Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Все добавления>>Мир дикой природы на wwlife.ru - Показать содержимое по тегу: Caenorhabditis elegans


Круглые черви, дрозофилы, бабочки, рыбы, голуби, летучие мыши используют для навигации магнитное поле Земли. Человек лишен таких способностей и без специальных приборов сбивается с пути. О том, как работает природный биокомпас, — в материале РИА Новости.

Черви думают

Отросток-биокомпас в мозге червя-нематодыОтросток-биокомпас в мозге червя-нематодыУ круглого червя Caenorhabditis elegans, занимающего самую низкую ступеньку в животном царстве, в мозге, на конце AFD-нейрона, есть небольшой отросток, похожий на микроскопическую телевизионную антенну. Это биокомпас, при помощи которого червь ориентируется в почве.

Благодаря биокомпасу червь в поисках пищи движется вниз. В эксперименте ученых Техасского университета (США) черви теряли ориентацию и перемещались хаотично, если вокруг них искажалось магнитное поле. Дальнейшие опыты показали, что траектория также зависит от того, в какой части света черви родились и выросли. Так, "коренные техасцы" двигались параллельно поверхности земли, а гавайские, английские и австралийские черви — под углом, который соответствовал искажению силовых линий магнитного поля, характерного для их родных мест.

Рыбы нюхают

Благодаря особым клеткам в носовой области радужная форель всегда возвращается в места, где появилась на светБлагодаря особым клеткам в носовой области радужная форель всегда возвращается в места, где появилась на светУ рыб биокомпас, реагирующий на магнитное поле Земли, находится в носу. Ученые из университета Людвига Максимилиана (Германия) смогли выделить клетки из носа радужной форели (Oncorhynchus mykiss), которые содержали частицы магнетита — минерала, играющего важную роль в способности некоторых живых организмов определять направление движения. По оценкам исследователей, в носовой области каждой особи находится от десяти до ста таких клеток, что позволяет рыбам определять не только направление на север, но и ориентироваться по широте и долготе.

Как полагают ученые, именно благодаря сверхчувствительному носу форель путешествует из рек в море на триста километров, а спустя несколько лет снова возвращается туда, где появилась на свет.

Насекомые полагаются на белки

Дрозофила чувствует магнитное поле Земли благодаря белковому комплексу MagRДрозофила чувствует магнитное поле Земли благодаря белковому комплексу MagRСвой биокомпас есть и у плодовых мушек — это структура из двух белков, образующихся на поверхности клеточных мембран. Криптохром (Cry) позволяет клеткам воспринимать синий и ультрафиолетовый свет. Основная функция второго белка (CG8198) — регуляция биоритмов в организме, но в комплексе с криптохромом он образует своего рода наноиглу. Ее центральный стержень — из CG8198, а оболочка — из Cry.

Такая игла, подобно стрелке компаса, выравнивается даже по слабому магнитному полю. В ходе исследования китайским ученым пришлось заменить металлические инструменты пластиковыми, поскольку изучаемые белковые структуры были сильно намагничены и прилипали к металлу.

Открытый белковый комплекс назвали MagR (магнитный рецептор). Как именно он действует, пока неясно, однако ученые предположили, что белки, посылая сигналы в нервную систему, помогают дрозофиле понять, где находится север.

Птицы высчитывают и измеряют

Не все ученые согласны, что белок Cry 1а служит птицам для навигацииНе все ученые согласны, что белок Cry 1а служит птицам для навигацииМагнитный рецептор есть у бабочек-монархов и некоторых птиц, в частности голубей. У пернатых разновидность криптохрома — Cry 1а находится в клетках сетчатки глаза, чувствительных к синим и ультрафиолетовым лучам, и на магнитное поле он реагирует только после световой активации. Но даже это не до конца объясняет, как функционирует птичья навигационная система. Ведь при ориентации в пространстве пернатые используют сразу две "карты бионавигации" — запаховую и магнитную.

Благодаря магнитной птицы различают направления на север и юг, вычисляют долготу, измеряют деклинацию (разницу между магнитным и географическим севером) магнитного поля Земли, это помогает им сориентироваться и исправить маршрут.

Ученые полагают, что большую часть пути пернатые преодолевают, полагаясь на магнитное поле, а на финише более важную роль играют запахи. Голуби, которым затыкали ноздри, перерезали обонятельный нерв, уничтожали ольфакторный эпителий, промывая клюв водным раствором сульфата цинка, тратили больше времени на возвращение к своей голубятне, чем обычные птицы.

Летучие мыши сверяются с Солнцем

В 2016 году ученые из Института Макса Планка по изучению мозга (Германия) обнаружили навигационный белок Cry или его разновидность Cry 1а в клетках девяноста видов млекопитающих. А, скажем, у грызунов и летучих мышей, которые явно реагируют на магнитные поля, этого белка не оказалось.

Некоторые виды летучих мышей — в частности, большая ночница (Myotis myotis) — не просто корректируют полет по магнитному полю Земли, но и ежедневно сверяют свой биокомпас по солнцу — точнее, по поляризованному свету, который ярче всего на закате.

Это подтвердили опыты немецких и болгарских ученых. Летучих мышей помещали в измененное магнитное поле (сдвинутое на 90 градусов к востоку) во время заката. Часть животных находилась в контейнерах и не могла видеть лучи заходящего солнца. В результате, когда их выпустили, они отклонились от курса как раз на угол наклона лучей в коробках и сбились с пути. Мыши, которые могли сверить свои ощущения с солнцем, таких трудностей не испытывали и благополучно вернулись в родную пещеру.

Биокомпас для человека 

У человека нет ни отростка в мозгу, ни клеток с магнетитом, ни навигационных белков в клетках. Он сбивается с пути без специальных приборов, если на маршруте следования нет высоких ориентиров. Это часто случается в лесу.

Американские инженеры Ливиу Бабиц и Скотт Коэн предлагают исправить это недоразумение с помощью имплантата, выполняющего роль биокомпаса — как у животных. Силиконовое устройство размером со спичечный коробок вибрирует каждый раз, когда человек поворачивается на север. Изобретатели вживили биокомпас себе под кожу.


Исочник: РИА Новости


 

Опубликовано в Новости Зоологии

У кого геном больше? Как известно, одни существа имеют более сложное строение, чем другие, а раз все записано в ДНК, то и это тоже должно быть отражено в ее коде. Получается, человек с его развитой речью обязан быть сложнее маленького круглого червяка. Однако если сравнить нас с червяком по количеству генов, получится примерно то же самое: 20 тысяч генов Caenorhabditis elegans против 20-25 тысяч Homo sapiens.

Приблизительные размеры геномов разных организмов (в парах оснований)Приблизительные размеры геномов разных организмов (в парах оснований)Еще более обидными для "венца земных созданий" и "царя природы" являются сравнения с рисом и кукурузой  — 50 тысяч генов по отношению к человеческим 25.

Впрочем, может, мы не то считаем? Гены — это "коробочки", в которые упакованы нуклеотиды — "буквы" генома. Может, посчитать их? У человека 3,2 миллиарда пар нуклеотидов. А вот японский вороний глаз (Paris japonica) — красивое растение с белыми цветами — имеет в своем геноме 150 миллиардов пар оснований. Получается, что человек должен быть устроен в 50 раз проще какого-то цветка.

Растение Paris japonica Растение Paris japonica А двоякодышащая рыба протоптер (двоякодышащая — обладающая как жаберным, так и легочным дыханием), получается, в 40 раз сложнее, чем человек. Может, все рыбы почему-то сложнее, чем люди? Нет. Ядовитая рыба фугу, из которой японцы готовят деликатес, имеет геном в восемь раз меньше, чем у человека, и в 330 раз меньше, чем у двоякодышащей рыбы протоптер.

Остается посчитать хромосомы — но это еще сильнее запутывает картину. Как может человек по количеству хромосом быть равным ясеню, а шимпанзе — таракану?

С этими парадоксами эволюционные биологи и генетики столкнулись давным-давно. Они были вынуждены признать, что размер генома, в чем бы мы его ни пытались посчитать, поразительно не связан со сложностью устройства организмов. Этот парадокс назвали "загадкой значений С", где С — это количество ДНК в клетке (C-value paradoх, точный перевод — "парадокс величины генома"). И все-таки какие-то корреляции между видами и царствами существуют.

Ясно, например, что эукариоты (живые организмы, клетки которых содержат ядро) имеют в среднем геномы больше, чем прокариоты (живые организмы, клетки которых не содержат ядро). Позвоночные животные  имеют в среднем геномы больше, чем беспозвоночные.  Однако тут есть исключения, которые никто пока не смог объяснить.

Количество хромосом у разных видов животных и растенийКоличество хромосом у разных видов животных и растенийБыли предположения, что размер генома связан с продолжительностью жизненного цикла организма. Некоторые ученые утверждали на примере растений, что многолетние виды имеют более крупные геномы, чем однолетние, причем обычно с разницей в несколько раз. А самые маленькие геномы принадлежат растениям-эфемерам, которые проходят полный цикл от рождения до смерти в течение нескольких недель. Этот вопрос сейчас активно обсуждается в научных кругах.

Поясняет ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской академии наук, профессор Техасского агромеханического университета и Гёттингенского университета Константин Крутовский: "Размер генома не связан с продолжительностью жизненного цикла организма! Например, есть виды внутри одного рода, которые имеют одинаковый размер генома, но могут различаться по продолжительности жизни в десятки, если не сотни раз. В целом есть связь размера генома с эволюционной продвинутостью и сложностью организации, но со множеством исключений. В основном размер генома связан с плоидностью (копийностью) генома (причем полиплоиды встречаются и у растений, и у животных) и количеством высокоповторяющейся ДНК (простые и сложные повторы, транспозоны и другие мобильные элементы)".

Есть также ученые, которые придерживаются другой точки зрения на этот вопрос.

Комментирует Андрей Синюшин, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова:

"Есть впечатление, что размер генома хотя и влияет на некоторые показатели организма, не решает ничего однозначно. Иначе "парадокс величины генома" и не был бы парадоксом. Рост и развитие организма связаны с делением клеток. Каждому делению клетки предшествует удвоение ДНК — копирование всех ее "букв" — нуклеотидов. Поэтому логика проста: чем больше у клетки ДНК (независимо от ее содержания), тем медленнее будет делиться такая клетка и происходить рост организма, состоящего из таких клеток.

Однозначно сказать, что растения с большим геномом будут многолетними, а с маленьким — однолетними, нельзя. Есть ощущение, что в ходе эволюции разные группы растений решили эту проблему по-разному. Кому-то оказалось проще, имея большой геном, пойти у него на поводу и медленно расти, достигая способности размножаться лишь через много лет. Однако другие растения с большим количеством ДНК, кажется, предпочли сформировать небольшой по размерам организм и поскорее перейти к размножению, чтобы уложиться в один сезон. Например, у огромного и разнообразного семейства бобовых древесные виды имеют сравнительно небольшие геномы. Самое большое количество ДНК среди известных нам бобовых имеют однолетние (например, горох и бобы) и многолетние (типа мышиного горошка) травы. Кстати, медленно растущее многолетнее корневище (или клубень, луковица) и небольшая цветущая надземная часть, которая отмирает осенью, — пожалуй, наиболее экономное решение. Таковы растения с самыми крупными геномами — вороний глаз (парис) японский, рябчик и другие".

 

Источник: РИА Новости


 

 

Опубликовано в Новости Генетики

У некоторых видов самки могли бы с полным основанием предъявить своим самцам претензию, что те заедают им жизнь. Так, несколько лет назад у дрозофил и нематод обнаружился странный феномен: присутствие самцов сокращает жизнь самкам и гермафродитам, выступавшим в качестве самок.

Нематода C. elegans с яйцами и детёнышами (фото Carolina Biological).Нематода C. elegans с яйцами и детёнышами (фото Carolina Biological).Некоторые исследователи предложили этому простое объяснение: дескать, спаривание вызывает у самок (или гермафродитов) сильный стресс, который и сокращает продолжительность жизни. Однако, как считают исследователи из Медицинской школы Стэнфорда (США), дело вовсе не в сексе: просто самцы стараются дать преимущество своему потомству, а потому заставляют экс-партнёршу умереть пораньше, дабы она не успела спариться с конкурентом.

Анна Брюне (Anne Brunet) и её сотрудники экспериментировали с нематодами Caenorhabditis elegans. В популяциях этих почвенных червей самцы составляют от 0,01 до 0,1%, остальное приходится на гермафродитов. Впрочем, хотя гермафродиты могут оплодотворять сами себя, они предпочитают найти цельного, если можно так выразиться, самца, так как в этом случае получается произвести больше потомства.

По словам исследователей, пребывание самцов нематод вместе с гермафродитами уменьшало продолжительность жизни последних на 20%. Причём, что важно, этот эффект сохранялся даже тогда, когда самцы и гермафродиты не могли непосредственно контактировать друг с другом или же когда гермафродиты были стерильны и не размножались в принципе. Более того — эффект сохранялся даже тогда, когда гермафродитов помещали туда, где самцы находились некоторое время назад, а теперь там было пусто. То есть дело явно не в сексе и не в расходах энергии на потомство. Гермафродиты при этом выглядели так, будто у них ускорились процессы старения, и подобное происходило даже с теми, кто был довольно устойчив к другим видам стресса.

Объяснение оставалось одно: самцы выделяют некие вещества, которые оказывают фатальное действие на их партнёров. И действительно, когда эксперимент повторяли с самцами, у которых была нарушена секреция феромонов, или же с гермафродитами, у которых чувствительность к феромонам была понижена, то никакого ускоренного старения не отмечалось. И хотя исследователи пока не могут сказать, какой именно феромон тут командовал, им удалось определить молекулярно-генетические изменения, происходившие у гермафродитов. Бóльшая часть генов, которые реагировали на феромоны, отвечала за функционал в нейронах, и изменения в активности этих генов запускали нейродегенеративные процессы. Когда работу хотя бы одного гена блокировали, эффект преждевременного старения ослабевал.

Авторы уверяют, что этот феномен имеет место и в природных условиях, где самцы встречаются намного реже и их никто не собирает в одной лабораторной посудине. Исследователи поставили аналогичные опыты ещё с несколькими дикими, нелабораторными линиями Caenorhabditis elegans и несколькими видами нематод — и убедились, что и у них самцы тоже ускоряют старение потенциальных партнёров. То есть эта способность могла возникнуть 20–30 млн лет назад. Ускоренное старение происходило не только у видов с гермафродитами, но и у тех нематод, которые были чётко разделены на самцов и самок.

Объяснить это, как уже сказано, можно тем, что самцы стараются избавить своё потомство от конкуренции с потомством другого самца, который, чего доброго, спарится с этой же самкой или гермафродитом. Здесь следует помнить, что нематоды о «детях» не заботятся, поэтому самку можно убить безо всяких последствий для следующего поколения. Что же до высших позвоночных, то у них детёныши редко когда выживают без родительского присмотра, поэтому война полов у птиц и зверей вряд ли принимает столь своеобразные формы.

Впрочем, сами авторы работы говорят, что было бы весьма интересно проверить, не влияет ли на продолжительность жизни самцов и самок млекопитающих общение с особями противоположного вида. Многие мужчины и женщины со всей уверенностью ответили бы на этот вопрос утвердительно — но, разумеется, по-разному.

Результаты работы будут опубликованы в журнале Science.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Опубликовано в Новости Зоологии

При оценке среды обитания Caenorhabditis elegans может решить, оставаться ли на месте или искать более богатый на пищу участок, только при наличии гена tyra-3. Этот ген кодирует нейрорецептор, связывающий аналог адреналина у нематод.

Нематода Caenorhabditis elegans (фото AJC1) Нематода Caenorhabditis elegans (фото AJC1) Наряду с мушкой дрозофилой и некоторыми другими нематода Caenorhabditis elegans — один из популярнейших организмов у биологов. На нематоде выполнено великое множество генетических и молекулярно-биологических экспериментов. Но живёт этот червь не только в научно-исследовательских лабораториях. В природе Caenorhabditis elegans обитает в верхних слоях почвы, тяготея к агрокультурным территориям. Там он может найти себе пропитание — бактерий, которые живут на гниющих фруктах и овощах. При этом нематода, естественно, сталкивается с великим множеством бактерий, которые не всегда съедобны для неё, а подчас и ядовиты. Словом, червяк должен всё время оценивать пищевые перспективы и решать, оставаться или уползать на новые поиски. Вот учёные и задались вопросом о том, как нематода принимает решения.

Вообще говоря, этот организм необычайно «лоялен» к исследователям. У него всего 302 нейрона, и все возможные соединения между ними давно картированы. Большая часть из 20 000 генов нематоды имеет аналоги в человеческом организме. На Caenorhabditis elegans легко изучать «сотрудничество» генетического аппарата и нервной сети и то, как это взаимодействие обуславливает поведение.

За последнее десятилетие учёным из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке и Медицинского института Говарда Хьюза удалось обнаружить, что нематоды способны оценивать уровень аэрации почвы; это помогает им находить «вкусные» аэробные бактерии. Затем выяснилось, что их обонятельные нейроны могут брать под контроль другие нервные клетки, ответственные за движение, и таким образом руководить пищевым поведением.

В новой работе исследователи сосредоточились на генетических особенностях, которые позволяют этим круглым червям приспосабливаться к окружающей среде. Нематод помещали на чашку Петри, покрытую теми или иными видами бактерий. Учёных интересовали червяки, которые могли не только оценить пригодность бактерий для еды, но и уползти с чашки, если пища не была съедобной.

Черви, которые, так сказать, не только хотели, но и могли сбежать из неподходящих условий, обнаружили некоторые особенности в своём геноме. Ген npr-1, характерный для таких особей, уже был описан как ответственный за пищевое поведение и иммунитет. Впрочем, он не слишком заинтересовал учёных, поскольку его несут только лабораторные линии Caenorhabditis elegans. А вот второй ген, tyra-3, вызвал куда больший интерес. Он кодирует белок-рецептор, который связывается с тирамином — нематодным аналогом адреналина. Как и адреналин, тирамин действует на нейроны, когда требуется повышение активности, возбуждение и быстрое принятие решения. Оказалось, что белок-рецептор tyra-3 находится в тех нейронах нематоды, которые одновременно собирают информацию снаружи и изнутри, то есть комбинируют данные — например, об аэрации почвы и чувстве голода.

Статья о поведении нематод опубликована на сайте журнала Nature.

Исследователям удалось установить, как генетика обуславливает поведенческие свойства: наличие или активность гена tyra-3 определяет способность оценивать пищевые условия и принимать решения, исходя из сделанной оценки. Но когда и как именно включается нейрохимический механизм решений, ещё предстоит выяснить. Трудность этого этапа, по словам учёных, заключается в том, что способов слежения в реальном времени за динамикой нейромедиаторов на сегодня нет. 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Опубликовано в Новости Зоологии

Случайные статьи

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

Для чего орхидее пахнуть мертвечиной?

19-03-2011 Просмотров:10080 Новости Ботаники Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Для чего орхидее пахнуть мертвечиной?

Южноафриканские ботаники выяснили, как местные орхидеи привлекают к опылению мясных мух. Орхидея Satyrium pumilum и муха (фото авторов исследования) Орхидея Satyrium pumilum, обитающая во влажных зонах Южно-Африканской Республики, может показаться загадочным...

Птицы в стае следят не более чем за семью соседями

11-02-2013 Просмотров:9498 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Птицы в стае следят не более чем за семью соседями

Птичья стая движется синхронно: каждый летит туда, куда летят все. При этом вряд ли возможно, чтобы каждый член стаи следил за сотнями собратьев. Кроме того, в стае обычно нет лидера,...

Российские ученые нашли самого северного ихтиозавра

07-04-2015 Просмотров:5118 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Российские ученые нашли самого северного ихтиозавра

Сразу два мезозойских рыбоящера стали предметами нового исследования международной группы ученых, недавно опубликовавших результаты своей работы. Как стало известно, в руки палеонтологов попали остатки самого северного ихтиозавра в мире. Артроптеригиус, охотящийся...

Про черепаху, что писает ртом

11-10-2012 Просмотров:11152 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Про черепаху, что писает ртом

Дальневосточная черепаха широко распространена в Азии, где живёт в болотах и заболоченных прудах. Вода в таких водоёмах часто сильно засолена (хотя ей, конечно, далеко до морской), и бόльшую часть времени,...

Палеонтологи нашли останки птенца одной из первых птиц на Земле

05-03-2018 Просмотров:379 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Палеонтологи нашли останки птенца одной из первых птиц на Земле

Палеонтологи впервые нашли отпечатки тела и перьев новорожденного птенца, жившего на Земле 127 миллионов лет назад, что помогло им раскрыть некоторые тайны их эволюции, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Птенец птицы жившей...

top-iconВверх

© 2009-2018 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.