Огненные муравьи Solenopsis invicta известны не только своим ядом и высокими завоевательными способностями (это один из самых агрессивных инвазивных видов), но и особенностями социальной жизни. Некоторые колонии у них начинаются с одной самки, которая после оплодотворения перелетает на новое место, откладывает яйца и ждёт, когда вылупившиеся личинки превратятся в полноценных рабочих. Такие особи, живущие под одной самкой, нетерпимы к другим самкам, которые могут оказаться поблизости. Кроме того, у огненных муравьёв есть и другие колонии, сформированные несколькими самками, которые собрались вместе: самки расселяются вместе с рабочими особями, и в будущем подданные такой «королевы» будут спокойно принимать таких же «королев» в свой дом. Если же в колонию второго типа залетит самостоятельная самка первого типа, её убьют.

Огненные красные муравьи с добычей (фото [stevensys])Социальные программы — по крайне мере у насекомых — находятся под управлением генов. В 1998 году исследователям удалось обнаружить, что муравьи из колоний разных видов отличаются вариантами гена Gp-9. Муравьи из колоний с одной маткой имели две одинаковые нормальные копии этого гена, тогда как в колониях со множеством королев одна копия Gp-9 была мутантной. Ген Gp-9 кодирует белок обонятельного рецептора, так что на первый взгляд всё было вполне логично: разные варианты гена позволяли узнавать, какая королева «своя», а какая — нет.

Но не слишком ли много различий в поведении и физиологии муравьёв зависело от одного-единственного гена? Тут и размер матки, и плодовитость, и запах, и агрессивность... Так что исследователи всё больше склонялись к мысли, что дело тут не в одном гене, а в нескольких. Дальнейшие изыскания, как говорится, полностью подтвердили это предположение. Учёные из Университета Лозанны (Швейцария) прошлись по геному 500 особей огненных муравьёв, которые либо были потомками одной матки, либо жили в колонии с несколькими королевами. С особым вниманием проверялся участок ДНК с геном Gp-9: ведь если тут замешана целая группа генов, то она должна наследоваться одним блоком, избегая рекомбинационной перетасовки в потомстве.

Результаты исследований эти ожидания подтвердили и даже в некотором роде превзошли: в статье, появившейся в Nature, учёные сообщают об обнаружении 600 генов, которые передаются у огненных муравьёв единым куском из поколения в поколение. Среди них был, разумеется, и Gp-9; в целом же весь блок занимал почти половину хромосомы, в которую входил. Бóльшая часть генов, отличия которых сопровождали разницу в социальном поведении, содержалась именно в этом фрагменте.

Здесь можно провести аналогию с половой хромосомой: мужские признаки переходят в потомство цельным генетическим монолитом; анатомическое и физиологическое смешение, например, мужских и женских гениталий в норме невозможно. Точно так же наследуются и гены, формирующие социальную программу: чтобы она работала адекватно, нужно, чтобы все необходимые гены были вместе. Ну а их количество просто указывает на то, что поведенческие механизмы слишком сложны, чтобы управляться одним-двумя генами, даже у таких простых, сугубо инстинктивных существ, как муравьи.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Американские ученые составили подробное описание ископаемых и современных грызунов Африки. Исследователи обнаружили на четырех стоянках первобытных людей множество ископаемых останков этих животных.

Ущелье Олдувай, Танзания Профессор Алиса Уинклер (Alisa J. Winkler) из Южного методисткого университета (Техас, США) и ее коллеги стали авторами раздела «Ископаемые грызуны Африки» («Fossil Rodents of Africa») опубликованной недавно коллективной монографии «Млекопитающие кайнозойской эры Африки». Исследование профессора включает описание 130 родов африканских грызунов — современных и ископаемых. Современных грызунов Африки ученые относят к 14 семействам. Предыдущее исследование этой группы млекопитающих в Африке проводилось лишь в 1978 году, тогда ученые смогли определить лишь 54 рода. Один из основных вопросов, который волновал ученых – присутствовали ли грызуны в среде обитания предков человека. «Многих палеоантропологов интересует, в каких экологических условиях шло формирования человека как нового вида», — говорит Уинклер.

Самые первые грызуны появились на этом континенте 50 млн лет назад. Уинклер выделяет четыре основных района, где грызуны благополучно сосуществовали вместе с предками человека. Это территория среднего течения реки Аваш, где были найдены останки древнейшего рода гоминид – ардипитеков, живших 5,8−4,4 млн лет назад. Затем – знаменитое ущелье Олдувай в Танзании, побережье озера Туркана и Тьюген Хиллс в Кении, где были обнаружены останки предков древнейших прямоходящих гоминид – орроринов (Orrorin tugenensis), живших примерно 5,8−6,1 млн лет назад и пещера каменного века на юге Африки. «В этих местах ископаемые останки древних грызунов дают очень важную информацию о среде, в которой обитали предки человека», — говорит Уинклер.

По словам ученых, большое разнообразие африканских грызунов связано и с разными местами их обитания. Например, семейство шипохвостые — животные, напоминающие белок и обитающие сейчас в лесах Центральной Африки, примерно 18−20 млн лет назад населяли Восточную Африку. «Это значит, что в то время там росли леса. Хотя известны и более древние формы этих животных, которые жили на севере Африки, они также еще не умели летать с дерева на дерево и планировать, как их современны формы. Вопрос, когда же представители этого семейства научились такому полету, все еще остается открытым», — говорит Уинклер.

Источник: Infox.ru

Ученые исследовали уникальную способность раковины улиток, живущих на дне океана, рассеивать и усиливать свет намного лучше, чем любые созданные человеком приборы.

Раковины морских улиток Hinea brasiliana рассеивать и усиливать светМногие морские обитатели способны светиться. По мнению ученых, в темноте на большой глубине это один из основных способов коммуникации. С помощью света животные находят себе партнеров, отпугивают хищников или прячутся от них, используя свет в качестве защитной окраски. Доктор Димитрий Дихеин (Dimitri D. Deheyn) из Института океанографии имени Скриппса (Сан-Диего, США) и доктор Нерида Вилсон (Nerida G. Wilson) из Австралийского музея (Сидней) обнаружили уникальную способность раковины морских улиток Hinea brasiliana рассеивать и усиливать свет, который излучают железы этих моллюсков. «Наше исследование показало, что их раковина распространяет лучи исключительно в сине-зеленой части спектра, значительно усиливая при этом яркость светового сигнала», — пишут авторы исследования.

Как светится раковина

Hinea brasiliana относится к семейству Planaxidae, которое состоит из 20 видов и шести родов. Но люминесцировать способны лишь три рода – Planaxis, Angiola и Hinea. Чтобы исследовать механизм, с помощью которого Hinea brasiliana испускает свет, ученые собрали этих улиток в районе Merry Beach и Hastings Point у берегов Австралии. Исследования показали, что светящиеся клетки у улиток находятся рядом с гипобронхиальными железами на поверхности мантии и образуют как бы два пучка по обе стороны их тела. Причем, эта область надежно спрятана внутри раковины и не может оказаться на поверхности. Как показали эксперименты ученых, плотная и непрозрачная раковина рассеивает свет исключительно с определенной длиной волны от 480−520 нанометров. «Если через раковину светить красным или синим светом, то никакого рассеяния не произойдет», — говорит Дихейн.

Скорее всего, исключительная способность раковины рассеивать свет, считают авторы, формировалась в процессе эволюции одновременно с твердой минерализованной раковиной.

Способ защиты

По словам ученых, при помощи света улитки не только отпугивают врагов. Способ может работать и в качестве так называемой вторичной защиты. Когда к улитке приближается крупный хищник, например, краб, свет от раковины делает его более заметным для других хищников. «Таким способом улитка как бы говорит: «он собирается меня съесть, нападайте на него!», — рассказывает Дихейн.

«Интенсивность света во время эксперимента зависела от того, насколько близко приближались к улиткам другие животные, и от того, насколько быстро они двигались. Амфиподы вызывали самую интенсивную вспышку света, затем в порядке убывания следовали десятиногие ракообразные и полихеты. Причем, различие в интенсивности свечения достигало шести раз», — пишут авторы.

По мнению ученых, раковина рассеивает и усиливает свет значительно лучше, чем любые созданные для этих целей человеком приборы. «Понимание того, как это происходит, как работает такая раковина, должно вдохновить специалистов на создание подобных материалов», — считают авторы исследования.

Результаты исследований доктора Дихейна и Вилсон опубликованы в статье «Bioluminescent signals spatially amplified by wavelength-specific diffusion through the shell of a marine snail» опубликована в последнем номере журнала Proceeding the Royal Society B.

Источник: Infox.ru

Исследование взаимоотношений бактерий и вирусов-бактериофагов помогло учёным понять, как появилась простейшая иммунная система.

"Тщательное исследование фрагментов чужого кода в геномах различных бактерий поможет найти их слабые места, а значит, создать новые эффективные антибиотики", – уверен автор работы Томас Вуд (фото Texas A&M University) Профессор Томас Вуд (Thomas Wood) и его коллеги из Техасского университета при помощи специальных ферментов вырезали из ДНК бактерии в общей сложности 166 тысяч нуклеотидов, принадлежащих различным вирусам.

В статье в журнале Nature Communications авторы исследования пишут: кишечная палочка сразу же стала более чувствительной к антибиотикам. Это позволило выдвинуть вирусную версию происхождения иммунитета.

Но вредоносный для бактерии механизм срабатывал не всегда, иногда мутации, происходящие в ходе удвоения хромосом, нарушали планы вирусов. Новая частица не появлялась на свет. Вместо этого в ДНК бактерий сохранялся код вируса, а сама она подчас получала возможность бороться с новыми захватчиками.

Согласно эволюционной теории, полезная добавка закреплялась в геноме процветающих организмов и передавалась следующим поколениям. "На протяжении миллионов лет вирусы становились частью бактерий, "обучали" их новым возможностям, передавая гены, белки и ферменты", — рассказывает Вуд.

По мнению профессора, именно этот процесс заимствования можно считать зарождением первой иммунной системы. "Бактерии заполучили в своё пользование белки, которые помогли им сопротивляться антибиотикам, защищаться от окисления клеток, в общем, противостоять уничтожению", — добавляет Томас.

Ранее биологи полагали, что вирусная ДНК "молчит" и практически не участвует в жизни бактерий. Читайте также о вирусном коде в геноме человека, о том, как в ДНК плодовой мушки была обнаружена полная копия генома бактерии-паразита, а ещё о первой трансплантации всего генома между видами, читайте так же о том, как биотехнологии воскресили древнюю бактерию, как бактерии убивают друг друга и о том, как возникла чума.

Источник: MEMBRANA

Если интерпретация этой находки не изменится, учёным придётся едва ли не вдвое увеличить возраст нашего биологического вида. Зубы людей, извлечённые из пещеры в центральной части Израиля, датированы 400-200 тысячами лет.

Один из зубов, возможно, древнейшего из найденных Homo sapiens (фото Oded Balilty/AP) Раскопки в пещере Кесем (Qesem) и анализ окаменелостей вела международная команда археологов и антропологов, возглавляемая специалистами из университета Тель-Авива (Tel Aviv University). Учёные отмечают, что до сих пор старейшие останки сапиенсов насчитывали в возрасте около 200 тысяч лет и происходили из Эфиопии.

Ещё останки из пещеры Кесем. Справа показана томограмма зуба (фото Israel Hershkowitz/TAU) Между тем, по мнению некоторых учёных, ещё остаётся шанс, что анализ окаменелостей неточен и речь тут идёт об останках всё же не человека разумного, а его предков.

Один из авторов открытия, профессор Ави Гофер (Avi Gopher), заявил, что тут, конечно, необходимы дальнейшие исследования, но если нынешняя догадка подтвердится — она изменит всю картину эволюции.

В журнале American Journal of Physical Anthropology вышла статья, посвящённая находке. (Читайте также о скрещивании сапиенсов и архаичных гомининов, а ещё о пересмотре даты миграции первых людей из Африки, о том, что 120 тыс лет назад люди уже жили в Аравии и о патриокальном поселении неандертальцов).

Источник: MEMBRANA

Учёные Израиля и Великобритании изучили единственное в своём роде живое существо – шершня, пигменты кутикулы которого преобразуют энергию солнца в электричество.

Большую часть энергии шершни получают из еды, но, как выясняется, у них есть и дополнительный источник (фото Naturwissenschaften) О том, что восточный шершень (Vespa orientalis) производит энергию при помощи экзоскелета, Мэриан Плоткин (Marian Plotkin) и её коллеги из университета Тель-Авива (Tel-Aviv University) догадывались давно.

Энтомологи много лет исследовали экзоскелет насекомого и установили, что в тёмной части брюшка содержится много меланина, а в светлой ксантоптерина (xanthopterin).

Однако только теперь выяснилось, что оба пигмента участвуют в процессе переработки энергии солнечного света. В своей статье, опубликованной в журнале Naturwissenschaften, энтомологи отмечают, что лишь небольшое количество падающего света отражается обратно во внешнюю среду.

Пока не ясно, как шершни используют эту дополнительную подпитку и для чего она им. Ведь ксантоптерин "поглощает" всего лишь 0,335% поступающей энергии (для сравнения: эффективность средней солнечной батареи составляет 10-20%).

Биологи выделили ксантоптерин (под графиком вольт-амперной характеристики показана его структурная формула). Затем вещество растворили и поместили на электрод фотоэлемента (на снимке слева). Учёные осветили ячейку и обнаружили, что пигмент помогает вырабатывать электричество (фото и иллюстрация Naturwissenschaften) "Мы наблюдали сбор солнечной энергии у растений и бактерий, но у животных – никогда", — изумляется Плоткин. Осталось выяснить, является ли эта способность исключительной или же она свойственна другим насекомым, например бабочкам. (Узнайте также о "гибридном" фотосинтезирующем слизняке.) 

Источник: MEMBRANA

Исследователи идентифицировали все гены, входящие в состав этих растений. Новые знания можно использовать для модификации их вкусовых, ароматических и иных полезных для человека качеств.

А вкус теперь будет!.. (Фото Luciana Yoshime.) Земляника лесная (Fragaria vesca) имеет самый маленький растительный геном после резуховидки Таля, которая является модельным растением в генетических исследованиях. В землянике насчитывается 240 млн пар оснований в молекуле ДНК, которые образуют 14 хромосом.

Её геном выявлен международной группой из 75 исследователей во главе с американцем Кевином Фолтой (Институт пищевых и сельскохозяйственных наук при Флоридском университете) и выложен в открытый доступ.

Благодаря открытию можно будет генетически изменять свойства растения, причём не только самой лесной земляники и её садовой разновидности (которую традиционно, хотя и некорректно, именуют клубникой), но и её дальних родственников из семейства розовых. К последним (вы, наверное, удивитесь) относятся многие плодовые культуры — например, яблоня, груша, слива, персик и черешня.

Ещё одно аналогичное завершившееся исследование касается какао (Theobroma cacao), цепочка генов в котором сложнее, чем в землянике. О расшифровке примерно 90% генома какао было объявлено в сентябре, а окончательную работу проделали специалисты французского Центра международного сотрудничества в сфере агрономических исследований (CIRAD). Её результаты опубликованы в журнале Nature Genetics.

Исследованию подвергся редкий и дорогой сорт криолло («пряное какао»), на который приходится лишь 5–10% мирового производства. Сорт в значительной степени подвержен заболеваниям и климатическим воздействиям, однако генетики смогут теперь устранить эти недостатки — на радость любителям шоколада.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

 Северный магнитный полюс, как известно, дрейфует из года в год. С тех пор как его впервые обнаружил шотландский исследователь Джеймс Кларк Росс, магнитный полюс перемещался сравнительно медленно — менее чем на 15 км в год. Но в 1990-х годах он вдруг начал набирать скорость и теперь движется в северо-северо-западном направлении, покрывая более 55 км в год. Если так будет и дальше, лет через десять он окажется в Сибири.

За магнитным полюсом не угнаться! (Фото Podknox.) Без ответа остаётся главный вопрос: почему это происходит?

Очередное объяснение предложили Арно Шульят и его коллеги из парижского Института физики Земли. По их мнению, дело во вращении некоего магматического потока прямо под Арктикой. Компьютерное моделирование показало, что на границах внутреннего ядра формируются столбы магмы со сравнительно низкой плотностью. Затем они поднимаются вверх по «цилиндру», центральная ось которого совпадает с осью вращения Земли. Из-за быстрого вращения планеты в них происходит сильное винтовое движение (подобное исследователи наблюдали в лабораторных экспериментах с водой).

В ядре такие спиральные столбы искажают линии магнитного поля, создавая так называемый полярный магнитный апвеллинг. Если последний попадает в арктическую мантию, он создаёт участок повышенной магнитной активности (в каком-то смысле — земной аналог солнечных пятен), и несколько апвеллингов могут объяснить внезапное ускорение северного магнитного полюса. Измерения магнитного поля, проведённые в районе Новосибирских островов, кажется, соответствуют этой гипотезе.

Результаты исследования опубликованы в журналах Eos и Journal of Geophysical Research — Solid Earth

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Эксперименты, проведённые группой американских учёных, поставили под сомнение общепринятый взгляд на птериготидов (семейство ракоскорпионов) как на одно из самых высоких звеньев пищевой цепи палеозойского океана.

Вверху: Acutiramus, хватающий добычу (мягкотелую и относительно слабую в данном случае) и пригвождющий её ко дну. Внизу: детальное изображение его клешни. (Иллюстрация William L. Parsons / Buffalo Museum of Science.) Птериготиды жили 470–370 млн лет назад. В эту группу входили особи, которые считаются крупнейшими членистоногими в истории планеты. Длина тела таких существ достигала двух с половиной метров. Мысль о том, что они были своего рода тираннозаврами мира беспозвоночных, выглядит вполне естественной.

Но Ричард Лауб (Музей науки Буффало), Виктор Толлертон (Музей штата Нью-Йорк) и Ричард Беркоф (Технологический институт Стивенса) сумели показать, что механические ограничения клешни ракоскорпиона Acutiramus не позволяли ему пробивать внешнюю оболочку мечехвоста средних размеров без вреда для себя.

Учёные предполагают, что этот и, возможно, прочие эвриптериды вовсе не были прожорливыми хищниками. Практическая сила клешни составляла всего 5 Н, в то время как для пробивания брони мечехвоста необходимо 8–17 Н.

Отмечается также, что отсутствие аналога локтевого сустава между клешней и телом ракоскорпиона ограничивало его движения. Это позволяло животному более эффективно ловить добычу, лежащую на морском дне, чем цепляться за быстро плывущих рыб и прочих существ. Зубчатые шипы, которыми были усеяны клешни, вероятно, помогали ему хватать и кромсать жертву, но как активный хищник Acutiramus действовать не мог. Скорее всего, он был падальщиком или даже вегетарианцем.

Результаты исследования опубликованы в журнале Bulletin of the Buffalo Society of Natural Sciences.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Подимперия: Внеклеточные организмы

Эволюция внеклеточных организмов

Появление первых клеточных организмов: более 4 млрд лет назад

Рис. 1. БактериофагПервая жизнь на нашей планете возникла более 4 млрд лет назад. Эти существа не имели ни ДНК, ни даже РНК и еще небыли заключены в клеточную оболочу. Роль РНК у первых самовоспровоизводящихся живых организмов одновременно являвшейся и носителем наследственной информации, и средством её дальнейшего воспроизводства выполняла пептидная нуклеиновая кислота, остовом которой служила цепочка, образованная мономерами N-(2-аминоэтил) глицина (АЭГ) [1]. В дальнейшем произошло её усложнение которое привело к образованию РНК [2]. К сожалению до наших дней все эти организмы не дожили, но оставили после себя обширное потомство в виде всех живущих существ на Земле.

Примерно 3,5-4,0 млрд лет назад из живших тогда одноклеточных существ произошли первые вирусы, которые на данный момент являются единствеными представителями внеклеточных организмов.

Разделение классификации: