжении большей части истории плотоядных динозавров, длины конечностей показали относительно стабильное масштабирование отношения к размеру тела. Это не смотря на 5000-кратную разницу в весе между тираннозавром  и самым маленьким пернатым тероподом из Китая.  Исключением из этого являлись предки птиц, у которых эти пропорции начали изменяться.  Это изменение, возможно, было критическим, позволив первым птицам научиться летать под пологом тогдашних лесов.

Удлинение передних конечностей происходило достаточно долго, формируя одновременно и аэродинамический профиль крыла, что поспособствовало эволюции полета. В сочетании с сокращением задних конечностей, это помогло у первых птиц  усовершенствовать контроль полета и его эффективность. Короткие ноги, поспособствовали снижению сопротивления во время полета – по этой причине многие из современных птиц прячут их во время полета, кроме этого укороченные ноги позволяют им садиться и передвигаться по мелким ветвям на деревьях. Такое сочетание улучшенного крыла с более компактными ногами было критически важным моментом для выживания первых птиц во время господства в воздухе птерозавров.

“Наши исследования показывают, что в развитии механизма полета птиц произошли сильные изменения, повлиявшие на отношение длин передних и задних конечностей”, рассказывает Ларссон. Подобные отклонения, от правил произошедшие с  изменением размеров конечностей, мы можем наблюдать и при эволюции человека (относительно короткие руки и длинные ноги), а так же многих других видов млекопитающих. Они указывают, что в данной популяции произошли какие-то важные изменения в функциях и поведении. “Такое изменение могло иметь фундаментальное значение для птиц, а так же самых разнообразных классов наземных позвоночных обитающих на нашей планете”.

“Происхождение птиц и освоение ими активного полета, является классическим примером эволюционного перехода”, говорит Декикчи.  “Вполне возможно, что данные изменения, позволили птицам стать больше, чем просто один из родов манирапторов и привели к появлению широкого спектра различных форм и размеров конечностей у современных птиц”.

“Данная работа, в сочетании с нашими предыдущими исследованиями показывающими, что предки птиц не являлись постоянными жителями деревьев, объясняет многое из эволюции современных пернатых” говорит д-р Декекчи. “Зная, откуда появились птицы и как они заняли современные экологические ниши, мы начинаем лучше понимать то, как сформировался современный мир”.

 


 

Источник: ScienceDaily


 

Суббота, 14 Сентябрь 2013 23:11

«Дилемма Дарвина» решена

Автор

Исследователи из Аделаиды попробовали оценить темпы эволюции во времена “кембрийского взрыва”, во времена которого между 540 – 520 миллионов лет назад появилось большинство современных групп животных.

На рисунке показан кусок дна кембрийского периода. Гигантский Anomalocaris исследует трилобитов, справа выглядывает Opabinia, а "ходячий кактус" Diania ползет снизу. Все эти существа, связанные с членистоногими (существа с экзоскелетами и сочлененными придатками, такие как насекомые, паукообразные и ракообразные). На рисунке показан кусок дна кембрийского периода. Гигантский Anomalocaris исследует трилобитов, справа выглядывает Opabinia, а "ходячий кактус" Diania ползет снизу. Все эти существа, связанные с членистоногими (существа с экзоскелетами и сочлененными придатками, такие как насекомые, паукообразные и ракообразные).  Свои выводы они опубликовали в эту пятницу в журнале Current Biology как “Решение проблемы Дарвина” которое до их исследования не могло объяснить внезапное появление современных групп животных в палеонтологической летописи начала кембрийского  периода.

"Резкое появление десятков групп животных в течение этого времени, возможно является самым важным эволюционным событием после возникновения жизни", говорит ведущий автор доцент Майкл Ли из Университета Школы Аделаиды Земли и Экологических Наук Музея Южной Австралии.

Современный членистоногий (многоножка Cormocephalus) ползет над его 515 миллионов-летним родственником, жившем во времена Кембрийского взрыва (trilobite Estaingia).Современный представитель членистоногих (многоножка Cormocephalus) ползет над её 515 миллионов-летним родственником, жившем во времена Кембрийского взрыва (trilobite Estaingia).“Эти, казалось бы невероятно быстрые темпы эволюции произошедшие во времена кембрийского взрыва” давно используют противники современной теории эволюции. Даже сам Дарвин считал, что это шло вразрез с нормальным эволюционным процессом.

"Однако из-за плохого состояния древних окаменелостей, никто не был в состоянии точно измерить темпы эволюции в этот критический интервал, часто называемым Большим взрывом.

“В этом исследовании мы показали, что скорость морфологической и генетической эволюции во времена кембрийского взрыва была в пять раз быстрее, чем сегодня, что довольно быстро, но вполне согласуемо с теорией эволюции Дарвина."

Выбрав для изучения различных представителей членистоногих животных (насекомых, ракообразных, паукообразных и их родственников), изучив их анатомические и генетические различия между современными членистоногими и их предками, исследователи смогли составить математическую модель скорости их эволюции. Моделирование показало, что умеренно ускоренной эволюции было достаточно, чтобы объяснить, казалось бы, неожиданное появление многих групп развитых животных в палеонтологической летописи, во время кембрийского взрыва.

 “В этот период кембрия появились большинство из современных признаков, связанных с этой группой животных – жесткий панцирь, членистые ноги и фасеточные глаза, являющиеся общими признаками всех членистоногих. Мы даже находим среди окаменелостей первое проявление усов, которые сейчас можем наблюдать у современных представителей насекомых, многоножек и омаров, а так же самые ранние кусающие челюсти” рассказывает соавтор исследования д-р Грег Эджкум музея Естественной Истории.

 


 

Исирчник: Phys.org


 

У разных животных в ходе эволюции, бывает, возникают сходные черты — в этом случае говорят о конвергентной эволюции, которая происходит из-за сходных экологических условий. Один из самых известных примеров: пингвин и кит, птица и млекопитающее, которые похожи друг на друга формой тела, — а всё из-за того, что и пингвину, и киту нужно плавать в море. 

Летучие мыши (наряду с дельфинами ) — самые известные животные, использующие эхолокацию.Летучие мыши (наряду с дельфинами ) — самые известные животные, использующие эхолокацию.Обычно в таких случаях говорят о внешнем сходстве, подразумевая, что генетическое решение у сходных признаков может быть разным — примерно как в арифметике можно сложить две двойки или прибавить единицу к тройке, но всё равно получить четыре. Однако, по-видимому, молекулярно-генетические конвергентные изменения до сих пор просто недооценивались, и вот один из примеров — эхолокация.

Она есть у ряда животных (самые известные примеры — летучие мыши и дельфины), и учёные довольно долго спорят о том, как эхолокация появлялась у разных групп. Стивен Росситер и его коллеги из Колледжа Королевы Марии Лондонского университета (Великобритания) проанализировали на предмет конвергентной эхолокационной эволюции свыше двух тысяч генов-ортологов у двадцати двух видов животных, среди которых были и летучие мыши, и дельфины. 

И конвергентные признаки удалось обнаружить в почти 200 зонах генома. Сами исследователи ожидали увидеть сходство примерно в дюжине генах или около того: в конце концов, никакого запрета на схожие генетические изменения в эволюции нет. Но то, что их оказалось так много, всех сильно удивило. Преимущественно это касалось генов, участвующих в формировании слухового аппарата, однако были и такие, которые имели отношение, например, к зрению. 

Развитие эхолокации привело к появлению у таких разных групп, как летучие мыши и дельфины, сходных генетических черт. (Фото David Fleetham.)Развитие эхолокации привело к появлению у таких разных групп, как летучие мыши и дельфины, сходных генетических черт. (Фото David Fleetham.)Исследования, в которых учёные пытались выяснить сходство между генами, контролирующими конвергентные признаки, до сих пор не рассматривали целые геномы целиком: этим, вероятно и объясняется, почему таких генов всё время оказывалось не много. Сейчас это стало возможным, так как накопились полностью прочитанные геномы самых разных млекопитающих и появились компьютерные программы, позволяющие обрабатывать много бόльшие, чем раньше, массивы генетических последовательностей.

 Дело тут даже не столько в эхолокации, сколько в том, что учёные вдруг поняли, как конвергентная эволюция может влиять на генетический портрет. Схожим изменениям подвергаются не только самые очевидные гены, непосредственно участвующие в формировании признака, но и те, которые объединены с ними в регуляторную генетическую сеть и «полномочия» которых могут быть намного шире.

Вместе с тем однозначно утверждать о конвергентной эволюции генов, по мнению некоторых специалистов, можно будет лишь после того, как генетические последовательности сравнят с теми, что им предшествовали. Иными словами, после восстановления картины этой самой эволюции. Пусть у дельфинов и летучих мышей в ряде случаев гены, имеющие отношение к эхолокации, схожи — но тут нужно убедиться, что и процесс, который привёл к этим изменениям, шёл у этих групп сходным образом. Как говорит один из комментаторов работы, Антонис Рокас из Университета Вандербильта (США), аминокислотные последовательности «эхолокационных» белков должны сильно отличаться от тех, что были у животных-«эхолокаторов» ранее, — и лишь в этом случае можно будет говорить о настоящей эволюции, которая вела разные группы животных к одной цели.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.


 Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Восстановив в общих чертах эволюцию живых организмов на протяжении последнего полумиллиарда лет, палеонтологи все еще чрезвычайно мало знают об эволюции белка. Испанским исследователям удалось реконструировать это химическое соединение, существовавшее ни много ни мало четыре миллиарда лет назад.

Модель белкаМодель белка "До сих пор все попытки изучить эволюцию белковых структур были основаны на сравнении современных белков, – рассказал ведущий автор исследования Хосе Санчем-Руис из университета Гранады. – Это примерно то же самое, что пытаться изучать эволюцию птиц, сравнивая между собой несколько современных представителей этого класса". По словам ученого, наиболее перспективным для эволюционных исследований считается изучение окаменелостей, и поэтому его собственный подход к проблеме можно назвать "раскопками ископаемых белковых структур".

 Санчес-Руис вместе с коллегами построил филогенетическое древо белковых последовательностей, воспользовавшись для этого анализом аминокислотных последовательностей тиоредоксина – белка, участвующего в восстановлении рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды и обнаруженного у всех представителей живых существ, включая архебактерий и эукариот. С помощью этого древа испанским ученым затем удалось воскресить докембрийские белки в лабораторных условиях и охарактеризовать их свойства.

 Как оказалось, современная структура тиредоксина удивительно похожа на ту, что существовала на заре возникновения жизни, а вот аминокислотные последовательности у них сильно разнятся. Эти данные подтверждают эволюционную модель прерывистого равновесия, согласно которой белковые структуры остаются неизменными в течение долгого времени, а все новые изменения, их затрагивающие, происходят за очень короткие временные промежутки, пишет EurekAlert!

 "В дополнение к раскрытию основных принципов эволюции белковых структур наша методика обеспечивает еще и бесценную информацию о том, как трехмерная структура белка закодирована его аминокислотной последовательностью, – отметил Санчес-Руис. – Она также может предоставлять данные о такой важной цели белковой инженерии и биотехнологии, как проектирование белков с новой структурой".

 


Источник: PaleoNews


Секрет эволюционного успеха современных птиц кроется не только в крыльях. Как установили палеонтологи, заселить самые разные экологические ниши на всех континентах пернатым помогла удивительная эволюционная пластичность задних конечностей.

Ноги помогли птицам завоевать мирНоги помогли птицам завоевать мир На сегодняшний день птицы являются наиболее разнообразной группой тетрапод и могут служить отличной моделью для изучения крупномасштабных адаптаций. Множество эволюционных изменений эта группа претерпела уже после освоения полета, однако прежде их изучение было затруднено малым количеством ископаемых остатков и их плохой сохранностью. Новые находки и современные методы научных исследований показали, что настоящий всплеск видообразования птицы пережили вскоре после появления в конце мелового периода короткохвостых форм. Именно среди них за очень ограниченный срок разнообразие задних конечностей намного превзошло все, чего смогли достичь их предки-тероподы за свою более чем 150-миллионолетнюю историю.

"Эти ранние птицы были не так сложны, как те, что мы знаем сегодня. Если современные птицы можно сравнить с бомбардировщиками-невидимками, то их меловые предки были больше похожи на бипланы, – рассказал ведущий автор исследования, палеонтолог Оксфордского университета Роджер Бенсон. – Однако нас удивило, что, несмотря на все еще сохраняющиеся примитивные черты вроде наличия зубов, эти ранние птицы демонстрируют невероятно разнообразные по своему строению ноги".

Бенсон с коллегами изучали ранних птиц, живших в меловом периоде одновременно с динозаврами – Confuciusornis, Eoenantiornis и Hongshanornis. К тому времени птицы уже освоили полет, и ученые заинтересовались дальнейшими направлениями их эволюции. Как оказалось, они касались главным образом ног, пишет EurekAlert! Способность превратить задние конечности в ходули, хватательные устройства, ласты и так далее, помогла птицам стать одной из самых успешных на сегодняшний день групп животных и значила для завоевания ими мира едва ли не больше, чем сама способность к активному полету.

"Наша работа показывает, что начинали они, возможно, как еще один тип динозавров, но затем совершили подлинный эволюционный прорыв, обеспечивший их преимуществами, отсутствовавшими у родственников-динозавров, – пояснил Бенсон. – Ключ к этой "птичности" в том, чтобы потерять длинный костистый хвост и дать возможность развиваться ногам, превращая их в универсальный инструмент адаптации, открывающий все новые и новые экологические ниши".

Статья "Rates of dinosaur limb evolution provide evidence for exceptional radiation in Mesozoic birds" доступна на портале Proceedings of the Royal Society B

 


 

Источник: PaleoNews


 

Причины, по которым кембрийский период истории Земли сопровождался небывалым ростом разнообразия животных, наконец названы. По мнению американских ученых, «кембрийский взрыв» состоялся благодаря сочетанию двух ведущих факторов – появлению хищников и увеличению содержания кислорода в атмосфере.

Животный мир кембрийского периодаЖивотный мир кембрийского периода До последнего времени у палеонтологов было две независимых гипотезы о том, что же являлось движущей силой кембрийского видообразования. По одной из них, повышение уровня кислорода в воде дало животным энергетическую возможность развивать все более сложные планы строения. По другой – движущей силой роста разнообразия стала конкуренция между живыми существами, вызвавшая к жизни в том числе и монстров Берджесской фауны.

 "Между сторонниками этих двух гипотез всегда существовало некоторое напряжение, – рассказывает ведущий автор нового исследования Эрик Сперлинг, постдок Гарвардского университета. – Каждая сторона видела только свои собственные данные, что довольно распространено в науке".

 Новая статья Сперлинга объединяет обе существующие гипотезы. По мнению ученого, два вышеупомянутых фактора работали в кембрийском периоде одновременно, и синтез их влияния как раз и стал причиной взрывного роста разнообразия живых существ.

 "В кембрии существовали практически все важнейшие планы строения – от членистоногих до моллюсков и хордовых, к которым, кстати, принадлежит и человек, - сообщил Сперлинг. – "Кембрийский взрыв" стал самым значительным событием во всей эволюционной истории животных".

 Чтобы внести ясность в происходившее на нашей планете 540 млн лет назад, гарвардский ученый с группой соавторов занялся изучением современных областей моря, содержание кислорода в которых соответствует докембрийским показателям, составляя от 2% до 10% обычного уровня нашего времени. Хотя такие места довольно редки, они существуют и доступны для наблюдений.

 Как показала работа Сперлинга и его команды, в бескислородных зонах практически отсутствуют хищники, и их численность хорошо согласуется с содержанием кислорода в воде. "Это говорит о том, что в докембрийском океане с его малым количеством кислорода хищники встречались крайне редко", – уверен исследователь.

 Жизненные формы бескислородных зон, как правило, представляют собой микробов или очень мелких животных, дополняет его рассказ биологический океанограф Института океанографии Скриппса, профессор Лайза Левин. "Животные, которые там живут, питаются обломочным материалом, падающим сверху, или местными бактериями. Биологическое разнообразие в этих местах очень низкое", – отметила она.

 Однако по мере перемещения в области с более высоким содержанием кислорода начинает встречаться все больше разных хищников. Аналогично рост кислорода в кембрийском периоде подпитывал метаболические расходы на преследование добычи, пишут исследователи в своей статье. Напомним, что несомненные следы существования животных примерно на 200 млн лет старше кембрийского периода, но никаких молекулярных свидетельств хищничества не встречается вплоть до самого кембрия.

 Появившись на свет, хищники не ограничились одним лишь переходом на питание другими животными, например, планктоном. Они начали развивать челюсти для захвата и пережевывания добычи. Так была запущена "гонка вооружений" отношений хищник-жертва, ставшая движущей силой возникновения современного разнообразия живых существ. Защищая свои жизни, потенциальные жертвы изобрели раковины, а после оснастили их острыми шипами и длинными выростами.

 Настоящее помогает нам понять прошлое, открывая новые способы познания причин и деталей "кембрийского взрыва", пишет Live Science. А изучение роли кислорода в далеком прошлом дает также и возможность управлять изменениями океанской фауны в будущем.

 Статья "Oxygen, ecology, and the Cambrian radiation of animals" доступна на сайте PNAS.ORG

 


Истчонки: PaleoNews


Новые виды могут появиться благодаря географическим и экологическим барьерам, которые разделяют прежде единую популяцию. Особи из одной части популяции не могут пересечь, к примеру, реку, чтобы смешать свои гены с особями из другой части, и в результате из-за накапливающихся генетических различий они становятся разными видами.

Оса Nasonia vitripennis, откладывающая яйца в личинку хозяина (фото Elizabeth Cash).Оса Nasonia vitripennis, откладывающая яйца в личинку хозяина (фото Elizabeth Cash).Однако для этого, как показали исследователи из Университета Вандербильта (США), вовсе не обязательно, чтобы на территории популяций вырастали горы, а реки меняли своё русло: достаточно лишь кишечной микрофлоры.

Учёные давно заметили, что разные виды животных дают приют разным видам бактерий, и несовпадение в видовом составе микробов отражает эволюционную дистанцию между их хозяевами. Однако до сих пор не было понятно, возникают ли такие различия в микрофлоре только лишь благодаря смене питания, то есть на смену одним микробам приходят другие, либо бактерии эволюционируют вместе с теми, в ком живут.

Чтобы прояснить этот вопрос, Роберт Брукер и Сет Бордерштейн предприняли ряд опытов с двумя близкими видами паразитических ос, Nasonia giraulti и Nasonia vitripennis. Их эволюционные пути разошлись где-то миллион лет назад, но до сих пор и N. giraulti, и N. vitripennis паразитируют на одних и тех же насекомых, то есть никаких экологических барьеров между видами нет. При этом, однако, если произойдёт межвидовое скрещивание, то 90% новорождённых самцов в потомстве погибнут.

Исследователи обнаружили, что в кишечнике ос живут бактерии рода Providencia и ещё один вид, называемый Proteus mirabilis. Обычно Providencia преобладают, но при межвидовом скрещивании в пищеварительном тракте у потомства начинают доминировать P. mirabilis. Учёные предположили, что именно неправильный состав микрофлоры служит причиной массовой гибели гибридного потомства. Они попробовали накормить ос-гибридов антибиотиками — и в результате половина потомства выжила. Если же таким осам, избавленным от собственных бактерий, давали смесь Providencia и P. mirabilis, то большинство личинок погибало.

То есть смешению видов препятствует не несовместимость их генов сама по себе, а неспособность полученной смеси генов правильно организовать работу микрофлоры, наладить, так сказать, диалог между бактериями и организмом личинки.

В журнале Science авторы работы пишут, что у гибридов иммунитет не мог должным образом контролировать микрофлору. У них на 40% повышалась активность иммунных генов, вызывая что-то вроде аутоиммунного расстройства. Если же гибридов лишали бактерий, их иммунитет вёл себя нормально.

Так или иначе, именно бактерии в своё время сыграли для ос видообразующую роль, воспрепятствовав смешению генов внутри популяции. Поэтому влияние микрофлоры на эволюцию можно смело поставить рядом с горами, реками и прочими масштабными географическими и экологическими факторами.

 


Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА


Случайные статьи

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

Сокращает ли старение продолжительность жизни?

09-12-2013 Просмотров:4412 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Сокращает ли старение продолжительность жизни?

Нам кажется абсолютно естественным, что ограниченность жизненного срока связана со старением: чем дольше мы живём, тем ближе подходим, так сказать, к концу земного пути — и тем дряхлее становимся. С...

В Охотском море обнаружены уникальные формы жизни

28-06-2013 Просмотров:6491 Новости Окенологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

В Охотском море обнаружены уникальные формы жизни

Учёные Дальневосточного отделения РАН вернулись во Владивосток из экспедиции в Охотском море на научно-исследовательском судне «Академик Лаврентьев», в ходе которой были обнаружены уникальные глубоководные сообщества морских организмов в районах метановых...

Биологи обнаружили гормон, включающий "синдром утенка" в мозге птенцов

26-09-2012 Просмотров:6379 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Биологи обнаружили гормон, включающий "синдром утенка" в мозге птенцов

Птенцы запоминают облик матери или заменяющего ее человека в первые часы после рождения благодаря гормону Т-3, который включает особую группу нейронов в мозге новорожденной птицы, отвечающую за работу "синдрома утенка",...

Лицом к лицу с первым плацентарным млекопитающим

08-02-2013 Просмотров:7994 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Лицом к лицу с первым плацентарным млекопитающим

Лишь после того, как астероид погубил динозавров (за исключением тех, что превратились в птиц), по лесу в поисках насекомых начал сновать маленький пушистый зверёк. По скромной внешности никак нельзя было...

Генетики узнали, почему синицы такие умные

26-01-2016 Просмотров:3437 Новости Генетики Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Генетики узнали, почему синицы такие умные

Ученые впервые расшифровали геном большой синицы, одной из самых интеллектуальных птиц в мире. Оказалось, что особенно сильно естественный отбор действовал на гены синиц, отвечающие за способность к обучению и память. СиницаРезультаты...

top-iconВверх

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