Наблюдения за аргентинскими муравьями Linepithema humile показали, что они справляются с «решением» популярной задачи о ханойской башне.

Аргентинские муравьи набросились на мёд. (Фото aroid.) В этой головоломке игроку даются три стержня и некоторое число дисков разного размера, нанизанных на один из стержней и расположенных в порядке убывания диаметра. Башню необходимо как можно быстрее перенести на один из свободных стержней, соблюдая два простых правила: не допускается за один ход перемещать на другой стержень более одного диска и класть больший диск поверх меньшего.

Муравьиный вариант головоломки никаких дисков, конечно, не содержит, а возможные решения представлены в виде путей разной длины в лабиринте. В природе насекомые решают аналогичные задачи, связанные с поиском пути от колонии к источнику питания, с помощью выделяемых ими и постепенно испаряющихся феромонов. На длинных тропах концентрация феромонов оказывается снижена, и муравьи выбирают более короткие решения, в итоге приходя к оптимальному.

В новых экспериментах, выполненных биологами из Сиднейского и Уппсальского университетов, Linepithema humile должны были выбрать путь к еде, расположенной в противоположном конце лабиринта, из 32 768 вариантов. Наиболее короткими были две тропы.

На решение задачи муравьям давали один час, и практически во всех случаях они успевали за отведённое время отыскать один из оптимальных путей. После этого учёные блокировали найденную тропу и открывали новые секции лабиринта. Сначала насекомые просто модифицировали свой привычный путь и огибали незнакомое препятствие, проходя по неоптимальному маршруту, но ещё через час они, к удивлению авторов, снова выходили на кратчайшую тропу. «Мы не ожидали таких результатов в опыте с аргентинскими муравьями, которые, как было принято считать, могут использовать только один феромон», — признаётся один из участников исследования Крис Рид (Chris Reid).

Учёным также удалось выяснить, что животные лучше справляются с заданием, если их перед тестированием запустить в лабиринт, в котором нет пищевой приманки. Очевидно, «исследовательский феромон», выделяемый изучающими новую территорию муравьями, помогает им быстрее адаптироваться к изменяющимся условиям.

Биологи надеются, что результаты их работы помогут в разработке новых муравьиных алгоритмов, предназначенных для поиска маршрутов на графах. Таким алгоритмам совершенно точно не помешает гибкость, проявленная Linepithema humile.

Полная версия отчёта опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Геологическая летопись свидетельствует о том, что в древности (каменноугольном периоде) существовали насекомые с гигантским размахом крыльев — до 70 см. Обычно это объясняется более высокой концентрацией кислорода в атмосфере.

Американским учёным удалось вырастить гигантских насекомых Исследователи из Университета штата Аризона (США) под руководством Джона Ванденбрукса отважились на серию небывалых экспериментов, дабы своими глазами увидеть, как различные уровни кислорода влияют на эволюцию. Для этого в лабораторных условиях учёным пришлось растить мутантов: тараканов, стрекоз, кузнечиков, мучных червей и т. д.

Выращивать стрекоз сложнее всего — ведь им надо охотиться. Поэтому удалось поднять только 75 особей в трёх группах с концентрацией кислорода 31% (самый высокий из известных показателей), 21% (современный уровень) и 12% (самый низкий из известных). Тараканы менее прихотливы: 100 особей в семи группах (от 12 до 40%).

Как и ожидалось, в атмосфере, перенасыщенной кислородом, почти все насекомые (особенно стрекозы) росли быстрее. Уменьшение размеров при более низких уровнях кислорода было зафиксировано у десяти из двенадцати изученных видов, что тоже соответствовало предсказаниям.

А вот тараканы решили соригинальничать. При более высокой концентрации кислорода их рост замедлялся почти в два раза. Тщательный анализ показал, что трахейные трубки этих существ намного меньше по сравнению с таковыми у особей, выращенных при сниженной концентрации кислорода. В сочетании с отсутствием увеличения общих размеров тела это позволяло «обогащённым» тараканам тратить больше энергии на развитие пищеварительных и половых органов.

Теперь учёные горят желанием взглянуть на трахейные трубки древних тараканов, сохранившихся в янтаре. Если обнаружится корреляция, мы узнаем много нового об эволюции.

Результаты исследования были представлены на ежегодной конференции Геологического общества Америки.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Сейсмологи из Университета Кюсю (Япония) и Бристольского университета (Великобритания) уточнили детали строения внешнего ядра Земли.

Строение Земли. Внешнее ядро, отмеченное бледно-голубым, составляет 15% от объёма Земли, внутреннее (розовое) — менее 1%, а центральная часть последнего (красная) — менее 0,01%. (Иллюстрация из журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.) Давно известно, что ядро нашей планеты можно представить в виде твёрдой сферы радиусом около 1 200 км, покрытой жидким слоем толщиной в 2 200 км. Основными составляющими ядра считаются железо и никель, но оно также должно вмещать небольшой объём относительно лёгких элементов. Такая модель подтверждается данными наблюдения за распространением сейсмических волн от землетрясений.

Авторы исследования утверждают, что упомянутые лёгкие элементы концентрируются в наружном слое жидкого внешнего ядра. Экспериментальные данные, на которых основано это заявление, были собраны во время землетрясений в Южной Америке и у архипелага Фиджи, которые регистрировались сейсмоприёмниками, установленными в Японии и Европе. Удачное расположение сейсмографов позволило точно отследить движение волн.

По словам учёных, толщина обогащённой лёгкими элементами области внешнего ядра составляет около 300 км. Наблюдаемые параметры хорошо согласуются с моделью, в которой на границе ядра содержание «лёгких» серы и кислорода доходит до 5%.

Джордж Хельффрих (While Helffrich), один из двух участников исследования, сравнивает обнаруженную область со слоем атмосферы. «Вспомните, к примеру, стратосферу, — говорит сейсмолог. — Разве это чётко выделенный слой? Нет! Вот и в нашем случае никаких определённых границ установить нельзя; мы лишь можем отметить незначительные изменения скорости распространения волн».

Само перемещение лёгких элементов к поверхности представляется г-ну Хельффриху вполне логичным следствием затвердевания внутренней части ядра. Учёный также считает, что поднятие серы и кислорода помогает поддерживать магнитное поле Земли.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Учёные из Японии и Тайваня доказали, что определённое направление закрутки раковины улиток Satsuma обеспечивает моллюскам надёжную защиту от змей.

Змея Pareas iwasakii нападает на улитку (иллюстрация из журнала Nature Communications) Все улитки одного рода обычно имеют какой-то один тип раковины: она может быть либо дексиотропной (правозакрученной), либо синистральной. В случае наземных улиток Satsuma правило не работает, поскольку в этот род входят виды с разными вариантами закрутки.

Переключением между двумя вариантами управляет всего один ген, который считается видообразующим; несмотря на это, составить удовлетворительное описание примитивного процесса видообразования не удавалось. Дексиотропные Satsuma не могут спариваться с синистральными, что, если рассуждать логически, должно препятствовать распространению улиток с «неправильным» — левым — типом закрутки. Очевидно, левозакрученная раковина давала животным некое важное преимущество, которое компенсировало все её недостатки.

>

Сравнение новой птицы и флоресского человека. Последний вырастал
всего до одного метра (иллюстрация I. Van Noortwijk)

Авторы собрали свидетельства того, что решающую роль здесь сыграла защита от хищников — змей семейства Pareatidae. Подавляющее большинство улиток имеет правозакрученную раковину, и змеи в процессе эволюции адаптировались к этому: на правой стороне челюсти у них значительно больше зубов, чем на левой. Для синистральных Satsuma такая специализация хищников выгодна; в эксперименте с японскими змеями Pareas iwasakii, которым скармливали улиток, погибли абсолютно все дексиотропные моллюски, а 87,5% нападений на улиток с левой закруткой закончились неудачей.

Области распространения змей семейства Pareatidae (отмечена жёлтым цветом), а также синистральных (красный цвет) и дексиотропных (синий) видов улиток в восточной Азии (иллюстрация из журнала Nature Communications) Географическое распределение видов Satsuma также подтверждает выводы учёных. На составленной ими карте практически все области проживания синистральных видов улиток попадают в область распространения змей Pareatidae.

Змея  Pareas iwasakii успешно атакует улитку дексиотропного вида Satsuma  mercatoria, но не может справиться с синистральным видом Satsuma perversa:

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nature Communications

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Биологи из Нидерландов и Индонезии классифицировали останки неизвестного существа, обнаруженные на острове Флорес. Оказалось, это огромная птица, которая теоретически могла поедать детей доисторических людей.

Окаменелые фрагменты костей ног новой птицы позволили биологам высчитать её размеры и даже вес (фото E. Kruidenier) Окаменелые фрагменты костей ног, датированные 20-50 тысячами лет, позволили установить, что в руки палеонтологов попали останки необычайно крупной разновидности аиста-марабу.

Птица, названная Leptoptilos robustus, была заметно солиднее современных аистов: в высоту она достигала 1,8 метра, а весила 16 килограммов. Скорее всего, этот огромный марабу плохо летал, проводя большую часть жизни на земле. (Детали раскрывает статья в Zoological Journal of the Linnean Society.)

Исследователи рассуждают, что "хоббитов" следует рассматривать в общем контексте фауны острова, а значит, эти люди — проявление не раз доказанной примерами островной карликовости, явления уменьшения размеров взрослых особей видов, оказавшихся в изоляции.

На некоторые виды островной эффект, кстати, действует обратным образом. Скажем, грызуны и ящерицы растут в размерах. То же можно сказать и про аиста-гиганта: вероятно, он произошёл от летающих аистов, которые когда-то колонизировали сравнительно изолированные острова.

Любопытным является вопрос: охотились ли Homo floresiensis на огромного марабу или, напротив, эта птица иногда глотала младенцев "хоббитов", так же легко, как она могла расправляться с гигантскими крысами и земноводными острова Флорес. Биологи говорят, что пока нет ни одной улики в пользу того или иного предположения, равно как ни одно из них исключать нельзя.  

Источник: MEMBRANA

NASA предъявило научному сообществу "астробиологическое открытие, которое повлияет на поиск свидетельств внеземной жизни". Учёные обнаружили и изучили микроорганизмы, которые в своём рационе полагаются на мышьяк и используют этот токсичный элемент для строительства клеток. Получается, если земная жизнь закусывает смертью, внеземная может выкинуть чего и похлеще?

Бактерия, обожающая мышьяк, перевернула привычные представления о "живности" (фото NASA, Jodi Switzer Blum) Все живые организмы нашей планеты строятся из шести "кирпичиков": углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы (CHNOPS). Фосфор внутри фосфат-иона (PO₄³-) входит в основу структур ДНК и РНК, определяет транспорт веществ через мембрану клетки, играет важную роль в обмене энергии.

Герои нынешнего исследования, стойкие бактерии, обитали в калифорнийском озере Моно (Mono Lake), известного своими ужасными условиями: высокой солёностью и щёлочностью, а также повышенным содержанием мышьяка (фото NASA) Биологи полагали, что CHNOPS – основа жизни во Вселенной. Однако некоторые учёные всё же задавались вопросом: почему на место "первой шестёрки" не могут встать другие химические элементы. Так, мышьяк (As), химически близкий к фосфору, мог бы выполнять его функции. Другое дело, что этот элемент для любой формы жизни является ядом.

Тем не менее AsO₄³- имеет ту же структуру, что и фосфат-ион, образует похожие связи. А значит, он теоретически может внедриться на чужое место.

Твёрже других эту позицию отстаивала геомикробиолог Фелиса Волф-Саймон (Felisa Wolfe-Simon) из NASA. "Мы знаем, что некоторые микробы дышат мышьяком", — заявила она ещё в 2006 году. В 2008-м учёные обнаружили червей, питающихся тяжёлыми металлами. В 2009-м гипотезу существования "жизни на мышьяке", выдвинутую Фелисой со товарищи, опубликовал International Journal of Astrobiology.

Дальнейшие выступления позволили "железной Лизе" собрать вокруг себя единомышленников, которые искали не просто толерантных к мышьяку существ, но тех, что могли извлечь из его использования биологическую выгоду. Так началось изучение самых странных уголков планеты, одним из которых было озеро Моно.

По-своему уникальное озеро стало таким из-за изоляции: пресная вода не поступала в него последние 50 лет. Зато водоём постоянно подпитывали мышьяком минералы, входящие в состав пород соседних гор. Внизу: Фелиса и доктор Рональд Ормленд (Ronald Oremland) из геологического центра США собирают коллекция грязи (фото Henry Bortman)Группа Фелисы собирала ил на берегах и дне водоёма, затем образцы помещались в искусственную среду, в которой преобладали арсенаты и почти отсутствовали фосфаты. Постепенно биологи довели концентрацию соединений фосфора до минимальной, однако даже в таких условиях одна группа бактерий из общей смеси продолжала процветать.

Микробы изолировали и поселили в раствор арсенат-ионов. Дальнейшие наблюдения показали, что в такой среде культура развивалась на 60% быстрее, чем в присутствии того самого жизненно необходимого фосфора. Когда же её лишили и мышьяковой подпитки, колония расти перестала.

Внизу слева бактерии, выращенные на фосфоре, справа – на мышьяке. Учёные отмечают, что в ближайшем будущем они хотят расшифровать геном GFAJ-1 и выяснить, как штамм ведёт себя в естественных условиях, когда его не вынуждают менять "диету" (фото Henry Bortman, Jodi Switzer Blum) Новый штамм назвали GFAJ-1. Учёные определили, что необычные микроорганизмы принадлежат семейству Halomonadaceae, относящемуся к гамма-протеобактериям (gammaproteobacteria), большая часть которых является патогенами.

Чтобы выяснить, как бактерии используют мышьяк, биологи "подсветили" раствор радиометками. Выяснилось, что "съеденный" элемент присутствует внутри органелл клеток, в нуклеотидах ДНК и РНК. При этом содержание арсенат-ионов было таким же, как и ожидаемое количество фосфат-ионов.

Эти данные натолкнули учёных на мысль, что токсичный элемент используется микробами так же, как и фосфор в работе клеточных механизмов. А раз на такое способен штамм GFAJ-1, то и другие микроорганизмы в ходе эволюции вполне могли перейти на подобный "корм". "Нынешнее открытие может стать окном в новый неизведанный мир", — считает Фелиса.

Другие учёные тем временем отмечают, что хорошо бы определить положение мышьяка в молекулах, выполняющих в клетке определённые функции. Например, надо выяснить, к чему приводит замена фосфора на мышьяк в молекуле АТФ. Страдает ли эффективность переноса энергии? Как влияет арсенат-ион на связи с белками и метаболические процессы? В общем, химики жаждут разобраться в деталях не меньше биологов.

Тем временем исследователи NASA твердят, что раз столь неожиданное для науки поведение существует на Земле, то космос может быть наводнён и более фантастическими существами.

Анализ, проведённый на синхротроне национальной лаборатории Стэнфорда (SLAC National Accelerator Laboratory), показал, что мышьяк содержится внутри клеток в форме арсената, а также, что эти ионы образуют связи с углеродом и кислородом подобно фосфату (фото Brad Plummer/SLAC). "Мы расширили понятие "жизнь". Чтобы найти её вне Солнечной системы, нам необходимо думать шире, разнообразнее", — говорит доктор Эдвард Вейлер (Edward Weiler), руководитель одной из научных программ NASA.

Формулировка "много шума из ничего" в данном случае была бы слишком пренебрежительной. Учёные действительно открыли невиданную ранее способность микроорганизмов (хотя их выводы ещё предстоит проверить). Однако и новой формой жизни GFAJ-1 можно назвать с большой натяжкой. Ведь микроорганизмов, обитающих в экстремальных условиях, биологам известно немало. К примеру, мы рассказывали о любителях глубины, невероятных высот, холода, подводного жара и даж е радиоактивных руд (фото Henry Bortman). Раньше мысли о том, что основой жизни может стать не только шестёрка CHNOPS, встречались разве что в фантастических книгах. Правда, частым "гостем" был вовсе не мышьяк, а кремний, который заменял углерод. Теперь же "альтернативная форма жизни" описана в Science.

Но эта история вовсе не о том, что в озере Моно нашли бактерии на мышьяке, — подытоживает Фелиса. – Наше открытие – это напоминание: формы жизни могут быть более непредсказуемы".

Источник: MEMBRANA

Заря́нка или мали́новка (лат. Erithacus rubecula)

Заря́нка или мали́новка (лат. Erithacus rubecula) фото википедия

Голос Малиновки (зарянки)

Заря́нка или мали́новка (лат. Erithacus rubecula)

Заря́нка или мали́новка (лат. Erithacus rubecula) фото википедия

Голос Зарянки (малиновки)

Анализ орудий, найденных на Аравийском полуострове, показал, что люди перебрались туда из Африки еще 125 тысяч лет назад. Но не по Нилу, а через сузившийся Баб-эль-Мандебский пролив.

Новые археологические данные свидетельствуют о том, что анатомически современные люди вышли из Африки гораздо раньше, чем считали ранее: не 60 тысяч лет назад, а примерно 125 тысяч лет назад. Об этом ученым рассказали древние орудия труда, найденные в археологическом раскопе Jebel Faya на Аравийском полуострове. Команда под руководством Ханса-Петера Урпманна (Hans-Peter Uerpmann) из Университета Эберхарда-Карла (Eberhard-Karls-University) в Тюбингене, Германия, проанализировала найденные в раскопе артефакты. Это довольно примитивно изготовленные каменные топоры, рубила и скребки. Технология их изготовления соответствует индустрии Леваллуа, характерной для среднего и частично верхнего палеолита. Орудия очень похожи на те, что изготавливали древние люди, жившие в восточной Африке

Датировку орудий исследователи проводили люминесцентным методом. Он показал, что время изготовления одной из группы найденных орудий – от 100 до 125 тысяч лет назад. Это привело археологов к заключению, что еще 125 тысяч лет назад современный человек покинул Африку и перебрался в Азию. Причем, его путь пролегал не вдоль долины Нила на Ближний Восток, а из восточной Африки через Баб-эль-Мандебский пролив на Аравийский полуостров.

Вывод ученые подтвердили анализом геологических и климатических условий того времени. Баб-эль-Мандебский пролив, отделяющий Аравийский полуостров от Африки, примерно 130 тысяч лет назад, во время последнего межледникового периода, сильно сузился из-за поднятия морского дна. И тогда древние люди смогли перебраться на Аравийский полуостров. Там люди попали в довольно комфортные условия, так как в то время на полуострове господствовал намного более влажный климат, чем сегодня, и землю покрывала богатая растительность.

Геологические данные навели и других исследователей на сходные выводы о раннем заселении Аравии.

Открытие свидетельствует и о том, что для исхода из Африки человеку не потребовались технологические инновации: он отправился в путь со старыми навыками, которые вполне пригодились в новых условиях.

Результаты ученые представили в журнале Science.

Источник: Infox.ru

Около 450 млн лет назад, в конце ордовикского периода, Земля пережила второе по своим масштабам массовое вымирание: исчезло более 75% морских видов. Точная причина катастрофы неизвестна, но Сет Финнеган из Калифорнийского технологического института (США) и его коллеги обнаружили новые свидетельства в пользу того, что это событие было связано с охлаждением климата.

Канадский остров Антикости, на осадочных породах которого (в числе прочих) учёные основывали своё исследование. (Фото junksnowgirl.) В то время, напомним, Северная Америка находилась на экваторе, а основная часть остальной суши составляла суперконтинент Гондвану, простиравшийся от экватора до Южного полюса.

С помощью нового метода измерения древних колебаний температуры исследователи смогли найти намёки на сроки и масштабы оледенения и его влияния на температуру океана в районе экватора.

То, что вымирание произошло во время ледникового периода, когда огромные ледники покрыли бóльшую часть территории, являющейся ныне Африкой и Южной Америкой, сильно осложняет оценку роли климата. Очень трудно провести различие между изменениями температуры и размеров континентального ледяного щита. Оба фактора могли вызвать массовое вымирание: снижение температуры воды несовместимо с привычками многих видов, а замораживание больших объёмов воды осушает океаны.

Обычный метод определения древней температуры предполагает измерение соотношения изотопов кислорода в минералах, содержащихся в морских осадочных породах. Соотношение зависит от температуры и концентрации изотопов в океане, поэтому узнать о температуре можно только в том случае, если известна концентрация изотопов. Но ледники преимущественно захватывают один из изотопов, что снижает его концентрацию в океане. Никто не знает, насколько большими были древние ледники, и концентрацию изотопов определить чрезвычайно трудно. Поэтому до сих пор не существовало надёжного способа узнать температуру воды во время ледниковых периодов позднего ордовика.

В лаборатории Джона Эйлера был разработан новый метод, которому не нужны изотопы кислорода в морских отложениях. Он позволяет измерять древнюю температуру по скоплению тяжёлых изотопов в окаменелостях: повышенные температуры заставляют изотопы связываться несколько хаотично, в то время как низкие температуры приводят к более упорядоченной агрегации.

В результате удалось показать, что с массовым вымиранием совпало ускорение климатических изменений. За сравнительно короткий период температура поверхностных вод в тропиках снизилась на 5 ˚C, а объём ледников Гондваны достиг 150 млн км³ (больше, чем размеры ледников, покрывавших Антарктиду и значительную часть Северного полушария во времена последнего ледникового периода 20 тыс. лет назад).

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА