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

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

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

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

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

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

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

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

Результаты работы будут опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

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

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

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

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

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

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

Статья о поведении нематод опубликована на сайте журнала Nature.

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

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Ученые впервые нашли многоклеточное животное так глубоко под землей. Круглый червь с дьявольским именем жил в подземных водах на глубине больше одного километра.

Нематоду Halicephalobus mephisto   Больше двадцати лет назад ученые впервые узнали о том, что жизнь возможна и глубоко под землей. Тогда были найдены одноклеточные организмы на глубине больше трех километров в земной коре. Биологи под руководством профессора Онстотта (T.S. Onstott) из Принстонского университета продвинулись еще дальше – они нашли многоклеточный организм — нематоду Halicephalobus mephisto в подземных водах, залегающих на глубине больше трех километров. Эту находку отнесли даже к новому виду. Свое видовое название «mephisto» червь получил в честь Мефистофеля – дьявола, имя которого с греческого переводится как «ненавидящий свет».

Жизнь под землей

    «Ненавидящего свет» червя Онстотт и его коллеги достали из золотодобывающей шахты Beatrix в ЮАР, с глубины 1,3 километра. «Наши результаты намного расширяют границы биосферы. Это значит, что подземные экосистемы устроены гораздо сложнее, чем считалось до сих пор», — говорит профессор.

    Нематода имеет крошечное тело длиной всего полсантиметра. Она ведет аскетичный образ жизни – прекрасно себя чувствует в условиях недостатка кислорода, выдерживает высокие температуры, размножается партеногенетически (женские особи размножаются без мужских) и питается бактериями.

    По словам Онстотта, то, что червь жил в таких экстремальных условиях — на большой глубине, в воде с небольшим количеством кислорода, нет ничего удивительного. Ведь не случайно нематоды — одна из самых успешных групп животных по количеству особей и масштабу ареала. Они легко справляются с любыми трудностями. Например, если наступает неблагоприятный период, то впадают в анабиоз, который может длиться продолжительное время. И даже при недостатке кислорода их метаболизм не прекращается.

    Для того чтобы доказать, что найденная нематода — действительно, коренной житель земных глубин, а не попала туда, например, в результате бурения, ученые предприняли несколько шагов. Они изучили образцы почвы вокруг шахты и выяснили,что нематод в почве нет, а значит, они не могли оказаться в шахте вместе с почвой. К тому же бурение на этой шахте не проводилось в течение нескольких месяцев перед тем как ученые начали свои исследования. А вот анализ воды на этой глубине подтвердил присутствие живого организма.

    «Наши данные говорят о том, что нематоды должны встречаться и в других подобных местах на большой глубине. Если учесть, как много этих червей находится на дне моря, особенно в районах выхода гидротермальных источников, можно предположить, что они есть и в земной коре под океанским дном. Способность многоклеточных организмов выживать в таких условиях, указывает на возможные пути поиска жизни на Марсе», — подводит итог работы Онстотт.

    Статью Онстотта и его коллег с описанием подземного червя можно прочитать в последнем номере журнала Nature.

Источник:  Infox.ru

Короткая последовательность ДНК превращает бактерии, живущие в нематодах, в грозное биологическое оружие — а потом вновь делает из них кротких симбионтов. Такой же механизм может работать у кишечных патогенов, которые в мирной форме способны переждать лечение антибиотиками.

Жизненный цикл нематоды Heterorhabditis bacteriophora мог бы стать сюжетом для эффектного фильма ужасов. Нематоды выводятся из отложенных яиц, но у H. bacteriophora детёныши иногда не дожидаются этого момента и выходят из яиц прямо в утробе матери. Родитель погибает, а потомство, роясь в его теле, находит особые полости, заполненные бактериями Photorhabdus luminescens. Бактерии переходят во владение детёнышей и на какое-то время засыпают.

Маленькие нематоды затем устремляются на поиски пищи. Блуждая в почве, они находят личинку какой-нибудь моли и проникают внутрь — либо через естественные отверстия, либо попросту прогрызая себе ход в теле жертвы. Оказавшись на месте, они выплёвывают бактерии, которых взяли в теле матери. Но теперь эти бактерии разительно отличаются от себя прежних: они стали в несколько раз больше, из бесцветных превратились в красных и выделяют токсин, убивающий личинку. Какое-то время нематоды и бактерии питаются общей жертвой; бактерии при этом помогают нематодам усваивать питательные вещества. Но однажды бактерии дают сигнал червям размножаться — и цикл повторяется.

Об этом своеобразном сотрудничестве известно давно, и P. luminescens давали разные остроумные имена, вроде «бактерия Халк» или «бактерия Джекилл-и-Хайд». Но механизм, позволяющий микробам переходить из одной формы в другую, оставался загадкой. Считалось, что мирная форма существует исключительно в теле нематоды матери, а потом, повинуясь некоему сигналу, переходит в «Халк-форму», чтобы помочь справиться с жертвой. Исследователи из Мичиганского университета (США) выяснили, что обе формы существуют внутри нематод одновременно и переключения между ними происходят спонтанно.

В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи описывают относительно короткую регуляторную последовательность в ДНК бактерий, названную madswitch. Если этот регуляторный участок отключить, никаких превращений ни в «Халка», ни обратно не будет. При этом черви держат запас и тех и других — на случай охоты и на случай размножения, поскольку агрессивная форма не может успешно закрепиться в организме потомства.

Авторы работы полагают, что такой же механизм есть и у бактерий кишечной микрофлоры человека. Во всяком случае последовательность ДНК, чрезвычайно напоминающая madswitch, присутствует у кишечной палочки, которая может мирно жить у нас в кишечнике, а может дать начало тяжёлому заболеванию. Точно так же способны вести себя бактерии рода Сальмонелла или знаменитый метициллин-резистентный золотистый стафилококк.

Подобная «двуликость» помогает бактериям избежать гибели: пассивная миролюбивая форма P. luminescens более устойчива к антибиотикам, и, возможно, патогенные желудочно-кишечные бактерии выживают аналогичным образом, превращаясь на время в невинную микрофлору.