В Арктике, возможно, обнаружена древнейшая порода Земли.

Редкие образцы были обнаружены на архипелаге Баффинова Земля (Канада). Фото Мcgill.ca

За миллиарды лет практически весь первоначальный материал, из которого была создана наша планета, исчез - расплавился или перемешался. Считается, однако, что вулканические лавы с высокой концентрацией изотопа гелия 3He по сей день служат хранилищем образцов древней Земли. До сих пор никому не удавалось их обнаружить.

Мэтью Джексон и его коллеги из Бостонского университета (США) утверждают, что на Баффиновой Земле (Канада) и в Западной Гренландии такие лавы есть. В них зарегистрирована самая высокая на данный момент концентрация гелия-3 по сравнению с уровнем гелия-4 (запасы гелия-3 в отличие от гелия-4 Земля никоим образом не могла восполнить с древних времён). Более того, содержание изотопов неодимия соответствует предсказаниям геохимиков о составе осадка первобытного океана магмы. Датировка на основе изотопов свинца показала 4,45-4,55 миллиарда лет.

Порода поднялась на поверхность в результате огромного извержения всего 62 миллиона лет назад, когда континенты разделились где-то в районе современной Исландии. Это позволяет предположить, что некоторые участки мантии дошли до нас со времён сотворения мира практически неизменными.

Что ещё интереснее, если это и впрямь та самая древняя "прамантия", то её состав во многом не соответствует теоретическим выкладкам. Иными словами, геологическая история Земли может оказаться более запутанной, чем принято считать, резюмирует издание.

Источник: Арктика и Антарктика

Одинокая самка горбатого кита (Megaptera novaeangliae) проплыла от Бразилии до Мадагаскара. Это рекорд не только для данного вида, но и для всех млекопитающих, утверждают Питер Стивик (Peter Stevick) и его коллеги из американского колледжа Атлантики (COA) и бразильского института горбатого кита (Instituto Baleia Jubarte).

Этот кадр послужил отправной точкой в исследовании, выяснившим, что о миграции китов биологи знают намного меньше, чем считалось (фото Freddy Johansen) Путешествие длиной более 9800 километров оказалась на четыре тысячи километров больше, чем прежний рекорд перемещения горбачей между районами размножения. А ещё это на 1500 км превосходит прежний рекорд странствий горбачей и, наконец, почти вдвое солиднее, чем типичная миграция представителей данного вида.

Начальный и конечный пункт необычного путешествия (иллюстрация College of the Atlantic)Протянувшийся через два океана маршрут прошёл дугой мимо южной оконечности Африки. Он соответствует почти 90-градусному смещению по долготе. А обычно миграции горбачей тянутся с севера на юг и обратно с незначительным смещением по линии запад-восток. Кроме того, самые выдающиеся вояжи совершают, как правило, горбачи-самцы (они посещают "пастбища" для нагула веса), а самки чаще тяготеют к определённым местам размножения.

Исследователи сфотографировали этого горбатого кита близ Бразилии в 1999 году. Тогда удалось провести биопсию и выполнить анализ ДНК, определив пол животного. А в 2001 году у берегов Мадагаскара удачный кадр сделал норвежский турист Фредди Йохансен (Freddy Johansen).

То, что перед учёными "тот самый" экземпляр, удалось выяснить намного позже. Снимок туриста благодаря Интернету попался на глаза биологам. Они сравнили изображение нижней части хвостового плавника с "портретами" из базы данных. Дело в том, что этот участок животного содержит ряд пятен, уникальных для каждого кита, словно отпечатки пальцев. Совпадение рисунка и послужило толчком к исследованию.

Стивик отмечает, что 9800 км — это лишь минимальная дистанция, которую точно преодолела самка. Но, вероятно, её реальный путь был заметно длиннее. Кит мог сделать крюк, чтобы подкормиться крилем у берегов Антарктиды. Причина же столь странного поведения неясна. Самка могла заблудиться, ответить на далёкий призыв или отправиться на поиски новых районов размножения.

Сравнение пятен на хвосте на кадрах, сделанных в разные годы (иллюстрация College of the Atlantic) Ранее считалось, что группы китов в основном изолированы друг от друга. Нестандартное путешествие заставляет по-новому взглянуть на привычки горбачей. Вояжи "к соседям" могут быть ответом на восстановление численности этих созданий после прекращения интенсивной охоты человека. И такие миграции способны повлиять на структуру популяции китов. Подробности — в статье в Biology Letters и пресс-релизе COA. (Читайте о мировом рекорде перелёта птиц, самых "дальнобойных" в мире насекомых и выдающихся заплывах тунцов и акул.) 

Источник: MEMBRANA

Специалисты, изучающие рыб Северного Ледовитого океана, которые по каким-то таинственным причинам не замерзают при минусовых температурах, обнаружили в них природный антифриз.

В арктических рыбах обнаружен природный антифриз (фото с kalitva.ru) Температура воды в Арктике круглый год держится около точки замерзания - минус 1,8 °C. Температура замерзания крови рыб при этом составляет около минус 0,9 °C, так что надо бы ожидать очевидных последствий, но их нет. Крови не позволяет застыть определённый гликопротеин. Его обнаружили полвека назад, но оставалось загадкой, как именно он работает.

Сотрудники Университета Бохума (ФРГ) под руководством Мартины Хавенит с помощью терагерцевой спектроскопии выяснили, что молекулы воды, которые обычно снуют туда-сюда в крови антарктического клыкача, формируя и разрывая химические связи, при появлении белка замедляются. "Дискотечный танец превращается в менуэт", - поясняет фрау Хавенит.

Замедление процесса формирования химических связей препятствует кристаллизации льда, которая была бы губительна для рыб. Конечно же, от более низких температур рыбу это не спасёт, но к тому времени и вода вокруг неё полностью замёрзнет.

Исследование финансировалось автоконцерном Volkswagen, который, несомненно, хочет найти более эффективные способы борьбы с замерзанием своих автомобилей. Рыбные белки справляются с этой задачей гораздо лучше, чем искусственные антифризы, которые связываются непосредственно с молекулами воды в нижней точке замерзания.

Белкaм не нужно даже связываться - достаточно одного их присутствия на сравнительно далёком расстоянии, чтобы произвести возмущение водного раствора.

Источник: Арктика и Антарктика

Динозавр, стоявший где-то близ самых корней инфраотряда зауроподов, обнаружен на юге Китая. Ценность находки объяснил палеонтолог Санкар Чаттерджи (Sankar Chatterjee) из Техасского технологического университета.

Одно из главных откопанных сокровищ – череп ящера, на удивление превосходно сохранившийся (фото Bill Mueller) Пресмыкающееся, получившее имя Yizhousaurus sunae, жило 200 миллионов лет назад. В отличие от более поздних зауроподов, достигавших в длину почти 40 метров, новый ящер выглядел скромно — "всего" 9 метров в длину. Но, как говорит Чаттерджи, это существо продемонстрировало раннее появление всех тех черт, что позднее обусловили выделение зауроподов из стана дино: длинную шею, мощный костяк, хождение на четырёх ногах, относительно небольшую голову.

Кстати, обнаружение целого черепа — это большая удача. Окаменелые черепа зауроподов вообще очень редки (в отличие от остальной части скелета), а черепа зауроподов базальных (самых ранних) и вовсе не были до сих пор известны.

Широкая, высокая и выпуклая голова Yizhousaurus в длину не превышала 30 сантиметров. Короткая морда была "оснащена" широкой U-образной челюстью. Многочисленные ложкообразные зубы верхней и нижней челюстей сдвигались друг относительно друга, перерезая ветки деревьев. По словам Чаттерджи, Yizhousaurus sunae был хорошо приспособлен к употреблению растительной пищи.

Новый ящер должен пролить свет на появление и диверсификацию зауропод. Возможно, при сравнении этого дино с другими окаменелостями прояснится один важный вопрос. Дело в том, что палеонтологи ещё не пришли к единому мнению — являются прозауроподы предками зауроподов или боковой ветвью, так как оба инфраотряда некоторое время развивались бок о бок.

Материал о Yizhousaurus sunae Санкар представит в Денвере на конференции Американского геологического общества (2010 GSA Annual Meeting), открывающейся 31 октября.

Источник: MEMBRANA

65 млн лет назад крупные птерозавры могли бы поспорить с современной авиацией: эти доисторические животные, возможно, были в состоянии преодолеть 15 тыс. км без остановок.

Самые крупные птерозавры были размером с жирафа. И при этом могли летать! (Иллюстрация PLoS One.) В рядах летающей элиты того далёкого времени находились четыре вида рептилий, которых биомеханик из Университета Чатэма (США) Майкл Хабиб называет сверхгигантскими птерозаврами (например, Quetzalcoatlus northropi, которого нашли в Техасе). Размах перепончатых крыльев этих особей размером с жирафа составлял примерно 10 м.

Если текущие оценки массы тела птерозавра и размеров крыльев заслуживают доверия и если птерозавры могли поймать тёплый воздушный поток и умели парить, они совершенно точно были самыми мощными «лётчиками» в истории планеты. Некоторые современные птицы (скажем, полярные крачки), несмотря на свои небольшие размеры, способны преодолевать не менее впечатляющие расстояния — от полюса до полюса. Но им требуется отдых.

Новые расчёты повышают вероятность того, что сверхгигантские окаменелости, найденные на разных континентах, не могут автоматически считаться различными видами. «Птерозавр, живший в районе Биг-Бенда, вполне мог спариваться с птерозавром из Трансильвании», — отмечает г-н Хабиб.

Учёный принял за данность результаты некоторых исследований, утверждавших, что птерозавры весили 200 кг, плюс им требовалось 72 кг жира для долгого путешествия. Свои расчёты он основывал также на том, что крылья рептилий были устроены по орлиному образцу: компромисс между длинной узкой формой для парения и широким крылом для тяжёлой работы.

Добавьте к этому сравнительно тёплый климат мелового периода, благодаря которому гигантам было легче держаться в воздухе (в наши дни это невозможно). Кроме того, в таком климате обмен веществ был более медленным: г-н Хабиб оценивает его в 85% от скорости метаболизма современных птиц.

Специалист по птерозаврам Дэвид Анвин из Университета Лестера (Великобритания) приветствовал новые цифры, так как они дают пищу для размышлений, но не смог согласиться со всеми выводами. По его словам, останки птерозавров разделяет огромный временной промежуток, так что они едва ли могут относиться к одному виду.

Результаты исследования были представлены на ежегодной встрече Общества палеонтологии позвоночных. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

   Биологи из Аргентины и Бельгии обнаружили криптоспоры (распространённые в отложениях ордовикского и силурийского периодов споры характерного строения) наземных растений, возраст которых оценивается в 473–471 млн лет.

Основные исследования, посвящённые наземным растениям. Отмечены отделы периодов, подотделы и возраст (в миллионах лет). Стрелками показан возраст образцов, представленных в статьях. (Иллюстрация из журнала New Phytologist.) Традиционно доисторические наземные растения (эмбриофиты) изучались по крупным остаткам, и до конца пятидесятых годов прошлого века древнейшим считалось представленное в 1937 году примитивное растение Cooksonia. Другие образцы Cooksonia, относящиеся к венлокскому подотделу силура и описанные в 1983 году, и сейчас остаются самыми древними из признаваемых большинством специалистов крупных окаменелостей эмбриофитов.

Во второй половине прошлого века стала развиваться палинология, методами которой — растворением образцов породы и выделением заключённых в них органических частиц — учёные находили споры растений. Древнейшие криптоспоры эмбриофитов, намного опережающие по возрасту остатки Cooksonia, обнаружены в 1996 году в Чехии и Саудовской Аравии. Эти находки относились к дарривильскому подотделу среднего ордовика, который завершился около 461 млн лет назад.

Новые криптоспоры, таким образом, продлевают документированную историю наземных растений ещё на 8–12 млн лет. Все собранные авторами споры принадлежат примитивным печёночным мхам, но распределяются по пяти разным родам. Отсюда можно сделать вывод о том, что растения вышли на сушу значительно раньше, в нижнем ордовике (488–472 млн лет назад) или даже в верхнем кембрии (499–488 млн лет назад).

Стоит отметить, что криптоспоры мхов были найдены на северо-западе Аргентины — на территории, которая принадлежала южному суперконтиненту Гондване. То же самое можно сказать и о Чехии с Саудовской Аравией.

Полная версия отчёта опубликована в журнале New Phytologist.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Более миллиарда лет прошло от появления одноклеточных до "изобретения" ядра клетки и рождения ряда других новшеств. Только тогда открылась дорога к первым многоклеточным существам, давшим начало трём царствам животных, растений и грибов. Европейские учёные выдвинули новое объяснение этого преображения, идущее вразрез с существовавшими до сих пор представлениями.

Эукариоты сумели завоевать мир в первую очередь потому, что придумали митохондрии – специализированные энергетические узлы клетки (на этой модели они показаны розовым) (фото Donald Bliss, Sriram Subramaniam, National Library of Medicine, NIH) Прокариоты (доядерные одноклеточные) родились приблизительно 3,8 миллиарда лет назад. Более продвинутые по строению организмы — эукариоты (их клетки содержат ядро) — возникли более двух миллиардов лет назад. И от них порядка одного миллиарда лет назад уже стартовала эволюция многоклеточных существ.

Длина митохондрий колеблется примерно от 1 до 70 микрометров, а диаметр – от 0,5 до 10 мкм (иллюстрация Odra Noel)Теперь два таких создания – Ник Лейн (Nick Lane) из университетского колледжа Лондона (UCL) и Уильям Мартин (William Martin) из института ботаники университета Дюссельдорфа – разработали оригинальную теорию. По ней выходит, что ключом к появлению эукариот стало не изобретение ядра (как рассуждали учёные 70 лет), а возникновение митохондрий.

Принято считать, что сначала от прокариот родились более совершенные ядерные клетки, полагавшиеся на старые энергетические механизмы, а уже позже новобранцы обзавелись митохондриями. Последним отводилась важная роль в дальнейшей эволюции эукариот, но не роль краеугольного камня, лежащего в самой её основе.

"Мы показали, что первый вариант не сработает. Для развития сложности клетки ей необходимы митохондрии", — поясняет Мартин. "Наша гипотеза опровергает традиционную точку зрения, будто переход к эукариотическим клеткам требовал только лишь надлежащих мутаций", — вторит ему Лейн.

По теории симбиогенеза, митохондрии (так же как и пластиды) первоначально были отдельными одноклеточными организмами. Их захватили другие клетки, превратив в эндосимбионтов. Постепенно "квартиранты" утратили способность к самостоятельному существованию и превратились в органоиды.

Уильям и Ник говорят, что этот удачный шаг случился лишь один раз за всю историю эволюции. Вместо того чтобы стать паразитом и эксплуатировать клетку-хозяина, убивая её, предок митохондрии и приютившая его клетка пошли на сотрудничество.

Число митохондрий (показаны красным) в одной клетке варьируется от единственного экземпляра (в основном в одноклеточных эукариотах) до двух тысяч (например, в клетках печени человека) (иллюстрация Odra Noel)Появление митохондрий в плане энергетики можно сравнить с изобретением ракеты после телеги, ведь ядерные клетки в среднем в тысячу раз больше по объёму, чем клетки без ядра.

Последние, казалось бы, тоже могут расти в размерах и сложности устройства (тут есть единичные яркие примеры). Но на этом пути крохотных существ ждёт подвох: по мере геометрического роста быстро падает отношение площади поверхности к объёму.

Между тем простые клетки генерируют энергию при помощи покрывающей их мембраны. Так что в крупной прокариотической клетке может быть полным-полно места для новых генов, но ей просто не хватит энергии для синтеза белков по этим "инструкциям".

Простое увеличение складок внешней мембраны положение не особо спасает (хотя и такие клетки известны). С данным способом наращивания мощности увеличивается и число ошибок в работе энергетической системы. В клетке накапливаются нежелательные молекулы, способные её погубить.

Митохондрии — блестящее изобретение природы. Увеличивая их количество, можно наращивать энергетические возможности клетки без роста её внешней поверхности. При этом каждая митохондрия обладает ещё и встроенными механизмами контроля и ремонта.

Сравнение энергетики разных клеток и их схемы. a) – средний прокариот (Escherichia), b) – очень крупный прокариот (Thiomargarita) и (c) средний эукариот (Euglena). На диаграммах показаны (сверху вниз): мощность (ватты) на грамм клетки (d), мощность (фемтоватты) на один ген (e) и мощность (пиковатты) на гаплоидный геном (f) (иллюстрации Nick Lane, William Martin/Nature)Авторы работы посчитали, что средняя эукариотическая клетка теоретически может нести в 200 тысяч раз больше генов, чем средняя бактерия. Эукариот можно представить как библиотеку с большим числом полок — заполняй книгами вволю. Ну а более протяжённый геном — это основа для дальнейшего совершенствования строения клетки и её метаболизма, появления новых регуляторных цепей.

По вычислениям Лейна и Мартина, на каждый ген своего наследственного кода эукариоты располагают на четыре-пять порядков большим запасом энергии, чем бактерии. С этой точки зрения бактерии находятся на дне энергетической пропасти, выбраться из которой они не могут.

Переход клеток к выработке энергии с помощью митохондрий можно сравнить с промышленной революцией. Вместо того чтобы линейно наращивать размер мануфактуры, клетки пошли на качественное изменение: они построили "завод" и поставили в него ряды специализированных "станков".

Потому, несмотря на миллиарды лет существования, прокариоты и поныне остались относительно простыми существами, а эукариоты давным-давно изобрели новые средства передачи сигналов между клетками и шагнули в сторону многоклеточных форм жизни. Нас с вами.

Теория европейских учёных, кстати, может пригодиться и в оценке вероятности существования сложных форм жизни на других мирах.

Дело в том, что примеры поглощения бактериями других клеток — крайне редки. Это означает, что, однажды возникнув, жизнь на многие эоны может задержаться на простой одноклеточной стадии. До тех пор, пока счастливый случай не поможет ей изобрести внутриклеточные энергетические фабрики. "Основные принципы являются универсальными. Даже инопланетянам необходимы митохондрии", — заключает Лейн. 

Источник: MEMBRANA

Морской огурец или голотурия выработали интересную тактику защиты - в случае большой опасности они выплевывают во врага свою пищеварительную систему, а пока хищник пытается очиститься от этой слизистой массы, морской огурец пытается спастись. Отсутствие выплюнутого желудка компенсируется способностью питания через дыхательную систему.

Подробнее...

Морские огурцы, или голотурии, известны в первую очередь необычным вариантом автотомии: когда им угрожает враг, от которого не получается скрыться, они выплёвывают в него свою пищеварительную систему. Пока хищник пытается очиститься от малоаппетитной слизистой массы, морской огурец получает ещё один шанс спастись. Но как в таком случае животное обходится без желудка? Это всё же не хвост ящерицы, а кое-что поважнее.

Одна из самых крупных голотурий — калифорнийский морской огурец, достигающий полуметра в длину. (Фото Gerald & Buff Corsi.)Исследователи из Вашингтонского университета и Уэслианского университета в Иллинойсе (оба — США) выяснили, что морской огурец может с лёгкостью питаться через дыхательную систему, которая соединена с анальным отверстием. Через анус вода прокачивается по системе дыхательных трубок, которые абсорбируют кислород и передают его тканям. И эти же трубки могут использоваться для питания.

На первый взгляд, в этом нет ничего удивительного: многие иглокожие, к которым относятся и голотурии, всасывают растворённые в воде питательные вещества через кожу. Однако в случае с голотуриями речь идёт вовсе не об элементарной органике. Исследователи кормили морских огурцов одноклеточными водорослями, которые содержали радиоактивный изотоп С¹⁴. Давали голотуриям также раствор углеводов и белков, содержащих ион железа. Через 26 часов исследователи проверяли ткани голотурий на содержание радиоактивного углерода и железа. Оказалось, что бóльшая часть и того и другого осела вовсе не в пищеварительной, а в дыхательной системе.

На переднем конце тела у голотурий есть рот, в который попадают найденные на морском дне кусочки пищи: специальные щупальца на голове отправляют их в пищеварительную систему. Но, по-видимому, у голотурий есть ещё один «рот» — анус, который вместе с водой поглощает плавающую пищу и переправляет её в дыхательную систему. А последняя в этом случае работает как двойник пищеварительной, то есть не просто всасывает, но активно расщепляет попавшую в неё пищу. И это, как пишут исследователи в журнале Invertebrate Biology, единственный пример такого рода.

Как голотурия это делает и зачем ей это нужно, исследователи сказать не могут. Предположительно, как мы уже говорили, морской огурец может использовать дыхательную систему, если ему пришлось избавиться от пищеварительной. С другой стороны, обе могут работать на равных, чтобы обеспечить животное всем ассортиментом необходимых питательных веществ — как тех, что лежат на дне, так и плавающих вокруг.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Эволюция происходит на всех уровнях жизни, и белковые молекулы эволюционируют точно так же, как птицы и звери. Но если к эволюции животных мы уже более или менее привыкли, то в случае эволюции макромолекул многое остаётся загадкой: в какую сторону развиваются, например, те же белки, как быстро они это делают и т. д.

Формы пространственной конформации белков; разным цветом показаны стандартные элементы структуры, которые входят в конструкцию более высокого порядка. (Рисунок Cedric Debes / Heidelberg Institute for Theoretical Studies.)Учёным из Института теоретических исследований в Гейдельберге (Германия) удалось определить важное направление молекулярно-белковой эволюции, хотя, возможно, оно и не единственное. В статье, опубликованной в веб-журнале PLoS Computational Biology, сообщается, что эволюция белков шла по пути ускорения фолдинга, то бишь сворачивания белковой молекулы, приобретения ею функциональной пространственной конформации.

Авторы работы проанализировали данные о 92 тысячах белков. Сравнение, разумеется, проводилось с помощью компьютерных методов, при этом особое внимание обращалось на возраст пептидных структур. Был разработан специальный алгоритм, который позволял сравнивать их между собой во временнóм масштабе, с учётом времени возникновения. Так, можно было определить, в каком организме появился белок и когда именно. Одновременно исследователи моделировали фолдинг белков. Процесс фолдинга, при котором белок принимает уникальную пространственную структуру, у разных молекул занимает от наносекунд до минут.

При этом оценивалось сворачивание в двух точках молекулы — точнее, степень их сближения при сворачивании. Это отнимало гораздо меньше времени, чем воссоздание фолдинга всей молекулы, и позволяло оценить именно скорость процесса. Собственно говоря, исследователи сравнивали даже не столько сами белковые молекулы, сколько способы сворачивания: белки могут иметь разную пространственную форму, но идут к ней они сходным способом, и этот способ может быть как быстрым, так и не очень.

В итоге учёные пришли к выводу, что белки, от архейных до тех, что можно найти в многоклеточных организмах, с течением времени сворачивались всё быстрее. И одним из факторов такого ускорения оказалось, по-видимому, укорочение полипептидной цепи. То есть древнейшие белки были более громоздкими и использовали более долгие схемы сворачивания.

Авторы полагают, что на заре жизни это было вполне оправданным: белкам приходилось перестраховываться, чтобы случайно не свернуться неправильно. Потом, с развитием клеточной жизни, белковые молекулы оказались в более комфортных условиях, которые позволяли свернуться быстро и точно. Не следует забывать и о дополнительных клеточных механизмах, которые помогают правильному белковому фолдингу и исправят в случае чего ошибочную конформацию (как это делают шапероны). По мнению учёных, разные формы молекул как раз и произошли из-за того, что белки постоянно искали способ быстрого сворачивания.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА