Лишь после того, как астероид погубил динозавров (за исключением тех, что превратились в птиц), по лесу в поисках насекомых начал сновать маленький пушистый зверёк. По скромной внешности никак нельзя было догадаться, что его потомки однажды станут править планетой.

Последний общий предок всех плацентарных. Реконструкция. (Изображение Carl Buell.)Группа учёных из Соединённых Штатов и Канады реконструировала внешний вид и анатомию этого существа — предка всех плацентарных млекопитающих (то есть тех, которые рожают живых детёнышей на продвинутой стадии развития) — в беспрецедентных деталях. Источником послужили палеонтологическая летопись и успехи генетиков.

Оказалось, что тварь была насекомоядным древолазом с пушистым хвостом. Масса тела оценивается в 245 г. Она производила на свет слепых и лысых детёнышей — по одному за раз. Мозг имел сложное строение, а каждая челюсть могла похвастаться тремя парами коренных зубов.

Сопутствующий анализ утверждает, что плацентарные диверсифицировались через несколько сотен тысяч лет после вымирания нептичьих динозавров, то есть грызуны и приматы никогда не встречались с доисторическими рептилиями. Вывод подкрепляется тем фактом, что окаменелости плацентарных млекопитающих старше 65 млн лет не обнаружены, но это противоречит генетическим исследованиям, которые говорят, что данная группа возникла около 100 млн лет назад. И совместить, как говорится, яблоки и апельсины никак не удаётся.

Специалисты проанализировали более 4 500 анатомических черт — почти в десять раз больше, чем все предыдущие исследования. К ним относятся черты 86 ныне живущих и вымерших млекопитающих. Два года ушло только на определение характеристик, которые стоило бы анализировать, и ещё три понадобилось на то, чтобы собрать все данные. Дело осложнялось тем, что специалисты не всегда говорят на одном научном языке: терминология анатомических черт разнится от группы к группе.

Анатомические результаты исследователи подкрепили информацией о ДНК современных видов, после чего все данные, определения и фотографии загрузили в Morphobank — интернет-пакет ПО, предназначенный для создания родословных биологических видов. Кстати, участники исследования помогали его разрабатывать.

Получившееся древо плацентарных млекопитающих может оказать помощь в решении давних споров. Например, оно говорит о том, что тупайи и шерстокрылы одинаково тесно связаны с приматами (людьми в том числе). Ранее генетические исследования показали, что последние к нам ближе. Кроме того, судя по древу, Afrotheria (группа африканских млекопитающих, в которую входят слоны и трубкозубы) произошли от предков, живших в Северной и Южной Америке и ныне вымерших.

Надо заметить, что реконструированное существо появилось уже после раскола Гондваны на современные южные континенты, поэтому его потомки должны были уметь плавать или каким-то иным образом совершать морские путешествия на большие расстояния, иначе объяснить широкое распространение плацентарных не получится.

Учёных поражает огромное несоответствие между морфологическими и генетическими данными. Например, если судить только по анатомическим чертам, панголины, муравьеды и трубкозубы относятся к одной группе, а генетики разносят их по разным. Поэтому надо быть особенно осторожными при подобного рода реконструкциях, ведь генетическая информация о давно вымерших существах отсутствует.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМЬЮЛЕНТА

   Условия для специфической жизни на поверхности спутника Сатурна куда более комфортные, нежели полагали учёные раньше. Об этом говорят основанные на информации миссии Cassini-Huygens расчёты группы учёных под руководством Даниэля Кордье (Daniel Cordier) из высшей национальной школы химии Ренна (Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes).

Озёра Титана в ближней инфракрасной части спектра. Снимок сделан Cassini 12 октября 2009 года с расстояния 252 тысячи километров от холодной луны (фото NASA/JPL/Space Science Institute). Знаменитые озёра Титана являются потенциальными гаванями для микроорганизмов. Как известно, наполнены эти водоёмы множеством углеводородов, составляющих настоящее сокровище Титана. И благодаря химическим процессам в атмосфере и осадкам некоторые озёра образуются прямо у нас на глазах.

Высадка зонда Huygens на Титане в январе 2005 года принесла столь много информации, что разбираться с ней продолжают до сих пор. Именно данные с "Гюйгенса" послужили основой для работы Кордье – сведения с хроматографического масс-спектрометра и вертикальные профили температуры. Авторы построили модель фотохимических процессов в атмосфере, а затем вычислили состав озёр из условия термодинамического равновесия между ними и "воздухом". Ещё в 2005 году группа исследователей высказала идею, что в таких условиях на Титане могла развиться специфическая жизнь: местные микробы могли бы питаться ацетиленом, а дышать водородом.

Однако, по имевшимся на тот момент оценкам (выполненным ещё до полёта Cassini, в частности, вот в этой работе), ацетилен в озёрах оранжевой луны составлял всего несколько частей на 10 000. Не слишком обширная питательная база для предполагаемых микробов.

Новое исследование (его результаты опубликованы на arXiv.org) существенно пересмотрело пропорции в составе озёр. Французы утверждают, что содержат эти водоёмы (в жидком виде либо как растворённые вещества): этан (С₂Н₆) — 76-79%, пропан (C₃H₈) — 7-8%, метан (CH₄) — 5-10%, цианистый водород (HCN) — 2-3%, бутен (С₄Н₈) — 1%, бутан (C₄H₁₀) — 1% и ацетилен (С₂Н₂) — 1%, плюс маленькие доли других соединений.

Тут сразу два сюрприза: преобладание этана (ранее считалось, что больше всего будет метана) и приличная (целый процент) доля ацетилена. Это ведь в 100 раз больше, чем предполагалось ранее. На чашу сторонников версии о принципиальной возможности жизни на Титане положен ещё один камешек.

Правда, состав "воды" в озере — далеко не всё, что нужно для комфортного существования местной жизни. В своём исследовании, опубликованном в Astrobiology, Тецуя Токано (Tetsuya Tokano) из университета Кёльна (Universität zu Köln) показал, что не менее важным параметром будет перемешивание масс в озере, достигаемое как вариацией температур при смене сезонов, так и за счёт криовулканизма.

  Как показывают эти графики, соотношение ингредиентов в озёрах Титана сильно зависит от температуры на поверхности, а значит, и от смены сезонов на этом спутнике, а заодно и от широты расположения конкретного озера. Вертикальная пунктирная линия отмечает температуру в 93,65 K, измеренную на месте посадки зонда Huygens. По вертикали отложена мольная доля, по горизонтали – температура в кельвинах (иллюстрация Daniel Cordier et al.).  Если конвекция будет слабой, это затруднит задачу микробам — ведь ацетилен и водород будут стремиться разойтись по разным слоям, если сильной – микробам будет уготована богатая пища. Но такие особенности жизни озёр планетологам ещё предстоит выяснить. 

Источник: MEMBRANA

Насекомые могут быть практически столь же умны, как крупные животные. Об этом говорит исследование, проведённое специалистами из Лондонского университета королевы Марии (Queen Mary, University of London) и Кембриджа (University of Cambridge).

Один миллиграмм веса и менее миллиона нервных клеток — таков мозг пчелы. Сложно представить, что на этой базе можно "выстроить" сколь-нибудь развитый ум. Для сравнения: у взрослого человека мозг весит примерно 1,3 килограмма и содержит 85 миллиардов нейронов.

Однако британцы полагают — размеры решают далеко не всё. Они составили компьютерные модели на основе информации об анатомии и физиологии нервных систем насекомых с главным упором на пчёл, а также учли в своей работе сведения о нескольких десятках умений данных созданий, их сложном поведении и обучении.

Смоделировав работу не йронных цепей, авторы работы высчитали, что для способности к простому счёту животному достаточно нескольких сотен нервных клеток. А для того чтобы обладать сознанием, нужно несколько тысяч клеток, добавляет Mail Online. Тут, правда, следует сделать оговорку, что сам термин "сознание" — довольно широкий и нечёткий, особенно если говорить о его философском аспекте. Но будем считать, что речь идёт в первую очередь о познавательной деятельности.

Также авторы исследования провели параллели между насекомыми (на примере всё тех же пчёл) и крупными позвоночными. Сформировалась следующая картина: способности к обучению, категоризации, ассоциативным воспоминаниям присущи и пчёлам, и большим животным, хотя и в разной степени.

Когда эту разницу биологи попробовали определить численно, получилось, что перечень выполняемых сложных последовательностей действий у млекопитающих лишь втрое длиннее, чем у пчёл. При том что разница в числе нейронов — в десятки тысяч раз. Такую избыточность и "переразмеренный" мозг у крупных животных авторы объясняют не столько большим интеллектом (хотя и этот фактор присутствует), сколько более развитой сенсорной системой и рядом физиологических ограничений.

Маленький шедевр природы: мозг пчелы объёмом всего 1 мм³ содержит зрительные доли (участки LA, ME и LO), обладающие схемами для опознания цвета, детекции движения, определения граней и фиксации поляризации, грибовидное тело (MB), отвечающее за обучение и память, чашечки (Ca), включающие нейроны, необходимые для восприятия механических воздействий, антеннальные доли (AL) и ряд других специализиро ванных отделов (иллюстрация Current Biology). Например, большее число светорецепторов в зрительной системе приводит к существенному росту числа нейронов в зрительной коре, что просто необходимо для обработки информации. Получается большее разрешение зрения, большая чёткость, большая способность идентифицировать объекты и движение, лучшее различение оттенков и тому подобные усовершенствования.

Собиратели нектара умеют считать и различать лица людей. А вот с известными пчелиными танцами всё оказалось сложнее, чем представлялось. В то же время колоссальных излишков клеток для исполнения массы отличных действий у них нет. Неудивительно, что пчёлам приходится перестраивать мозг под разные миссии внутри улья (фото M.F. O'Brien). Или, к примеру, моторные отделы мозга. Существенно большее число нейронов в них необходимо для тонкого управления большим числом мышц (а также — для управления большей массой мышц, что требует определённой энергетики).

Есть и другие примеры, когда увеличенный по массе и сложности строения мозг даёт живому существу преимущества, напрямую с интеллектом не связанные (число распознаваемых запахов, скажем). Потому-то, рассуждают британцы, на несколько порядков большее количество нервных клеток у крупных животных по сравнению с насекомыми вовсе не приводит к такому же по масштабу росту ума, способности к хранению воспоминаний и так далее.

"Животные с большим мозгом не обязательно умнее, — говорит Ларс Читтка (Lars Chittka) из университета королевы Марии, опубликовавший в Current Biology совместно с Джереми Нивеном (Jeremy Niven) из Кембриджа результаты данного исследования.

В большом мозге мы часто находим не большую сложность, но просто бесконечное повторение одних и тех же нейронных цепей. Это может добавить подробности воспоминаниям, изображениям или звукам, но не добавляет степени сложности. Если использовать аналогию с компьютером, большие мозги могут во многих случаях означать больше жёстких дисков, но не обязательно лучшие процессоры".

Далее исследователи поясняют, что для уровня интеллекта, по всей видимости, куда большее значение имеет не число нейронов в мозге, а их "продуманные" взаимосвязи, модульность мозга.

Грубо говоря, пчёлы выжимают всё возможное из тех крох нейронов, что у них есть, в то время как большие животные могут позволить себе роскошь избыточности. А отсюда становятся понятными удивительные данные об интеллекте пчёл.

Источник: MEMBRANA

Открытия такого плана – редкое событие, поэтому принимать участие в идентификации и именовании этого животного было очень волнительно", – признаётся доктор Эндрю Маршалл (Andrew R. Marshall) из университета Йорка. Это он вместе с коллегами из Великобритании, Италии и Южной Африки нашёл ранее неизвестный науке вид.

Несмотря на то что хамелеоны прекрасно маскируются, в среднем по всему миру ежегодно открывают по два новых вида этих животных. Не удалось скрыться и этому, хотя он целиком умещается на ладони (фото Andrew R. Marshall). Находка была сделана в Танзании, в заповеднике Удзунгва (Udzungwa Mountains National Park). Первый экземпляр – несовершеннолетний мёртвый самец – попал в руки учёных ещё в 2002 году. И хотя животное было в очень плохом состоянии, удалось провести предварительное исследование и установить: этот хамелеон явно принадлежит к неописанным видам.

По верхней фотографии легко судить о крошечных размерах новоявленного хамелеона. Ниже представлено изображение головы, по которому учёные легко отличили найденного Kinyongia magomberae от его ближайших родственников – K. tenuis и K. oxyrhina. Ещё ниже: тот самый выплюнутый змеёй экземпляр (изображения African Journal of Herpetology/PA). В 2003-м в том же лесу поисковикам повезло больше – "образец" оказался живым. Наконец, в 2005 году, произошло то, что позволило Маршаллу со товарищи выступить с громким заявлением. Изучая обезьян, учёные невольно спугнули древесную змею вида Thelotornis mossambicanus, и та буквально выплюнула экземпляр № 3, которым, очевидно, обедала. Этого мёртвого хамелеона забрали на следующий день и подвергли молекулярно-генетическому анализу.

Как сообщается в пресс-релизе университета Йорка, новый вид учёные именовали Kinyongia magomberae, по названию леса Magombera, где нашли третий голотип. "Эти хамелеоны обитают на небольших площадях, и, к сожалению, их среда обитания находится под угрозой. Надеюсь, наше открытие внесёт свой вклад в защиту данного региона", – говорит Маршалл.

Статья об этой работе вышла в African Journal of Herpetology, но опубликована и в свободном доступе – PDF-документ (430 килобайт).

Источник: MEMBRANA

Подобно фермерам-людям, муравьи-листорезы (Leafcutter ant) выращивают свои грибковые сады не без помощи азотофиксирующих бактерий. Это открытие группы учёных, возглавляемой профессором Кэмероном Карри (Cameron Currie) из университета Висконсина в Мэдисоне, заставляет биологов под новым углом взглянуть на роль муравьёв в тропических и субтропических лесах.

Муравьиная королева и её выводок в грибковом саду, заботливо выращиваемом в колонии насекомых (фото Michael Poulsen). Исследователи нашли бактерии-азотофиксаторы двух видов в 80 колониях листорезов восьми биологических видов из Аргентины, Коста-Рики и Панамы. Эти бактерии опосредованно (через сады грибов, являющихся основной пищей муравьёв) помогают муравьям приобретать атмосферный азот.

Муравьи-листорезы насчитывают 41 вид (кадры UW-Madison). Серия опытов показала, что усвоенный бактериями-симбионтами N₂ действительно попадает затем в муравьёв. (Ранее только у одного отряда насекомых — термитов — был обнаружен симбиоз с бактериями-азотофиксаторами).

Муравьи-листорезы используют листья как питательную среду для грибов, так что в определённом смысле являются растительноядными. Но ведь известно, что насекомые, питающиеся растениями, ограничены в потреблении азота.

Однако у листорезов таких проблем нет: их многометровые подземные гнезда укрывают миллионы особей. В лесах Амазонки листорезы насчитывают общий вес, в четыре раза больший, чем биомасса всех наземных животных, вместе взятых!

Теперь ясно — в чём кроется секрет эволюционного успеха данных муравьёв: порядка 50 миллионов лет назад, когда у них зародилось "грибное фермерство", насекомые приобрели и партнёров-бактерий, усваивающих атмосферный азот, — этот источник важного элемента позволил муравьям доминировать в своей среде.

"Без азота не существует способа, каким бы эти ребята могли достичь таких больших размеров колонии", — заключает Суен.

Более того, наземные экосистемы тропиков, по сути, бедны азотом, так что вновь обнаруженный его мощный источник может оказаться критически важным: через муравьёв этот элемент попадает по пищевой цепи в остальную часть всей экосистемы.

Источник: MEMBRANA

Учёный мир и мир околонаучный бурлят от возбуждения. Генетики в США смогли создать искусственную жизнь — простую клетку микоплазмы. После того, как они выстроили её цепочку ДНК и подсадили в донорскую клетку, паразит ожил и стал размножаться. Учёные говорят о гигантском шаге в исследованиях, те, кто боятся генетического прогресса, — о появлении Франкенштейна.

Первая искусственная жизнь — клетка микоплазмы К этому открытию легенда генетики — доктор Крейг Вентер — шёл без малого 15 лет. И вот, наконец, это стало реальностью — организм, искусственно созданный и запущенный человеком.

«Это первая клетка, которая контролируется хромосомой, сформированной человеком из отдельных химических элементов. Мы начинали с четырёх бутыльков с химикатами, а пришли к созданию абсолютно нового живого существа», — не без гордости заявил Крейг Вентер.

Работа, которую провели учёные из лаборатории Крейга Вентера, выглядит фантастикой даже при современном уровне развития науки. В течение двух лет биологи разрабатывали модель искусственной ДНК. На практике это означает тщательную, шаг за шагом, расстановку так называемых пар оснований — тех кирпичиков, которые составляют хромосому и делают её уникальной.

Этих пар — более миллиона, при этом даже одна закравшаяся ошибка приводит к неудаче эксперимента. ДНК — своеобразная программа, согласно которой живёт и развивается живой организм. В качестве подопытного кролика для своей программы биоинженеры выбрали бактерию микоплазмы — это самый простой самостоятельно воспроизводящийся живой организм. В эту бактерию, словно в цветочный горшок, учёные и поместили искусственную хромосому.

«После трансплантации ДНК, бактериальная клетка ожила, и, согласно созданному нами геному, превратилась в совершенно новый биологический вид. Это открывает новые потрясающие горизонты в науке», — отмечает исследователь.

Однако далеко не всем эти новые горизонты кажутся безоблачными. «Доктор, вы играете в Бога, сотворяя жизнь?» — спрашивают Крейга Вентера журналисты. «Это клише, которое вспоминают каждый раз, когда в биологии совершается радикальное открытие», — парирует учёный. Но вопросы этики всё равно не обойти. Путь от одной искусственной клетки до сложного организма не так далек, и кто знает, чем обернутся эти эксперименты, если учёные зайдут слишком далеко.

«С появлением новой технологии, особенно такой революционной, нужно оценивать выгоды и риски. Что может случиться, если эти технологии попадут в руки людей с сомнительными этическими принципами, например, биологических террористов», — предупреждает директор Международной ассоциации биоэтики Дженнифер Миллер.

Сами авторы этой революции в науке предпочитают говорить о пользе своего открытия. Уже в ближайшее время новый метод получит коммерческое использование. Ведь созданные таким способом живые организмы можно запрограммировать под определенные задачи, например, синтезировать топливо или вакцины. Компания, основанная Крейгом Вентером, уже заключила крупный контракт на разработку водорослей, способных поглощать углекислый газ и производить топливо.

Источник: Mail.ru

Чешские биологи выяснили, что некоторые пауки выбирают, с какой части тела начать поедать пойманную жертву. И дело вовсе не в том, с какой стороны она смотрится благовиднее. Объяснение открытому явлению весьма прозаичное: хищник присматривает наиболее лакомый и нужный ему кусочек. Хотя кажется, что может быть проще – съесть муравья.

Подопытные пауки впрыскивали парализующий яд в тело жертв, затем протыкали экзоскелет и внедряли ферменты, которые "растворяли" внутренности муравьёв. После этого охотники "выпивали" эту кашицу и переходили к другим частям туловища. На всё уходило 2-4 часа (фото Stanislav Pekár). Пищевые пристрастия и поведенческие особенности пауков изучали биологи Масарикова университета (Masarykova univerzita). Группа Станислава Пекара (Stanislav Pekár) проводила эксперимент с 60 пауками вида Zodarion rubidum, обитающими в Европе и США, и муравьями рода Lasius.

Членистоногих поделили на три группы: одной давали только передние части тел муравьёв (голову, конечности, грудной отдел), второй — брюшки, третьей — насекомых целиком. Каждая группа получала одинаковое по весу количество плоти.

Через полтора месяца после начала эксперимента все 20 пауков, сидевших на диете из брюшков, погибли. Из тех, кто питался передней частью туловищ, к третьему месяцу выжили восемь особей, из тех, что полагались на тушку целиком, — три.

При этом "брюшковые" поначалу быстро росли, но потом умирали. Из тех, что поедали голову, конечности и грудной отдел, некоторые утроили свой вес. Третьи же, хоть и жили нормально, не показали каких-то выдающихся результатов вроде быстрого роста или необычно больших размеров.

Z. rubidum неспроста такой рыжий, таким образом он мимикрирует под огненных муравьёв (фото Ondřej Machač). Получается, что те пауки, которые питались только передними частями туловищ, получали преимущество даже перед теми собратьями, что могли себе позволить съесть всего муравья.

Обнаружив сей странный факт, учёные решили выяснить, отдадут ли пауки предпочтение определённым частям туловищ муравьёв, если им предоставить право выбора. Для второй части эксперимента биологи взяли 48 пауков, которым скармливали муравьёв маленького (всё тех же Lasius), среднего и большого размеров (из родов Formica и Camponotus).

В статье, опубликованной в журнале Animal Behaviour, авторы работы отмечают, что в случае с небольшой добычей пауки в одинаковом количестве поедали голову и грудной отдел, а также брюшко. И только в случае с крупными муравьями значительный перевес был в сторону передней части туловищ.

Позже биологи определили, что голова и грудь муравьёв богаты белками, в то время как брюшко – жирами. Получается, что в животе мурашей присутствуют важные вещества, которые нельзя найти где-либо ещё, но при этом белки пауку всё-таки нужнее.

Потому он сначала берётся за переднюю часть, а то, что осталось, "забивает" жирами. Именно этим и объясняется длительное выживание группы, питавшейся исключительно передними частями тел муравьёв. "Пауки пытаются соблюсти баланс и съесть разные части тел своей единственной добычи", — подытоживает Пекар.

Выходит, что существо, даже употребляя лишь один вид пищи, всё равно может быть гурманом. Вероятно, такое поведение закрепилось в ходе эволюции, ведь выгода его очевидна: выбирая, животное получает максимум необходимых для выживания веществ.

Учёные предполагают, что нынешние выводы можно будет перенести и на более крупных хищников. Возможно, и им недостаточно просто найти большое количество еды, её качество и состав важны не меньше.

Источник: MEMBRANA

Дедлайн, маленький ребёнок, ночь в клубе — бывают причины, по которым люди не высыпаются. И небольшая группа исследователей решила найти способ выжать максимум из небольшого количества сна, но с помощью новейших технологий, а не медикаментов. 

Фазы сна (здесь и ниже инфографика NewScientist.)Если у них получится, они подарят человечеству альтернативный маршрут к источнику вечной юности. 

отя науке пока не удалось прийти к единому мнению о том, почему мы спим, сложилось довольно чёткое представление, как мы это делаем. Во время сна в мозге происходят сложные изменения. Некоторые из них можно наблюдать с помощью электроэнцефалографа и размещённых на черепе электродов, которые отслеживают электрическую активность мозга. Ваша ночь разбита на несколько циклов, состоящих из четырёх этапов. Для здорового сна 90-минутный цикл следует повторить пять или шесть раз. Лишь 5% людей могут позволить себе четырёхчасовой сон. 

Некоторые из этапов особенно сильно связаны с конкретными функциями. Первый считается границей между сном и бодрствованием. Его продолжительность в среднем от 5 до 15 минут, а назначение — подготовить организм к следующему этапу. «Своего рода въезд на главную дорогу», — поясняет невролог Крис Берка из фирмы Advanced Brain Monitoring. 

Переход ко второй стадии иногда нарушается так называемым гипнагогическим подёргиванием, когда мышцы расслабляются неправильно и внезапно возникает чувство падения. Но оставим это в стороне. Если вы решили немного вздремнуть, то просыпайтесь после второй фазы, которая занимает около двадцати минут. Мышцы отдохнули, внимание восстановилось, вы чувствуете себя обновлённым. 

Если вы спите мало, скажите до свидания своим когнитивным способностям.Третий этап — это период «медленного сна». По малопонятным ещё причинам существует устойчивая связь между этой стадией и некоторыми восстановительными механизмами. Например, именно в это время шишковидной железой вырабатываются гормон роста, стимулирующий ремонт костной и мышечной ткани, и пролактин, регулирующий иммунную систему. И в этой фазе проснуться труднее всего. Нельзя ложиться на 45 минут: вы подниметесь с отвратительным самочувствием и настроением. Продолжительность третьей фазы варьируется. В первом цикле за ночь она может продлиться около часа, а затем уменьшаться и даже заменяться четвёртой фазой — стадией быстрого движения глаз, когда к нам приходит большинство сновидений. 

Как правило, наша стратегия ночного отдыха заключается в том, чтобы завести проклятый будильник на определённое время, не обращая внимания на фазы сна. Результатом подобного небрежения, а также банального недосыпа становятся снижение внимания, тупость и прочие радости. (Ежегодно нехватка сна вызывает 100 тыс. ДТП в США. 31% американских водителей хотя бы раз засыпал за рулём.) Этот эффект мы компенсируем употреблением стимуляторов, самым популярным из которых остаётсякофеин. Это помогает, но лишь на несколько часов. Кроме того, кофеин подчиняется закону убывающей эффективности. 

В конце 1990-х появилась чудодейственная, казалось бы, замена кофеину — модафинил. Но чуда не произошло, и вскоре выяснилось, что его действие эквивалентно нескольким чашкам кофе. Хотя модафинил разлагается медленнее и поэтому его можно принимать реже, кофеин остался королём из-за цены и вкуса. К тому же модафинил отпускался только по рецептам. 

В любом случае никакие стимуляторы не способны предотвратить гораздо более тревожный эффект депривации сна. Однажды сотрудники Чикагского университета (США) не давали крысам спать. Большинство скончалось через 21 день. И в прошлом году удалось наконец-то выяснить причину такой реакции. Продержав добровольцев без сна в течение 29 часов, исследователи из Университета Суррея (Великобритания) обнаружили у них повышение уровня белых кровяных клеток, как будто эти люди были ранены. Иными словами, потеря сна отрицательно влияет на способность организма к борьбе с инфекциями. (Кстати, рекорд бодрствования составляет 11 суток.) 

Следует опасаться не только единовременного лишения сна, ибо даже умеренный дефицит, с которым в течение рабочей недели сталкивается большинство людей, накапливается. Анализ 15 исследований, которые охватили 470 тыс. человек старше 25 лет, проведённый специалистами Уорикского университета (Великобритания) показал, что спать меньше пяти часов в сутки — это прямая дорога к повышению риска сердечно-сосудистых заболевания, диабета, инсульта и даже рака. Ни один стимулятор не может заменить сон. 

Но Нэнси Уэзенстен из Военного института Уолтера Рида (США) и её коллеги полагают, что от шестичасового сна можно добиться того же эффекта, что и от восьмичасового, средствами современных технологий.

Учёные уже не первый год размышляют над идеей сжатия сна за счёт извлечения наименее важных его стадий. В 2008 году появились намёки на то, что это фазы самого глубокого сна. Например, препараты, улучшающие этап медленного сна, значительно сокращали у добровольцев усталость и другие побочные эффекты, даже если они спали всего пять часов. К сожалению, испытания пришлось прекратить, когда выяснилось, что препарат вызывал нежелательные психиатрические последствия. 

Г-жа Уэзенстен предлагает вместо этого обратиться к физиотерапевтической стимуляции мозга. Она посвятила жизнь солдатам, от которых порою требуется принять решение за доли секунды. И никому нет дела до того, сколько спал служивый. Поэтому участники боевых действий привыкают отключаться на один–два часа всякий раз, когда выпадает такая возможность. Так вот, как говорит г-жа Уэзенстен, вторую стадию можно сжать всего до трёх минут и проснуться свежим, даже если спал всего ничего. 

Очень часто причиной беспокойного сна становится сознание того, что спать придётся недолго. И если человек будет знать, что он выспится, несмотря ни на что, это станет большим подспорьем. 

Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) одарило г-жу Берка грантом на решение этой проблемы без лекарств. Результатом стало устройство Somneo — толстая мягкая маска, которая закрывает щёки, уши и бóльшую часть черепа. В районе глаз расположен нагревательный элемент: исследования показали, что потепление лица выступает сигналом ко сну. Тем самым первая фаза сна форсируется и занимает на две минуты меньше. «Пусть это не много, но всё же этого снижения удалось добиться без снотворного, и то хорошо», — говорит г-жа Берка. 

Электроэнцефалограф, встроенный в маску, отслеживает изменения в стадиях сна. Запрограммируйте её на 20 минут, и она начнёт отсчёт только в тот момент, когда вы уснёте. Если вы приближаетесь к третьей фазе, но ясно, что времени на эту стадию вам не хватит, срабатывает будильник. Но забудьте о кошмарном трезвоне: маска даст синий цвет, который будет постепенно светлеть, подавляя тем самым мелатонин, гормон сна. 

ЭЭГ поможет устройству убедиться в том, что вы не проснётесь в самый неподходящий момент, но, к сожалению, Somneo не умеет манипулировать мозговыми волнами, продолжая ваш сон или вводя в более глубокие фазы. Этим займётся техника транскраниальной стимуляции постоянным током, которая предполагает подведение слабого тока к дорсолатеральной префронтальной коре при выравнивании работы мозга в рамках цикла сна и бодрствования. 

Исследователи из Любекского университета (ФРГ) уже показали, что таким образом можно сдвигать фазы сна. Им удалось увеличить стадию медленного сна за счёт коротковолновой «лёгкой» фазы без побочных эффектов. В последующих тестах добровольцы даже продемонстрировали улучшение тех видов памяти, которые кодируются во время медленного сна. Больше никакой разницы с контрольной группой не замечено. 

Более того, та же техника может обратить сон вспять. В последующем исследовании та же группа учёных смогла перевести медленный сон в более лёгкую фазу, характерную для второго этапа. 

Миновать первую и вторую фазы пока не получается. Но тут поможет ещё одна техника — транскраниальная магнитная стимуляция. Она настолько сильна, что неврологам Университета штата Висконсин в Мэдисоне (США) удавалось сразу вызвать глубокий сон. Магнит индуцирует низкочастотные импульсы в соответствующей части мозга. 

Этот метод требует громоздкого оборудования, к тому же некоторые добровольцы испытывали дискомфорт от лежания внутри магнитной машины и не могли заснуть. Но главное — показана сама возможность немедленного глубокого сна, что экономит человеку по крайней мере 20 минут. Вычтем это из каждого цикла (напомним: за ночь мы переживаем их несколько), и получится, что вполне возможно спрессовать восемь часов в шесть без потери эффективности. В год жизнь человека вырастет таким образом на несколько недель. Разве это не удивительно? 

Тут, конечно, следует спросить: насколько безопасны такие технологии при постоянном использовании? И не заставят ли нас работать больше в случае широкого распространения подобных устройств? 

Наверное, пока всё-таки стоит говорить о том, что в первую очередь измученному человечеству надо помочь со здоровым сном, ведь сон, как было неоднократно показано, оказывает огромное влияние на состояние психики и на то, как мы стареем. С этой точки зрения устройства вроде Somneo — то, что доктор прописал. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Царство: Животные

1. Общие сведения о животных

Живо́тные (лат. Animalia или Metazoa рис. 1.1) — традиционно (со времён Аристотеля) выделяемая категория организмов, в настоящее время рассматривается в качестве биологического царства. Животные являются основным объектом изучения зоологии.

Рис. 1.1. Царство: Животные (фото википедия). Животные относятся к эукариотам. Классическими признаками животных считаются гетеротрофность (питание готовыми органическими соединениями) и способность активно передвигаться. Впрочем, существует немало животных, ведущих неподвижный образ жизни, а гетеротрофность свойственна также грибам и некоторым растениям-паразитам.

В быту часто под словом животные понимаются лишь четвероногие наземные позвоночные (млекопитающие, пресмыкающиеся и земноводные). В науке за термином животные закреплено более широкое значение, соответствующее латинскому Animalia (см. выше). Поэтому говорят, что к животным, помимо млекопитающих, относится огромное множество других организмов: рыбы, птицы, насекомые, паукообразные, моллюски, морские звёзды, всевозможные черви и т. д. [1]

При этом, ранее к этому царству относили многих гетеротрофных протистов и делили животных на подцарства: одноклеточные Protozoa и многоклеточные Metazoa. Сейчас название «животные» в таксономическом смысле закрепилось за многоклеточными. В таком понимании животные как таксон имеют более определённые признаки — для них характерны оогамия, многотканевое строение, наличие как минимум двух зародышевых листков, стадий бластулы и гаструлы в зародышевом развитии. У подавляющего большинства животных есть мышцы и нервы, а не имеющие их группы — губки, плакозои, мезозои, книдоспоридии — возможно, лишились их вторично. На данный момент существует несколько классификаций, по одной из них царство животных делится на два подцарства - Прометазои и Эуметазои, по другой на на три подцарства. Наиболее примитивными среди которых являются пластинчатые, относящиеся к надразделу фагоцителлообразных (Phagocytellozoa). У них присутствуют только два типа клеток, нет дифференцированных тканей и органов. Относящиеся к надразделу паразои (Parazoa) губки отличаются высокой дифференциацией клеток, имеющих тенденцию к образованию тканей. Однако специализированных органов у них не образуется. Все остальные животные входят в надраздел собственно многоклеточных животных (Eumetazoa).

В то же время, в науке термин «животные» иногда предлагается использовать и в ещё более широком значении, подразумевая под животными не таксон, а тип организации — жизненную форму, основанный на подвижности, гетеротрофности и голозойном питании.

Многоклеточные организмы стали более крупными, чем одноклеточные. В связи с этим, перед ними возникло несколько важных проблем, которые им пришлось решить:

• потребность в большем количестве пищи, что привело к полному переходу на гетеротрофный способ питания и образованию пищеварительной системы;
• потребность в эффективном способе передвижения, что привело к появлению скелета и мускулатуры; удлинённая обтекаемая двусторонне-симметричная форма тела облегчила движение;
• удалённость клеток от поверхности тела и увеличение непроницаемости наружных покровов привели к появлению транспортной системы;
• возросшая сложность организма потребовала образования контролирующих нервной и эндокринной систем; чтобы быстрее регистрировать сигналы, поступающие из внешней среды, органы чувств переместились на переднюю сторону туловища, в результате чего обособилась голова (цефализация);
• развитие многоклеточного организма из зиготы привело к появлению эмбрионального развития и метаморфоза.

На середину 2011 г. известно 953 434 видов животных из них 171 082 обитающих в водной среде. Предполагается, что на Земле существует около 7 770 000 (± 958 000) видов животных из которых в морские - 2 150 000 (± 145 000) видов. [2]

Большинство многоклеточных животных состоит из тканей различных типов. Дифференциация на ткани выгодна тем, что они выполняют свою задачу значительно эффективнее, чем отдельные клетки. Для выполнения определённых функций ткани объединяются в органы, а последние – в системы органов. Системы контроля объединяют системы органов в единый организм.

Следующим после тканевой дифференциации важным признаком в систематике является симметрия тела (рис. 1.2). У животных существуют два типа симметрии: двусторонняя или билатеральная (когда тело можно разделить на две зеркальные половинки только одной плоскостью) и радиальная или лучевая (когда таких плоскостей несколько). К животным с лучевой симметрией относят кишечнополостных и гребневиков. Животные некоторых типов (например, иглокожие) обладают радиальной симметрией, однако по происхождению она вторична, что подтверждается исследованием эмбрионов и личинок этих животных. Поэтому иглокожих также относят к группе двусторонне-симметричных животных.

Рис. 1.2. Различные формы симметрии тела. Ещё один важный признак систематики – характер дробления яйца в процессе формирования зародыша. У плоских червей и немертин пространство между наружными покровами и кишечником плотно заполнено клетками мезодермы. Таких животных называют бесполостными. У остальных двусторонне-симметричных животных (или хотя бы их эмбрионов) стенка тела отделена от пищеварительного тракта полостью, заполненной жидкостью (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Полости тела. Внутренняя полость служит гидростатическим скелетом, а также позволяет значительно увеличить размеры тела. Существуют два способа образования полости. У круглых червей и некоторых других типов она возникает при исчезновении клеток мезодермы. В этом случае внутренние органы омываются жидкостью, заполняющей полость тела. Помимо скелетной функции, полостная жидкость играет важную роль в транспорте питательных веществ и продуктов обмена. Такие животные называются первичнополостными, а сама полость – псевдоцелью.

У других животных из мезодермы образуется особый эпителиальный слой клеток, полностью отделяющий внутренние органы от стенок тела. Между его клетками формируется вторичная полость тела, или целом, а сам эпителий называется целомическим. Образованные мезодермой мышцы окружают кишечный тракт, обеспечивая его перистальтику. Перенос питательных веществ от стенок кишечника к остальным частям тела обеспечивается кровеносной системой. Такие животные называются вторичнополостными. По-видимому, целом образовался у предков кольчатых червей как приспособление к роющему образу жизни.

    В процессе гаструляции образуется зачаток кишечника, сообщающийся с внешней средой первичным ртом, или бластопором. У первичноротых (кольчатых червей, моллюсков, членистоногих и других животных) из него образуется рот. У вторичноротых (иглокожих, полухордовых, хордовых и представителей некоторых других типов) из первичного рта образуется анальное отверстие, а настоящий рот закладывается вторично, образуясь значительно позднее. [3]

________________________________

1.1. Разделение классификации животных:

________________________________

 2. Появление и эволюция животных

Рис. 2. Варианты объединения клеток в надклеточные образования: I—нитевидная колония клеток, II—колония в виде однослойного пласта клеток, III—двуслойная колония клеток, IV—сферический многоклеточный организм с клетками разных типов. Прежде всего необходимо определить понятие многоклеточное животное. Важнейшими чертами многоклеточности являются следующие: 1) тело животного состоит из большого количества клеток; 2) клетки дифференцированы на половые и соматические, а последние различаются также по структуре и функциям; 3) клетки расположены в организме в несколько слоев; 4) клетки интегрированы в целостную систему благодаря существованию жидкостной внутренней среды и нервной системы.

В процессе эволюции первая характеристика многоклеточности достигается наиболее просто: среди простейших уже имеется огромное количество видов колониальных организмов. Остальные черты многоклеточности связаны с возникновением многослойности, обеспечивающей как различные условия существования клеткам, расположенным на поверхности и внутри тела, так и появление внутренней среды, объединяющей их воедино. На рис. 2. представлены различные варианты объединения клеток в надклеточные комплексы. Ясно, что только интеграция клеток в шаровидную структуру дает им возможность оказаться в разных условиях, дифференцироваться и взаимодействовать друг с другом.

Общие сведения о животных. Разделение классификации животных. Появление и эволюция животных

 |>> Протерозой. Животный мир вендского периода (эдикария) >>

А.С.Антоненко

Коралловые полипы подыскивают себе жилище, ориентируясь на шумы, исходящие от коралловых рифов. Дело в том, что образовать будущую колонию кораллов личинки этих существ должны быстро, иначе они просто-напросто погибнут.

"Слышат" личинки, скорее всего, при помощи покрывающих их волосков (фото Mark Vermeij) Обнаружили необычное явление доктор Стивен Симпсон (Stephen Simpson) из университета Бристоля (ранее показавший, что по шумам находят путь домой молодые рыбы), а также его голландские коллеги.
В этот раз исследование возглавлял доктор Марк Вермей (Mark Vermeij) из фонда CARMABI (Caribbean Research & Management of Biodiversity in Curaçao). Его команда изучала поведение самых распространённых в Карибском море коралловых полипов Montastraea faveolata. Личинки этих беспозвоночных учёные выловили в 2008 году.

Учёные наблюдали за личинками, расположенными внутри шести горизонтальных трубок из плексигласа. Их расставили вокруг трёх подводных динамиков. Влияние течений и каких-либо источников света было исключено. Размеры личинок на картинке не соответствуют настоящим (иллюстрация Mark Vermeij) Специально для них исследователи построили так называемую комнату выбора. В ней создаются два или более различных вариантов условий для жизни, и животное может решить, куда ему лучше переместиться.

Так личинкам коралловых полипов было предложено прослушать звуки, записанные близ коралловых рифов. Наблюдение за их поведением показало: личинки двигаются на них и стремятся осесть там, где, как они считают, обитают их собратья. Подробности – в статье авторов исследования, вышедшей в открытом доступе в журнале PLoS ONE.

"Шумы, появляющиеся вследствие деятельности человека, растут с каждым годом, заглушая собой природные звуки", — говорит в пресс-релизе Симпсон. Нынешние данные ещё раз показывают, какой ущерб мы можем нанести природе, если не будем аккуратны.

Источник: MEMBRANA