Палеонтологи случайно открыли возможное "потерянное звено эволюции" между рыбами и сухопутными животными и выяснили, что первые обитатели суши были похожи на своеобразную помесь змей и рыб, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Lethiscus stocki"Это открытие заставляет нас радикально переосмыслить то, чего могла достичь эволюция при развитии ранних четвероногих существ. Мы привыкли считать, что трансформация плавников в конечности была очень постепенной и медленной. Наша находка показывает, что это изменение было резким и почти мгновенным, и некоторые первые четвероногие теряли ноги практически сразу после их приобретения", — рассказывает Джейсон Андерсон (Jason Anderson) из университета Калгари (Канада).

Как сегодня считают ученые, древнейшие предки человека, лопастеперые рыбы, покинули первичный океан Земли и начали колонизировать сушу примерно 375-370 миллионов лет назад, в конце Девонского периода. Первые настоящие земноводные существа появились гораздо позже, примерно через 20-30 миллионов лет после выхода рыб на сушу.

Как именно происходил этот процесс, никто точно не знает, так как это время является, по сути, гигантским белым пятном для палеонтологов, которое они называют "провалом Ромера". Останки первых амфибий и "рыбо-животных", по пока непонятным для нас причинам, не сохранились в породах того времени. Нам известны лишь единичные примеры причудливых существ этой переходной эпохи, такие как педерпес, уотчерия и акантостега и рыба-тиктаалик, останки которых были найдены в основном в последние десять лет.

Андерсон и его коллеги повторно открыли еще одну необычную окаменелость, которая, как заявляют сами ученые, фактически полностью перечеркивает те представления об эволюции конечностей, которые были выработаны при изучении тиктааликов, акантостег и других "земноводных" Девона.

Это открытие пришло к ученым практически случайно. Они изучали останки древней амфибии Lethiscus stocki, принадлежавшей к числу так называемых аистопод – земноводных, похожих по своей анатомии и образу жизни на морских змей, обитавших в морях Земли в каменноугольном и пермских периодах. В отличие от других примитивных амфибий, у них не было конечностей и они передвигались по суше и в воде, изгибая свое длинное тело.

Останки Lethiscus stocki были открыты в Шотландии более 60 лет назад, и они долгое время не привлекали внимания ученых, так как они сохранились достаточно плохо, и палеонтологам не удавалось понять, как была устроена черепная коробка и некоторые другие части тела этих существ.

Команда Андерсона заполнила этот пробел, просветив останки Lethiscus stocki при помощи компьютерного томографа и реконструировав трехмерную форму черепа, челюстей и других частей тела этой "амфибии".

К большому удивлению палеонтологов, Lethiscus stocki изнутри оказалась совсем не похожей на своих предполагаемых родственников – она была гораздо более примитивно устроена и больше похожей на рыбу, чем на земноводное.

Проанализировав все необычные черты этих животных и сравнив их с обликом педерпеса, тиктааликов и прочих древних "пионеров" освоения суши, ученые пришли к выводу, что находка из Шотландии является на самом деле не аистоподом, а "потерянным звеном" в эволюции сухопутных животных или его ближайшим родичем.

Существование подобных змееподобных существ в эту эпоху, как считает Андерсон, говорит о том, что история эволюции ног и перехода к сухопутному образу жизни была не такой простой, как считалось ранее, и могла параллельно идти разными путями. Кроме того, не исключено и то, что ноги могли несколько раз появиться и исчезнуть в ходе ранней эволюции амфибий.

Источник: РИА Новости

Заражение крови приводит к быстрой гибели организма и массовым нарушениям в его работе из-за того, что некоторые болезнетворные бактерии умеют "перепрограммировать" клетки иммунитета и заставляют их атаковать живые ткани, говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS Biology.

Стрептококки "перепрограммируют" иммунные клетки"Мы обнаружили, что так называемые MAIT-клетки не помогают бороться с инфекцией, а наоборот, являются ее пособниками. Они являются главным источником интерферона-гамма, сигнальной молекулы, связанной с воспалениями и являющейся одной из главной причин наступления смерти. Соответственно, подавление этих клеток может помочь людям избегать развития воспалений и смерти", — рассказывает Мансур Хаерифар (Mansour Haeryfar) из Западного университета в Лондоне (Канада).

Заражение крови, как объясняют ученые, возникает в результате того, что иммунные клетки массово гибнут  от токсинов, содержащихся в оболочке микробов, проникших в кровоток. Попав в кровь и иммунные клетки, эти вещества вызывают воспалительную реакцию и насыщают ее химически агрессивными молекулами. В результате этого работа всей кровеносной и иммунной системы нарушается, и в некоторые органы кровь перестает поступать вообще.

Организм человека и других животных пытается защититься от подобного исхода, вырабатывая набор противовоспалительных белков, помогающих клеткам поддерживать жизнедеятельность в стрессовых условиях. Они помогают далеко не всегда, и примерно в половине случаев человек не переживает подобных нарушений и гибнет.

Хаерифар и его коллеги обнаружили, что у бактерий есть "пособники" внутри организма, так называемые MAIT-клетки. Они считаются своеобразной скорой помощью организма, первой реагирующей на появление инфекций. Как правило, они концентрируются в кровеносных сосудах, коже и других точках, куда бактерии попадают чаще всего, и управляют работой других иммунных клеток, вырабатывая большой набор химических сигналов при встрече с патогенами.

Наблюдая за их реакцией на колонии обычных стафилококков и стрептококков, ученые заметили, что эти клетки начинали вести себя крайне необычно – они как будто сходили с ума и начинали выделять гигантское количество белковых сигнальных молекул, которые заставляли другие иммунные клетки атаковать все подряд, а не только микробов.

Подобное "распыление внимания" иммунной системы приводит к последствиям, крайне благоприятным для микробов, в том числе к тому, что иммунитет фактически начинает уничтожать зараженный организм и при этом быстро истощается. Когда воспалительная реакция заканчивается, то MAIT-клетки почти полностью перестают обращать внимание на микробов, что дополнительно облегчает им жизнь и открывает дорогу для вторичных инфекций.

Соответственно, блокировка или подавление работы MAIT-клеток при развитии заражения крови может спасти жизнь человеку и помочь избежать ослабления иммунитета после выхода из кризисного состояния. Сейчас ученые работают над созданием антител, которые бы могли временно "отключать" MAIT-клетки при наступлении сепсиса.

Источник: РИА Новости

Международная группа ученых из России, Китая и Германии обнаружила, что отличия в строении коры больших полушарий мозга человека и шимпанзе значительнее, чем это считалось раньше, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Сколтеха. Результаты исследования опубликованы в журнале "Nature Neuroscience".

"Несмотря на кажущееся сильное сходство анатомии мозга человека и приматов, микроархитектура коры больших полушарий мозга человека претерпела очень значительные изменения в процессе эволюции" - говорится в пресс-релизе.

Ученые исследовали кору больших полушарий - область мозга, которая получила наибольшее развитие в ходе эволюции. Каждый из шести слоев коры характеризуется особой функциональной ролью в обработке информации, распределением клеток разного типа и организацией связей между ними, различной работой генов. На мышах, которых интенсивно используют в лабораторных исследованиях, показано, что работа более 5000 генов различается в разных слоях коры мозга. Но для человека систематического анализа работы генов в разных частях коры больших полушарий ранее не проводилось.

Ученые анализировали активность генов в разных слоях префронтальной области коры больших полушарий человека, шимпанзе и макаки. В результате они выявили 2320 генов - новых маркеров слоев коры головного мозга, уникальных для человека, а 367 "общих" с шимпанзе генов стали работать совсем в другом слое коры. У шимпанзе, по сравнению с макакой, подобных отличий в работе генов было обнаружено всего 133.

Причем с момента эволюционного разделения линии макак и шимпанзе прошло намного больше времени, чем с момента разделения шимпанзе и человека, а различия при этом меньше - значит, префронтальная кора существенно изменилась уже в ходе эволюции человека.

По словам ученых, результаты исследования дают новые данные об особенностях микроархитектуры и работе генов в тканях человеческого мозга, а также дают большие возможности для разработки новых способов регуляции когнитивных функций человека при нормальном старении и развитии патологий головного мозга.

Необычные эксперименты на мышах помогли биологам подтвердить, что диарея является средством очистки организма от токсинов и патогенов, и раскрыть молекулярные механизмы ее развития, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Host & Microbe.

Бактериальная инфекция"Гипотеза о том, что диарея очищает кишечник от патогенов, вызывает споры среди ученых уже на протяжении нескольких столетий. Мы до сих пор крайне плохо понимаем то, как она влияет на ход кишечных инфекций. Мы попытались найти ответ на этот вопрос, наблюдая за тем, будут ли патогены медленнее выводиться из организма при ее блокировке", — рассказывает Джерролд Тернер (Jerrold Turner) из Гарвардского университета (США).

Для ответа на этот вопрос Тернер и его коллеги приобрели небольшую популяцию мышей, которых они кормили продуктами, зараженными спорами Citrobacter rodentium – микроба, вызывающего воспаление эпителия и другие эффекты, похожие на дизентерию и другие инфекции кишечника у человека.

Заразив грызунов спорами бактерий, ученые наблюдали за развитием инфекции и отмечали все изменения в работе их кишечника до и после развития диареи и воспаления его тканей, вызванных токсинами микроба, которые тот использует для ослабления стенок кишечника.

Эти наблюдения показали, что кишечник мышей начинает реагировать на заражение еще до начала воспаления и повреждения клеток, выделяя два типа белков  — клаудин-2 и интерлейкин-22. Комбинация этих молекул, как показали опыты ученых, и является причиной развития диареи.

В частности, клаудин-2 заставляет эпителий не поглощать воду из перевариваемой пищи и выделять ее назад в кишечник в больших количествах. Это или просто смывает микробов, или мешает им нормально размножаться. В свою очередь, интерлейкин-22 заставляет клетки выделять еще больше клаудина-2, что усиливает эту реакцию и приводит к тем последствиям, которые характерны для любых вспышек проблем с желудком и кишечником.

Открыв подобную взаимосвязь, ученые проверили, что произойдет, если отключить гены, отвечающие за сборку молекул этих белков. Это действие предотвратило развитие диареи, но при этом мыши начали гораздо тяжелее справляться с инфекцией и терять больше массы при заражении Citrobacter rodentium. В свою очередь, усиление работы интерлейкина-22 или клаудина-2 приводило к обратным последствиям – такие мыши гораздо быстрее справлялись с инфекцией, чем их "обычные" сородичи или грызуны с удаленными генами.

Подобные результаты, как считают авторы статьи, разрешают многовековые споры о пользе диареи и показывают, что она действительно помогает организму быстрее справляться с инфекциями и попаданием токсинов в кишечник.

Биосфера определяется в словарях, как оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Но нигде не сказано: где проходят границы биосферы? Когда-то ученые думали, что на дне океанов никто не живет, так как там очень холодно, темно, давит огромный столб воды и отсутствует пища.

Черные курильщикиНо в 1977 году были открыты "черные курильщики" – гидротермальные источники на дне океанов, которые извергают воду температурой до 400 °C. Из-за большого давления эта вода не кипит, а находится в сверхкритическом состоянии. И около этих источников "своя жизнь"! Особенные крабы, рыбы, невиданные ранее живые организмы, жизнь, существующая не за счет фотосинтеза, а за счет хемосинтеза.

Когда-то считалось, что жизни не может быть в горячих источниках, кислотах, холодных пустынях, под землей, а потом были найдены экстремофилы – живые существа, которые приспособлены к абсолютно разным, неприемлемым для нас условиям существования.

Конечно, в основном это микроорганизмы. Но жизнью наполнен каждый миллиметр биосферы: криптоэндолиты живут в микроскопических пространствах внутри скал, анаэробы – в тех местах, где нет кислорода, гиполиты – под камнями в холодных пустынях, пьезофилы – далеко в недрах земли.

Почва в стеклянных колбахНижняя граница биосферы все время отодвигается. Пока жизнь удается найти везде, где проходили такие исследования: на нефтяных месторождениях, в золотых рудниках, подо льдом в Гренландии и Антарктиде, а также в отложениях и скальных породах на дне океана. Понятно, что условия окружающей среды там чрезвычайно неблагоприятные: давление в 10-100 раз превышает атмосферное, а температура может колебаться от нуля до 60 градусов Цельсия.

Однако жизнь есть и там. Вот, например, в Южной Африке на глубине 2,8 км под землей обнаружена уникальная экосистема, всё население которой представлено одним-единственным видом бактерий. Этот микроб (Desulforudis audaxviator), живет в полном одиночестве в горячей подземной воде, на полном "хозрасчете", самостоятельно производя все то, что нужно ему для жизни.  Но обычно в подземных недрах живут "семьями", это много видов микроорганизмов, которые обычно образуют симбиотические комплексы, то есть помогают друг другу, деля между собой биохимические функции.

Насчет верхней границы биосферы также ведутся дискуссии. Недавно учеными ЦНИИ МАШ были проведен эксперимент "Тест", который заключался в том, что космонавты во время выхода в открытый космос, протерли иллюминатор Международной космической станции.

После доставки пробоотборника на Землю, смывы с тампонов и материал тампонов (находившееся в пробоотборнике в вакууме) были проанализированы на присутствие бактериальной ДНК методом гнездовой ПЦР. Результат ошеломил: жизнь  есть и там! Эксперимент "Тест" надежно доказал, что   в пробах космической пыли найдены представителей родов Mycobacteria и бактерии неизвестного рода. Присутствие представителей диких наземных и морских родов бактерий в количестве не менее 10 копий на квадратный сантиметр поверхности МКС указывает на их возможный перенос из стратосферы в ионосферу с восходящей ветвью глобальной электрической цепи.

Хотя, может быть, космонавты нашли "своих бактерий"? Сами занесли их в пробирки, а потом выделили с помощью ПЦР?

Поясняет главный исследователь  — Антон Сыроешкин, доктор биологических наук: "Для исключения заноса в космос земных бактерий, пробоотборник "ТЕСТ" до отправки на МКС был автоклавирован и простерилизован гамма-излучением. После отбора пыли с поверхности МКС космонавт ввинчивает держатель тампона в корпус пробоотборника "ТЕСТ" в открытом космосе так, что тампон остается в вакууме до вскрытия пробоотборника в наземной лаборатории, что является также важным моментом для исключения контаминацией нуклеиновыми кислотами."

Получается, ответ нужно искать все-таки в устройстве глобальной электрической цепи – единой  атмосферной "электрической машины", или, ионосферного лифта. Возможно именно он связывает всю биосферу в одну общую сеть, границы которой только сейчас начинают нащупываться учеными.

Источник: РИА Новости