Гуси могут спокойно зимовать на территории северных стран и не улетать далеко на юг благодаря способности замедлять сердцебиение и обмен веществ, а также снижать температуру тела в самые холодные времена года, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

"Многие животные, не впадающие в спячку, такие как красные олени или альпийские козероги, замедляют метаболизм и снижают температуру тела для того, чтобы пережить недостаток тепла и пищи во время зимы. Наше исследование показывает, что некоторые птицы, такие как серые гуси, используют аналогичные стратегии выживания", — рассказывает Клаудия Вашер (Claudia Wascher) из Венского университета (Австрия).

Причиной медлительности ленивцев оказалась среда их обитания — сочетание "древесного" образа жизни с диетой из листьев просто не позволяет им обладать более быстрым метаболизмом, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале American Naturalist.

ЛенивецКогда первые конкистадоры увидели ленивцев, они посчитали их воплощением одного из семи смертных грехов — праздности, так как эти животные двигались и реагировали на все события крайне медленно и вальяжно. Эта медленность, как выяснили биологи уже в настоящее время, является уникальным приспособлением их метаболизма к обитанию в крайне бедной энергией экологической среде и позволяет им экономить силы буквально на всем.

Джонатан Паули (Jonathan Pauli) из университета штата Висконсинв городе Мэдисон (США) и его коллеги выяснили это, изучая, как много калорий в день тратят различные подвиды этих животных, как часто они питаются и что они едят.

Для этого ученые подготовили специальные образцы листьев и воды с большим количеством радиоактивных изотопов, которые они скармливали двупалым и трехпалым ленивцам в лесах Коста-Рики, а затем замеряли количество атомов этих веществ в их экскрементах и образцах тканей. Это позволило биологам точно измерить, сколько энергии данные животные тратят в день в состоянии покоя и при поиске пищи. 

Оказалось, что и тот и другой вид ленивцев способен прожить целый день, потратив фантастические 110 калорий или чуть большее количество энергии в случае с двупалыми ленивцами. Подобное количество энергии содержится в одной сваренной картофелине или в других небольших корнеплодах.

По словам ученых, низкая скорость метаболизма оказалась характерной не только для ленивцев, но и для других животных, питающихся листьями и живущих на ветках деревьев или на поверхности Земли. Это означает, что именно такой стиль обитания и бедная калориями диета сделала ленивцев такими медленными — более быстрые темпы обмена веществ просто невозможны без увеличения размеров тела, что невозможно для животного, которое живет в лесу.

"Для млекопитающих подобный стиль жизни является крайне большой редкостью. Если вы представляете себе животное, которое питается листьями, в вашей памяти сразу всплывают лоси, олени или антилопы, то есть достаточно крупные существа. Интересно, что такое невозможно для "древесных" животных, которым приходится решать эту проблему иными путями", — заключает Паули.

Источник: РИА Новости

Одной из самых волнующих загадок современной палеонтологии является вопрос о том, почему некогда многочисленные и разнообразные морские беспозвоночные – брахиоподы – уступили первенство в донных экосистемах моллюскам. Как выяснили палеонтологи Стэнфордского университета, брахиоподы проиграли эволюционную гонку просто потому, что они – неудачники.

Брахиоподы Брахиоподы, или плеченогие – один из самых древних типов животных. Эти беспозвоночные организмы, живущие на дне морей и океанов в двустворчатых раковинах, появились в самом начале кембрийского периода и успешно дожили до наших дней. Расцвет брахиопод приходится на палеозойскую эру – в некоторых местах их окаменевшие раковины слагают горные породы, называемые брахиоподовыми ракушечниками или известняками. В палеозое брахиоподы достигали значительных для беспозвоночных размеров – порядка 30 см, и жили в очень разнообразных по форме раковинах. Главные конкуренты брахиопод, двустворчатые моллюски, в те времена выглядели куда скромнее. Они были мельче, малочисленнее и в экосистемах того времени явно играли подчиненное положение.

Все изменилось 250 млн лет назад, когда разразилось Великое вымирание. Брахиоподы, резко уменьшившись в количестве видов, так и не оправились от катастрофы, а моллюсков как подменили – они бросились эволюционировать, став на сегодняшний день одной из самых многочисленных и успешных групп донной фауны. Традиционно палеонтологи объясняли данную ситуацию тем, что более приспособленные моллюски попросту вытеснили архаичных и менее приспособленных брахиопод. Но, учитывая, что появились эти две группы практически одновременно, господство брахиопод на протяжении сотен миллионов лет палеозоя оставалось в рамках этой теории необъяснимым.

И вот, наконец, стэнфордский палеобиолог Джонатан Пэйн приблизился к пониманию причин и движущих сил событий, стоивших брахиоподам лидерства в донных биотах. Оказывается, секрет крылся в более эффективном управлении и использовании энергии. По данным Пэйна, брахиоподы и двустворчатые моллюски в палеозое делили пищевые ресурсы океана примерно поровну. Иными словами, редкие и малочисленные двустворчатые моллюски обладали большей долей метаболической активности в сравнении с брахиоподами и съедали столько же еды, сколько и брахиоподы. "С метаболической точки зрения, океаны всегда принадлежали моллюскам", – уверен Пэйн.

За прошедшие с тех пор 250 млн лет метаболическая активность двустворок выросла еще на два порядка, в то время как у брахиопод она упала на 50%. При этом моллюски не столько напрямую вытесняли брахиопод, сколько просто осваивали новые пищевые ресурсы.

Кроме того, отмечают исследователи, древние брахиоподы обладали сравнительно малым объемом мягких тканей по сравнению с древними моллюсками. По существу, констатирует Пэйн, внутри брахиоподы намного меньше мяса, чем внутри двустворки. "Это одна из причин того, что сегодня мы едим двустворчатых моллюсков, а не брахиопод. Вокруг нас не так уж много брахиопод, да еще некоторые из них ядовиты для человека", – добавил он.

Так что же нарушило длившееся весь палеозой равновесие между более эффективными, но менее многочисленными двустворками и архаичными, но разнообразными и повсеместно встречающимися брахиоподами? Оказывается, говорит Пэйн, брахиоподы просто оказались неудачниками, и те эволюционные стратегии, что позволяли им оставаться успешными на протяжении сотен миллионов лет, совершенно не годились в условиях Великого вымирания, едва не доведя плеченогих до полного вымирания.

"Мы считаем, что около 250 миллионов лет назад серия крупных извержений вулканов в Сибири выбросила на поверхность порядка 6 млн километров базальтовых пород. Этого объема достаточно, чтобы покрыть всю Западную Европу слоем базальта в четверть мили глубиной", – рассказал Пейн. Одним из последствий катастрофической вулканической активности стало изменение химической среды океана и увеличение его кислотности, негативно сказавшееся на брахиоподах.

"Двустворчатые имеют жабры и активную систему кровообращения, а брахиоподы – нет. Это означает, что в целом двустворчатые моллюски более эффективно регулируют свои химические взаимоотношения с окружающей средой", – цитирует палеобиолога портал Red Orbit. С трудом пережив Великое пермское вымирание, брахиоподы так и остались на подчиненных ролях, не в силах повысить метаболическую активность и эффективность управления энергетическими процессами. В середине мезозоя они начали было наращивать разнообразие и численность, но этот успех был недолгим, и сегодня большинство людей вообще ничего не знает об этих интереснейших древних животных.

Источник: PaleoNews

Биологи установили, что для разных видов позвоночных животных время течет по-разному. Наиболее насыщен событиями каждый отрезок времени для небольших существ с активным обменом веществ.

Золотистый сусликОб этом говорится в статье ирландских ученых из Тринити-Колледжа, опубликованной в журнале Animal Behaviour.

Известно, что один и тот же отрезок времени может протекать по-разному для разных людей: для одних он пролетает незаметно, для других – тянется очень медленно. Авторы статьи решили выяснить, не происходит ли так и с разными биологическими видами. Для этого они проанализировали все имеющиеся данные о частоте слияния мельканий более 30 видов рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.

Частота слияния мельканий (ЧСМ) – это характеристика зрительного восприятия организма, измеряемая в герцах (число мельканий в секунду). После того, как частота мерцания света достигает ЧСМ, он начинает казаться немигающим. Чем больше ЧСМ, тем больше отдельных событий сетчатка глаза может воспринять в единицу времени, и, следовательно, тем медленнее время идет для живого существа. Например, если для человека брошенный баскетбольный мяч кажется единой оранжевой полосой, то организм с большой ЧСВ в этот же момент видит, как мяч постепенно перемещается из точки А в точку Б и так далее.

Анализ научных статей показал, что в «замедленном» времени живут небольшие организмы с высоким уровнем метаболизма – больше всего ЧСМ у золотистого суслика (120 Гц) и у скворца (100 Гц). Более же крупные создания отличаются пониженным ЧСМ: у волка она равна 80 Гц, у человека - 60 ГЦ, а у кошки – 55 Гц. Быстрее же всего время пролетает для организмов с низкой скоростью обмена веществ – у угря ЧСМ равна всего 14 Гц.

Как отмечают исследователи, зрительные органы, способные различать большое количество событий за короткий интервал времени, требуют значительных затрат энергии, и поэтому крупные животные от них отказываются. Однако мелким и маневренным животным имеет смысл жить в «медленном» времени: пока для кошки проходит одна секунда, для скворца - уже две, так что у него появляется дополнительное время, чтобы оценить обстановку, сориентироваться и попытаться ускользнуть.

Источник: infox.ru

При изучении микроорганизма Haloarcula marismortui биологи из Университета Фрайбурга, московского Института микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН и Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне составили описание нового метаболического пути.

Микроорганизм Haloarcula (иллюстрация из кн.: Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. Microbiology: An Introduction. — Addison and Wesley Longman Inc., New York, 2009) Поглощая пищу, организмы преобразуют сложные соединения и получают источники энергии и «строительные блоки», которые затем используются при создании необходимых веществ — к примеру, углеводов и жирных кислот. Важнейшую роль посредника в этих процессах играет ацетил-кофермент А. Последний также может превращаться в малат, применяемый в синтезе аминокислот и других значимых соединений.

Растения, а также отдельные грибы и бактерии трансформируют ацетил-кофермент А в малат в так называемом глиоксилатном цикле. Лишь в 2007 году учёные обнаружили альтернативный цикл, используемый некоторыми микроорганизмами.

Архей Haloarcula marismortui, населяющий солёное Мёртвое море, лишён фермента изоцитратлиазы, необходимого для реализации глиоксилатного цикла. Более того, у него отсутствовали некоторые гены, которые требуются для синтеза ферментов, задействованных в альтернативном цикле. «Эти факты явно указывали на то, что Haloarcula marismortui заслуживает детального изучения», — говорит один из авторов работы Иван Берг

На наблюдения за археем биологи потратили более двух лет. В результате был открыт третий, ранее неизвестный и более длинный метаболический путь — «метиласпартатный цикл».

Новый цикл интересен сам по себе, но ещё более привлекательным его делает список участвующих ферментов. Исследуя эти энзимы, биологи обнаружили поразительное сходство с ферментами древних бактерий; скорее всего, Haloarcula marismortui «позаимствовал» у них необходимые гены в процессе горизонтального переноса. Микроорганизм, таким образом, пошёл по короткому эволюционному пути и скопировал готовый генетический код.

Экспериментально установлено, что метиласпартатный цикл характерен не только для Haloarcula marismortui, но и для микроорганизма Natrialba magadii. По предварительным оценкам, его должна использовать примерно половина видов галобактерий, живущих в средах с высоким содержанием солей.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Science. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Ученые обнаружили у цианобактерий составной элемент пептидной нуклеиновой кислоты (ПНК), которая могла служить для передачи наследственной информации еще до появления РНК. Это открытие позволяет лучше понять, как возникла жизнь на Земле.

ЦианобактерииРезультаты исследования, проведенного американскими биохимиками из Института этномедицины и их шведскими коллегами из Стокгольмского университета, опубликованы в журнале PLOS ONE.

Считается, что 3,5 миллиарда лет назад наследственная информация первых организмов кодировалась не в молекулах ДНК, как это происходит сейчас у всех живых существ (за исключением некоторых вирусов), а в молекулах РНК. Однако РНК, основу которой составляют мономеры сахара рибозы и фосфатные основания, слишком сложна, чтобы сразу возникнуть из неорганических молекул.

Поэтому ученые предположили, что сначала роль РНК выполняла пептидная нуклеиновая кислота, остовом которой служила цепочка, образованная мономерамиN-(2-аминоэтил) глицина (АЭГ). Именно к этой цепочке могли прикрепляться азотистые основания, такие, как аденин или гуанин. АЭГ, ее составной элемент, легко синтезируется из простейших веществ, входивших в состав первичного океана- CH₄, N₂, NH₃ и воды.

Долгое время специалисты изучали свойства АЭГ, однако не могли найти его у современных живых организмов, что делало предположение о ПНК слишком гипотетичным. Авторы работы смогли исправить это, проанализировав несколько диких и лабораторных штаммов цианобактерий. Оказалось, что АЭГ имеется у цианобактерий из 5 различных морфологических групп.

Роль, которую АЭГ играет в метаболизме цианобактерий, ученым выяснить пока не удалось. Но авторы исследования считают, что присутствие АЭГ у этих организмов является «эхом» первой жизни, поскольку цианобактерии являются одними из древнейших живых существ на Земле.

Источник: infox.ru

Жиры, которые поступают в кровь хорошо пообедавшего питона, заставляют его сердце увеличиваться в размерах: внезапный избыток питательных веществ повышает уровень метаболизма и ускоряет кровообращение.

Тигровый питон (фото Rushinroulette)Как и все змеи, тигровый питон питается весьма нерегулярно: после удачной охоты случаются посты, которые могут растянуться на месяц с лишним. Питон не бегает за добычей, но уж если удача ему улыбнулась, он своего не упустит: крупные экземпляры способны одолеть и съесть обезьяну или не очень большого оленя. При этом на организм змеи обрушивается поток углеводов, жиров и белков.

Чтобы справиться с внезапным избытком питательных «ингредиентов», у питона в 40 раз усиливается обмен веществ и увеличиваются в размере внутренние органы.

Крупнеет и сердце — ведь повышенный обмен веществ требует усиленного кровотока. Чтобы узнать, что заставляет сердце змеи расти после еды, учёные из Университета Колорадо (США) вырастили в лаборатории несколько питонов, наблюдая за ними с момента вылупления из яйца. Исследователи заметили, что после кормёжки кровь подопытных приобретает молочно-матовый оттенок. Такой цвет обычно говорит о том, что в ней содержится много липидов. Действительно, кровь пообедавших питонов была чрезвычайно насыщена жирами, в том числе миристиновой кислотой, обычной составляющей животного жира.

Как оказалось, именно эта смесь жиров, плавающая в крови питона, и служит его сердцу сигналом к увеличению.

Когда этот липидный коктейль вводили голодающим змеям, их сердце начинало увеличиваться, хотя полноценного обеда у них не было. Точный механизм такого действия жирных кислот пока остаётся загадкой. Учёные уверены только в том, что рост сердца не связан с деятельностью стволовых клеток, то есть число кардиомиоцитов не растёт. С другой стороны, клетки сердечной мышцы не накапливали жиры.

По-видимому, циркулирующие в крови липиды тут же используются сердцем, что и ведёт к увеличению его размера.

Любопытно, что смесь липидов в змеиной крови стимулировала рост сердца и у млекопитающих. Учёные вводили её мышам и наблюдали рост сердечной мышцы, хотя и не такой сильный, как у питона. Результаты этих экспериментов представлены в свежем выпуске журнала Science.

На следующем этапе исследователи хотят проверить, поможет ли инъекция «змеиного масла» животным, страдающим от проблем с сердцем. Увеличение сердечной мышцы обычно расценивается как патология, но в ряде случаев (особенно при проблемах с давлением) оно могло бы прийтись весьма кстати.

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

Первооткрыватели "внеземных" бактерий, использующих мышьяк вместо фосфора для строительства молекул ДНК, опровергли свои собственные выводы, попытавшись вырастить колонию таких микробов при полном отсутствии фосфора в питательной среде, говорится в двух статьях, опубликованных в журнале Science.

В 2010 году группа биологов под руководством Роузмари Редфилд (Rosemary Redfield) из университета Британской Колумбии в Ванкувере (Канада) изучала колонии микробов на дне калифорнийского озера Моно, воды которого отличается высоким содержанием щелочей и солей, в том числе высокой концентрацией солей мышьяка. Здесь ученые обнаружили уникальный микроорганизм GFAJ-1, клетки которого содержали высокую долю мышьяка (As) и крайне низкую - фосфора (P), одного из шести "элементов жизни". Исследователи заключили, что данная бактерия использует атомы мышьяка в качестве замены фосфора, что считалось немыслимым ранее.

Многие ученые крайне скептически отнеслись к открытию "мышьяковой жизни", что побудило ее первооткрывателей проверить первоначальные выводы. Редфилд и ее коллеги провели два новых эксперимента, тщательно изучив химический состав клеток GFAJ-1 и проследив за темпами роста бактерии в питательном растворе с высоким содержанием мышьяка и полным отсутствием фосфора.

Оказалось, что ДНК бактерий содержала лишь микроскопические следы мышьяка, и ни один из атомов As не был присоединен к молекуле ДНК при помощи прочной ковалентной связи. Это означает, что мышьяк не играл существенной роли в работе генетических механизмов клетки.

Кроме того, повышение концентрации мышьяка в питательной среде, где обитали клетки, никак не влияло на темпы размножения бацилл. С другой стороны, уменьшение доли фосфора в растворе крайне негативно сказывалось на здоровье колонии - рост постепенно приостанавливался и бактерии начинали медленно погибать.

Ученые изучили химический состав продуктов метаболизма бактерии. Это помогло им понять, что все молекулы белков, сахаров и других органических веществ с включениями в виде атомов мышьяка появились в ходе реакций, не связанных с обменом веществ в клетке бактерии.

Как отмечают ученые, данные новых опытов позволяют утверждать, что GFAJ-1 обладает крайне высокой устойчивостью к мышьяку, но при этом ее жизненные процессы ничем не отличаются от метаболизма нормальных бактерий. Таким образом, авторы гипотезы "мышьяковой жизни" были вынуждены опровергнуть свое сенсационное открытие двухлетней давности.

Фосфор в форме фосфатов (солей фосфорной кислоты) образует основу нитей молекул ДНК и РНК, а также входит в состав "топлива" для живых организмов - аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Мышьяк находится точно под фосфором в таблице Менделеева и очень похож на него по своим физико-химическим свойствам. Именно это сходство обуславливает его токсичность - организм не может отличить мышьяк от фосфора и "пропускает" его в процессы обмена веществ.