В отличие от нас с вами, глаз северного оленя пропускает свет в ультрафиолетовом диапазоне. И это не грозит ему повреждением сетчатки. Биологи еще не поняли, почему, но уже поняли — зачем.

Северный оленьУльтрафиолет вреден для глаз, и поэтому большинство людей в яркий солнечный день защищаются от него солнечными очками. А в Арктике, где солнечный свет почти полностью отражается снегом и льдом, без защиты для глаз находится просто невозможно – человек заболевает «снежной слепотой. Она обратима – зрение через какое-то время восстанавливается. Но когда человек вдруг перестает видеть, он испытывает сильную боль и страх.

«Снежная слепота» — защитная реакция. Таким способом глаз защищает от ультрафиолета свою самую важную часть – сетчатку. Роговица и хрусталик принимают на себя основной удар вредоносного ультрафиолета. Они временно перестают пропускать свет, чтобы не дать ему дойти до сетчатки.

Олень видит не так, как человек

К удивлению команды профессора Глена Джеффри (Glen Jeffery) из Университетского колледжа Лондона, оказалось, что северный олень, живущий в Арктике, прекрасно уживается с ультрафиолетовыми лучами, не имея механизмов защиты. Ученые протестировали зрение северного оленя и нашли, что эти животные видят не только в видимой части спектра, но и в ультрафиолетовой, с длиной волны 350−320 нм.

«Мы нашли, что северные олени не только видят в ультрафиолете, но и используют эту способность для поиска корма и защиты от хищников», — говорит Джеффри.

Исследования показали, что фоторецепторы сетчатки северного оленя демонстрируют электрический ответ на свет с длиной волны 350−320 нм. И пигментые системы фоторецепторов работают при этом свете так же, как и в видимом диапазоне.

Зачем ему это надо

Такая особенность зрения – важнейшее приспособление северных оленей для жизни на крайнем севере. В течение полярной зимы солнце скрыто за горизонтом, а когда показывается, то очень ненадолго. Большую часть суток свет от солнца не прямой, а рассеянный. В таких условиях именно лучи синей и ультрафиолетовой части спектра достигают объектов. Снег отражает до 90% излучения в этой части спектра.

«Работа с ультрафиолетовой камерой позволяет увидеть, что ультрафиолет на снегу поглощают лишь немногие объекты: моча животных, шерсть, лишайники. Именно эти объекты хорошо видны в ультрафиолете. Северные олени хорошо видят метки мочи, оставленные на снегу хищниками, самих хищников – волков, и лишайники –источник корма», — объясняет Джеффри.

Это означает, что глаз северного оленя пропускает внутрь губительные для прочих животных ультрафиолетовые лучи. Как же ему удается избежать повреждения клеток сетчатки? Пока это остается для ученых загадкой.

«Вероятно, олени имеют какой-то еще не выясненный механизм защиты сетчатки, — считает Джеффри. – Возможно, если мы его разгадаем, то сможем использовать для стратегии защиты зрения человека».

О зрении северного оленя можно прочитать в журнале Journal of Experimental Biology.

Источник: Infox.ru

Ученые из США и Канады выяснили, что появление в процессе эволюции эусоциальности у общественных насекомых, судя по всему, происходило разными путями. В качестве доказательства они представили модель изменения геномов у различных эусоциальных перепончатокрылых. Скорость накопления мутаций оказалась различной даже у близкородственных видов.

Многие из нас с трудом отличат пчелу от осы, однако жалящих перепончатокрылых (Aculeata), тем не менее, насчитывается 20 тысяч (!) видов, и с этим нельзя не считаться. Шмели, пчелы-медоносы и осы-одиночки не имеют между собой ничего общего, кроме внешнего сходства. Их образ жизни различается так же, как у монарха, живущего в белокаменном дворце, и отшельнника, довольствующегося шалашом, построенным в чаще леса.

Исследование, проведенное американцами, было посвящено эволюции пчелиной эусоциальности. Этим термином обозначается наивысший уровень социальной организации представителей животного мира. У пчел все выстроено донельзя рационально: часть самок, отказавшись от "радости материнства", работает на благо сообщества и посвящает себя совершенно другим задачам — поискам пищи, защите гнезда и уходу за молодыми пчелами.

Эусоциальность у представителей фауны — это редкость, отмечает Джин Робинсон, профессор энтомологии Университета Иллинойса и глава Института геномной биологии. Муравьи, термиты, пчелы, осы и пара видов грызунов, голых и дамарских землекопов (подробнее о них читайте в статье "Если люди вымрут, их заменят землекопы"), — вот и весь перечень животных, разделяющих принципы эусоциальности.

Самые верные этим принципам представители пчелиного сообщества — медоносы и охранники. Пчеломатке проблемы ее гнезда по барабану — главное, чтобы вокруг нее было достаточно стерильных нянек, которые следят и за ней, и за потомством. Иногда встречаются особи с примитивной эусоциальностью — отдельные самки, которые с нуля обустраивают жилище, а затем, набрав достаточное количество работников, являющихся первыми дочерьми основательницы, провозглашают себя королевой.

Профессор Сидни Кэмерон не любит термин "примитивная эусоциальность": по его мнению, это означает, что пчела потенциально готова примерить на себя другую роль: "Пчелы не стремятся повысить свой уровень эусоциальности. Это все равно, если бы стерильные няньки сидели бы и кручинились — ах, мол, если бы только я могла стать фуражиром (добытчицей меда)!".

"Принято говорить об эволюции эусоциальности, — замечает Робинсон. — Однако мы хотим подчеркнуть, что у разных видов пчел это были независимые эволюционные события. И намерены проследить историю каждого из них".

Чтобы разобраться в заявленной теме, исследователи продиагностировали последовательность активных генов (то есть тех, которые участвуют в транскрипции белков) у девяти видов пчел — от пчелы-одиночки Megachile rotundata, питающейся листьями, до высоко эусоциализированного медоноса Apis florea. Образцом для сравнения ученые выбрали геном пчелы Apis mellifera, с которым и сопоставляли генетические изменения у других видов пчел.

Кэмерон задался вопросом — существуют ли гены, уникальные для пчел с высоким уровнем эусоциализации и не встречающиеся у "посредственностей". И действительно, различия были обнаружены. Более того, у каждой группы генетические изменения проходили абсолютно по разным сценариям. Частота и характер этих изменений натолкнули исследователей на мысль об "ускоренной эволюции", специфичной для каждого типа общественной жизни.

Пока американские ученые копаются в геноме, канадские бьют тревогу: североамериканские шмели отказываются опылять растения. Это могло бы показаться смешным, когда бы не было так серьезно: примерно треть того, что попадает на наш стол, плодоносит и размножается благодаря опылению. Так что перспективы такого безответственного поведения шмелей налицо.

Майкл Оттерстаттер и Джеймс Томсон из Университета Торонто заявили, что "коммерческие" шмели заражают диких, из-за чего последние начинают саботировать свои обязанности. "Нанятые" летуны часто страдают от критидиоза — заболевания, вызванного паразитами Crithidia bombi. Рядом с теплицами, где содержатся "прирученные" особи, число зараженных шмелей бьет все рекорды — до половины "дичков" оказываются носителями Crithidia bombi. Чем дальше от теплиц — тем меньше в кишечнике диких шмелей обнаруживается простейших жгутиковых паразитов.

Ученые предупреждают, что, хотя зараза распространяется довольно медленно, она не щадит никого, так что скоро можно будет говорить о масштабной эпидемии среди пчел, если не предпринимать никаких мер. Дело в том, что этот паразит в принципе достаточно легко переходит и на медоносных пчел, хотя последние, в общем-то, пока достаточно быстро справляются с данной инфекцией. Но, к сожалению, только пока…

Источник: Pravda.ru

Британские ботаники из комплекса Королевских ботанических садов в Кью нашли в горах на востоке Бразилии необычное растение с тонкими серебристо-серыми листьями. Находка получила статус нового вида.

Энхолириум (Encholirium)Новый вид растения из семейства бромелиевые (Bromeliaceae) рода Энхолириум (Encholirium) обнаружили на востоке Бразилии в штате Минас-Жерайс в районе горной гряды Серра-ду-Шино ученые из комплекса Королевских ботанических садов в Кью. Растение назвали Encholirium agavoides. Этот вид встречался исключительно на каменистых участках склонов на высоте более 1000 метров. Ботаники обнаружили всего несколько популяций вида на расстоянии 10−12 километров друг от друга. По словам ученых, энхолириум агавовидный имеет листья необычного серебристо-серого цвета, по своей форме напоминающие листья агавы.

По последним данным, на нашей планете растет примерно 350 тысяч видов растений. Но описаны далеко не все виды, а только 287 тысяч. Ботаники не перестают находить новые растения – ежегодно к списку уже известных видов прибавляется до 2000 новых. Больше всего находок в тропических и влажных экваториальных лесах. Недавно ученые из Королевских ботанических садов в Кью обнаружили на Мадагаскаре и на юге Африки множество интересных новых растений. Например, кофейное дерево с гигантскими зернами кофе, дерево из семейства бобовые с огромными стручками длиной больше 30см.

Источник: Infox.ru

Насекомые утратили чувствительность к «генетическим тормозам» и превратились в монстров: вместо крыльев у древесных жуков выросли рога и горбы.

Umbelligerus peruviensisЭнтомологи и генетики из научных центров США и Франции под руководством Бенжамина Прюдома (Benjamin Prud’homme) нашли генетические корни удивительных рогов и горбов, которыми насекомые отпугивают соперников и скрываются от навязчивого внимания хищников. Оказалось, что в ходе эволюции горбатки (Membracidae) — маленькие родственники цикад (Cicadidae) —променяли крылья на рога и горбы.

Насекомые-монстры

Необычные и чудовищные насекомые всегда привлекали внимание натуралистов. Горбатки (древесные жуки) — особый объект исследования: более трех тысяч видов этих удивительных насекомых обитают по всему земному шару, кроме Антарктики. Самые причудливые и замысловатые горбатки обитают в Южной Америке.

Заметить горбаток не так-то просто. Нужно хорошо присмотреться, чтобы понять, что, например, шипы кустарника — это вовсе не шипы, а насекомые-монстры. Защищаясь от врагов и лишнего внимания, горбатки отращивают гигантские рога: если уж хищник не испугается, то хотя бы поперхнется! Монстры имитируют муравьев: они-то ядовитые и кислые, кому хочется набивать себе оскомину после обеда? Некоторые горбатки напоминают экскременты животных: на таких жуков и вовсе никто не позарится, разве что «истинный гурман».

Одним словом, горбатки не поленились поработать над внешностью и сделать «косметическую операцию» на генетическом уровне. Чтобы выяснить, чем была та часть насекомого, которая за миллионы лет эволюции превратилась в устрашающие наросты, ученые сравнили насекомых-монстров с плодовой мушкой (Drosophila). Биологи исследовали тонкости развития самых «скромных» горбаток — Publilia modesta. «Выросты на дорсальной (спинной) поверхности сформировались у этих насекомых из-за слияния гомологов крыльев», — резюмируют ученые данные анатомического и морфологического исследований личинок и взрослых особей.

Биологи поименно знают гены, которые отвечают за отращивание конечностей и крыльев у насекомых. Поэтому в следующем эксперименте генетики и энтомологи поколдовали с «крыло-лапными» генами горбаток и плодовых мушек. Оказалось, что горбатки пытаются отрастить крылья в том месте, где и быть-то их не должно — на первом торакальном (грудном) сегменте.

«В результате тонкого, аккуратного и кропотливого морфологического и генетического исследования ученые показали, что Membracidae «включают» генетическую программу формирования крыльев в той анатомической структуре, на которой у современных крылатых насекомых не бывает крыльев», — пишет Армин Мозек (Armin P. Moczec), рецензент исследования.

Ученые объясняют, что у крылатых насекомых работает ген, который тормозит формирование крыльев в неположенном месте. У горбаток этот ген тоже есть, но «крылья» все равно растут: они плюют на «генетические тормоза» и превращаются в рога. «Мы полагаем, что горбатки утратили чувствительность к гену, ингибирующему развитие крыльев в торакальном сегменте», — резюмируют энтомологи результаты эксперимента, в котором они включали и отключали «генетические тормоза».

С генетическими подробностями эволюционной косметологии можно ознакомиться в статье Body plan innovation in treehoppers through the evolution of an extra wing-like appendage, опубликованной в Nature.

Источник: Infox.ru

Первые кактусы появились всего-лишь 35 млн лет назад и вплоть до 5-10 млн. лет назад они встречались в единичных количествах.

Подробнее ...

Кактусы стали успешной и разнообразной группой растений по эволюционным меркам совсем недавно — 5−10 млн. лет назад. По мнению ученых, к процветанию их привело резкое падение уровня углекислого газа в атмосфере, сухой и прохладный климат.

КактусыГруппа ученых под руководством доктора Моники Аракаки (Monica Arakaki) из Университета Брауна (США) выяснила, что кактусы появились на нашей планете приблизительно 35 миллионов лет назад, а пика разнообразия достигли 5−10 млн.лет назад. Одновременно с кактусами появились другие виды суккулентов, например, алое, очитки, хавортия. Процветание этих растений исследователи связывают с изменением климата. В то время, по палеоклиматическим данным, произошло резкое похолодание, уменьшилось количество осадков и резко снизилось содержание углекислого газа в атмосфере. Многие растения не справились со стрессом. А как раз к этим условиям кактусы и другие суккуленты оказались прекрасно адаптированы. Ведь эти растения используют особый САМ-путь фотосинтеза, который позволяет им поглощать углекислый газ из атмосферы ночью.Таким способом растения экономят воду, поскольку ночью листья испаряют гораздо меньше влаги, чем днем.

Как менялся климат

Чтобы узнать, когда появились кактусы, ученые провели филогенетический анализ. Для этого они проанализировали хлоропластные ДНК нескольких видов кактусов и их ближайших родственников. Оказалось, что первые представители семейства кактусовых появились приблизительно 35 миллионов лет назад. Но потом, в течение нескольких десятков миллионов лет, они оставались практически незаметными и встречались очень редко. И только 5−10 млн. лет назад стали занимать доминирующие позиции. Их ареал практически совпадал с современным – это Северная Америка, южная Африка и Южная Америка.

«В конце миоцена примерно 7 млн. лет назад, после довольно теплого периода произошло похолодание. Об этом свидетельствует анализ изотопов кислорода древних фораминифер. Правда, почему климат стал вдруг меняться, так и остается загадкой. В это же самое время уменьшилось количество осадков, и климат стал засушливым – об этом также говорят палеоданные», — пишут авторы.

Но к этим изменениям прибавилось еще одно, и именно оно и сыграло, по-видимому, ключевую роль в дальнейшем процветании кактусов: по каким-то причинам резко снизилось содержание углекислого газа в атмосфере. По данным, которые приводит в своей работе Аракаки, снижение произошло с 425 ppm до 200 ppm (сейчас по последним данным концентрация углекислоты в атмосфере составляет 390 ppm).

Господство суккулентов

Это резкое уменьшение концентрации углекислого газа стало катастрофическим для многих растений. Особенно, как объясняет Аракаки, для обитателей сухого климата. Поскольку, по словам ученых, в таких условиях недостаток влаги растения испытывают еще сильнее. Многие растения не выдержали такого испытания, и их место заняли более успешные виды, которые смогли к этим условиям адаптироваться. Ими как раз и оказались кактусы и другие суккуленты с их особым способом фотосинтеза (САМ-путем, при котором эффективно экономится испарение влаги). «Мы считаем, что во время позднего миоцена появилось много новых местообитаний. Их освободили растения, которые не смогли приспособиться к новым условиям. Эти местообитания благополучно заняли кактусы и другие суккуленты», — считают авторы работы.

Их статью можно прочитать в последнем номере журнала PNAS.

Источник: Infox.ru

Биологи показали, как гриб управляет поведением муравья и «подбирает могилку» инфицированному насекомому. Теперь ученые озабочены поисками молекулярных механизмов и грибных генов, которые помогают муравьям умереть в нужном месте и в нужной позе.

Camponotus ligniperdaЗоологи, энтомологи (ученые – насекомоведы) и микологи (ученые – грибоведы) под руководством Дэвида Хьюджса (David P. Hughes) из Университета Пенсильвании(Penn State University) изучают муравьев-древоточцев — Camponotus.Тех самых трудолюбивых и относительно безвредных членистоногих, которые по крошечкам растаскивают заготовленную древесину и пни.

В принципе, команду Дэвида Хьюджса интересует не как живут, а как умирают членистоногие трудяги. Так, некоторые муравьи Camponotus leonardi погибают необычно: уцепившись «зубами» за жилки растения, с нижней стороны листа. Укусы от умерших муравьев ученые обнаружили даже на растительных остатках возрастом полсотни миллионов лет.

Гриб растет из муравья

«Гриб — кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis) —поражает нервную систему муравья, превращая трудолюбивого солдата в асоциального зомби: зараженное насекомое покидает колонию, спускается с дерева на землю и закрепляется на каком-нибудь листе, впиваясь жвалами (мандибулами) в жилку растения. Ухватившись жвалами за листок, муравей-зомби погибает. Через некоторое время из головы насекомого вырастает плодовое тело того самого гриба, споры которого превратили его в зомби», — пишет Дэвид Хьюджес в новой статье,посвященной предсмертным хождениям больных муравьев.

Ученые объясняют, что пока трупик насекомого висит вниз головой, на высоте около двадцати пяти сантиметров, проросший гриб созревает и начинает «трещать по швам»: споры рассыпаются на лесную подстилку и других муравьев. То есть болезнетворный гриб не просто прорастает в голове насекомых: мозговая плесень использует своего хозяина для развития и распространения. «Муравей, зависший над землей – идеальная среда для размножения и развития гриба, — поясняют ученые. – Здесь и влажность высокая (до 95%), и питательных веществ достаточно».

Мозги и мышцы заплесневели

В работе, результаты которой появились в статье «Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection», ученые исследовали предсмертное поведение и морфологические изменения инфицированных тайских муравьев. Ученые отмечают, что, как и было описано ранее, инфицированные муравьи отличаются «неординарным поведением»: они уходят туда, куда здоровые насекомые не суют свой нос – в лесную подстилку, поближе к зеленым частям растения, на которых они и умирают. Впрочем, одиночные здоровые муравьи тоже иногда забегают в лесную подстилку, но снова возвращаются в логово– в деревья, на высоту более 1,5 метров. Энтомологи отмечают, что такие «залетные муравьи» и страдают от Ophiocordyceps unilateralis, а те, что «сидят дома» не сталкиваются с инфекцией и не болеют.

Инфицированные членистоногие бродят по лесу в одиночку. Они спотыкаются, падают и, похоже, вообще идут туда, куда получится: «У муравьев начинаются мышечные судороги и они не могут совладать со своими конечностями», —объясняют авторы нового исследовании. Интересно и то, что приготовившиеся к смерти насекомые уходят от муравейника и начинают искать «могилу» в утренние часы: «Больные муравьи активны с 9.30 до 12.45, — конкретизируют ученые. – Они подчиняются солнечному ритму».

Ученые обращают внимание, что инфицированные муравьи не агрессивны и не проявляют интереса или воинствующего настроя к соперникам, осам и мухам. Впрочем, и на них хищники не заглядываются: «Даже пауки не охотятся на больных муравьев», — пишут исследователи.

Биологи изучили тела муравьев, готовых намертво вцепиться в зеленый лист. Оказалось, что к этому моменту нервная система, сосуды и мышцы муравья просто окутаны гифами гриба. Фактически, еще при жизни муравей плесневеет изнутри. Причем, Ophiocordyceps unilateralis не разрушает ткань: гифы оплетают внутренние органы, отдельные мышцы и сосуды. Таким способом гифы гриба нарушают связь органов с нервными окончаниями. На клеточном уровне гриб вызывает энергетический кризис клеток: в мышцах инфицированных муравьев снижается количество митохондрий.

Ученые объясняют, что все описанные морфологические и поведенческие изменения больного муравья – приспособление гриба, который «говорит», что и как нужно сделать, чтобы умереть в нужном месте и в нужной позе. Так, гриб «добивает» мышечные клетки в момент, когда муравей вцепился в лист. Получается, что насекомое не может жвалы раскрыть (мышцы ведь парализованы). Вот и висит бедняга несколько часов, пока не издохнет. Правда, ученые пока не могут объяснить, как муравей выбирает место своего предсмертного укуса; почему его тянет к зелени и утренней активности. «Мы попытаемся разобраться с механизмами,с помощью которых грибы манипулируют муравьями», — резюмируют авторы исследования, с интересными подробностями которого можно ознакомиться здесь.

Читайте о недавно открытых новых видов грибов кордицепсов.

Источник: Infox.ru

Исландские учёные посетили чрево спящего вулкана Трихнюкайигюр (Thrihnukagigur), расположенного в 100 километрах от Рейкьявика. Им необходимо было исследовать единственную на планете безопасную магматическую камеру, которая, по счастью, расположена близко к поверхности Земли — на глубине всего лишь 200 метров.

Около трёх тысяч лет назад этот вулкан помог сформировать Исландию такой, какой мы её знаем сейчас. Он может разродиться потоками лавы в любой момент, изучение его внутренностей – жизненная необходимость (фото Hans Strand)Внутреннее пространство Трихнюкайигюра изучали Фрейстейдн Сигмундссон (Freysteinn Sigmundsson) и Харальдур Сигурдссон (Haraldur Sigurðsson), оба из университета Исландии, а также 15 человек вспомогательного персонала (среди них были кинооператор, фотограф и опытные альпинисты).На этой схеме магматическая камера (magma chamber) отмечена цифрой 6. Остальные обозначения: 1 — пепельный шлейф, 2 — магматический канал, 3 — дождь с вулканическим пеплом, 4 — слои лавы и пепла, 5 — слой породы (иллюстрация Sémhur/Wikimedia Commons)

Поначалу исследователи спустились внутрь жерла вулкана при помощи обычных верёвок, а затем построили металлический лифт, чтобы спустить тяжёлое оборудование.

«Внутри я почувствовал себя таким ничтожным по сравнению с силами природы и был поражён красотой и спокойствием внутреннего пространства вулкана. Для меня было большой честью первым из учёных спуститься и увидеть всё своими собственными глазами», — делится своими впечатлениями Сигмундссон.

Исследование рассказало вулканологам много нового о процессах извержения. Впрочем, несмотря на то что первая экспедиция побывала внутри Трихнюкайигюра ещё в октябре прошлого года, речи о выпуске статьи пока не идёт. Известно лишь, что учёные сравнивают новые данные с информацией, собранной при изучении Эйяфьядлайёкюдля, доставившего в прошлом году немало проблем всему миру.

Снаружи Трихнюкайигюр выглядит как самая обычная гора. На втором снимке: Сигурдссон и Сигмундссон (справа) изучают камни, найденные внутри магматической камеры. Её стены покрыты красным налётом – это последствие ржавления железной руды (фото Hans Strand)Видеоотчёты о путешествии и исследовании можно посмотреть на этой странице.

Источник: MEMBRANA

Некоторые из предков современных крокодилов ходили на двух ногах, к ним можно отнести рептилию Poposaurus gracilis жившую 225 млн лет назад, которая стояла на двух ногах, имела маленькие передние конечности и носила длинный, сужающийся хвост, который позволял ей удерживать равновесие при ходьбе и беге по просторам позднего триаса.

Подробнее ...

Самая большая жаба проживала на Мадагаскаре 70 млн лет назад. Это существо достигало 40 см в длину и весило примерно 4,5 кг., что намного больше современной лягушки-голиаф (Conraua goliath), считающейся самой крупной представительницей бесхвостых амфибий (Anura), дорастающая всего лишь до 32 см, а весящая не более 3 кг.

Подробнее ...