Китайские ученые расшифровали геном лучеперой рыбы, обитающей в самом глубоком месте Мирового океана — Марианском желобе. Чтобы выдерживать давление, в сотни раз превышающее атмосферное, и полное отсутствие света, ее организм претерпел несколько серьезных изменений на генном уровне за довольно короткое время. Последние экспедиции показали, что в этой бездне живут и даже процветают множество существ.

Очередная экспедиция Национального управления океанических и атмосферных исследований (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) на судне Okeanos Explorer проводится с 20 апреля по 10 июля 2016 года.

Рыба семейства афионовых (Aphyonidae)Целью изучения является глубочайший океанский желоб. Он тянется вдоль Марианских островов на 1 500 километров, имеет V-образный профиль: крутые (7−9°) склоны и плоское дно шириной 1−5 км, которое разделено порогами на несколько замкнутых депрессий. У дна давление воды достигает 108,6 МПа, что примерно в 1072 раза больше нормального атмосферного давления на уровне Мирового океана. Самая глубокая точка Марианского желоба, «Бездна Челленджера», залегает на отметке 10 994 м ниже уровня моря.

Специалисты, работающие на Okeanos Explorer, опускают дистанционно управляемый аппарат, который ведет видеосъемку на разных глубинах, предоставляя специалистам бесценный научный материал. В числе самых необычных открытий — обнаружение рыбы семейства афионовых (Aphyonidae). В научных каталогах она описана только по пойманным или мертвым особям; в естественной среде обитания ее ранее никто не видел.

Лучеперая рыба семейства афионовых, как и другие представители отряда ошибнеобразных (Ophidiiformes), живет на глубинах около 2000−6000 метров. Ее узкое 10-сантиметровое тело с небольшой головой покрыто прозрачной кожей и лишено чешуи; спинной плавник длинный, а анальный совмещен с хвостовым. Среди других отличий Aphyonidae от большинства рыб — отсутствие плавательного пузыря.

Снятая на камеру рыба-призрак плавала на глубине 2400 метров. Смотрите полную видеотрансляцию со дна Марианской впадины.

Источник: Nat-geo

Любители морепродуктов должны быть благодарны массовому вымиранию, погубившему динозавров в конце мелового периода. Как выяснили палеонтологи, именно вслед за этим событием в океанах резко возросла численность лучеперых рыб, которые в наши дни являются самыми разнообразными морскими позвоночными.

К такому выводу пришли американские специалисты из Институт океанографии Скриппса, чья статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Лучеперые рыбы насчитывают около 30 тысяч видов, что составляет половину всех позвоночных животных на Земле. Считалось, что всплеск их разнообразия произошел примерно 50-100 миллионов лет назад. Чтобы лучше разобраться с причинами этого явления, авторы статьи проанализировали донные отложения Тихого и Атлантического океанов, добытые в ходе бурения.

Ученые подсчитали количество зубов лучеперых рыб, содержащихся в образцах, и сопоставили их с количеством чешуи хрящевых рыб, которая была найдена в тех же пробах. Выяснилось, что на протяжении второй половины мелового периода соотношение зубов и чешуи составляло примерно 1:1, однако затем оно выросло до 3:1 и оставалось таким как минимум первые 24 млн лет кайнозойской эры. Кроме того, в это время в отложениях значительно увеличилось число крупных зубов.

По словам ученых, всё это свидетельствует о возросшей экологической роли лучеперых рыб. Примечательно, что перелом совпадает с массовым вымиранием, произошедшим 66 млн лет назад, на границе мезозоя и кайнозоя. В это время вымерли не только динозавры и другие сухопутные животные, но и многие морские организмы, такие как плезиозавры, мозазавры и аммониты. Возможно, именно это и спровоцировало перестройку сообществ лучеперых рыб.

Как отмечают исследователи, в мезозое по сравнению со скатами и акулами лучеперые рыбы были мелкими и немногочисленными, подобно млекопитающим, жившим в это же время и оттесненным на второй план динозаврами. Соответственно, исчезновение групп, сдерживавших их развитие, позволило и лучеперым рыбам, и млекопитающим одновременно вырваться вперед.

Источник: infox.ru

Костный мозг – загадочное и не до конца изученное приобретение высших животных. Детали его работы и этапы эволюции до сих пор вызывают у ученых множество вопросов. Ответить на некоторые из них, касающиеся первых этапов появления этого интереснейшего объекта, попыталась команда французских и шведских исследователей.

Eusthenopteron. Реконструкция Günter Bechly.  Палеонтологи университета Упсалы и Европейского центра синхротронных исследований обнаружили несомненные остатки костного мозга в плечевой кости Eusthenopteron – девонской кистеперой рыбы, обладавшей некоторыми чертами строения ранних тетрапод. Датируемый возрастом 370 млн лет образец может считаться первым костным мозгом в истории.

Стоит напомнить, что у млекопитающих и птиц костный мозг размещается в полостях длинных костей конечностей и играет важную роль в процессах кроветворения и обеспечения иммунной защиты организма. В теле здорового взрослого человека, например, костный мозг ежедневно производит от ста миллиардов до одного триллиона новых кровяных клеток. У рыб же некий аналог костного мозга присутствует в костях черепа некоторых таксонов, но его функции намного уже, а активность – слабее.

Изучив с помощью трехмерной микротомографии, не повреждающей образец, плечевую кость Eusthenopteron, исследователи обнаружили в ней уже вполне сформировавшийся костный мозг. В частности, мощный пучок синхротрона высветил внутренние полости кости, расположенные в ней каналы кровеносных сосудов и даже молодые клетки крови.

"Мы обнаружили, что костный мозг, безусловно, сыграл важную роль в удлинении плавниковых костей, воздействуя на них через сложное взаимодействие с губчатой тканью кости, – рассказала исследователь университета Упсалы Софи Санчес. – Эти внутренние взаимодействия, известные по молекулярным экспериментам над современными млекопитающими, оказывается, являются примитивными для всех четвероногих".

Открытие костного мозга у ранних предков тетрапод очень важно для понимания эволюционных шагов, которые привели к формированию тетраподной архитектуры костей конечностей и возникновению сложной и функционально важной ткани, которой является костный мозг. Оно стало также впечатляющей демонстрацией возможностей синхротронной микротомографии, пишет Science Daily.

"Без 3D-информации, предоставленной синхротроном, мы никогда не смогли бы понять внутреннюю организацию пространства мозга, – отметил Пер Альберг из университета Упсалы. – Если вырезать кусочек из кости, это непоправимо повредило бы образец и мы увидели бы лишь неинформативные шаблоны отверстий на поверхности разреза. С помощью синхротрона мы можем обозреть всю внутреннюю структуру кости и понять, как организовано развитие мозга, вообще не причиняя каких-либо повреждений кости".

Источник: PaleoNews

Лучеперая рыба Leedsichthys problematicus из юрского периода подтвердила свой титул самой крупной рыбы всех времен и народов. Остатки гигантского животного длиной в 16,5 м обнаружили ученые в одном из карьеров британского графства Кембриджшир, близ Питерборо.

Лучеперая рыба Leedsichthys problematicus Группа палеонтологов из Национальных музеев Шотландии и университетов Глазго и Эдинбурга, изучив окаменелости лидсихтиса, собранные в разных частях земного шара, пришла к выводу, что эта рыба в первые 20 лет своей жизни вырастала до 8-9 метров, а к 38 годам достигала 16,5 метра. Теоретически, некоторые лидсихтисы могли превосходить габаритами современную китовую акулу, считающуюся самой крупной рыбой в мире, уверены палеонтологи.

Уточнить размеры нового рекордсмена помогла случайная находка почти полного скелета этой рыбы очень хорошей сохранности. Два студента работали над своей курсовой в карьере близ Питерборо и случайно наткнулись на кости лидсихтиса, торчащие из породы. Это стало настоящим прорывом в изучении рыбы, от которой до сих пор находили лишь разрозненные фрагменты.

Профессор Джефф Листон из Национальных музеев Шотландии рассказал, что команда ученых внимательно изучила все известные окаменелости, в том числе и скелет, найденный в Питерсборо, обращая внимание и на структуры роста, которые, подобно кольцам на стволе дерева позволяют узнать возраст древнего существа.  "До сих пор мы не имели четкого представления о реальных размерах этой рыбы, поскольку нам попадались лишь разрозненные фрагменты, а ее скелет сохранялся очень плохо. Можно даже сказать, что всякий раз, когда мы прежде пытались оценить размер лидсихтиса, мы просто разводили руками в воздухе", – признался палеонтолог.

По мнению ученых, Leedsichthys problematicus является важным недостающим элементом эволюционной истории рыб, млекопитающих и морских экосистем. Он питался планктоном и даже обзавелся специальной сетью, прикрывавшей жабры, что делало его очень похожим на рыболовецкий трал. По словам Листона, уникальная сетчатая структура, напоминавшая пчелиные соты, крайне редко сохраняется в ископаемом состоянии и совсем не похожа на фильтрующие устройства китов и акул. Именно эта сетка сделала лидсихтиса настолько успешным животным, что его остатки находят по всему миру – от северной Германии и французского побережья Нормандии до Мексики и пустыни Атакама в Чили.

"Мы знаем, что гигантские животные, питающиеся планктоном, сегодня являются одними из самых крупных позвоночных. Лидсихтис стал первым в истории, кто занял это место", –заявил Листон.

"Эта рыба первой освоила экологическую нишу, которую сегодня заполняют синие киты, и хрящевые рыбы, такие как манты, гигантские и китовые акулы. До этого позвоночные, питающиеся морской взвесью, не достигали и полуметра в длину, – продолжает профессор.– Изменилось что-то важное. Появление крупных планктоноядов именно в то время имеет большое значение как явное свидетельство серьезных изменений в популяциях планктона в океанах юрского периода, возможно – появления каких-то рачков или чего-то еще".

"Очевидно, что из-за своих размеров Leedsichthys может считаться харизматичным. Но для экологов более интересен не он сам, а те экологические процессы, которые дали возможность появиться и процветать такому гиганту", –отметил Колин Адамс, директор Шотландского центра экологии и окружающей среды.

Также любопытно, что появление гигантского Leedsichthys практически совпало с возникновением гигантизма у сухопутных динозавров, пишет PhysOrg. Однако, не смотря на свой огромный размер, он смог просуществовать не более 10 млн лет, хотя ближайшие его родственники из семейства Pachycormidae, измельчав до 4-6-метровой длины, дожили до самого конца мезозоя и были уничтожены, скорее всего, той же катастрофой, что привела к вымиранию динозавров.

Источник: PaleoNews

Без кислорода жизни нет, и все организмы неустанно заботятся о том, чтобы эффективно снабжать свои органы и ткани этим газом. Всё, что связано с газообменом, изучается довольно давно, и, казалось бы, белых пятен тут быть не может. Тем не менее эти самые физиологические, генетические и молекулярно-биохимические уловки, повышающие эффективность газообмена, столь разнообразны, что до сих пор интригуют учёных. Интригуют настолько, что в журнале Science, например, вышло сразу три статьи, посвящённые особенностям газообмена у разных групп животных.

Схема молекулы миоглобина. (Иллюстрация giselaguarneros.)Самыми изобретательными в смысле снабжения тканей кислородом считаются водные животные, особенно те, что начинали свою эволюцию на суше, но потом вернулись в водную стихию — как китообразные. В первой из статей как раз и говорится об особенностях газообмена у китов, точнее, об особенностях их миоглобина. Миоглобин — это мышечный белок, который запасает кислород и снабжает им мышцы; он же придаёт мышцам красный цвет. Очевидно, чем больше миоглобина, тем больше кислорода удастся запасти, и у животных, которые ныряют глубоко и надолго, миоглобина в мышцах так много, что они выглядят уже не красными, а чёрными.

Скелет пакицета — древнейшего предка китов. (Фото Esteban Rivas.)Однако миоглобин в таких концентрациях должен слипаться и превращаться в бесполезные белковые скопления. Но, как пишут Майкл Беренбринк и его коллеги из Ливерпульского университета (Великобритания), у китов миоглобин имеет некоторые особенности: его молекулы несут избыточный положительный заряд, из-за которого они отталкиваются друг от друга — как одноимённые полюса магнита. То есть «водный» миоглобин защищают от слипания электростатические силы.

Однако исследователи этим не ограничились — они попытались восстановить молекулы миоглобинов, которые были у предков современных китообразных. А по структуре миоглобина можно было прикинуть, сколько времени мог проводить под водой тот или иной ископаемый организм. Так учёным удалось показать, что древний наземный предок современных китообразных по имени пакицет, хоть и жил вблизи водоёмов, мог проводить под водой не более 90 секунд. При этом по размерам тела пакицет не превосходил современного волка. Но уже спустя 15 млн лет шеститонный базилозавр мог нырять на 17 минут. Ну а нынешние киты проводят под водой более часа.

Другая работа, выполненная международной командой учёных из Австралии, Франции, Италии и Канады, посвящена гемоглобину лучепёрых рыб. Гемоглобин представлять не надо, это, наверное, самый известный из белков крови (и вообще — из белков). Однако у некоторых организмов гемоглобин имеет любопытные особенности. Например, гемоглобин рыб сверхчувствителен к кислотности и быстро избавляется от кислорода, если кислотность среды начинает расти. Если, скажем, в воде оказывается чуть больше углекислого газа, который повышает кислотность, то рыбий гемоглобин старается избавиться от кислорода («эффект Рута»).

Иными словами, в условиях повышенной кислотности ткани должны быстро насыщаться кислородом. Это действительно так в случае плавательного пузыря, когда гемоглобин интенсивно накачивает его кислородом, чтобы не дать рыбе задержаться на слишком большой глубине, в области высокого давления. То же самое исследователям удалось увидеть и в рыбьих мышцах: они вводили в мышцы сенсор, чувствующий уровень кислорода, и помещали рыб в воду, насыщенную CO₂. Кислород в мышцах немедленно подскакивал на 65%. Видимо, в тяжёлых условиях важно было насытить ткани кислородом, чтобы выдержать стресс. Учёные полагают, что, например, лосось может подниматься по реке, преодолевая препятствия, как раз благодаря такому свойству гемоглобина, насыщающему мышцы кислородом.

Белоногие хомячки, обитающие в горах, пользуются особой версией гемоглобина. (Фото n.clark.)В третьем материале, написанном коллективом авторов из Университета Небраски в Линкольне (США) и Университета Орхуса (Дания), речь идёт опять-таки о гемоглобине, но на примере совсем не водного животного — белоногого хомячка. Эти грызуны живут на разных высотах над уровнем моря, что и отражается на структуре их гемоглобина: у тех хомячков, что забрались высоко, гемоглобин лучше связывает кислород. То есть даже при пониженной его концентрации гемоглобин всё равно выхватит кислород из воздуха и доставит куда надо. В этом нет ничего неожиданного, однако авторы работы обнаружили любопытное свойство у мутаций, которые отвечали за разницу в сродстве к гемоглобину. Этих мутаций было двенадцать, причём крайне важным был контекст. Если мутация оказывалась в определённой комбинации с другими, то эффект от неё был положительный. Если же благоприятного контекста не было, мутация вела к обратному эффекту — гемоглобин начинал хуже связывать кислород. То есть польза и вред от мутации (по крайней мере в случае гемоглобина у белоногих хомячков) — понятия относительные, а не абсолютные.

Все перечисленные работы посвящены главным газообменным белкам, однако, разумеется, модификациями в гемоглобинах и миоглобинах дыхательные усовершенствования не исчерпываются. Легко заметить, что во всех случаях адаптации в физиологии и молекулярной механике газообмена возникали, когда животным нужно было решить стрессовую проблему — например, выйти в новую среду обитания или преодолеть изменения в окружении. Если учесть, что прогресс человеческой цивилизации тоже подчас приводит к сильному недостатку кислорода (что в первую очередь касается жителей мегаполисов), то не пора ли и нам перенять что-то из газообменных изобретений китов? Или хотя бы белоногих хомячков?..

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА