3D-реконструкция спинного хребта четвероногих показала, что первые сухопутные животные передвигались подобно современным тюленям.

Ихтиостега (реконструкция Джулии Молнар)В числе участников исследования была ихтиостега — зубастое создание свирепого вида, жившее 374−359 млн лет назад и являвшееся переходным видом между рыбами и сухопутными животными. Ихтиостега обитала в мелководье и болотах, привлечённая туда, скорее всего, изобилием пищи. По-видимому, она могла вылезать на пологий берег на передних лапах, либо подскакивая в манере илистых прыгунов, либо, что более вероятно, подтягивая тело наподобие ластоногих.

Позвонки ихиостеги (изображение Julia Molnar)Ведущий автор исследования Стефани Пирс из Кембриджского университета (Великобритания) полагает, что полученный результат заставит переписать учебник по эволюции позвоночника среди ранних животных с конечностями.

Хребет изучался следующим образом. Первым делом останки возрастом около 360 млн лет обрабатывались синхротронным излучением высокой энергии. Тем самым удалось получить рентгеновское изображение с высоким разрешением. Это и позволило произвести реконструкцию вымершего позвоночного с исключительной детализацией.

Сегодня все четвероногие обладают позвоночником, который сформирован костяными сегментами (позвонками), связанными в один ряд от головы до хвоста (или таза). У современных тетраподов (в том числе у человека) каждый позвонок представляет собой одну кость, тогда как у ранних позвоночных они состояли из нескольких частей.

Грудной отдел ихтиостеги под разными углами. Цветом обозначены (по легенде слева направо) шейные рёбра, клейтрум, грудные рёбра, нейральные дуги, интерцентры, плевроцентры и грудинные элементы. (Изображение Royal Veterinary College / S. Pierce.)На протяжении более чем ста лет считалось, что позвонки ранних тетраподов состояли из трёх наборов костей: кость спереди, кость сверху и пара сзади. Новое исследование показало, что всё наоборот. Первая кость (intercentrum) в действительности задняя. Это важно, поскольку понимание того, как состыковывались кости, позволяет оценить подвижность позвоночника и тем самым составить модель распределения сил между конечностями.

Сканирование позвонка в ESRF (изображение ESRF / I. Montero)Специалисты не только установили, что ихтиостега ползала подобно тюленю, но и обнаружили ряд костей, простиравшийся сверху до середины её груди. Вероятно, это одна из наиболее ранних попыток создания грудины. Такое образование помогало поддерживать вес во время передвижения по суше.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

После недавнего развенчания антиоксидантов, предпринятого самим Джеймсом Уотсоном, любым работам на тему окислительного стресса и его полезности/вредности для живого организма обеспечено повышенное внимание. Впрочем, исследование учёных из Манчестерского университета (Великобритания) весьма примечательно и само по себе, без учёта текущей общественно-научной конъюнктуры. В статье, опубликованной в Nature Cell Biology, авторы пишут, что для успешной регенерации конечностей амфибиям требуется повышенная концентрация перекиси водорода — вещества, которое для живых клеток считается убийственным.

Головастики помогли учёным узнать про роль кислородных радикалов в регенерации тканей. (Фото Don Johnston.)Способность земноводных регенерировать давно занимает учёных: головастик, потерявший хвост, отрастит его заново за одну неделю (ни одному млекопитающему такое и не снилось). Исследователи очень хотят понять, какие гены у амфибий отвечают за их удивительные регенеративные способности и можно ли эти гены мобилизовать у зверей. В своей работе учёные из Манчестерского университета наткнулись на два таких гена, которые были абсолютно необходимы для регенерации тканей, но при этом самым активным образом повышали уровень кислородных радикалов.

Но, возможно, повышенный уровень реактивных форм кислорода есть лишь побочное следствие работы этих генов? Оказалось, что нет: концентрация перекиси водорода у головастика мгновенно возрастала после ампутации хвоста и держалась на повышенном уровне всё время, пока хвост отрастал заново. Исследователи пытались снизить количество пероксидных радикалов, либо заливая их антиоксидантами, либо просто выключая «пероксидные» гены. В обоих случаях восстановление тканей у головастика замедлялось до полной остановки.

По словам учёных, кислородные радикалы крайне необходимы для активации так называемого сигнального пути Wnt — цепочки молекулярных реакций, участвующих практически во всех регенерационных системах, когда-либо попадавших в поле зрения науки. В том числе и тех, что работают у нас с вами.

Вполне возможно, что в будущем кислородные радикалы станут одними из «столпов» регенеративной медицины — с их помощью человек сможет отращивать себе ткани, органы и вообще конечности. Впрочем, это пока что научная фантастика. Пока же можно сказать, что эра заведомо полезных и хороших антиоксидантов подходит к концу: пришла пора пересмотреть роль «вредных агрессивных» радикалов в молекулярной и клеточной биологии.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Из-за таяния льдов гены белых медведей растворяются в популяции бурых медведей гризли.

Полярный медведь с признаками гибридизации В 2006 году охотники убили необыкновенного арктического медведя – белого с коричневыми пятнами. Генетики проанализировали ДНК животного и пришли к выводу, что мишка не испачкался, а появился на свет от двух разных видов – медведя полярного и медведя гризли. Полярного гризли ученые назвали «пиззли» (pizzly). В 2010 году канадские охотники подстрелили еще одного такого медведя, который оказался гибридом во втором поколении.

Биологи объясняют, что межвидовая гибридизация случается. Правда, обычно животные разных видов спариваются не самостоятельно, а по инициативе селекционеров. Поэтому, встретив гибридных мишек в дикой природе, ученые несколько удивились и обеспокоились.

Поводом для беспокойства и околонаучных спекуляций стал тот факт, что с начала 1980−х годов в полярной зоне периодически появляются гибриды морских животных. Брендан Келли (Brendan Kelly) из Национального центра по контролю океана и атмосферы (National Oceanic and Atmospheric Administration) и его коллеги из Университета Аляски (University of Alaska) и Массачусетского университета (University of Massachusetts) уверены, что участившееся межвидовое скрещивание – еще один фактор, способствующий исчезновению белых медведей. Исследователи поясняют, что первопричина межвидового скрещивания – изменения климата, в результате которых ранее изолированные популяции начинают делить одну экологическую нишу. Естественные ледовые барьеры исчезают, открывая путь для межвидового взаимодействия. «Чем чаще изолированные родственные виды будут встречаться друг с другом, тем больше вероятность, что редкие виды животных и их геномы вольются в «общую чашу» доминирующих видов вовсе исчезнут», — пишут биологи в статье, опубликованной в Nature.

По предварительным подсчетам, в ближайшее время в Арктике может появиться до тридцати четырех гибридных вида. Однако ученые предостерегают от излишней драматизации ситуации. Ведь как ни крути, а межвидовая гибридизация, как, впрочем, и потепление – естественный процесс. Конечно, влияние человека нельзя исключить. Но что-то похожее (резкое изменение скорости эволюции) уже происходило в истории Земли в период так называемого кембрийского взрыва.

Пока что биологи предлагают провести генетическое картирование арктических животных, разработать систему мониторинга за генетической чистотой видов и смоделировать вероятные сценарии развития событий. В случае, если потребуется вмешательство – остановить распространение того или иного вида за пределы его ареала.

Источник: Infox.ru

Испанские ученые выяснили, что обыкновенные стервятники (Neophron percnopterus) — крупные птицы-падальщики заселили территорию Канарских островов только после того, как там оказались первые поселения берберов. Берберы занимались разведением коз, а их останки и стали основной пищей для стервятников.

СтервятникИспанские зоологи под руководством доктора Розы Агудо (Rosa Agudo) с Биологической станции в Доньяне изучали две популяции стервятников — одну на Пиренейском полуострове (143 особи), а другую на одном из островов Канарского архипелага – острове Фуэртевентура (242 особи). «Археологические находки говорят, что первыми людьми, попавшими на территорию Канарских островов, стали берберы. Они пришли из северной Африки. Так как берберы занимались разведением коз, они привели с собой и этих животных. До того крупные млекопитающие на Канарских островах просто не выживали, а обитали лишь мелкие грызуны. Поэтому там не было и птиц-падальщиков — им просто не хватало пищи. Ведь единственным источником пищи для них могли служить морские млекопитающие, выброшенные на берег. Но этого было явно недостаточно», — говорит Агудо.

История заселения Канарских островов

Для начала ученые выяснили, что популяции на Пиренейском полуострове и Канарских островах, действительно, разные. Стервятники острова Фуэртенвентура оказались тяжелее своих родственников на материке на 16%, а размеры их тела — на 3% больше. Генетический анализ также подтвердил различие двух популяций. Доктор Агудо, учитывая эти данные, предлагает даже выделить канарских стервятников в отдельный подвид (Neophron percnopterus majorensis), что означает «обыкновенный стервятник крупный».

«Берберы попали на территорию Канарских островов примерно 2500 лет назад. Для генетического анализа мы использовали короткие фрагменты ДНК — микросателлиты. Анализ показал, что различия между двумя популяциями стали проявляться на генетическом уровне именно в это время — 2500 лет назад. Скорее всего, стервятники и раньше долетали до Канарских островов, но не задерживались там надолго. И только с появлением берберов, когда на острове оказались козы, стервятники заселили остров», — говорит Агудо.

По подсчетам ученых, на острове Фуэртевентура в XV веке, то есть уже после того, как начались завоевания этих территорий европейцами, поголовье коз насчитывало более 60 тысяч. Причем, и сейчас, добавляет Агудо, местное население занимается их разведением. «Но если 2500 лет назад стервятники смогли поселиться на острове только благодаря присутствуют там людей, то вот во второй половине ХХ века из-за влияния человека численность этих птиц стала сильно сокращаться. Это при том, что коз на острове меньше не стало. Причина — нарушение среды обитания да и просто прямое истребление», — говорит Агудо.

Статья доктора Агудо и ее коллег «The role of humans in the diversification of a threatened island raptor», выйдет в журнале BMC Evolutionary Biology.

Источник: Infox.ru

Авторы сенсационной статьи, подтверждающей, что возможна жизнь с ДНК на мышьяке вместо фосфора, поделились подробностями своей работы, чтобы отбиться от вала критики. И призвали коллег повторить их необычные результаты.

Бактерия GFAJ-1 История нашумевшей статьи в Science о бактерии, которая оказалась способна замещать фосфор на мышьяк в своей ДНК, получила продолжение. Первый автор статьи — Фелиса Вольф-Симон из Института астробиологии NASA (Felisa Wolfe-Simon, NASA Astrobiology Institute), а также Роналд Оремленд из Геологической службы США (Ronald S. Oremland, U.S. Geological Survey) публично ответили на критику. Редакция Science опубликовала ответы в интернете, подчеркнув, что они не могут считаться официальной публикацией, так как не прошли рецензирование. Официальные комментарии к статье и ответы исследователей будут опубликованы в журнале в следующем месяце.

Напомним, что ученые культивировали в лаборатории бактерию GFAJ-1 из калифорнийского озера Моно. Питательная среда не содержала фосфатов, но к ней добавляли все большее и большее количество соединений мышьяка – арсенатов. Бактерия успешно росла на такой среде. Анализ показал, что мышьяк содержится в клетках, и что он в форме арсенатов встроился в молекулу ДНК вместо фосфора. Результаты ученые получили в эксперименте с радиоактивной меткой, а также методом рентгеновской спектрометрии.

Критика, в основном, сводилась к тому, действительно ли бактерии могли расти при отсутствии фосфатов, и могли ли соединения мышьяка встраиваться в ДНК, поскольку они очень нестабильны. Ученые ответили на три вопроса методического характера и на один вопрос общего характера. Чтобы не загружать читателей техническими деталями эксперимента, перечислим вопросы и кратко остановимся на сути ответов.

1. Многие спрашивают, очищали ли ДНК с использованием гелевого электрофореза, чтобы избавить ее от всех иных молекул.

На это ученые отвечают, что все манипуляции с ДНК они проводили точно по протоколу с необходимой очисткой. Эксперимент с радиоактивно меченым арсенатом показал, что метка ассоциирована с ДНК/РНК фракцией. Спектрометрия продемонстрировала, что атом мышьяка химически связан с углеродом, а не находится в растворе в виде иона. Судя по длине химических связей, говорят ученые, мышьяк встроен в структуру ДНК в виде арсената, аналогично тому, как фосфор – в виде фосфата.

2. Другие уверены, что ДНК с мышьяком при помещении в воду должна была развалиться на куски. Что Вы можете ответить на это?

Ученые говорят, что низкомолекулярные соединения мышьяка менее стабильны, чем соответствующие соединения фосфора, и быстрее подвергаются гидролизу. Но есть данные, что с увеличением углеродной цепочки их устойчивость возрастает. Поэтому можно предположить, что связанные с биополимерами арсенаты будут более устойчивы к гидролизу. Тем более — в ДНК благодаря ее структуре двойной спирали.

3. Возможно ли, что в культуральной среде содержалось незначительное, но достаточное количество фосфора для жизни бактерий?

Исследователи отвечают, что максимальное остаточное содержание фосфора в среде составляло около 3 μM (микромоль). Они поставили контрольный эксперимент, который показал, что если не добавлять в среду арсенаты, бактерии не выживают при такой микроконцентрации фосфатов. Содержание фосфора внутри клеток при этом недостаточно для того, чтобы покрыть ее потребности.

4. Хотели ли бы Вы сказать еще что-нибудь о Вашем исследовании?

«Мы, группа ученых, собравшихся, чтобы пытаться исследовать действительно интересную проблему, — отвечает Фелиса Вольф-Симон. — Каждый из нас внес вклад в проведение экспериментов и в обсуждение результатов, чтобы объективно определить, с каким явлением мы столкнулись. Мы опубликовали свои результаты в статье и представили их для прессы. Одна из задач публикации состояла в том, чтобы представить данные научному сообществу для совместного поиска ответов на вопросы». Ученые считают, что попытка экспериментально проверить и повторить эти результаты – необходимый механизм для того, чтобы они стали частью научного знания. «Мы рассчитываем работать в сотрудничестве с другими учеными, либо непосредственно, либо предоставляя наши клетки и образцы ДНК для анализа», — добавила Фелиса Вольф-Симон.

Ранее в своем твиттере Фелиса Вольф-Симон высказала свое негативное отношение к PR-акции NASA, вызвавшей ажиотаж и ожидание открытия внеземной жизни: «Мы не можем контролировать пресс-релизы. Я участвовала в создании пресс-релизов, но участвовать — не значит контролировать. Я могу контролировать только свою научную деятельность. РR-машина – это РR-машина. А мы ученые».

«Как молодой ученый, я расцениваю это как опыт, который надо пережить… и обратно в лабораторию!» — говорит Фелиса Вольф-Симон.

Источник: Infox.ru

Древние шлаки свидетельствуют о том, что магнитное поле Земли отличается большей изменчивостью, чем учёные могли себе вообразить.

Пустыня Арава и долина Тимна (фото Chadica) Геомагнитное поле возникает в результате движения расплавленного железа в ядре. Сила поля и его структура постоянно меняются, но медленно. Палеомагнетисты считают, что вековые колебания не превышают 16%. А вот новые данные, полученные в медной плавильне на юге Израиля, рядом с древнеегипетскими рудниками, говорят о том, что сила магнитного поля может вырасти на 40–100%, а затем вернуться в «нормальное» состояние менее чем за двадцать лет.

Если металл застыл очень быстро, по нему можно определить особенности магнитного поля в конкретный момент. Обычно палеомагнетисты изучают для этого вулканическое стекло. Луис Сильва из Университета Лидса (Великобритания) и его коллеги заменили его шлаком, оставшимся после выплавки меди, — по сути, тот же поток лавы, но в меньшем масштабе.

Анализ шлака из Тимны позволил обнаружить, помимо прочего, следы пшеничных зёрен, фиников, винограда и даже человеческого волоса. Всё это позволило датировать работу плавильни рубежом II и I тысячелетий до н. э. 

Образцы затем объединили с уже изученным шлаком рудников Хирбат-эн-Нахас, что на северо-востоке Иордании. В общей сложности в руках учёных оказались данные за 1050–870 годы до н. э.

Часть образцов расплавили и быстро остудили, а затем сравнили с нетронутым шлаком. Выяснилось, что в районе 990 и затем в 900 года до н. э. сила магнитного поля изменялась в 5–10 раз быстрее, чем учёные привыкли видеть, и в 2,5 раза превышала современные показатели.

Есть, впрочем, подозрение, что это какая-то особенность Ближнего Востока, но не всей Земли. Возможно, что просто где-то под Израилем часть особо намагниченного расплавленного железа повернулась как-то необычно.

Результаты исследования были представлены на конференции Американского геофизического союза, а также появятся в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Читайте также о мгновенном перевороте магнитного поля Земли, и о смене магнитных полюсов произошедшей 780 тыс. лет назад.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

На канадском острове Элсмир обнаружен самый северный из «мумифицированных» лесов.

Одна из разновидностей райских птиц обладает уникальным строением пера, которое позволяет ей отражать и рассеивать свет — так же, как это делает зеркальный шар под потолком дискотеки.

Оперение «в стиле диско» (фото Justin Marshall) Особенность обнаружилась при изучении рефлектометром (прибором для измерения коэффициента отражения света) оперения птицы вида Parotia lawesii (синезатылочная паротия), обитающей на востоке и юго-востоке Папуа — Новой Гвинеи.

Соавтор открытия Даниэль Осорио рассказал, что у самцов данного вида бородочки (ответвления от стержня пера) имеют две наружные поверхности. Они отражают свет голубого спектра в разных направлениях. Кроме того, есть третья, внутренняя поверхность, сформированная слоями белка кератина и пигмента меланина. Она отражает жёлтый свет.

Самец Parotia lawesii (иллюстрация Michigan Science Art)Действие птичьих «зеркал» проявляется тогда, когда самец расправляет перья, чтобы исполнить брачный танец перед спариванием. Во время движения перья изменяют свою окраску, становясь поочерёдно то голубыми, то жёлтыми, то чёрными, и самец может управлять этим процессом. К развитию подобной способности могло привести проживание этого вида птиц в нижней части лесного массива, куда поступает узконаправленное солнечное освещение.

Таким образом, цвет оперения у паротии зависит не от пигмента, как, например, в случае с человеческой кожей, а от преломления света — как в мыльном пузыре или бензиновой лужице.

Перья других птиц тоже способны переливаться различными цветами. У обычного голубя шея может менять цвет от зелёного до пурпурного, а цвет колибри зависит от угла зрения и угла падения солнечных лучей. Однако этот механизм был объяснён только сейчас.

Учёным предстоит выяснить, какие ещё птицы могут воспроизводить эффект «зеркального шара». Согласно предположению профессора Джона Эндлера из австралийского Университета Дикина, на это способны и другие живые существа — в частности, бабочки и рыбы.

О результатах исследования было сообщено в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Гусь-пискулька (лат. Anser erythropus)

Гусь-пискулька (лат. Anser erythropus) фото википедия

Голос Гуся-пискульки

Гусь-гуменник (лат. Anser fabalis)

Гусь-гуменник (лат. Anser fabalis)

Голос Гуся-гуменника