Животным понадобилось каких-то 85 млн лет (мгновение по геологическим меркам) на то, чтобы развиться и обжить бóльшую часть суши и океанов. Хотя ископаемые останки и молекулярная биология могут многое рассказать об этом процессе, наука по сей день не знает, что именно вызвало столь масштабную диверсификацию.

Земля была похожа на космический снежок... (Иллюстрация boogerfingers.) Биохимики Тимоти Лайонс и Ноа Планавский из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) обосновали одну из гипотез.

В 1990-х годах сразу несколько научных групп пришли к выводу о том, что 750–635 млн лет назад практически вся поверхность Земли была покрыта льдом. В дальнейшем удалось показать, что путешественник во времени мог бы проложить лыжню от одного полюса до другого. Увеличиваясь в размерах, ледники соскребали верхний слой камня и почвы, а в ходе последующего отступления сбрасывали накопленные минералы и питательные вещества в океан.

Начало стремительного отступления ледников совпадает с резким всплеском эволюции животных. Г-да Лайонс и Планавский предположили, что если им удастся измерить количество фосфора в океане тех времён, то можно выяснить, есть ли корреляция между двумя этими событиями или же это простое совпадение. Именно фосфор считается главным питательным элементом микроорганизмов и водорослей, находящихся в основе пищевой пирамиды.

Ну а как восстановить историю концентрации фосфатов в океане за последний миллиард лет? Учёные сообразили, что можно использовать богатые железом отложения древних океанов с низким содержанием кислорода, которые накапливали фосфаты предсказуемым и хорошо изученным образом. Как и ожидалось, анализ семи образцов из различных частей мира показал, что концентрация фосфатов достигла своего пика во времена таяния ледников.

Это привело к росту водорослей и других организмов, производящих кислород, что стало залогом эволюционного взрыва.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Всемирно известный писатель Владимир Набоков оказался серьезным специалистом в области изучения бабочек. Генетики подтвердили смелую гипотезу энтомолога-любителя, за которую в свое время его подняли на смех профессиональные ученые.

Владимир Набоков Владимир Набоков, американский писатель российского происхождения, известен всему миру не только как автор «Лолиты» или «Приглашения на казнь». Писатель имел широкий круг интересов. И, помимо прочего, внес значительный вклад в развитие лепидоптерологии — раздела энтомологии, изучающего бабочек. Набоков помогал организовывать выставки насекомых, путешествовал по США в поисках новых экземпляров, сам описал несколько сотен видов чешуекрылых.

В 1945 году на основании своих наблюдений Набоков предложил полностью новую классификацию своих любимых бабочек – голубянок (точнее, их подсемейства Polyommatus). Его классификация основывалась на различиях в строении гениталий бабочек. Тщательно изучив их тела, ученый подсчитал, что некоторые бабочки эволюционно должны стоять намного дальше друг от друга, чем считалоь в то время.

В своих работах энтомолог высказал гипотезу, что голубянки мигрировали в Новый свет из Азии. Набоков считал, что миллионы лет назад эти бабочки пересекли Берингов пролив и отправились на юг в сторону современного Чили. Он признавал, что гипотеза перелета бабочек из Сибири в Аляску кажется натянутой, однако в существование в прошлом сухопутного перехода между двумя материками ученый верил еще меньше. Некоторые современники считали Набокова добросовестным ученым, неспособным, однако к серьезным научным открытиям.

Бабочки Набокова

Лишь в последние годы наука смогла выяснить, что энтомолог-самоучка оказался прав. Доказать гипотезу миграции удалось благодаря современным достижениям в области секвенирования генома. «Это было удивительное, смелое предположение», — рассказала The New York Times профессор биологии Гарвардского университета Наоми Пирс, которую и посетила идея перепроверить гипотезу Набокова. Как рассказала доктор Пирс, она наткнулась на гипотезу, когда перелистывала труды Набокова во время подготовки к празднованию столетия писателя в 1999 году.

Вместе с американскими и европейскими энтомологами Пирс организовала четыре экспедиции в Анды для поиска голубянок. Затем у разных особей были выделены последовательности ДНК, по которым стало ясно, как далеко разные виды «разлетелись» друг от друга. Оказалось, что живущие на территории обеих Америк голубянки имеют общего предка, который жил примерно 10 млн лет назад. Кроме того, многие виды американских бабочек генетически оказались ближе к родственникам из Старого света, чем к своим соседям. Пирс установила, что голубянки действительно заселили Новый свет из Азии в ходе пяти волн миграции – точь-в-точь как указывал Набоков. «Он оказался на сто процентов прав», — восхитилась Пирс.

По ее словам, диапазон, в котором колебалась температура в северном полушарии 10 млн лет назад, вполне позволял бабочкам первый раз перелететь Берингов пролив. А последующие четыре этапа миграции осуществляли более устойчивые к холоду бабочки.

Работа исследователей опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society of London

Источник: Infox.ru

Биологи выяснили, почему у морского конька изогнулась шея. Изменение оказалось действительно полезным, хотя плавать с такой формой тела коньку намного труднее.

Морской конек Морской конек – это рыба. Но далеко не все это знают, так как из-за причудливой формы он похож совсем не на рыбу, а на некое фантастическое создание. Сходство с лошадью ему придают изогнутая шея и вытянутая морда. Морской конек — родственник рыбы-иглы, они относятся к одному семейству Syngnathidae, хотя внешне и выглядят совсем по-разному. Ученые выяснили, что предки морского конька в эоцене отличались тонким вытянутым телом и намного сильнее походили на рыбу-иглу. Осталось выяснить, какая ему польза от S-образной формы.

Рыба-иглаМорской конек — хищная рыба, питается креветками и прочими планктонными организмами. Он ведет малоподвижный образ жизни: большую часть времени проводит в зарослях водорослей, зацепившись за них хвостом. А при появлении в поле зрения креветки делает бросок и втягивает ее в рот. Чтобы понять, зачем конек изогнулся, Сэм Ван Вассенберг (Sam Van Wassenbergh) и его команда из Университета Антверпена (Universiteit Antwerpen) в Бельгии изучили биомеханику его движения во время охоты на жертву. Ученые построили две модели: для рыбы-иглы и для морского конька. Они разложили движение головы животного по составляющим, измерили скорость и оценили эффективность охоты.

Ход конем

Модель показала, что ключевой параметр для охоты – угол положения головы относительно шеи. У рыбы-иглы он почти нулевой. Игловидная форма позволяет ей быстро двигаться, активно подплывать к жертве. Морской конек уступает игле по скорости движения. Зато у него появляется другое преимущество – он может атаковать жертву на более дальнем расстоянии. Угол между головой и шеей позволяет минимальное движение головы превратить в поступательное движение рта по направлению к жертве. А самому при этом можно не двигаться.

Биологи считают, что естественный отбор, который привел к S-образной форме морского конька, постепенно увеличивал угол между головой и шеей. Этот признак оказался полезным при изменении условий жизни – при смене открытого пространства на заросли. Для этого пришлось даже сменить ориентацию тела с горизонтальной на вертикальную. Но, по-видимому, результат того стоил.

О том, как игла превратилась в конька, можно прочитать в журнале Nature Communications.

Источник: Infox.ru

Недавно отечественным ученым удалось проанализировать все особенности строения скелета неандертальцев. Результаты исследования говорят о том, что эти люди, скорее всего, хоть и жили группами, но охотились в одиночку. Видимо, именно поэтому неандерталец в конце концов и проиграл кроманьонцу в эволюционной гонке…

Специалисты кафедры антропологии биологического факультета МГУ и Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина изучили особенности строения скелета неандертальца, отличающие его от скелета современного человека. Сопоставив свои результаты с известными археологическими данными, исследователи восстановили особенности походки и охотничьей стратегии неандертальцев.

О том, что неандертальцы (Homo erectus neanderthalensis, или Homo neanderthalensis) отличались от нас с вами по строению скелета, ученые знали достаточно давно. Однако комплексного анализа различий до сих пор не проводилось, в основном сравнивали отдельные части опорной системы организма, например кисть руки или череп. Поэтому эволюционное "отставание" неандертальцев чаще всего объясняли каким-то одним фактором: к примеру, подбородок был маленький, значит, он плохо говорил, значит, группа неандертальцев не могла решать сложных коллективных задач, где надо заранее договариваться, и т. п.

Проведенное исследование позволило взглянуть на вопрос совсем с другой точки зрения. Детальный анализ всего скелета неандертальцев показал, что они вели другой образ жизни, нежели наши прямые предки кроманьонцы. Поэтому стоит говорить не об эволюционном отставании, а, скорее, об альтернативном пути развития древних людей, который, увы, оказался не очень-то эффективным.

Итак, ученые исследовали муляжи тазовой кости и костей ноги неандертальцев из коллекции кафедры антропологии Московского университета, а также фотографии и рисунки останков неандертальцев из разных мест. В их распоряжении было также собрание из восьмидесяти полных скелетов современных людей обоего пола. Так что фактического материала, как видите, было достаточно.

Сравнив особенности опорно-двигательного аппарата современных людей и неандертальцев, исследователи пришли к выводу, что неандертальцы, в отличие от современных людей, приспособленных для длительного неспешного бега, сидения на ягодицах и долгого стояния, были отличными спринтерами, в частности, могли развивать скорость около 45-50 километров в час. Правда, надолго их явно не хватало.

Кроме того, выяснилось, что неандертальцы, в отличие от наших предков, большую часть жизни (а они редко перешагивали сорокалетний рубеж) ходили и стояли на слегка согнутых ногах, и потому долгое стояние, возможно, их утомляло. Сидеть же эти загадочные существа предпочитали на корточках, поскольку восседать на ягодицах им было неудобно из-за отсутствия мышечно-жировой подушки поверх седалищных костей.

Какой же образ жизни могли вести подобные люди? Следует заметить, что археологи находят на стоянках очень мало костей мелких животных и птиц, следовательно, они не были их любимой пищей. А вот наличие массивных костей говорит о том, что неандертальцы охотились на крупных животных, в том числе таких чутких, как горный козел или дикий баран, причем весьма успешно (кстати, этих зверей непросто добыть даже с помощью современного огнестрельного оружия). Однако копья неандертальцев были короткими и тяжелыми, такое оружие нельзя было метнуть далеко, а копьеметалок, судя по всему, у них не было.

Ловушки и капканы неандертальцы, скорее всего, изготавливать не умели (по крайней мере, на стоянках таковых не было найдено). Кроме того, обращает на себя внимание тот факт, что на скелетах самих охотников часто встречаются переломы в верхней части тела, но кости ног всегда целы. У кроманьонцев — картина обратная: часто встречаются скелеты людей, которым несколько раз ломали ноги. Судя по всему, это сделали животные, попавшие в ловушку или капкан, — в этой ситуации жертва часто пытается ударить именно по ногам подошедшего охотника.

Получается, что неандертальцы охотились, не применяя метательных орудий или ловушек, а вступали в ближний бой со своей добычей. Однако каким образом могла реализовываться подобная тактика? Исходя из полученных данных, ученые рассмотрели четыре возможных варианта неандертальской охоты.

Во-первых, крупное животное можно поразить, метнув в него дротик с тридцати-сорока шагов. Однако попасть с такого расстояния, используя тяжелое и короткое копье, очень трудно. К тому же жертва может легко увернуться, поскольку дротик летит в среднем одну-полторы секунды, для дикого зверя это очень долгий промежуток времени. Можно было охотиться группой и бросать одновременно три-четыре дротика так, чтобы один летел точно в цель, а другие — по периметру, для отвлечения жертвы. Но практически реализовать такие действия очень сложно, особенно для неандертальцев, которые, как мы помним, из-за особенностей строения подбородка были не очень-то разговорчивы.

Можно, конечно, применить излюбленный способ поздних кроманьонцев, то есть устроить настоящую загонную охоту, но она требует определенного рельефа и большого числа участников. Группы неандертальцев же были достаточно маленькими, охотников вряд ли было больше пяти-шести человек. Кроме того, при загонной охоте требуется большая слаженность действий, поэтому обо всем нужно договариваться заранее, а у неандертальцев с этим были проблемы. Получается, что самый правдоподобный вариант — это охота в одиночку.

Мог ли неандерталец действовать таким образом? По предположению исследователей — вполне. Скорее всего, охотник подкрадывался к животному на возможно близкое расстояние, потом пробегал часть дистанции, благо спринтер был отменный, и на бегу бросал копье. Именно таким образом, кстати, до сих пор охотятся представители африканского народа бушмены. Кстати, подобная охотничья тактика объясняет, почему копья неандертальцев были короткими и тяжелыми: такое оружие, запущенное с близкого расстояния, обладает большей убойной силой, чем легкий дротик.

Согласно расчетам ученых, неандертальцы преодолевали 15-20 метров за одну-две секунды, что вполне достаточно для неожиданного нападения на животное и точного броска почти в упор. Так что эти люди были очень быстрыми и точными в движениях, а отнюдь не увальнями, как часто изображают их в кинофильмах и художественных произведениях

Подобная методика охоты позволяет сделать предположение о том, почему путь развития неандертальцев оказался тупиковым. Строение скелета не давало возможности этим людям устраивать коллективные охоты. Это, в свою очередь, делало ненужным совершенствование коммуникационных навыков (пускай даже не с помощью развития речи, а с помощью языка жестов, например) и не позволило неандертальцам создавать крупные племенные группы (в них, собственно говоря, при таком способе охоты вообще нет смысла). Также подобный образ жизни не способствовал удлинению периода обучения, поскольку способу одиночной охоты, где нет распределения ролей, юный неандерталец мог обучиться еще в раннем детстве ("Правда.Ру" уже писала о том, что неандертальцы взрослели быстрее, в статье "Неандертальцев погубила акселерация").

Кроме того, одиночная охота делала ненужным кооперацию с хищными животными вроде волков (а ведь именно таким способом была впоследствии одомашнена собака). Это также приводило к тому, что орудия охоты не совершенствовались, что, в свою очередь, не стимулировало развитие мозга (об этой связи смотрите статью "Человека создал все-таки… труд"). Поэтому-то неандертальцы так и остались малочисленными, необщительными и достаточно туго соображающими антропоидами.

Кроманьонцы же, сделав ставку на коллективную охоту, использование ловушек и кооперацию с другими хищными животными, оказались в более выгодном положении. У них стали развиваться коммуникационные навыки и мышление, совершенствовались орудия труда, появилась возможность образовывать большие группы. Неудивительно, что когда они пришли на территорию, которую раньше занимали неандертальцы, то без проблем вытеснили прежних хозяев.

Получается, неандерталец в итоге проиграл потому, что сделал ставку на одиночную охоту. Хотя, судя по строению скелета, у него просто не было выбора.

Источник: Pravda.ru

Современное учение об эволюции представляет собой сложнейший сплав самых разных биологических дисциплин, от старых и уважаемых систематик животных и растений до новейшей молекулярной биологии. Что бы ни появлялось нового в смысле концепций, теорий и методов, эволюционное учение попробует это применить к своему предмету. Предмет же эволюционного учения сложен чрезвычайно, ведь теория эволюции изучает саму жизнь в её самых универсальных проявлениях, в развитии и взаимоотношениях с неживой природой. (Хотя мы допускаем, что с научной точки зрения такое определение предмета теории эволюции будет не вполне строгим.) В этом смысле можно сказать, используя уже весьма подзатёртое сравнение, что теория эволюции — это царица биологии.

Схема молекулы рибозима. С похожих молекул могла начаться жизнь на Земле (рисунок Laguna Design).И, разумеется, не проходит и года, чтобы биологи-эволюционисты не придумали, не подправили, не опровергли какую-нибудь из эволюционно-экологических закономерностей. Уходящий год не стал исключением, и тут, пожалуй, следует начать с концепций и гипотез, касающихся происхождения жизни — вечной темы, что волнует умы не только учёных мужей, но и весьма далёких от науки представителей рода человеческого. (Опять-таки в скобках заметим, что вопросы происхождения жизни, возможно, в теорию эволюции не входят, но мы их сюда на свой страх и риск включили, исходя из, может быть, весьма наивного соображения: ведь должна же эволюция жизни с чего-то начинаться!) Любая гипотеза о происхождении жизни должна объяснять несколько важных моментов: во-первых, живой организм должен копировать и передавать наследственную информацию; во-вторых, он должен быть отделён от окружающей среды мембраной или чем-то подобным; в-третьих, у него должен быть какой-никакой метаболизм, чтобы строить биомолекулы и самого себя из этих биомолекул.

Как известно, одной из самых популярных гипотез, объясняющих появление механизма сохранения и передачи информации в живых системах, стала гипотеза мира РНК. Наследственной информацией у нас заправляют нуклеиновые кислоты, но — только с помощью белков. Однако после открытия рибозимов стало понятно, что иногда нуклеиновые кислоты могут обходиться и без помощи белков. Это и подтолкнуло создание гипотезы мира РНК. Согласно ей, первыми молекулами на Земле были РНК, которые сами себя копировали, а уже потом к ним присоединились ДНК и белки, информация о которых уже могла записываться на нуклеиновых носителях. И в этом году группе исследователей из нескольких научных центров в США удалось поставить любопытный эксперимент, который показал, как в таком РНК-супе могла начаться эволюция. Оказалось, что в смеси рибозимов преимущество получают те молекулы, которые копируют других, а не себя. То есть запуск эволюции, процесс передачи информации вовсе не обязательно должен начинаться с самокопирования (этого, кстати, с рибозимами никому не удавалось достичь). Важно, чтобы молекулы-прародители могли работать не только со своей последовательностью, но и с чужой. Здесь, конечно, можно сказать о молекулярной взаимопомощи, но это уже будет чистой воды антропоморфизм.

Хорошо, пусть у нас существуют молекулы РНК, которые могут хранить и копировать информацию. Вопрос: как они встречаются в бескрайнем первичном океане? Если предположить, что они плавали в мембранных пузырьках, то получается, что, кроме одних сложных биомолекул, РНК, на заре жизни существовали и другие, которые организовывали мембраны, например, те же липиды. Однако, как показали эксперименты учёных из Пенсильванского университета (США), молекулы РНК могли группироваться и без участия сложносочинённых мембран. Оказалось, РНК любят концентрироваться в смеси довольно простых веществ, декстрана и полиэтиленгликоля, — их появление в видном растворе собирает РНК в ограниченной зоне. Существование на заре времён таких простых веществ, как декстран и полиэтиленгликоль, вполне вероятно. И с их помощью мир РНК мог обходиться без мембран.

Молекулярная модель большой частицы рибосомы дрожжей; разными цветами выделены разные белки. (Рисунок Laguna Design.)Однако далеко не все согласны отдавать лавры основателей жизни одним лишь РНК. Учёные из Университета Иллинойса (США) полагают, что белки и РНК возникли и какое-то время существовали бок о бок, и лишь спустя какое-то время РНК позвали полипептидные цепи на помощь. Исследователи попробовали восстановить генеалогию и возраст разных фрагментов рибосомы, сложной нуклеопротеидной машины, которая и переводит язык нуклеиновых оснований в аминокислотную последовательность. Оказалось, что белки, образующие рибосому, ничуть не моложе соответствующих фрагментов РНК. Более того, важнейший реакционный центр рибосомы оказался моложе других её частей. Но даже если белки существовали до того, как объединились с РНК, остаётся вопрос, как они поддерживали свою структуру? Как они хранили информацию о самих себе?

Что же до происхождения метаболизма, то специалистам из Института Санта-Фе (США) удалось вроде бы вполне убедительно показать, что химические реакции, с помощью которых живые организмы манипулируют углеродом, существовали в древнейшей геохимии, хотя и были довольно неэффективными. То есть живые организмы подобрали из неживой природы что-то неочевидное и плохо работающее и с помощью миллионов лет эволюции сделали из этого вполне действенный метаболический аппарат. Другой вопрос, где живые организмы этим занимались. Общепризнанному мнению о том, что «жизнь возникла в океане», в уходящем году предъявили контраргументы. Группа исследователей, среди которых есть и наши соотечественники из МГУ, весьма небезосновательно предположила, что первые организмы не смогли бы выжить в тех солевых пропорциях, которые существовали в доисторическом океане. А потому первые эволюционные шаги жизнь должна была делать не в океанских глубинах и просторах, а на суше, в грязевых лужах, чей состав был более щадящ к первым живым существам.

Хоанофлагеллаты одиночные (слева) и образующие колонии после питания бактериями (справа). (Фото Rosanna A. Alegado / University of California, Berkeley.)Следующее эволюционное событие, которое в уходящем году пользовалось особым вниманием исследователей, это появление многоклеточных организмов. Эпизод этот относится, если можно так сказать, к проблемам повышенной фундаментальности, а чем фундаментальнее проблема, тем труднее найти для неё непротиворечивую теорию. Многоклеточность имеет очевидные плюсы, но что заставило древних одноклеточных перейти к такому состоянию? Тем более что в современном мире одноклеточные не такая уж забитая и угасающая группа, достаточно вспомнить бактерии и океанический одноклеточный планктон. Остроумное объяснение предложили исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США), работавшие с хоанофлагеллятами, которые, как считается, стоят на грани между одно- и многоклеточностью. По мнению учёных, предки многоклеточных объединились благодаря бактериям, точнее, благодаря некоторым веществам, которые содержат бактерии. Одноклеточные питались бактериями, а то вещество, которое в бактериях содержалось, склеивало многоклеточных вместе, в колонию. Не слишком аппетитная гипотеза, если вдуматься.

Ещё один удивительный результат получили учёные из Университета Миннесоты (США), у которых дрожжи превратились из одноклеточных в многоклеточные образования всего за… 60 дней. Движущей силой тут стала гравитация: чтобы быстрее осесть на дно, клетки дрожжей объединялись со своими родственниками, причём в получившихся кластерах разные клетки вели себя по-разному, то есть демонстрировали основные признаки зарождающегося многоклеточного «самосознания». Но самое удивительное тут, конечно же, сверхсжатые сроки, за которые это произошло. Ну и самая, пожалуй, удивительная гипотеза о происхождении многоклеточности вышла из-под пера Стюарта Ньюмана из Медицинского колледжа Нью-Йорка (США). Уважаемый профессор сравнил базовые структурные блоки, которые есть у самых разных животных, с вязкоупругими химическими субстанциями и пришёл к выводу, что первые многоклеточные сформировались под действием физико-химических сил, которые не влияют на одиночные клетки, но неизбежно вступают в свои права, если клеткам вздумается объединиться.

Вообще, эволюционное учение в последнее время стало необычайно широко пользоваться экспериментальными методами, хотя, казалось бы, с эволюцией ассоциируются миллионы и миллионы лет, о каких экспериментах тут может идти речь? Тем не менее исследователи вдруг поняли, кто им поможет поверить экспериментом тайны эволюции. Помощниками оказались бактерии и дрожжи: благодаря высочайшей скорости размножения они могут проявить эволюционные закономерности за вполне разумное время, нужно лишь правильно спланировать эксперимент. И с помощью этих микроскопических помощников в прошлом году удалось проверить ряд важнейших эволюционных концепций, которые до сих пор существовали только в виде умозрительных рассуждений. Так, исследователи из Мичиганского университета (США) сумели сопоставить генетическое понятие мутации и фенотипическое понятие признака. У вируса новый признак формировался за четыре мутации, бактериям для этого требовалось больше полусотни. В данном случае важна не столько абсолютная цифра (понятно, что для разных организмов и для разных признаков она будет разной), сколько сам способ, позволяющий оценить взаимодействие генов при формировании признака и число мутаций, которые должны в них попасть. И опять же с помощью бактерий удалось наблюдать увидеть целый эволюционный цикл: 56 тысяч поколений бактерий и 20 лет эксперимента позволили учёным увидеть три стадии формирования признака и сопоставить их с фенотипическими изменениями.

Пекарские дрожжи — одни из главных «рабочих лошадок» современной биологии (Dennis Kunkel Microscopy.)В свою очередь, дрожжи помогли исследователям из Университета Окленда (Новая Зеландия) подтвердить экспериментально одну из главных концепций в биологии: половое размножение с эволюционной точки зрения лучше, чем бесполое. Однако можно возразить, что все эти эксперименты ставятся на довольно специфических объектах, бактериях и одноклеточных грибах, а у них эволюция может идти иными путями. Но, как оказалось, по крайней мере у бактерий новые виды образуются так же, как у животных: за счёт генетического разнообразия внутри популяции, которое проявляется при смене экологических условий. То есть нет необходимости придумывать для бактерий какую-то свою, отдельную эволюцию.

Ящерицы из рода анолисов стали участниками уникального эволюционного эксперимента. (Фото Jim Merli.) Безусловно, нельзя не упомянуть эксперимент исследователей из Университета Род-Айленда (США), которые сумели увидеть эволюцию не в пробирке, не среди бактерий, а среди ящериц. Учёные задумали проверить, существует ли на самом деле эволюционно-генетический эффект, называемый эффектом основателя, когда расселяющиеся маленькие популяции оказываются между молотом и наковальней — между естественным отбором и собственным небогатым (из-за расселения) генофондом. Так вот, в течение нескольких лет учёные воочию наблюдали борьбу между двумя эволюционным факторами, которые раньше существовали только в теории. Правда, нельзя не признать, что с условиями эксперимента зоологам повезло: в их распоряжении оказались острова, очищенные от большей части фауны сильнейшим ураганом.

Из других новостей на тему общеэволюционных законов следует отметить два сообщения о молекулярных механизмах эволюции. В Стэнфорде (США) на примере колюшки была подтверждена известная гипотезу о том, что большая часть эволюционных изменений заключается в перетасовке уже имеющихся генов, нежели в создании новых. То есть у вида создаётся несколько генетических сценариев для жизни, из которых один работает, а другие спят. Если же возникает надобность, происходит переключение между этими генетическими наборами, благодаря мутациям в нескольких управляющих последовательностях ДНК. Именно так, по словам учёных, колюшкам удалось быстро перейти из морей в солёные водоёмы. И именно так, кстати говоря, мог возникнуть человек: по мнению некоторых исследователей, мы отличаемся от обезьян в первую очередь способом управления генами.

В другой работе, опубликованной учёными из Массачусетского технологического института (США), говорится о том, что главным молекулярным инструментом эволюции, главным молекулярным механизмом, обеспечивающим приспособление вида к среде, может быть альтернативный сплайсинг РНК. Во всяком случае, согласно результатам этой научной группы, разные виды отличаются друг от друга не столько активностью генов, сколько способами альтернативного сплайсинга.

Из более частных эволюционных исследований, которые касаются развития отдельных групп животных, можно напомнить о работе исследователей из Смитсоновского института изучения тропиков (США) и Университета Вагенингена (Нидерланды), которые пришли к выводу, что мелкие грызуны благодаря своим воровским повадкам спасли доисторические леса от вымирания. А исследователи из Университета Монаша в Австралии попробовали посчитать, сколько времени требуется эволюции, чтобы превратить мышь в слона и обратно — и тут эволюция поразила своей медлительностью. И, конечно, отдельная тема — это происхождение человека и эволюция самого человека. Про переход от обезьян к человеку и его эволюционно-генетические причины можно узнать в соседнем материале. Здесь же стоит упомянуть об экспериментах исследователей из Тринити-Колледжа (Ирландия), которые с помощью симулятора эволюции показали, что сложная общественная жизнь идёт рука об руку с развитием больших нейронных систем. То есть, грубо говоря, развитие мозга лучше происходит в обществе.

Ящерицы из рода анолисов стали участниками уникального эволюционного эксперимента. (Фото Jim Merli.)Однако, отделившись от обезьян и сформировав первые цивилизации, человек отнюдь не вышел из-под власти эволюции и естественного отбора. Так, учёные из Университета Шеффилда (Великобритания) показали влияние естественного отбора на человека на примере популяционной динамики в нескольких финских деревнях. Оказалось, что даже в моногамном обществе есть эволюционные изменения признаков, которые можно наблюдать на протяжении нескольких сотен лет. Можно предположить, что в современном мире, с развитием медицины, средств контрацепции, и т. д. и т. п. не найдётся места не только для старых традиционных сообществ, но и для эволюции. Однако исследователи из Университета Гронингена (Нидерланды) утверждают, что естественный отбор по сей день действует даже на такой важный с точки зрения эстетики и моды параметр, как рост: хотя современные мужчины и женщины предпочитают высоких партнёров, эволюция благоприятствует высокорослым мужчинам, но низкорослым женщинам.

 Долгое время феномен менопаузы не мог найти объяснения у учёных. Человек — одно из редчайших исключений среди животных, наши особи женского пола с некоего возраста теряют способность давать потомство. Эта странная и эволюционно нерациональная стратегия, кажется, нашла своё объяснение в теории: менопауза нужна, чтобы бабушки смогли заботиться о потомстве своих детей, тем самым повышая его выживаемость. Именно благодаря менопаузе, по мнению исследователей из Университета Турку (Финляндия), пожилая женщина может отдать своё время и силы ребёнку своей дочери или невестки, не отвлекаясь на собственных малышей. Эта гипотеза и раньше существовала, но на этот раз её проверили на человеческой популяции. Забота бабушек принесла свои плоды — антропологи из Университета Юты и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (оба — США) подтвердили, что благодаря бабушкам человек стал жить дольше.

Можно ли вылечить рак с помощью теории Дарвина? (Фото Moredun Animal Health.)Выше мы назвали эволюционное учение царицей биологии. Злые языки могли бы сказать, что это в полном смысле царица: пользуясь результатами и методами других областей, она ничего не даёт взамен в смысле практической пользы, что пользы от неё как от козла молока (эволюционно совершенно непредставимая вещь, хотя и возможная с точки зрения генной инженерии). Это не совсем так — выводы, сделанные в рамках эволюционного учения, могут пригодиться другим, более практическим областям. Вот примечательный пример: учёные из Онкоцентра имени Х. Ли Моффита (США) опубликовали работу, в которой именно с помощью эволюционной теории объясняют удивительную способность раковых клеток противостоять химиотерапии. Собственно, исследователи рассматривают опухоль как популяцию, которая подчиняется соответствующим эволюционно-экологическим законам. Если гипотеза верна, то онкологам, чтобы справиться с раком, нужно в корне пересмотреть подходы к лечению. И, возможно, что именно благодаря эволюционной теории мы когда-нибудь победим рак. (Заметим, что уподобление рака популяции ещё не столь радикальный шаг — по сравнению с прошлогодней работой, в которой рак уподоблялся единому организму и предлагался едва ли не на роль нашего предка.)

Из иных результатов эволюционных изысканий, которые могут пригодиться с практической точки зрения, можно упомянуть о том, как климатические изменения играют на руку паразитам, а также о генеалогии зловещих лихорадок Эбола и Ласса, которые оказались гораздо старше, чем о них думали. И то, и другое пригодилось бы для эпидемиологов и вообще врачей, которые много бы дали за то, чтобы знать, чего можно ждать от инфекции в будущем.

Златокрот (фото Inspector Lewis)В действительности, как легко заметить, современная теория эволюции больше всего напоминает некий призрак, неуловимую сущность, которая возникает на стыке самых разных дисциплин, от психологии до иммунологии. Так что имеет смысл говорить не столько об отдельной дисциплине, сколько об эволюционном подходе, который может стать мощным оружием в познании живого мира — всё равно, идёт ли речь об отвлечённо-высокой загадке происхождения жизни или о «низменных», повседневно-медицинских иммунологических вопросах. 

Однако, несмотря на всё величие и мощь эволюционного подхода, срабатывает он не всегда. И уходящий год дал нам два любопытных примера, когда биологам-эволюционистам оставалось только развести руками. Первый пример — это бактерии из пещеры Лечугия, что в американском штате Нью-Мексико. Местные микробы сумели приобрести устойчивость к большинству современных антибиотиков, хотя были изолированы от окружающей среды в течение последних тысячелетий, — феномен, который нельзя объяснить с эволюционно-генетической точки зрения. Вторым номером идёт златокрот: появление у этого удивительного животного переливающегося золотистого меха невозможно объяснить никакой эволюционной потребностью, и учёным приходится говорить, что в данном случае мы имеем дело с «побочным и бесполезным продуктом каких-то других эволюционных превращений».

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Раппемонады — новооткрытая группа водорослей, живущих и в пресных, и в соленых водоемах. Они легко могут адаптироваться к новым условиям, когда мировой океан станет более пресным.

Раппемонады из северной части Тихого океана. Пластиды окрашены зеленым цвером, а ядра - синим Появление в биологии молекулярных методов сильно расширило знания ученых о разнообразии жизни на Земле. Анализ ДНК помог открыть множество новых организмов, причем не только на уровне видов, но и на уровне более крупных систематических единиц, например, родов или семейств.

Новые обитатели океанов

Ученые из Великобритании и Канады под руководством доктора Эунсу Ким (Eunsoo Kim) из Университета Дальхаузи (Канада) обнаружили новый тип водорослей, который они назвали раппемонадами. Эти водоросли содержат от двух до четырех хлоропластов. Правда, по словам авторов, вполне возможно, что эти хлоропласты не фотосинтезируют. Раппемонады распространены в Северной Атлантике, на севере Тихого океана и в европейских пресных водоемах – то есть эта группа, как, оказалось, обладает удивительно широкой экологической амплитудой. ПЦР-анализ показал, что раппемонады встречаются довольно редко. Но иногда поздней зимой они резко размножаются (например, это регулярно происходит в Саргассовом море).

Уникальность новой группы

Доктор Ким изучила генетическую последовательность генов в ядре и пластидах этих организмов и сравнила ее с уже известными последовательностями других водорослей. Оказалось, что последовательность в клетках раппемонад не относится ни к одним уже известным типам водорослей. По словам ученых, люди и грибы генетически более близки, чем раппемонады и другие водоросли, например, зеленые.

Филогенетический анализ на основе нуклеотидных последовательностей позволил выяснить, что раппемонады представляют собой самостоятельную группу наравне с криптофитовыми и гаптофитовых водорослями, которые относятся к царству простейших.

Интересная деталь – у раппемонад довольно крупные клетки. Во всяком случае, их размеры больше клеток любого другого фитопланктона, живущего в океане.

Будущее за новой группой

По словам биологов, фитопланктон представляет собой необыкновенно важную часть морских экосистем. Ведь эта группа производит примерно 50% всей первичной продукции на Земле, а значит, утилизирует огромное количество углекислоты.

Отличие и преимущество раппемонад состоит еще и в их экологической пластичности. «Обнаруженная нами группа водорослей чрезвычайно пластична – эти организмы вполне могут существовать в условиях разной солености. Это свойство может стать большим преимуществом в условиях, когда Мировой океан меняется, когда в некоторых его акваториях происходит опреснение в результате таяния арктических льдов. Поэтому именно эти организмы, возможно, и сыграют ведущую роль в стабилизации мирового океана в новых условиях», — пишут авторы исследования в своей статье «Newly identified and diverse plastid-bearing branch on the eukaryotic tree of life», опубликованной в журнале PNAS.

Источник: Infox.ru

Международная группа учёных во главе с Эшелем Бен-Якобом из Тель-Авивского университета (Израиль) разработала тест на IQ... для социальных бактерий.

Paenibacillus vortex формируют поразительно сложные колонии. (Иллюстрация Eshel Ben-Jacob's Bacterial Cybernetics Group.) Исследователям впервые удалось расшифровать геном бактерий Paenibacillus vortex (штамм Vortex), открытых два десятилетия назад профессором Бен-Якобом и его сотрудниками. В процессе секвенирования специалисты попутно разработали и первый в своём роде тест, обнаружив, что Vortex и два других штамма Paenibacillus имеют самый высокий IQ среди всех 500 социальных бактерий с полностью описанной ДНК.

Исследование убивает сразу трёх зайцев. Так, впервые показано, насколько «умными» бывают бактерии: это совершенно новая парадигма, которая только начинает получать признание в научном мире. Во-вторых, продемонстрирован поистине высокий уровень социального интеллекта бактерий. И наконец, работой будут особенно довольны медицина и сельское хозяйство.

Специалисты интересовались генами, которые позволяют бактериям общаться, обрабатывать информацию об окружающей среде, принимать решения и синтезировать агенты в оборонительных и наступательных целях. Выяснилось, что обычные патогенные бактерии имеют весьма посредственный IQ социальной активности. По сравнению с ними Paenibacillus vortex — настоящие гении: в человеческом мире их IQ находился бы на уровне 160 баллов.

Учёные считают, что с помощью этой информации нам будет намного легче перехитрить бактерии. Причём не только для того, чтобы уничтожить их. Многие почвенные виды, к примеру, живут в симбиотической гармонии с растениями. Они помогают корням получать доступ к питательным веществам в обмен на всякие вкусности. По этой причине бактерии применяются в сельском хозяйстве для увеличения продуктивности растений и защиты от вредителей и болезней. Знание о социальном IQ поможет специалистам определить, какие бактерии наиболее эффективны.

Результаты исследования опубликованы в журнале BMC Genomics.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Нет двух одинаковых человек (кроме близнецов) которые воспринимали бы запахи одинаково. Одно из наиболее «противоречивых» соединений — это андростенон: 50% его не чувствуют вовсе, для 35% оно пахнет мочой, а для 15% имеет приятную цветочную, мускусную или древесную ноту.

Подробнее...

В общих чертах ответ на этот вопрос ещё в начале 1990-х годов дали американские учёные Линда Бак и Ричард Эксел, которые получили в 2004 году Нобелевскую премию за открытие генов, отвечающих за обоняние.

Роза пахнет малиной, не правда ли? (Фото mavieenpolaroid.) Человеческий нос содержит около 400 рецепторов, каждый из которых, закодированный отдельным геном, воспринимает несколько запахов. По словам биохимика Бориса Шиллинга из швейцарской компании Givaudan (крупнейший в мире производитель ароматов), в мире нет двух людей (за исключением близнецов), которые обладали бы одинаковым набором обонятельных рецепторов.

Дорон Лансет из Вейцмановского института (Израиль) считает, что это результат мутаций, накопленных гоминидами за миллионы лет эволюции. Одно из возможных объяснений феномена связано с тем, что в какой-то момент способность чувствовать запахи перестала быть важным фактором выживания, а на первый план вышло распознавание цветов, которое позволяло отличить, к примеру, спелый плод от начавшего гнить. Поэтому каждый из нас имеет выключенные обонятельные гены и «слепое пятно», то есть запахи, которые мы не способны уловить, какими бы сильными они ни казались другому человеку. Например, 1–3% людей ничего не знают о запахе ванили.

Андреас Келлер и Лесли Воссхолл из Университета Рокфеллера (США) недавно продемонстрировали масштаб генетического разнообразия применительно к обонянию. Они предложили 500 добровольцам оценить 66 ароматов по степени интенсивности и приятности. Ответы были самыми разными, а в результате получилась классическая кривая нормального распределения.

Затем учёные протестировали бессознательную реакцию на запахи (повышение проводимости кожи, испарина и др.): испытуемый не мог ощутить аромат, а рецепторы его прекрасно чувствовали. Вариативность и здесь оказалась очень широкой.

Одно из наиболее «противоречивых» соединений — это андростенон: 50% его не чувствуют вовсе, для 35% оно пахнет мочой, а для 15% имеет приятную цветочную, мускусную или древесную ноту. В 2007 году Келлер, Воссхолл и их коллеги связали эту разновидность аносмии с геном OR7D4.

Сейчас в Дрезденском университете (ФРГ) Томас Хуммель и его коллеги пытаются составить полную карту связи между запахами и генами. Работа далека от завершения, но кое-какие выводы сделать уже можно. Г-н Хуммель отмечает, что аносмии тесно связаны с молекулярной массой аромата. Чем она выше, тем чаше встречается потеря обоняния применительно к данному веществу. Учёный подозревает, что рецепторам легче улавливать маленькие молекулы. По его словам, даже если какой-то рецептор более простых молекул отключается, его могут заменить другие, тогда как связь между рецепторами и большими молекулами намного жёстче.

Парфюмеры с нетерпением ожидают результатов исследования.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Героическое животное провело в воде 232 часа, преодолев 687 км! Увы, на подобные подвиги морских млекопитающих вынуждает вовсе не г-н Мутко, а сокращение ледовых охотничьих угодий.

Белые медведи отлично плавают, но не марафоны же. (Фото Michael DeYoung / Corbis.) Отследить «рекорд» специалистам Геологической службы США помогло двухмесячное наблюдение за белыми медведями в море Бофорта. Для этого использовались GPS-ошейник и датчик температуры, имплантированный под кожу хищника. Последний позволял определить момент погружения в воду.

Во время беспрецедентного по продолжительности заплыва, о котором сообщалось в журнале Polar Biology, температура воды составляла всего 2–6 градусов выше нуля. Учёные и не предполагали, что белые мишки способны так долго находиться в ледяной воде.

По словам зоолога Джорджа Дёрнера, представляющего Научный центр Аляски, поиски пищи очень тяжело дались подопытной медведице: она потеряла около 22% своего веса и годовалого детёныша. Животные вынуждены идти на такие жертвы, чтобы найти новые места для охоты.

Поскольку полярные медведи нацелены на тюленей и другую добычу на дрейфующих и прибрежных ледовых полях, суммарная площадь морского льда критически важна для их выживания. Однако из-за жарких летних месяцев море Бофорта и другие приполярные регионы становятся всё более неподходящими для своих коренных обитателей.

В 2007 году Геологическая служба подготовила доклад, в котором говорилось, что мировое поголовье белых медведей, насчитывающее около 25 тыс. особей, может полностью исчезнуть в ближайшие 50 лет. Для предотвращения этого необходимо сокращать вредные выбросы в атмосферу, что позволит замедлить глобальное потепление и спасёт арктическую фауну. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА