Формирование признака определяется по меньшей мере двумя силами — взаимовлиянием генов, из-за чего необходимые мутации концентрируются в строго определённой группе генов, и коэволюцией организмов, когда от «воли» одного зависит, сколько мутаций в геном получит другой.

Бактериофаг лямбда (фото CNRI)Сколько генов составляет признак? Вопрос, не уступающий по сложности средневековому «Сколько демонов уместится на кончике иглы?». Впрочем, гены и признаки имеют большее отношение к нашей повседневной жизни, чем средневековые эзотерические задачи. Достижения молекулярной биологии и генетики ясно дали понять, что ген не всегда тождествен признаку, как мы привыкли его понимать. Например, цвет глаз — это типичный признак, но цвет глаз может зависеть от работы нескольких генов, часть из которых производит ферменты для синтеза соответствующего пигмента, а часть управляет генами ферментов-исполнителей.

Соответствие между генами и признаками интересует биологов по ряду причин. С одной стороны, это причины чисто практического характера: когда мы видим какой-то признак наследственной болезни, необходимо знать, сколько и какие гены за него отвечают. С другой стороны, есть более фундаментальный вопрос — понять, как происходит формирование признаков в эволюции. Решая задачи, которые ставит пред ним среда, организм может пойти по одному из двух путей — либо совершенствовать, настраивать, подтягивать уже имеющиеся признаки, либо сделать, что называется, ход конём и сформировать новый признак. В таком случае вопрос несколько изменяется и выглядит как «Сколько мутаций формируют признак?».

Две статьи, вышедшие одновременно в журнале Science, пытаются разгадать силы, отвечающие за возникновение новых признаков. В первой исследователи из Мичиганского университета (США) рассказывают, как они пытались заставить фаг лямбда найти новый способ проникать в бактериальную клетку. Этот вирус поражает кишечную палочку, попадая в неё с помощью особого рецептора на поверхности клеточной стенки, называемого LamB. Исследователи сделали так, что бактерия перестала синтезировать этот рецептор, и расселили вирус по 96 колониям таких модифицированных бактерий. Их интересовало, как и за какое время вирус сумеет преодолеть возникшую трудность и найдёт новый способ проникнуть в клетку. Действительно, в 25% случаев паразит нашёл обходной путь в виде другого поверхностного бактериального белка, OmpF. За 12 дней в вирусном белке J возникли четыре мутации: обычно J-белок нужен для посадки на LamB-рецептор, но будучи вооружён четырьмя мутациями, он становится способен связывать OmpF-рецептор.Кишечные палочки в процессе конъюгации (фото Eye of Science)

Однако сама бактерия не остаётся в стороне. Оказалось, что у неё может возникать мутация, изменяющая трансмембранный канал, который вообще закрывает вирусу путь в клетку. В этом случае мутации в вирусном белке в буквальном смысле останавливаются за шаг до решения задачи: получив три мутации из четырёх, вирус как бы понимает, что условия изменились, и перестаёт трансформироваться. Очевидно, формирование признака тут жёстко подчинено коэволюции двух видов, которую можно сравнить с парным танцем: если бактерия делает шаг, вирус совершает четыре, но если бактерия делает ещё один шаг, то вирус отвечает тремя, после чего отступает.

В случае с бактериофагом для нового признака (способности проникать в клетку) хватило всего четырёх мутаций в одном гене, что неудивительно, учитывая относительную простоту организации вируса. На бактериальном уровне масштабы уже совершенно другие. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) попробовали выработать термоустойчивость у кишечной палочки Escherichia coli. В течение года исследователи выращивали 115 бактериальных колоний при 42,2 ˚C. Температура влияет на многие процессы в организме, поэтому учёные надеялись увидеть значительные изменения в геноме. Выяснилось, что у тех бактерий, что выжили в таких условиях, появилась 1 331 мутация, распределённая по более чем 600 сайтам в ДНК. Но все эти мутации и их сайты оказались принадлежащими двум направлениям: изменения в одном из них касались белковой машины, синтезирующей РНК; изменения во втором происходили в rho-белке, контролирующем завершение синтеза РНК. Очень редко бактерия совмещала эти две группы изменений. Однако трансформации в каждой из белковых машин сопровождались мутациями в каких-то добавочных генах, которые зависели от главной, целевой группы.

Почему мутации именно этих двух групп генов помогают кишечной палочке выживать при высокой температуре? Почему они делают это порознь? Это учёным только предстоит выяснить. Пока же на основе описанных работ можно сделать вывод о том, как происходит формирование нового признака. Множество мутаций вбрасываются в более или менее чётко очерченную группу генов, причём они находятся под сильнейшим влиянием других мутаций из-за взаимосвязанности генов и зависят от параллельных изменений в других организмах, как в случае вируса и бактерии. Есть, конечно, целая группа признаков, которая возникает из-за одной–двух мутаций, но такие признаки в большинстве случаев оказываются болезнетворными и к эволюционному успеху явно не приводят.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

При поиске пищи пернатые ориентируются на те виды деревьев, которые гусеницы считают наиболее питательными. Таким образом, деревья могут сохранить собственную пищевую привлекательность для своих целей, полагаясь на заботу птиц.

Черешня! Вкусно! Да, одно из самых привлекательных деревьев для гусениц. (Фото chuckpearson01.)По мнению экологов из Калифорнийского университета в Ирвайне (США), птицы ведут себя ничуть не хуже опытных садоводов, запоминая деревья, которым гусеницы благоволят больше всего. И перед гусеницами встаёт проблема: питаться плохо и остаться в живых — или питаться хорошо, но, скорее всего, недолго.

Два года исследователи наблюдали за пищевым треугольником в лесах Коннектикута; результаты этой работы они опубликовали в журнале American Naturalist. Разные виды деревьев могут довольно сильно разниться на вкус гусениц. На самых питательных число вредителей может наполовину превышать их же количество на деревьях, не отличающихся высокими пищевыми качествами. Такие пищевые предпочтения насекомых не могли остаться незамеченными для птиц. По словам учёных, склонность птиц посещать более «гусеничные» деревья (например, черешню) не заложена генетически, а приобретается с опытом.

Возможно, этот вывод не так уж и интересен («Подумать только, птицы летят туда, где больше пищи!»), но всё же он может иметь большое значение для эволюционно-экологических построений.

Главные герои в данном случае не птицы и даже не гусеницы, а растения. Взаимоотношения между птицами и гусеницами оказываются той силой, которая вынуждает деревья делать выбор — быть вкусными или невкусными. С одной стороны, невкусность защищает сама по себе, с другой — «вкусное» дерево защитят птицы.

Возможно, именно благодаря пернатым многие деревья в ходе эволюции сохранили свои высокие, с точки зрения гусениц, вкусовые качества. Авторы работы подчёркивают, что, рассматривая сразу несколько звеньев пищевой цепи, мы получаем намного больше информации о жизни видового сообщества как с экологической, так и эволюционной точки зрения.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Самки некоторых животных могут годами хранить семенную жидкость самцов, замедляя у сперматозоидов обмен веществ: таким образом в мужских половых клетках снижается продукция агрессивных кислородных радикалов, от которых зависит скорость старения клетки.

Самки сверчка Gryllus bimaculatus могут в течение месяца поддерживать жизнеспособность сперматозоидов. (Фото tristanba.)У многих животных самки способны консервировать в себе сперму самца, и до сих пор непонятно, как они это делают. Сперма при этом остаётся фертильной, её можно пустить в ход спустя дни, недели, месяцы и годы. Чемпионами в этом смысле считаются муравьиные матки, которые оплодотворяют яйца спермой тридцатилетней (!) выдержки.

Одна из популярных теорий старения связывает возрастные изменения с агрессивными кислородными радикалами, которые являются побочным продуктом метаболизма клетки. Чем больше таких молекул-окислителей, тем сильнее повреждаются биомолекулы и тем быстрее клетка выходит из строя. Попытки применить эту теорию к феномену сохранения семенной жидкости самками уже предпринимались, но лишь сейчас группа исследователей из Университета Перпиньяна (Франция) сумела получить для этого экспериментальные доказательства.

Проблема перепроизводства кислородных радикалов для сперматозоидов особенно актуальна: мужские половые клетки отличаются высоким уровнем метаболизма, а чем интенсивней обмен веществ, тем больше побочных молекул-оксидантов. Исследователи проанализировали сперму, которую самки сверчков хранят в своих половых путях, на предмет интенсивности метаболизма и появления кислородных радикалов.

Как пишут учёные в журнале Proceedings of the Royal Society B, уровень метаболизма в сперматозоидах был снижен на 37%, независимо от того, когда проводили анализ — через час или 26 дней после спаривания. В той же пропорции был понижен и уровень свободных радикалов.

Правда, учёные сделали ещё одно неожиданное наблюдение: оказалось, что у сперматозоидов, взятых непосредственно у самцов, интенсивность метаболизма плохо соотносится с уровнем этих самых агрессивных радикалов-окислителей. Это противоречит главному правилу окислительной теории старения, которое увязывает скорость метаболизма, уровень кислородных радикалов и скорость старения клетки.

Но в основном выводе, который делают авторы, по-видимому, сомневаться не приходится: самки некоторых видов животных могут продлевать сперматозоидам жизнь, замедляя у них обмен веществ.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

«Смех» и «улыбка» у горилл выполняют разные функции: если смехом они приглашают к игре, то улыбка призвана подчеркнуть социальные субординационные связи и сгладить возникшую неловкость, чтобы игра не превратилась в драку.

«Смех» гориллы во время игры (фото Réjôme)Человек и животные по-разному выражают эмоции: когда мы улыбаемся, собака виляет хвостом, а собачий оскал, который в чём-то похож на нашу улыбку, наоборот, означает предостережение вероятному противнику. Однако есть животные, которые похожи на нас в смысле выражения эмоций, — речь, как нетрудно догадаться, идёт о высших, человекообразных приматах. Гориллы, к примеру, выражают дружелюбие и положительные эмоции через «смех» и «улыбку». Социальная функция того и другого «выражения лица» у этих обезьян различна.

Похожим образом дела обстоят и у нас. Разумеется, мы можем улыбаться и смеяться по одному и тому же поводу, к примеру, услышав шутку. Но если мы бредём по коридору и видим знакомого, идущего нам навстречу, и если этот знакомый ещё и наш начальник, мы вряд ли зальёмся смехом ему в лицо — просто улыбнёмся. То есть улыбка не всегда выражает счастье, часто она служит для обозначения социальных связей, к примеру, для подчёркивания субординации.

Исследователи из Портсмутского университета (Великобритания) полагают, что именно так наша улыбка и возникла, что первоначально у человеческих смеха и улыбки были, так сказать, разные предки, и выполняли они разные функции.

Зоологи наблюдали горилл, пытаясь понять, когда обезьяны демонстрируют обе эмоции. При игре гориллы открывают пасть и прикрывают зубы руками, как бы говоря: «Я мог бы тебя укусить, но не буду». Такую гримасу учёные соотносят со смехом. А иногда гориллы широко улыбаются, открывая оба ряда зубов почти до голливудского стандарта, Наблюдения показали, что такая «улыбка» появляется, когда обезьяна хочет попросить о чём-то другого или сгладить неловкость. Если игра затягивается или становится слишком рискованной, горилла начинает «улыбаться» напарнику — и это служит дополнительным мирным сигналом, удерживающим шуточную потасовку от превращения в настоящую драку. Чем грубее и резче движения, чем активнее игра, тем чаще приходится сглаживать возникающие неловкости, тем чаще требуется подтверждение статуса и субординации, и тем чаще на мордах у горилл появляются улыбки.

Результаты наблюдений исследователи представили в American Journal of Primatology.

Наши эмоции подчинены сознанию, и мы довольно далеко ушли от ближайших человекообразных родственников. И всё-таки учёные считают, что какие-то основные принципы выражения эмоций у нас одни и те же, доставшиеся нам от далёких общих предков.

Исследования, подобные этому, позволяют проследить и понять развитие человеческой психологии с древнейших времён. Хотя смех и улыбка у нас перемешались почти нераздельно, мы и сейчас часто смеёмся, чтобы, подобно гориллам, разрядить возникшую неловкость.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Наука предлагает считать менопаузу у человека способом примирить эволюционно-генетические интересы разных поколений женщин.

Менопауза позволяет женщинам разных поколений не конфликтовать друг с другом в заботе о потомстве (фото John Smith)Исследователи из Университета Турку (Финляндия) вместе с коллегами из Великобритании и США сумели ответить на вопрос, почему женщины вступают в менопаузу . С наступлением менопаузы прекращается работа яичников, и женщина уже не может зачать ребёнка. Только представьте, что было бы, если б обобщённая героиня этой заметки могла родить в позднем возрасте. Предположим, у неё уже есть женатые сыновья; в таком случае легко может возникнуть конкуренция между её, так сказать, новыми детьми, детьми старыми и её же внуками от её взрослых сыновей и их жён. Дело ли это?

Особенность рассматриваемого исследования состоит в том, что учёные работали не с модельными объектами и не с математическими конструкциями. Они использовали регистрационные записи рождения и смертей, которые велись в церквях Финляндии с 1700 по 1900 год, то есть до того момента, когда противозачаточные средства получили более-менее широкое распространение. В результате удалось выяснить, что, во-первых, больше всего внуков было у женщин, которые переставали рожать к 50-летнему возрасту. Во-вторых, дети, появившиеся в семье, где и невестка, и тёща рожали одновременно, часто умирали, не дожив до 15 лет. В среднем выживаемость детей в семье возрастала в два раза, если старшая женщина переставала рожать. Однако это правило не распространялось на мать и дочь: если мать и дочь рожали вместе, то дети обеих с высокой вероятностью выживали.

Для объяснения менопаузы выдвигались самые разные теории. По одной из них, менопауза была нужна, чтобы защитить уставший уже организм от стресса, связанного с беременностью и родами. Однако, как показала статистика, смертность среди женщин, рожавших после сорока, составляла всего пару процентов (такая же статистика, к слову, и у нынешних «неокультуренных» племён, живущих охотой и собирательством). У большинства животных самки не ограничены столь ранней менопаузой, и могут продвигать свои гены в следующее поколение едва ли не всю жизнь. У человека, однако, это желание передать свои гены столкнулось с социальными особенностями. Дети невестки не настолько родные, как свои собственные, а потому естественно, что женщина предпочтёт отдать всю заботу им, а не внукам. Но с менопаузой такого конфликта эволюционно-генетических интересов быть не может, и женщина вольна посвятить себя внукам без оглядки на собственное несамостоятельное потомство.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Ecology Letters .

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследование, проведённое в НИИ биомедицины в Барселоне (Испания), выявило решающую роль, которую играет белок Nek9 в клеточном делении — фундаментальном процессе, обеспечивающем развитие всего организма и здоровье его тканей.

Веретено деления: микротрубочки выделены красным, ДНК — синим, центросомы — жёлтым. (Микрофото S. Sdelci / IRB Barcelona.)В частности стало понятно, что присутствие Nek9 в клетке совершенно необходимо для того, чтобы она смогла разделить хромосомы на две идентичные группы (обязательное условие нормального клеточного деления). Ошибки, возникающие при этом, приводят к спонтанным выкидышам и генетическим дефектам (если выкидыш все-таки не случился) вроде трисомии . Кроме того, они напрямую связаны с развитием самых разнообразных злокачественных опухолей.

В своей работе испанцы сфокусировались на первой стадии деления клеточных ядер — митозе. Процесс распределения хромосом требует развития специального белкового аппарата, который разделит две копии генетического материала таким образом, что две вновь образовавшиеся клетки унаследуют одинаковое содержание. Протеин Nek9 участвует в приготовлении центросом, органелл, вовлечённых в организацию развития митотического веретена (веретена деления), которое состоит из микротрубочек . Именно веретено вместе с несколькими «моторами» растаскивает хромосомы на пару одинаковых групп.

Авторы работы обнаружили, что Nek9 модифицирует и контролирует NEDD1 , а через него — молекулу, участвующую в образовании новых микротрубочек, жизненно необходимых для приготовления митотического веретена. Без Nek9 веретено не сформируется надлежащим образом, и клеточное деление сильно затруднится. В результате клетка либо погибнет, либо поделится, образовав две новые клетки с неравномерным распределением хромосом, а это ситуация, которая часто наблюдает в клетках опухоли.

Одна из основных стратегий в борьбе с развитием злокачественных опухолей заключается в разработке препаратов, способных прерывать процесс деления клеток. Сейчас созданы и проходят клинические испытания лекарства, ингибирующие деятельность таких генов, как Plk1 , Aurora и Eg5. Авторы исследования прозрачно намекают разработчикам противораковых средств на то, что Nek9 по роду деятельности находится между Plk1 и Eg5, где последний играет роль белкового мотора. Впрочем, стоит напомнить, что, в отличие от таких онкогенов, как Aurora, белок Nek9 необходим для деления не только раковых, но и здоровых клеток. Поэтому воздействие на него приведёт к стрессу всего организма, что может закончиться образованием множественных опухолей, никак не связанных с первичным новообразованием.

Подробнее с работой и всеми полученными результатами можно ознакомиться в журнале Current Biology .

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

На Новую Гвинею опустилась ночь. Возвращаясь в лагерь, Кристофер Остин со товарищи услышал пронзительные звуки, доносившиеся вроде бы из лесной подстилки. Поиски ничего не дали. Дело кончилось тем, что охотники за новыми видами просто зачерпнули горсть опавших листьев и спрятали их в полиэтиленовый пакет.

Хамелеон Brookesia micra (фото Frank Glaw, Jörn Köhler, Ted M. Townsend, Miguel Vences)Добравшись до лагеря и более хорошего освещения, специалисты из Университета штата Луизиана (США) медленно просеяли улов и обнаружили несколько существ длиной всего 7,7 мм. Это оказались вовсе не насекомые, а половозрелые лягушки — самцы, призывавшие прекрасных дам.

Эти земноводные, найденные в 2009 году, пока замыкают перечень миниатюрных позвоночных, описанных в последнее время. Предыдущий «рекордсмен» — пресноводный карп, обнаруженный на Суматре в 2006 году. Наверное, вы не знаете, но среди учёных идёт настоящая гонка за ещё не открытыми крохами.

В этой связи уместно спросить, насколько маленьким в принципе может быть позвоночное и почему.

Эти открытия лишь отчасти стали возможны благодаря появлению новой аппаратуры. Например, г-н Остин признаётся, что пользовался обыкновенной цифровой камерой в качестве импровизированного микроскопа. В действительности это связано с осознанием того, что позвоночные могут быть сверхминиатюрными. Так, ихтиологи из Сингапура одними из первых додумались до того, что ловить надо более мелкой сетью. После того как их примеру последовали другие специалисты, примеры крайней миниатюризации были обнаружены не только среди рыб и лягушек, но и у ящериц со змеями.

Факторы, заставившие эволюцию избрать такой путь, разнятся от группы к группе. Например, многие из крошечных рыб обитают в болотах. Вероятно, их размеры позволяют им выживать в засушливые периоды.

А миниатюрные лягушки, возможно, появились из-за присутствия в экосистеме ниши для маленьких хищников. Если можно прожить, питаясь одними клещами, то зачем становиться больше?

Таких свободных ниш на островах больше, чем на континентах, поэтому миниатюрные позвоночные чаще встречаются именно там.

Самый простой способ стать маленьким — остановиться в росте как можно раньше. Мельчайшие животные пошли ещё дальше — они прекращают развитие до того, как у них появятся все черты взрослой особи. Мини-лягушки, например, имеют несколько упрощённый скелет — вероятно, потому что не ждут развития всех костей. Оттого у них, в частности, меньше пальцев на руках и ногах.

Некоторые из таких лягушек к тому же пропускают одну или несколько фаз развития — например, стадию головастика. Быть может, это связано с тем, что они живут там, где мало стоячей воды и водный этап развития очень опасен, особенно для животных, которые дают мало потомства.

Это справедливо и для рыб: крошечный суматранский карп, упомянутый выше, и впрямь напоминает своего рода «личинку», хотя он способен размножаться. Ральф Бриц из лондонского Музея естественной истории (Великобритания) к тому же обнаружил, что по сравнению с близкими родственниками у этих рыб отсутствуют десятки костей, большинство из которых появляются на более поздних стадиях развития.

Тем не менее карликовых рыб нельзя считать «личинкой». Многие из них также приобрели уникальные черты — например, самец нашего мини-карпа имеет причудливые брюшные плавники, внешне напоминающие барабанные палочки с крючочками и гребнями. Ничего подобного нет ни у одного из трёх тысяч представителей семейства карповых. На любительском видео самцы переворачиваются вверх брюхом и отбивают этими «палочками» дробь на нижней стороне плавающих листьев. Возможно, это привлекает самок.

Г-н Бриц полагает, что остановка в развитии открыла рыбам новые эволюционные возможности, которые невозможны в случае полностью развитых особей. «Это похоже на строительство дома, — говорит учёный. — Чем больше этажей, тем меньше список того, что можно поместить на крыше».

Уменьшаться тоже нельзя бесконечно. Многие ограничения обусловлены тем, что отношение площади поверхности к объёму увеличивается с уменьшением размера. Это серьёзная проблема для теплокровных птиц и млекопитающих: чем меньше они становятся, тем быстрее теряют тепло. «Классический пример — самая маленькая землеройка, которая постоянно что-то ест, пополняя запас энергии, утекающей через кожу», — поясняет Блэр Хеджес из Университета штата Пенсильвания (США).

Именно поэтому самая маленькая птица (30-миллиметровая колибри-пчёлка с Кубы) и наименьшее из известных млекопитающих (40-миллиметровая карликовая многозубка, обитающая в Европе, Северной Африке и Юго-Восточной Азии) значительно больше, чем мельчайшая рептилия — карликовый геккон из Карибского бассейна, длина которого от носа до ануса равна всего 14 мм. В начале этого года новым претендентом на это звание оказался невероятно милый хамелеон с Мадагаскара, но, говорят, он всё же длиннее.

Для хладнокровных потеря тепла не проблема, ограничением для них становится отсутствие воды. Если крошечная лягушка выйдет на воздух, она высохнет за несколько минут. Наверное, поэтому лягушки г-на Остина пребывают во влажной лесной подстилке.

Рыбе, казалось бы, проще. Но она по-прежнему должна быть в состоянии видеть, слышать и т. д. И если орган хочет сохранить функциональность, ему нельзя уменьшаться бесконечно, ведь мозгу или глазам необходим некий минимум клеток. Получается, что при уменьшении тела внутренние органы начинают занимать больше места. Самое трудное — уместить там потомство, что, конечно, ведёт к уменьшению его количества.

Это особенно очевидно в случае 100-миллиметровой барбадосской узкоротой змеи — самой маленькой в мире, описанной г-ном Хеджесом в 2008 году. Самка производит только одно яйцо, и оно занимает половину полости тела. При этом яйцо напоминает колбасу — его длина превышает ширину в десять раз.

Форма тела тоже повлияла на то, что самое маленькое земноводное короче наименьшей из рептилий. «Лягушка больше похожа на шарик с ручками-ножками», — говорит г-н Хеджес. Поэтому ей легче упаковать свои органы, оставив при этом место для будущего выводка.

Все эти соображения говорят о том, что, хотя биологам предстоит открыть ещё немало крошечных позвоночных, едва ли они будут значительно меньше уже известных. Между тем учёные продолжают спорить о том, кому из позвоночных принадлежит нынешний рекорд.

Лягушки имеют очевидное преимущество в этом конкурсе. «У лягушек нет хвостов, а у рыб есть», — отмечает г-н Остин. Его образец, добытый в Папуа — Новой Гвинее, имеет 7 мм от носа до ануса, а суматранский карп — 7,9 мм до начала хвостового плавника. Г-н Бриц не согласен. Он считает, что карпа тоже надо измерять до ануса, и тогда в том не будет и 5 мм.

Так что объявления окончательного победителя нам придётся подождать.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Возможно, вы уже видели графики , составленные благодаря кернам антарктического льда, — своего рода кардиограммы ледниковых периодов. Если да, то, скорее всего, вы отметили их циклический характер: примерно сто тысяч лет оледенения, затем относительно короткое межледниковье, и вновь постепенное охлаждение охватывает планету. Причина — в небольших и ритмичных колебаниях орбиты Земли, которые изменяют количество солнечного света, получаемого нашим домом.

Шельфовый ледник Ларсена у побережья Антарктического полуострова (фото Jim Yungel / NASA)Климатологи, однако, давно заметили ряд странностей на этих графиках. Почему именно сто тысяч лет? Действительно, есть орбитальный цикл, занимающий столько времени, но есть и другие: один укладывается примерно в 20 тыс. лет, ещё один — в 41 тыс. И потом, стотысячелетний цикл на самом деле меняет положение дел меньше остальных. Так почему именно он управляет биением ледяного сердца Земли?

Предложено немало хороших ответов на этот вопрос, но возникает другая тайна. Стоит взглянуть на миллион лет в прошлое, и кардиограмма меняется . Нормой становится цикл в 41 тыс. лет. Здесь тоже есть несколько гипотез, но проверить их было затруднительно за недостатком данных.

Кое-какие пробелы удалось восполнить новому исследованию, проведённому сотрудниками Кембриджского университета (Великобритания). Они реконструировали 1,5 млн лет истории климата, записанных в морских отложениях у восточного побережья Новой Зеландии. Как принято в таких случаях, учёные измерили состав изотопов кислорода в карбонатных оболочках одноклеточных фораминифер .

Дело осложняется тем, что изотопы кислорода в этих «раковинах» откликаются на различные факторы. С одной стороны, соотношение изотопов в океане меняется в связи с замерзанием воды в континентальных ледниковых щитах и понижением уровня моря. С другой — температура морской воды тоже влияет на химический состав оболочки фораминифер.По старым данным, ледниковые циклы внезапно изменились около 400 тыс. лет назад. Новое исследование говорит о том, что это произошло 900 тыс. лет назад. (Изображение Wikimedia Commons.)

Чтобы разобраться в этой путанице, обычно ищут такой «датчик», который фиксировал бы только температуру. Здесь в этой роли выступило отношение магния к кальцию (магний может занимать место кальция в карбонатных оболочках). Если вычесть сигналы, относящиеся к изменениям температуры, останутся только данные об объёме льда.

Метод не нов, но его едва ли не впервые удалось применить к тем ледниковым циклам, которые охватывали 41 тыс. лет, а не 100 тыс. Предыдущие исследования, которые не могли отличить воздействие температурных изменений от снижения уровня моря, говорили о том, что переход осуществлялся постепенно: на протяжении 500 тыс. лет периоды оледенения становились всё более холодными. А по новым данным, произошёл внезапный скачок объёма льда, достигший максимума около 900 тыс. лет назад. Вот с тех пор ледниковые периоды придерживаются стотысячелетнего цикла.

В этом и кроется объяснение перехода на новый режим. Достигая определённого размера, ледяные покровы становятся более устойчивыми, поскольку вершины ледников оказываются на большой высоте, где температура ниже, чем на поверхности планеты. Именно поэтому ледниковый щит способен выдержать те орбитальные толчки к потеплению, которые характерны для цикла в 41 тыс. лет.

Предыдущие исследования в основном концентрировались на Северной Атлантике. Поскольку новые данные отличаются от прежних результатов, имеет смысл предполагать, что антарктический ледяной покров не шёл в ногу с Северным полушарием.

И есть все основания думать, что именно Антарктика «переключила» Землю. В Южном полушарии рост количества входящего солнечного излучения в конце оказавшегося последним 41-тысячелетнего периода был очень слабым, что позволило льду Антарктики избежать обычного таяния, а затем вырасти до нового максимума.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science .

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

22-метровый апатозавр был одним из крупнейших существ в истории планеты, а 10-метровый аллозавр с острыми как бритва зубами — одним из самых грозных. Как так вышло, что подобные животные появились на свет? Новое исследованиепредполагает, что это не более чем счастливый случай.

Динозавроморф Silesaurus, живший в конце триаса (изображение Dmitry Bogdanov / Wikipedia)Предшественники динозавров восстали из пепла после крупнейшего массового вымирания. Когда-то сушей владели терапсиды, ранние предки млекопитающих. Это были звери поразительного разнообразия форм и размеров — от пузатых травоядных с бивнями до стремительных саблезубых хищников. В конце пермского периода (около 250 млн лет назад) безудержное глобальное потепление и резкое падение концентрации кислорода в атмосфере уничтожили почти 90% видов на планете. Большинство терапсидов исчезло, а те немногие, что уцелели, столкнулись с конкуренцией со стороны существ иного рода — архозавроморфов. Эти рептилии, предшественники динозавров, крокодилов и их ближайших родственников, быстро стали царями зверей.

Роланд Сокиас из Университета им. Людвига Максимилиана (ФРГ) и его коллеги проследили эволюцию размеров тела терапсидов и архозавроморфов по бедренным костям более 400 ископаемых видов, живших на протяжении 100 млн лет со времён пермского вымирания до расцвета динозавров в юрском периоде.

Учёные подтвердили, что архозавроморфы приобрели широкий диапазон размеров и выросли очень большими, тогда как терапсиды оставались относительно мелкими. Одна из причин этого явления заключается в том, что архозавроморфам просто ничто не мешало увеличиваться и увеличиваться. Кроме того, чем быстрее они росли, тем скорее достигали половой зрелости. Более высокие темпы роста и размножения позволили архозавроморфам быстро распространиться и адаптироваться, оккупировав все экологические ниши, предназначенные крупным травоядным и хищникам, задолго до того, как медленно растущие терапсиды могли им что-то противопоставить.

Не все архозавроморы были гигантами. Их размеры варьировались очень широко — от крошечного анхиорниса до титанического диплодока. По мнению г-на Сокиаса, секрет состоит в том, что кости динозавров обладали воздушными карманами. Это снижало массу скелета.

Создается впечатление, что предшественники динозавров и млекопитающих не конкурировали за место под солнцем, а просто использовали доступное пространство. Терапсиды довольствовались тем, что им оставили ящеры.

Палеонтолог Джессика Теодор из Университета Калгари (Канада) не совсем уверена в корректности выбранной методологии. С одной стороны, оценивать массу тела по бедренным костям — нормально. С другой — современная биология не знает видов, близкородственных терапсидам и архозаврам, поэтому анатомию и внешний вид древних животных можно реконструировать весьма условно.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

У российских специалистов осталась всего неделя на то, чтобы добраться до антарктического озера Восток и успешно завершить грандиозный двадцатилетний проект (собиралисьещё в прошлом году, но не вышло).

Если получится, человечество впервые «установит контакт» с подлёдным озером, каких в Антарктиде, по оценкам, около двухсот штук. Некоторые из них возникли ещё в те времена, когда Антарктида и Австралия составляли единый континент.

Что касается озера Восток, то оно не видело солнечного света примерно 20 млн лет. У специалистов замирает сердце при мысли о том, какие неизведанные формы жизни могут там обитать. Вместе с тем, конечно же, существует опасность занесения в воду современных микроорганизмов, а также «разгазирования» озера из-за высокой концентрации в нём кислорода и азота (озеро Восток можно сравнить с газировкой в банке: откройте её неправильно — и забьёт фонтан, способный израсходовать половину содержимого). Поэтому специалисты зачерпнут немного и сразу же вытащат бур, дабы над водой снова образовалась ледяная корка.

По последним сведениям, осталось 12 метров — и всего одна неделя до окончания лета и прихода свирепых морозов.

В будущем сезоне США и Великобритания тоже намерены приступить к бурению, но их цель — небольшие озёра. Именно Восток (крупнейшее озеро в Антарктиде и третье в мире по объёму воды) признаётся специалистами всего мира главным бриллиантом в короне современных антарктических исследований.

В то же время российскую группу критикуют за активное использование керосина и фреона для того, чтобы скважина не замерзала. Некоторые и вовсе призывают к запрету научных исследований под антарктическим ледяным покровом, дабы сохранить всё, что им скрыто, в первозданном виде. Например, Клэр Кристиан, директор секретариата Antarctic and Southern Ocean Coalition, которая следит за соблюдением Договора об Антарктике 1959 года, искренне желает, чтобы озеро Восток не стало первым. По её словам, работа россиян не соответствует самым высоким стандартам.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА