Устройство головы зародышей миксин — примитивных бесчелюстных и беспозвоночных животных — оказалось идентичным аналогичной части тела древних панцирных рыб, и ее изучение поможет биологам прояснить историю эволюции челюстей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Зародыш миксины внутри икринки. Темное пятно слева - его будущая головаПервые позвоночные существа обладали хорошо развитым черепом и позвоночником, но у них отсутствовали челюсти и костистые конечности-плавники. Считается, что первые челюстные рыбы появились в девонском периоде, который начался 416 миллионов лет назад. Большинство палеонтологов связывают появление челюстного аппарата с возникновением двух независимых ноздрей и их отделением от ротовой полости.

Группа биологов под руководством Ясухиро Оиси (Yasuhiro Oisi) из университета Кобе (Япония) нашла способ изучить процесс разделения единого обонятельного органа на две половины, изучив структуру будущих органов обоняния и некоторых частей мозга в зародыше миксин (Eptatretus burgeri).

Миноги (Lethenteron japonicum) и миксины относятся к числу ближайших родственников современных рыб. Зародыши миног достаточно долго изучаются учеными в качестве наглядного пособия по эволюционной истории позвоночных. С другой стороны, яйца и личинки миксин практически не изучались в последние 100 лет из-за их необычного цикла размножения.

Оиси и его коллеги восполнили этот пробел в биологии, вырастив несколько эмбрионов из искусственно оплодотворенных икринок миксин в лаборатории. Ученые непрерывно следили за развитием зародыша миксины, отмечая то, как развиваются ее обонятельные органы и передняя доля гипофиза — участок мозга, структура которого быстрее всего менялась по мере эволюции рыб.

Оказалось, что зародыши миног и миксин развиваются примерно одинаково, несмотря на существенные различия в устройстве органов обоняния и передней доли гипофиза у взрослых особей.

По словам биологов, обонятельные органы и гипофиз в зародыше миксин развиваются из одной и той же клеточной пластинки. Это крайне примитивная черта — аналогичные части тела в голове современных рыб формируются из отдельных зародышевых "листков".

Данный факт позволил ученым предположить, что зародыш миксин может быть близким по своему устройству к телу примитивных рыб, населявших моря Земли в палеозое. Они проверили эту гипотезу, сравнив структуру органов обоняния и гипофиза зародыша и некоторых древних обитателей океана, в том числе костнопанцирных (Osteostracans) и беспанцирных (Anaspida) рыб, а также галеаспидов (Galeaspida).

Как отмечают исследователи, структура обонятельных центров и гипофиза в мозге этих рыб была несколько ближе к зародышам миксин, чем к примитивным челюстным рыбам. Это позволяет говорить о том, что миксины сохранили в себе черты, присущие для общего предка челюстных и бесчелюстных рыб.

Оиси и его коллеги полагают, что дальнейшее изучение зародышей миксин поможет нам лучше понять, почему возникли челюсти, и какие части тела рыбы были задействованы в процессе их "рождения".

Источник:  РИА Новости

Жившая 10 млн лет назад пиранья Megapiranha paranensis достигавшая в длину 1,3 м и весившая до 73х кг обладала самым сильным относительным укусом достигавшим 484кг, что по отношению сила укуса/масса тела превосходила силу укуса таких знаменитых хищников как тираннозавр, аллигаторов и акул.

Подробнее...

В психологии есть понятие избирательного (выборочного) внимания, под которым подразумевается способность концентрироваться на каком-то одном элементе сложного раздражителя и пренебрегать остальными. Например, когда теннисист собирается отбить летящий к нему мяч, это самое избирательное внимание работает у него на полную катушку.

Стрекоза с добычей (фото Johan Hammar)До некоторых пор считалось, что способность выделять одну цель (или один фактор) из нескольких есть свойство сугубо человеческого мозга. Затем избирательное внимание обнаружили у приматов. Наконец, в статье, опубликованной в Current Biology, исследователи из Аделаидского университета (Австралия) сообщают, что они зафиксировали феномен у стрекоз.

Учёным удалось найти среди зрительных нейронов стрекозы те, что позволяют хищникам сконцентрироваться на мелкой подвижной добыче. И сигнал, который эти нейроны испускали, включал механизм конкурентной избирательности, когда все ресурсы направлялись на то, чтобы выследить конкретный объект.

Охотящаяся стрекоза имеет дело с тучей мух, комаров и пр., и очевидно, что ей приходится как-то решать, на ком остановить, так сказать, свой взор. Без избирательного внимания стрекоза вряд ли выжила бы — просто не сумев сосредоточиться на добыче. Но без обнаружения конкретных избирательных нейронов всё это так и оставалось бы обычными рассуждениями (хотя всё равно кажется удивительным, что этот нейронный феномен удалось обнаружить у существ, которые появились на Земле свыше 300 млн лет назад).

То, что избирательное внимание можно обнаружить даже в относительно простой нервной системе насекомых, позволяет исследовать его более подробно: всё-таки насекомые предоставляют исследователям бóльшую свободу, чем человек или даже приматы.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Древний родственник современных пираний кусал сильнее, чем аллигаторы, акулы и даже могучий Tyrannosaurus rex.

Megapiranha paranensis (фото Steve Huskey)К такому выводу пришли исследователи ромбовидной пираньи (Serrasalmus rhombeus) — крупнейшего представителя этого плотоядного клана. Образец массой 1,1 кг и почти 37 см в длину сжимал тестовое оборудование с силой, превышающей собственный вес почти в 30 раз, — непревзойдённый показатель среди позвоночных.

Экстраполировав полученные данные на 10 млн лет назад — на Megapiranha paranensis, которая достигала примерно 1,3 м в длину и весила до 73 кг, учёные предположили, что сила её укуса могла составлять 484 кг. Предыдущие исследования подсчитали, что тиранозавр T. rex имел силу укуса почти в три раза больше, но важно отметить, говорят специалисты, что риранозавр T. rex и сам был крупнее в сто с лишним раз.

Обратите внимание: зубы мегапираньи не только были остроугольными (в отличие от зубов её современных потомков), но и имели прочные круглые корни, и эта комбинация позволяла им не только разрывать плоть, но и прокусывать панцири черепах и броню сомообразных, обитавших в той же экосистеме.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Известно, что РНК, которая получается в результате транскрипции, ещё незрелая, неотредактированная, в ней есть фрагменты, которые будущему белку не нужны. Поэтому РНК проходит обязательную посттранскрипционную правку: из неё вырезаются одни куски — интроны, другие же — экзоны — сшиваются вместе и образуют готовый шаблон для синтеза полипептидной цепи. Этот процесс вырезания одних кусков и монтажа других называется сплайсингом.

Альтернативный сплайсинг гена у самца и самки дрозофилы: РНК и белки, которые определяют границы монтируемых участков. Альтернативный экзон показан жёлтым. (Рисунок Allen Gathman.)Но не стоит думать, что для каждого гена сплайсинг его РНК будет всё время происходить по одной и той же схеме. Часто бывает так, что РНК разрезается и сшивается по-разному. В зависимости от обстоятельств некоторые фрагменты остаются в готовой молекуле, вместо того чтобы быть вырезанными, и сами фрагменты сшиваются между собой совершенно различными способами. Такой альтернативный сплайсинг позволяет создать великое множество вариантов белка, оставаясь при этом в рамках одного гена и не занимая дополнительную территорию на ДНК. Некоторые белки (например, человеческий нейрексин) благодаря альтернативном сплайсингу существуют едва ли не в тысячах форм. Функции этих вариантов могут разниться довольно сильно. Например, если полноразмерный фактор транскрипции активирует какие-то гены, то его укороченный в результате альтернативного сплайсинга фрагмент, наоборот, подавляет активность тех же самых генов.

При этом наука только в последнее время начала осознавать, насколько огромную роль играет альтернативный сплайсинг в живых системах. В 2008 году исследователи из Массачусетского технологического института (США) проанализировали РНК из 10 видов тканей человека, и оказалось, что РНК почти от каждого гена претерпевает альтернативный сплайсинг. Более того, именно за счёт альтернативного сплайсинга и формируются различия между тканями.

В новом исследовании та же команда учёных решила выяснить, в чём специфика сплайсинга у разных видов животных. Были взяты образцы ткани у нескольких видов млекопитающих (макака-резус, крыса, мышь и корова) и у курицы. У каждого вида анализировали 9 типов ткани (мозг, кишечник, сердце, почки, печень, лёгкие, скелетные мышцы, селезёнка и семенники). При этом отдельно оценивалась активность генов, то есть набор «черновых» РНК, и активность сплайсинга, то есть набор разных форм одной и той же РНК.

В статье, опубликованной в журнале Science, авторы сообщают, что характер активности генов в одних и тех же тканях был примерно одинаков, независимо от того, какому виду они принадлежали. Что вполне понятно: каждая ткань имеет свои уникальные особенности, отличающие, например, мышечную клетку от нейрона, и чтобы эти особенности проявились, нужен определённый набор генов. И эти гены будут работать в любом организме, будь то мышь или курица.

Но когда учёные проанализировали сплайсинговую активность, оказалось, что тут разные способы сплайсинга группируются не по тканям, а по видам. То есть какой-то путь альтернативного сплайсинга был примерно одинаков и в мозгу, и в лёгких, и в сердце, но лишь пока все они принадлежали одному биологическому виду. Иными словами, способ альтернативного сплайсинга определял «лицо вида», хранил в себе отличия вида от других, его индивидуальные особенности. Это тоже в целом понятно: если говорить о приспособлении вида к среде, то альтернативный сплайсинг — удобный, пластичный и быстрый механизм адаптации.

Альтернативный сплайсинг часто затрагивает те участки белка, которые подвергаются фосфорилированию. А модификация фосфатными остатками — один из основных способов изменить активность белка. То есть альтернативный сплайсинг, влияя на наличие сайтов для модификации, может вмешаться в распределение белка в клетке, в его участие в сигнальных путях и в результате привести к перестройке всей молекулярной внутриклеточной кухни. Всего исследователи нашли несколько тысяч новых альтернативных экзонов, которые в разных обстоятельствах могут попадать в конечную версию РНК. Так что эволюции есть из чего выбирать. Правда, это пока что первое исследование подобного масштаба, посвящённое роли сплайсинга в эволюционных процессах, и учёным ещё предстоит понять, как он взаимодействует с другими механизмами эволюции на других уровнях генетической регуляции.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Птицы учатся пению с голоса: птенец прислушивается к старшим и пытается повторить их рулады. Точно так же, к слову, поступают и дети: слушая речь взрослых, они воспроизводят те же звуки. Поначалу и у птенцов, и у детей это получается не очень хорошо: звуки, которые они издают, далеки от организации и сильно разнятся с оригиналом. Со временем, однако, ошибки исправляются, и речь — или пение — начинает звучать более стройно.

Японская амадина с новомодными исследовательскими наушниками (фото Samuel J. Sober / Emory University)При этом было замечено, что крупные ошибки в произношении остаются у взрослых надолго. Существует гипотеза, согласно которой мозг по мере взросления уделяет больше внимания мелким ошибкам, а крупные погрешности вокализации остаются за пределами его внимания. Чтобы проверить это, исследователи из Университета Эмори и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (оба — США) поставили остроумный эксперимент. Они разработали специальные наушники, которые можно было надеть птице на голову. Этими наушниками снабдили японских амадин. Поющая птица (а пела она в микрофон) слышала свой голос через эти наушники. Но исследователи могли по своему усмотрению вносить изменения в звуки, которые слышала птица.

Как пишут авторы работы на страницах PNAS, если отклонения от правильного звучания были небольшими, птица старалась исправиться. Если же ошибки разрастались, амадина всё слабее усердствовала в их ликвидации — и с какого-то момента вообще переставала обращать внимание на неточность в звуке. Учёным удалось построить математическую модель, которая наглядно показывала, до какого уровня ошибки птичий мозг ещё согласен учиться и исправлять голос.

Обучение правильному произношению происходит при сравнении идеального образца с собственными звуками. Однако обычно птицы (да и мы тоже) слышим не только свой голос, но и какие-то шумы. И мозг должен решить, что является шумом, а что — ошибкой, которую надо поправить. По словам исследователей, слишком большая ошибка в песне воспринимается мозгом как посторонняя помеха, которая не заслуживает внимания. Авторы работы не исключают, что так же действует и человеческий мозг и что многие аномалии речи возникают из-за такого неправильного представления мозга о собственных ошибках.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Летучие мыши известны как переносчики возбудителей многих опаснейших заболеваний вроде атипичной пневмонии или лихорадки Эбола. Сами рукокрылые, однако, болеют ими чрезвычайно редко. Вообще летучие мыши отличаются довольно медленным старением для животных своего размера, и чаще всего они погибают от каких-то внешних причин, а не от болезней и возраста.

Летучие мыши сумели защититься от метаболических неприятностей, связанных с полётами. (Фото Atlapix.)Исследователи из биомедицинской компании BGI (Шэньчжэнь, Китай) вместе с австралийскими, американскими и датскими коллегами рассмотрели причины такой устойчивости рукокрылых к неблагоприятным факторам среды. Просканировав геномы ночницы Myotis davidii и летучей лисицы Pteropus alecto, учёные выяснили, что в геноме у рукокрылых, в отличие от других млекопитающих, чрезвычайно важны гены, контролирующие иммунный ответ, — такие как ген транскрипционного фактора NF-kB.

Кроме того, рукокрылые оказались обладателями увеличенного числа генов, отвечающих за ремонт ДНК, обнаружение и ликвидацию генетических повреждений. Причём эти изменения возникли 88 млн лет назад, то есть именно тогда, когда предки летучих мышей поднялись в воздух. Ни у каких других зверей такой мощной защиты от самых разных стрессов, по словам исследователей, нет.

Объяснить это можно тем, что в полёте рукокрылые тратят очень много энергии. В целом за день летучая мышь расходует в двадцать раз больше ресурсов, чем другое животное такого же размера. Столь интенсивный обмен веществ чреват важным побочным эффектом: сгорание питательных веществ производит много агрессивных кислородных радикалов. Эти радикалы повреждают ДНК, что может привести к болезням и ускорить старение. Можно сказать, перед летучими мышами стоял выбор — жить насыщенной жизнью воздухоплавателей и быстро состариться или остаться на земле и жить долго. Рукокрылые нашли на редкость удачный компромисс: они поднялись в воздух без ущерба для здоровья, обеспечив себя генетической защитой от лишнего окислительного стресса и ненужных нападок со стороны патогенов.

Может ли опыт летучих мышей пригодиться человеку? Это покажет время, но авторы работы не сомневаются, что молекулярно-генетические исследования антистрессовых и иммунных механизмов рукокрылых помогут нам продлить жизнь.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Недавно у берегов Японии микроскопические раки буквально съели целый остров. Это произошло всего-то за пятьдесят лет. В 1928г. длина остров равнялась 120 м., а его самая высокая точка возвышалась на 21,9 м над уровнем моря, сейчас же этот остров полностью исчез под гладью воды.

Подробнее...

Людям, живущим на островах, угрожают не только тайфуны, цунами и извержения вулканов. Обитатели моря также могут разрушить их родные места. Так, например, недавно у берегов Японии микроскопические раки буквально съели целый остров. Это произошло всего-то за пятьдесят лет. Ученые считают, что это пример самой быстрой биологической эрозии в мире.

Ракообразные из отряда равноногих (Isopoda) Деятельность животных временами бывает весьма разрушительной. Известно немало случаев, когда разбушевавшиеся слоны опрокидывали фонари, ломали ограды и разносили в щепки дома. Птицы достаточно часто бывают причиной падений самолетов. Крупные рыбы и киты временами провоцируют крушения небольших лодок. Пресноводные крабы и моллюски подтачивают опоры мостов и плотин, тем самым вызывая их разрушение.

Конечно, подобные "акты вандализма" со стороны животных приносят значительный ущерб хозяйственной деятельности человека. Однако согласитесь, в масштабах всей планеты подобные разрушения весьма незначительны, особенно если сравнить их с деяниями тех же людей. Тем не менее, время от времени "братьям нашим меньшим" удается устроить феерические разрушения, на которые порой люди оказываются неспособны.

Так, например, у брегов Японии маленькие морские ракообразные, относящиеся к отряду равноногих (Isopoda) почти до основания разрушили… целый остров. Речь идет об острове Хоборо, который находится вблизи Хиросимы. Ученые выяснили, что за половину столетия бесчисленные полчища изопод срыли этот клочок земли в океане практически полностью. В настоящее время от него остался лишь небольшой риф, еле заметный на поверхности воды.

Интересно, что еще в 1928 г., длина остров равнялась 120 м., а его самая высокая точка возвышалась на 21,9 м над уровнем моря. На фотографиях, сделанных между 1955-м и 1965 гг. видно, что Хоборо имел два скалистых пика, и что на самом высоком из них присутствовала растительность. А вот на снимках 2008 года ничего этого уже нет. Сразу бросается в глаза, что самый высокий пик почти полностью исчез, осталась лишь "горка" приблизительно 6 м высотой. Второй пик, как и большая часть острова вообще ушла под воду. Вся растительность (не очень-то, кстати, и густая) также бесследно исчезла.

Исследования показали, что исчезновение острова — результат деятельности микроскопических рачков-изопод, которых в Японии называют "нанатсуба-котсубумуси". Длина этих животных не превышает нескольких сантиметров, однако это вовсе не значит, что им не под силу сметать с лица Земли целые острова. Дело в том, что они любят откладывать свои яйца в трещинах прибрежных камней. Для того, что бы забраться туда, изоподы с помощью специального вещества, выделяемого их слюнными железами, которое может растворять камни, "расширяют" себе дорогу. В итоге все утесы острова оказались буквально источены этими трудолюбивыми морскими жителями.

По мнению учёных, свою роль в этом роковом событии сыграло то, что остров сформирован из вулканического туфа, по сути — уплотнившегося пепла, с которым изоподы справляются без особого труда. Кроме того, начиная с некоторого момента пошла своеобразная"цепная реакция" — рачки, просверлили в камнях достаточно много туннелей, в которых стало удобно прятаться от хищников. В результате этого численность изопод вокруг острова сильно возросла, это привело к тому, что они стали сильнее его разрушать, и т. д., до тех пор, пока весь берег не оказался целиком и полностью источен этими маленькими морскими животными. Тут изоподам весьма помогли тайфуны — вызываемые ими огромные волны без всякого труда принялись крошить ставшую хрупкой горную породу.

Остров Хоборо Случай с Хоборо, по словам исследователей из университета Хиросимы, "это редкий даже для всего мира пример биологической эрозии, которая произошла в таком большом масштабе и в таком быстром темпе". Он же показывает, насколько могут быть разрушительны действия сотен тысяч морских обитателей, даже если при этом они сами весьма невелики. Кстати, среди жителей океана не одни изоподы заслужили славу "ниспровергателей островов". Этим занимаются и другие животные, например, морская звезда, имеющая красивое название "терновый венец" (Acanthaster planci).

Данная звезда обитает на коралловых рифах Красного моря и тропической части Индийского и Тихого океанов. Особенно многочисленна она у берегов Австралии, на Большом барьерном рифе. Акантастер — достаточно крупное животное (диаметр тела — до 50 см), и весьма красив — его лучи покрыты длинными темными иглами (у оснований которых, кстати, находятся ядовитые железы). Так что трогать его руками не рекомендуется.

Морская звезда Акантастер В результате этого деятельность акантастера приводит к разрушению рифов, а также коралловых островков-атоллов, которые, оставшись без строителей, начинают медленно распадаться на куски под действием океанических волн. В прошлом веке два раза наблюдалась вспышка численности акантастеров в районе Большого барьерного рифа. В результате человечество чуть было не лишилось этого уникального памятника природы. А десятки мелких островков рядом с рифом прекратили свое существование.

Ученые до сих пор не знают, почему время от времени акантастеров становится вдруг слишком много. Прежде считали, что это связано с сокращение численности моллюска харонии (Charonia tritonis), которые питаются взрослыми особями, а также креветок-арлекинов (Hymenocera picta), уничтожающих их яйца. Однако позже анализ буровых кернов, полученных на Большом Барьерном рифе, показал, что подобные скачки численности акантастера происходили и раньше, то есть данное явление, видимо, носит циклический характер. Тем не менее, одной из первоочерёдных мер по защите коралловых рифов и островов от разрушения "терновым венцом" стало введение строжайшего запрета на отлов и продажу хароний.

Так что, как видите, жителям островов угрожают не только тайфуны, цунами и извержения вулканов. Обитатели моря также могут разрушить их родные места. Особенно, когда их становиться достаточно много.

Источник: Pravda.ru

Джонатан Гринберг из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) и его коллеги бросили вызов широко распространённому представлению о том, что растения перебираются повыше в ответ на потепление климата.

ФлораИсследователи обнаружили, что с 1930 по 2000 год вместо того, чтобы стремиться к жизни при одной и той же температуре, многие калифорнийские виды, наоборот, спустились в среднем на 80 м. Они выбрали более тёплые условия в обмен на повышенную влажность. Если бы новый климат был более сухим, они не смогли бы позволить себе столь высокие температуры.

Многие специалисты предсказывают, что по мере глобального потепления флора будет забираться всё выше и выше, пока мигрировать будет уже некуда, только в мир иной. Эти прогнозы опирались на представление о том, что температурные условия — главный фактор распространения растительных видов. Как видим, влажность нельзя сбрасывать со счётов.

Во многих областях, расположенных выше 45° северной широты, количество осадков за последнее столетие выросло. Глобальные климатические модели предсказывают, что эта тенденция исчезать не собирается, так что бояться за растения пока не стоит.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА