Почему у одних людей кожа светлее, чем у других? Исследователи привыкли относить это различие на счёт десятков тысяч лет эволюции: тёмная кожа защищает тех, кто живёт близ экватора, от интенсивного солнечного излучения, а в более высоких широтах она не нужна. Однако новый анализ древней ДНК наводит на мысль о том, что цвет кожи европейцев менялся на протяжении последних 5 тыс. лет, то есть дело не только в солнце, но ещё и в особенностях питания и половом отборе.
Захоронение ямной культуры близ Кировограда возрастом 5 тыс. лет (фото Alla V. Nikolova). Наш вид, человек разумный, возник в Африке около 200 тыс. лет назад, и исследователи предполагают, что его первые представители обладали тёмной кожей, как сегодняшние африканцы, поскольку в Африке это выгоднее. Кожа приобретает свой оттенок благодаря высокому содержанию пигмента меланина, который блокирует ультрафиолетовое излучение и защищает от различных опасностей, в том числе от повреждения ДНК (оно может привести к раку) и расщепления витамина B. С другой стороны, клетки кожи нуждаются в определённом УФ-излучении для выработки витамина D. Это обстоятельство способствует тому, что популяции, удаляющиеся от экватора, со временем приобретают более светлую кожу.
Недавние исследования, однако, показали, что на самом деле всё гораздо сложнее. Во-первых, синтез меланина (а он встречается у людей в двух разновидностях) контролируется несколькими генами, каждый из которых, по-видимому, обладает своей историей эволюции. Более того, люди, оказывается, посветлели не сразу после того, как около 40 тыс. лет назад попали из Африки в Европу. В 2012 году, например, Хорхе Роча из Университета Порту (Португалия) и его коллеги, рассмотрев варианты четырёх генов пигментации современных португальской и африканских популяций, вычислили, что по крайней мере три из них получили эволюционную поддержку через десятки тысяч лет после исхода людей из Африки. В январе стало известно, что Карлес Лауэса-Фокс из Барселонского университета (Испания) и его коллеги секвенировали геном мужчины возрастом 8 тыс. лет со стоянки Ла-Бранья-Аринтеро (Испания) и обнаружили, что он был скорее темнокожим, то есть естественный отбор предпочёл светлую кожу сравнительно поздно в истории нашего вида.
На этот раз Марк Томас из Университетского колледжа Лондона (Великобритания) и его коллеги выделили ДНК из 63 скелетов, найденных на стоянках Украины и в соседних странах. Исследователям удалось секвенировать три гена, имеющих отношение к пигментации, из 48 скелетов возрастом 4–6,5 тыс. лет: ген TYR, вовлечённый в синтез меланина, SLC45A2, помогающий контролировать распределение вырабатывающих пигмент ферментов в клетках кожи, и HERC2, определяющий, каким будет цвет радужной оболочки глаз — карим или голубым. Эти гены, как и все гены пигментации, существуют в нескольких вариантах, что приводит к различным оттенкам кожи, волос и глаз.
Сравнение вариантов этих генов из древних скелетов с таковыми у шестидесяти современных украинцев, а также с выборкой из 246 современных геномов из соседних стран показало, что частотность вариантов, относящихся к более светлым коже и волосам, а также голубым глазам, значительно выше у современных популяций. Например, у сегодняшних украинцев в среднем в восемь раз больше вариантов гена TYR, отвечающих за светлую кожу, и в четыре раза — имеющих отношение к голубым глазам, чем у древнего населения этой страны. А вот у африканских популяций нет ни одного из этих вариантов.
Таким образом, хотя первобытные обитатели Украины определённо обладали относительно светлыми кожей и волосами и у них чаще встречались голубые глаза по сравнению с их предками, вышедшими из Африки, эволюция на этом не остановилась. Учёные провели компьютерное моделирование, с тем чтобы выявить различие между естественным отбором и «генетическим дрейфом», то есть нейтральной мутацией — случайными изменениями частности генетических вариантов. Принимались во внимание размеры древних популяций и скорость генетических изменений (то есть нужно было узнать, соответствует ли скорость дрейфа скорости эволюционных изменений). Выяснилось, что гены пигментации продолжали активно меняться под действием естественного отбора 5 тыс. лет назад и позже, причём сила давления отбора на них сопоставима с той, что в то же время действовала на другие гены, переживавшие период больших изменений, — гены усваиваемости лактозы и устойчивости к малярии.
Но почему за десятки тысяч лет, прошедших с момента исхода из Африки, естественный отбор не успокоился? Почему цвет кожи, волос и глаз продолжал меняться, хотя необходимость в защите от повышенного УФ-излучения давно отпала? По-видимому, полагают исследователи, когда люди были охотниками и собирателями, они получали большое количество витамина D с пищей, особенно с рыбой и печенью животных. Затем пришло время земледелия и скотоводства, когда основными продуктами питания стали пшеница и ячмень и организму надо было самостоятельно вырабатывать больше витамина D.
Что касается светлых волос и голубых глаз, то г-н Томас и его соавторы выдвигают гипотезу о половом отборе: светловолосые и голубоглазые считались более привлекательными и, следовательно, давали больше потомства. Как известно, даже гуппи (не говоря уже о других животных) предпочитают спариваться с теми, кто выглядит необычно и выделяется на общем фоне...
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Окаменевшие остатки самого крупного хищного динозавра, обитавшего в юрском периоде на территории Европы, обнаружили палеонтологи в Португалии. Новый ящер получил название Torvosaurus gurneyi в честь Джеймса Гарни – автора фэнтезийного сериала "Динотопия".
Новый юрский хищник внешне напоминал тираннозавра, хотя и принадлежал к совсем другому семейству – Megalosauridae. Кроме острых, как лезвия, зубов он был вооружен также мощными когтями на передних лапах. 150 млн лет назад торвозавры не только охотились на свою добычу, но и, вероятно, не брезговали падалью подходящего размера, полагают ученые.
Фрагменты челюсти и позвоночника этого динозавра были найдены в Португалии, немного севернее Лиссабона, в 2003 году. Первоначально их сочли остатками уже известного науке Torvosaurus tanneri, но более внимательное изучение в лаборатории показало, что речь идет о новом виде. От торвозавра Таннера торвозавр Гарни отличается более крупными размерами, особенностями строения черепа и меньшим количеством зубов, росших в верхней челюсти.
"Torvosaurus gurneyi является крупнейшим тероподом из португальской формации Lourinha и крупнейший наземным хищником, обнаруженным в Европе до сих пор", – отмечают авторы исследования. По их расчетам, новый вид товозавра достигал длины в 10 метров, весил порядка 4-5 тонн и располагал 10-сантиметровыми зубами. Среди остатков торвозавров из Лориньяна палеонтологам попались также их яйца и эмбрионы.
Описавший новый вид хищных теропод аспирант Лиссабонского университета Кристоф Хендрикс рассказал, что решил назвать его в честь автора "Динотопии" Джеймса Гарни. "Я открыл для себя эту книгу, еще когда был ребенком, – вспоминает Хендрикс. – И своей работой хотел почтить художника".
Сам Гарни, узнав о том, что в его честь назвали настоящего динозавра, был удивлен и взволнован. По его словам, он никогда не думал о том, что его собственное имя может стать частью научного названия динозавра. "Это сюрприз для меня, и я очень польщен такой честью", – признался Гарни порталу NBC News.
Автором научной реконструкции Torvosaurus gurneyi стал украинский палеохудожник Сергей Красовский. "Ко мне обратился Кристоф Хендрикс, который консультировал меня во время работы. Фактически картинка нарисована с его слов. Цыплят решили изобразить оперенными, поскольку найденный ранее в Германии цыпленок мегалозавроида, близкого к торвозавру, имеет отчётливое оперение, даже, скорее, оволосение, – рассказал художник в интервью PaleoNews. – До этого мне уже приходилось рисовать торвозавра, только другой, североамериканский вид. Кристоф, видимо, знаком с моим творчеством, поэтому он указал несколько отличительных моментов по новому торвозавру".
"Для меня честью было нарисовать новый вид, как только я узнал его видовое название. Мне очень нравится творчество Джеймса Гарни и его "Динотопия". Благодаря этой работе мне наконец-то довелось с ним познакомиться", – добавил Сергей Красовский.
Португальский торвозавр заметно отличается как от тираннозавров, так и от американских представителей своего рода. "Мы все знаем о ти-рексах, но тираннозавры были меловыми динозаврами, а наш ящер жил в юрском периоде. Разница в их возрасте поражает – 80 млн лет. Когда ти-рексы царствовали на земле, торвозавры уже были ископаемыми", – рассказал соавтор исследования Октавио Матеуш из Нового Университета Лиссабона.
Источник: PaleoNews
Раньше по европейским лесам свободно бродили слоны, носороги и зубры, а в Рейне и Темзе жили бегемоты. Новое исследование европейских ученых показывает, что наши знания о прошлом можно использовать для восстановления природных экосистем с большим природным разнообразием.
Европейский ландшафт в плейстоцене. Реконструкция: Elke Groning Во времена последнего межледниковья умеренные климатические области Европы были намного богаче представителями макрофауны, чем сегодня. Например, в позднем плейстоцене Германии наряду с живущей там и по сей день европейской косулей (Capreolus capreolus) можно было встретить ныне вымерших лесного слона (Elephas antiquus) и носорога Мерка (Stephanorhinus kirchbergensis).
Биологи из датского университета Орхуса в своем исследовании продемонстрировали, что крупные травоядные в свое время создавали весьма разнообразные ландшафты, в которых лесные участки мозаически чередовались с лугами, поросшими отдельно стоящими деревьями.
"Мегафауна была уничтожена по всему миру в течение последних 50 тысяч лет, и экосистемные последствия этого события до сих пор остаются малоизученными. В Европе способность вымершей мегафауны формировать структурно разнообразную растительность в пределах умеренного лесного биома считается спорной, но имеет важные последствия для охраны и сохранения природы. Мы использовали палеоэкологические данные, основанные на ископаемых жуках, чтобы реконструировать обилие крупных травоядных и структуру растительности в Великобритании до и после вымирания мегафауны", – пишут ученые в своей статье.
Работа датских биологов объединила результаты исследований последних десятилетий, посвященных двум группам жуков, одна из которых ассоциировалась с навозом крупных травоядных, а вторая – с лесной растительностью. По данным авторов, в предыдущее (Рисс-Вюрмское, 132-110 тысяч лет назад) межледниковье навозные жуки были гораздо более частыми, чем в нынешнее, голоценовое, начавшееся около 10 тысяч лет назад.
"Один из удивительных результатов заключается в том, что лесные жуки гораздо меньше доминировали в предыдущем межледниковье, чем в начале голоцена. Это показывает, что экосистема умеренной зоны состояла не столько из густого леса, как это часто предполагается, сколько представляла собой мозаику лесных и открытых участков", – рассказал ведущий автор исследования Крис Сандом.
"Большие количества крупных животных были неотъемлемой частью природы доисторических времен. Состав жуков в местонахождениях ископаемых указывает на то, что процентная доля и общая численность крупных диких животных серьезно сократились после появления в этих местах современного человека. В результате местность заросла густым лесом, который отступил лишь после того, как люди начали использовать землю в сельскохозяйственных целях", – отметил соавтор работы, профессор Йенс-Кристиан Свенинг.
Если человечество хочет вернуть к жизни разнообразные ландшафты, способные к самовозобновлению, ему стоит опереться на знания о составе вымерших экосистем , полученные в результате исследования ученых из Орхуса.
"Важным способом возрождения самоподдерживающихся экосистем с высоким уровнем биоразнообразия является обеспечение в европейских ландшафтах пространства для крупных травоядных, – говорит еще один соавтор работы Расмус Эджрнис. – Возможно, удастся реинтродуцировать животных типа дикого скота, бизонов и даже слонов. Они смогут создать и поддерживать различные растительные сообщества умеренных экосистем и тем самым заложат основу для повышения биоразнообразия".
Исследование сотрудников университета Орхуса получило финансовую поддержку в виде грантов, пишет Science Daily, и в значительной степени поддерживает идею о том, что плейстоценовый ревайлдинг – природоохранная идеология восстановления природных экосистем в том виде, в котором они существовали до вымирания мегафауны – должна более активно реализовываться в Европе, особенно в национальных парках и на других сохранившихся крупных природных территориях.
Источник: PaleoNews
Мимикрия сослужила эволюционной биологии хорошую службу, став одним из аргументов в пользу эволюционной теории. Один из двух отцов теории эволюции, Альфред Уоллес, путешествуя по Азии, заметил, что бабочки-парусники Papilio polytes имитируют окраску ядовитой Pachliopta hector. Но хотя имитация окраски хорошо укладывалась в механику развития видов, биологи ещё очень долго раздумывали над тем, как мимикрия реализуется на генетическом уровне.
Самка P. polytes (фото Ingo Arndt)С одной стороны, высказывались предположения, что маскировка-имитация развивается постепенно, с другой стороны, некоторые полагали, что она появляется внезапным скачком. В итоге биологи-эволюционисты сошлись на том, что существуют некие «супергены», массивы генетической информации, которые контролируют мимикрию и вот так комплексно и наследуются. То есть бабочка не может смешивать гены мимикрии, она получает их сразу все и со всеми изменениями, которые в них происходили, — или же вообще не получает.
Но всё оказалось намного проще! Группа исследователей из Чикагского университета (США) вместе с коллегами из Института фундаментальных исследований Тата (Индия) выяснили, что мимикрия бабочек-парусников зависит только от одного гена. Известно, что самцы Papilio polytes не мимикрируют, их крылья чёрные с белыми пятнами, а вот самки как раз раскрашивают свои крылья под ядовитых Pachliopta hector с помощью цветных полос и пятен. С одной стороны, тут можно усмотреть аргумент в пользу единого и неделимого комплекса «мимикрирующих» генов, однако имитирующая окраска самок может довольно сильно варьироваться, делая их похожими на ядовитый вид в той или иной степени.
Раскраска крыльев самца и разных самок P. polytes в сравнении с P. hector. (Иллюстрация Krushnamegh Kunte / Tata Institute of Fundamental Research.)Чтобы понять причину этой вариабельности, биологи скрещивали между собой разноокрашенных бабочек и проверяли потом геномы их потомства. В первую очередь учёные хотели найти различия между ДНК бабочек с имитирующей окраской и ДНК бабочек без таковой. В журнале Nature авторы пишут, что в итоге они вышли на некую зону в одной из хромосом насекомых, содержащую пять генов, а из этой пятёрки удалось выделить ген под названием doublesex, от которого зависело, какая окраска будет у крыльев.
Этот ген известен довольно давно, он управляет работой многих других генов: в частности, от него зависит пол у дрозофил и иных насекомых. Однако «в связях с мимикрией» его ещё не уличали. Полученные данные помогают понять, почему самцы не способны имитировать предостерегающую окраску: во время созревания мРНК doublesex проходит через альтернативный сплайсинг, когда разные куски мРНК перемешиваются друг с другом, и у самцов в результате получается одна мРНК (и один белок), а у самок — совсем другая.
Но альтернативный сплайсинг не объясняет вариабельности в окраске крыльев у самок. Тут всё дело в вариантах самого гена, который у разных линий бабочек может разниться, поэтому разные варианты doublesex могут при развитии крыльев включать разные наборы генов.
Смысл работы не только в том, что учёным удалось разгадать молекулярно-генетическую тайну мимикрии одного вида бабочек (пусть и с таким славным научным прошлым), но и в том, что эти данные наглядно иллюстрируют, как внешняя сложность признака может не совпадать с его внутренней, генетической сложностью.
Нельзя сказать, что все эти альтернативные сплайсинги и варианты генов — сильно простая вещь; в конце концов, мы имеем дело с особым геном, который предназначен для управления другими генами, а такие гены-менеджеры простотой не отличаются. Однако это сложность иного рода, чем та, которую предполагали до сих пор и по поводу которой сломали столько копий, споря о её эволюционных путях. Как видим, такие исследования, использующие ассортимент современных молекулярно-биологических методов, могут довольно успешно разъяснять некоторые сложные места, связанные с эволюцией.
Впрочем, о мимикрии P. polytes споры не утихли. В том же Nature вышла ещё одна статья, авторы которой призывают обратить внимание на некодирующие регуляторные области ДНК, могущие менять уровень активности гена, её время и место. Известно, что именно такие участки ДНК во многом определяют окраску других бабочек — рода Heliconius. И, возможно, такие зоны ДНК могут влиять и на мимикрирующие способности гена doublesex.
Источник: КОМРЬЮЛЕНТА
23-10-2018 Просмотров:3215 Новости Генетики 
Антоненко Андрей
Все растения Земли не стали смертельно ядовитыми для вредителей из-за того, что производство токсинов крайне негативно влияет на скорость роста и размножения, заявляют генетики в статье, опубликованной в журнале PNAS. "Мы впервые показали, что огромные "вложения" в оборону...
16-03-2016 Просмотров:6729 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи откопали в Узбекистане небольшого тираннозавроида, жившего около 90 млн лет назад. Несмотря на скромные размеры, по умственным способностям он не уступал таким гигантам, как знаменитый Tyrannosaurus rex. Находку совместно со...
01-12-2015 Просмотров:6631 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ископаемые остатки животного, напоминающего песчаного червя Шаи-Хулуда из фантастической эпопеи "Дюна", обнаружили в кембрийских отложениях китайские палеонтологи. Древнее существо тоже было покрыто броней и шипами и тоже предпочитало жить в...
27-01-2014 Просмотров:10127 Новости Экологии Антоненко Андрей
В фантастических произведениях разного пошиба (в литературе, кино, компьютерных играх) регулярно встречаются рассказы о «заброшенных мирах» — потаённых местах планеты, о которых как будто забыло время. Вера Ржичанкова из Университета...
23-07-2015 Просмотров:7155 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Редкая окаменелость, найденная китайскими палеонтологами в провинции Ганьсу, помогла раскрыть повадки древних больших кошек азиатского континента. Насколько можно судить по ископаемым остаткам, предки современных тигров использовали во время охоты те...
Ученые впервые экспериментально доказали, что рисунок на крыльях бабочек действительно напоминает их потенциальным врагам глаза крупных хищников. Следовательно, их окраска является примером мимикрии. Об этом говорится в статье финских биологов из…
Работу нервной цепи обычно описывают скоростью реакции: это один из краеугольных параметров любой «науки о мозге», будь то психология или нейробиология. С помощью скорости реакции удалось построить весьма эффективные модели,…
Tyrannosaurus rex разрывал добычу, энергично мотая из стороны в сторону мощной челюстью, что твой крокодил. А аллозавр, как только что выяснилось, питался чуть более изящно — как сокол, методично дёргающий головой…
Исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) обнаружили повторяющийся спусковой механизм самых крупных взрывных извержений вулканов на Земле. Вулкан Лас-Каньядас (фото Barry Marsh)Вулканическая кальдера Лас-Каньядас на Тенерифе (Канарские острова) произвела по крайней мере…
Ученые обнаружили в янтаре мелового периода муравья с необычным строением головы. На лбу муравей нес длинный рог, который помогал ему в охоте на крупную добычу. Ceratomyrmex ellenbergeriОписание находки, подготовленное учеными из…
Научные сотрудники Института экологии растений и животных уральского отделения РАН озвучили результаты повторного исследования пещеры, расположенной на границе Свердловской и Челябинской областей, где в 2012 году был обнаружен зуб дикобраза…
Секрет эволюционного успеха современных птиц кроется не только в крыльях. Как установили палеонтологи, заселить самые разные экологические ниши на всех континентах пернатым помогла удивительная эволюционная пластичность задних конечностей. Ноги помогли птицам…
Большинство биологов считает, что близкородственное скрещивание эволюционно невыгодно, поскольку понижает генетическое разнообразие потомков. Однако иногда подобное скрещивание может, наоборот, принести пользу популяции. Считается, что именно привычка к близкородственным бракам помогла…
Когда в организме появляется бактерия или вирус, перед В-клетками встаёт сложная задача: нужно создать антитела-иммуноглобулины, которые связывали бы вторгшийся патоген с максимальной эффективностью. Проблема в том, что вирусов и бактерий…
Вверх