При моделировании эволюции двух штаммов кишечной палочки тот, что был на грани вымирания, в конечном счёте опередил «лидера». Как оказалось, изначально плохая мутация у «лузера» при взаимодействии с другой мутацией оказалась эволюционно выгодной.
Эволюция — дама капризная и непредсказуемая. Не успеешь оглянуться, как её вчерашние фавориты уже на грани вымирания. И наоборот: те, что раньше плелись в хвосте эволюционного процесса и не блистали численностью, через какое-то время вырываются вперёд. Одна и та же мутация может служить как на благо вида, так и во вред.
Группа американских микробиологов из Университета штата Мичиган попробовала экспериментально показать, как изменения в ДНК обуславливают разный эволюционный потенциал у разных организмов. Учёные выращивали два штамма кишечной палочки Escherichia coli, у каждого из которых было по мутации в одном и том же белке topA — топоизомеразе, который необходим для расплетания молекулы ДНК при её копировании или синтезе матричной РНК.
Эти две мутации по-разному влияли на белок. Бактерии одного штамма размножались гораздо медленнее, зато второй в результате мутации получил «усовершенствованный» белок, который через 500 поколений обеспечил полное доминирование этого штамма бактерии. Первый же, «неудачник», оказался к тому моменту на грани вымирания.
Однако к поколению номер 883 наметился перелом. Первоначальные «лузеры» стали размножаться чуть быстрее «чемпионов» — на какие-то 2,1%. И уже к полуторатысячному поколению роли поменялись — «чемпионы» вымерли, «лузеры» пили шампанское. И такой исход «эволюции в бутылке» воспроизводился в большинстве случаев, хотя и не всегда.
Исследователи более подробно проанализировали геном обоих штаммов и выяснили, что у конечных победителей мутация topA комбинируется с мутацией в гене spoT. Несмотря на то что у тех, кто сначала шёл впереди, мутация в topA давала преимущество, она не сотрудничала со второй мутацией, что в итоге приводило этот штамм в эволюционный тупик.
Статья с результатами работы опубликована в журнале Science.
Коллеги авторов подчёркивают, что гипотеза о взаимовлиянии разных мутаций, разных участков ДНК и пр. в процессе эволюции широко обсуждается, но проверить её на практике было довольно трудно. Эта работа стала первым экспериментальным доказательством на молекулярном уровне эволюционного «сотрудничества» разных мутаций в ДНК. И, конечно, относительности «добра» и «зла» в эволюционном процессе.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Что будет, если вдруг в результате катастрофы все люди исчезнут с лица Земли? Сможет ли кто-нибудь из животных создать хоть что-то вроде цивилизации? Скорее всего, да. На это способны забавные роющие грызуны, которых называют землекопы. Доказано, что уровень организации их сообществ не ниже, а даже выше, чем таковой у человека.
Традиционно считается, что люди смогли преуспеть как вид отчасти еще и потому, что у них эволюционно сложилась самая прогрессивная форма социальной организации среди млекопитающих. Проще говоря, давным-давно наши предки смогли создать наиболее устойчивое общество. Однако это не так. На самом деле, среди млекопитающих есть виды, обладающие более прогрессивной формой социальной организации. Это два вида грызунов, голый (Heterocephalus glaber) и дамарский (Cryptomys damarensis) землекопы. У этих общественных животных наблюдается настоящая эусоциальность, которая считается самой высшей формой общественной организации среди животных.
Напомню, что эусоциальность — это такой тип общества, где имеется репродуктивное разделение труда между плодовитыми матками и стерильными рабочими особями, совместное выращивание потомства и четкое разделение труда между представителями разных групп (каст). Подобная организация сообщества весьма распространена среди насекомых из группы перепончатокрылых (осы, пчелы, муравьи) и термитов. Долгое время считалось, что среди млекопитающих эусоциальность не развита. Однако исследования, сделанные в конце прошлого столетия, опровергли это заблуждение.
Лучше всего известен образ жизни голых землекопов, которые обитают в сухих саваннах и полупустынях Кении, Эфиопии и Сомали. Эти небольшие забавные зверьки (длина тела — 8-10 сантиметров, хвоста — 3-4 сантиметра, вес — 30-35 граммов) получили свое название за то, что их волосяной покров практически полностью редуцировался. Густые волоски растут только между пальцами лап, увеличивая их поверхность, что помогает зверькам копать. Хотя эти подземные животные при прокладке тоннелей чаще пользуются не лапами, а зубами — их большие, выступающие резцы сзади изолированы выростами губ, благодаря чему земля во время работы не попадает в ротовую полость. Интересно, что около 25 процентов всей мышечной массы этих грызунов приходится именно на мышцы челюстей (у человека такая доля приходится на мышцы ног).
Голые землекопы достаточно скрытны, на поверхность земли, как правило, не выходят. Впрочем, им это и не зачем — ведь они питаются подземными частями растений, в том числе сочными клубнями и луковицами. Именно поэтому они иногда наносят значительный ущерб сельскому хозяйству стран Африки, уничтожая посевы батата и ямса.
Запасы еды эти хозяйственные зверьки хранят в специальных подземных кладовых, где они, как это ни странно, даже в жарком африканском климате достаточно долго не портятся. А вот воду они совсем не пьют, получая ее вместе с пищей. Наблюдения за землекопами, живущими в неволе, показали, что, вообще-то, эти зверьки легко осваивают новые корма и весьма непривередливы.
Все свободное от еды и сна время эти зверьки заняты сооружением подземных ходов. Общая длина туннелей, занимаемых одной колонией, может достигать трех-пяти километров, а при их сооружении на поверхность выбрасывается до пяти тонн земли! Обычный диаметр туннеля составляет примерно четыре-шесть сантиметра. Они проходят на глубине до двух метров, соединяя гнездовые камеры, уборные (у землекопов это отдельные камеры) и кормовые участки.
Сами понимаете, что рытье туннелей — занятие коллективное. Как правило, эта работа начинается сразу после дождей, когда почва становится более мягкой. Опытная рабочая особь (проходчик), идущая впереди, вгрызается резцами в твердую почву, которая затем отгребается к выходу из туннелей по "живому конвейеру" — цепочке из пяти-шести животных. Периодически переднего рабочего подменяет один из задних. Было замечено, что в процессе работы старые землекопы обучают молодых всем приемам прокладки ходов, которые знают сами.
Голые землекопы живут подземными колониями из 70-80 особей, хотя наблюдались колонии численностью до 300 особей. Во главе подобной "семьи" находится единственная самка-производительница (королева), которая спаривается только с двумя-тремя фертильными (способными к размножению) самцами. Все остальные члены колонии, как самки, так и самцы, являются рабочими особями. Интересно, что физиологически они способны к размножению, однако не участвуют в нем, пока находятся в колонии (у большинства это продолжается всю жизнь).
Было отмечено, что королева всячески подавляет данную способность у членов других каст, причем делает это разными способами. Она может выделять особые вещества (феромоны), которые блокируют половое поведение рабочих, а также время от времени издает специальный высокочастотный свист, ввергающий рабочих в состояние стресса (как мы знаем, в таких условиях грызуны размножаться не могут). Подобные механизмы репродуктивного контроля свойственны пчелам и многим муравьям (у них химические способы также сочетаются с акустическими.
Тем не менее, если королева умирает, то несколько наиболее крупных и агрессивных рабочих самок вступают в яростную борьбу за "престол". Победительница убивает всехсвоих соперниц, после чего ее тело изменяется — она заметно увеличивается в размерах, это происходит за счет увеличения расстояния между позвонками. С этого времени она занята лишь любовными утехами и выкармливанием потомства, поскольку в отличие от насекомых, у эусоциальных млекопитающих королева не может поручить это стерильным особям. Впрочем, у некоторых примитивных муравьев царица, даже после появления первых рабочих, все равно принимает участие в выкармливании молоди.
Интересно, что каждый раз королева рожает от 12 до 27 детенышей (кстати, максимальное число среди млекопитающих), тогда как сосков у нее всего 12. Однако никто из молодняка не умирает от голода! Недавние исследования, проведенные американскими зоологами, показали, что молока у королевы очень много, поэтому детеныши могут кормиться по очереди. Таким образом, у голых землекопов основа социального поведения закладывается еще в раннем возрасте. Плодовитость королев огромна — в одном случае за 12 лет глава колонии родила 900 детенышей, и все выжили!
Функции рабочих особей напрямую зависят от их размера. Как правило, мелкие являются проходчиками и относчиками земли, а крупные — солдатами, защищающими гнезда от змей и мелких подземных хищников из семейства куньих. Однако четкой привязанности к касте у них нет (это свойственно также пчелам и большинству видов муравьев), поэтому иногда встречаются и крупные рабочие, а также мелкие солдаты.
У дамарского землекопа (он обитает на юге Африки и, в отличие от голого, весь покрыт шерстью) также было отмечено наличие "нерегулярных" рабочих. Они составляют 25-40 процентов от общей численности колонии, но выполняют только пять процентов общей работы. Зачем же семье нужны подобные "лентяи"? Оказывается, после дождей, когда земля становится мягкой, эти рабочие начинают трудиться с удвоенной интенсивностью, и благодаря этому территория проживания семьи существенно увеличивается (подобное, кстати, отмечено и у многих видов муравьев). На тех же "нерегулярных" рабочих, которые, роя туннели, уходят очень далеко, перестает действовать репродуктивный контроль королевы, и они основывают новые колонии, становясь нормальными самцами и самками. Предполагается, что подобный феномен есть и у голых землекопов.
Интересно, что землекопы являются достаточно устойчивыми к различным неблагоприятным явлениям. Смертельный уровень радиации, который они могут выдержать превышает таковой у человека в 50 раз! Клетки кожи голого землекопа лишены нейротрансмиттера (вещества, передающего сигналы), известного как "вещество P", которое отвечает за передачу болевых импульсов в центральную нервную систему. Поэтому голые землекопы не чувствуют порезов и ожогов.
Также установлено, что эти зверьки не подвержены образованию раковых опухолей, благодаря защитному механизму, контролирующему рост клеток. Это является одной из причин столь рекордной для грызунов продолжительности жизни (королевы живут около 26 лет, рабочие — в среднем 20). При этом землекоп не дряхлеет подобно нам — с момента наступления половой зрелости и до самой смерти физиологически его организм не изменяется.
Правда, в отличие от большинства млекопитающих эти зверьки не способны поддерживать постоянную температуру тела, она колеблется у них в пределах десяти градусов в зависимости от температуры окружающей среды. Впрочем, во время холодов они научились замедлять потерю тепла, собираясь большими группами в нижних помещениях. Зато такая "холоднокровность" привела к тому, что обмен веществ у них более медленный, чем у остальных млекопитающих. Она позволяет землекопам выживать в подземных туннелях при очень низком уровне кислорода.
Землекопы также могут выдерживать высокие концентрации СО2 в воздухе — до десяти процентов. Для людей такое большое количество углекислого газа чрезвычайно вредно, оно вызывает удушье, жжение век и дыхательных путей. А вот землекопы в такой ситуации даже ничего не замечают. Недавние исследования показали, что нейроны этих животных способны полностью восстановить свою функцию после более чем получасового кислородного голодания. Это является рекордом для млекопитающих (предел человека — четыре минуты).
Теперь, я думаю, вы прекрасно понимаете, кто сменит человечество на Земле, если оно погибнет в результате какого-нибудь стихийного бедствия. Это будут землекопы! Их физиология позволит им выжить и при ядерной катастрофе, и при глобальном потеплении, и при других несчастьях. А эусоциальность может подвигнуть этих зверьков на создание цивилизации.
Несмотря на то, что сейчас уровень развития общества землекопов соответствует таковому у человека в эпоху собирательства, это не значит, что в дальнейшем они не могут освоить другие формы хозяйственной деятельности. Примитивные муравьи, как мы знаем, тоже занимаются лишь собирательством, а высокоразвитые разводят грибы в теплицах (земледелие) и тлей на растениях (скотоводство). У низших муравьев формой "государственного строя" является абсолютная родовая монархия (как и у землекопов), а у высших возможно рабовладение и даже демократия! Так что и землекопы в перспективе могут выработать подобные формы общественного устройства.
Что касается разумного поведения, то сейчас землекопы не могут им похвастаться. Но первые обезьяны, появившиеся около 40 миллионов лет назад, тоже не были разумными! В то же время, то, что у землекопов присутствует элемент обучения, говорит о том, что у этих зверьков возможна эволюция в "сторону разума". Просто для того, чтобы стать разумными, им потребуется время. И следует заметить, его-то у них вполне достаточно.
Источник: Pravda.ru
Генетики выяснили, кто же настоящие предки человека. А также откуда и как взялись они, сами приматы и, собственно, люди. Древо получилось загибистым и ветвистым.
Большая международная команда исследователей из США, Бразилии, Франции и Германии секвенировала фрагменты 54 ядерных генов (34927 пар оснований) от 186 видов приматов. Эти виды принадлежат к 61 роду, что составляет 90% всех живущих на земле родов отряда приматы. В результате ученые составили новое молекулярно-генетическое древо приматов и уточнили многие спорные вопросы их систематики. Они проследили, как приматам удалось достигнуть такого разнообразия (например, лемур совсем не похож на орангутана), как происходило образование новых видов и освоение ими новых территорий. И заодно узнали много нового об эволюции человеческих генов.
Ученые сравнили строение аналогичных участков генома у разных приматов и нашли места точечных мутаций – нуклеотидных замен, выпадения (делеции) фрагментов ДНК и иные хромосомные перестройки. Это позволило им выяснить, кто, когда и от кого произошел. Происхождение всего отряда приматов до сих пор оставалось спорным вопросом. Полина Перельман (Polina Perelman) из National Cancer Institute–Frederick, Frederick, Maryland и ее соавторы показали, что ныне живущие приматы появились примерно 85 млн лет назад от общего предка. По-видимому, это произошло в Азии, где живут наиболее близкие родственники приматов – как ни удивительно, это шерстокрылы. Это древесные млекопитающие, имеющие перепонки между лапами, что позволяет им планировать в прыжке с ветки на ветку наподобие летяг. За ними по близости родства к приматам следуют тупайи.
Биологи уточнили место на эволюционном древе самой примитивной группы приматов – мокроносых обезьян (Strepsirrhini), которых раньше некоторые специалисты относили к полуобезьянам. Гены показали, что они отделились от сухоносых обезьян (Haplorrhini) 87 млн лет назад. А примерно 68,7 млн лет назад мокроносые разделились на две ветви. Одна из них колонизировала остров Мадагаскар, и здесь от общих предков произошли лемуры, индриды и руконожки (современный представитель — руконожка мадагаскарская). Другая ветвь породила семейства лори и галаго. От ветви сухоносых обезьян первыми отделились долгопяты (Tarsius), которых раньше тоже обезьянами не считали. О древности долгопятов свидетельствуют 25 делеций в исследуемых участках генома, накопившихся за время их истории.
Широконосые, или обезьяны Нового света (Platyrrhini) отделились от общего предка с узконосыми обезьянами Старого света (Catarrhini) примерно 43,5 млн лет назад. Открытым остается вопрос, как им удалось завоевать Америку, и повлияли ли на это изменения климата. Но разделение широконосых на отдельные семейства произошло 24,8 млн лет назад в тропических лесах Амазонки. Исследователи уточнили, в какой последовательности и в какое время возникли паукообразные обезьяны, ревуны, цебусы, саймири, мармазетки и тамариски. Они выяснили, какие точечные мутации привели к возникновению ночных обезьян (Aotidae) – единственной группы приматов Нового света, которые перешли к ночному образу жизни.
Среди узконосых обезьян Старого света мартышковые (Cercopithecidae) разделились на подсемейства и роды 18 млн лет назад. Биологи уточнили, когда и как появились колобусы, тонкотелы, павианы, макаки, мандрилы и, собственно, мартышки. Один из самых известных родов – макаки, возник 5,1 млн лет назад.
Наконец, гоминоиды (Hominoidea) – высшие узконосые обезьяны, появились примерно 13 млн лет назад. Первыми от них отделилась ветвь гиббонов, затем – ветвь орангутанов. Подсемейство гоминин (Homininae), к которым принадлежат роды горилла, шимпанзе и человек (Gorilla, Pan, Homo), продолжала развиваться дальше. Отделение гориллы не сопровождалось делециями в изучаемых участках ДНК, а отделение шимпанзе от человеческой ветви произошло с участием двух делеций.
Анализ показал относительно недавние генетические изменения у мартышковых и более древние у мокроносых обезьян. Средняя скорость нуклекотидных замен у приматов – 6,163 х 10−4 на точку в миллион лет, но она сильно различается в разных группах. Ученые показали, что у более «продвинутых» узконосых обезьян изменения происходят с меньшей скоростью, чем у широконосых и мокроносых. А самая высокая скорость оказалась у лори и у ночных обезьян. То есть, эволюция приматов от древних к современным замедляется.
Авторы считают, что их результаты имеют практическое значение для человека: «Понимание генетической природы разных заболеваний не может быть полным без знания предыдущей генетической истории».
Источник: Infox.ru
Карлтон Бретт из Университета Цинциннати (США), Адриан Кин из Ягеллонского университета (Польша) и их коллеги готовы представить анализ большого количества групповых окаменелостей трилобитов.
Эти древние членистоногие вымерли свыше 250 млн лет назад. Их останки порой встречаются в прекрасном состоянии и в больших количествах: вероятно, они были погребены под огромными массами ила, поднятыми ураганом. Смерть была настолько быстрой, что животные навеки замирали, занимаясь повседневными делами. Из их положения учёные могут сделать множество далекоидущих выводов.
В данном случае их два, и оба главные.
Как и все остальные членистоногие, трилобиты время от времени линяли. Сброшенные экзоскелеты иногда лежат большими кучами. Из этого, по мнению специалистов, следует, что, подобно современным крабам и омарам, они во время линьки собирались вместе для защиты друг друга. Как и их потомки, трилобиты также не упускали возможности заняться в этот момент спариванием, на что указывают массовые захоронения, содержащие большое количество особей похожих размеров и, следовательно, одинакового возраста.
Кроме того, г-н Бретт и коллеги обнаружили пример иного типа поведения: длинные цепочки трилобитов. Вероятно, смерть настигла их в процессе миграции. Если вывод верен, то это древнейший пример кочевой вереницы, ныне встречающейся у ракообразных.
В целом массовые захоронения трилобитов свидетельствуют о наличии коллективного поведения, которое схоже с тем, что сегодня можно наблюдать у тех же ракообразных.
Результаты исследования будут представлены на заседании Геологического общества Америки.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
15-09-2010 Просмотров:11826 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Полтора года в условиях радиации, жёстких перепадов температур и вакуума, высасывающего любую влагу. Трудно поверить, что крошечные бактерии способны пережить такое издевательство. Однако скромные покорители космоса продемонстрировали завидную выносливость, чем...
12-01-2016 Просмотров:6812 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи обнаружили в куске бирманского янтаря одну из древнейших мух-паразитов. Большие коготки на лапках помогали ей удерживать добычу. Деревняя муха-паразит Zhenia xiai из семейства EremochaetidaeОб этом говорится в статье китайских специалистов...
22-10-2014 Просмотров:7357 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Астрономам удалось зафиксировать редчайшее космическое явление – "звездотрясение" (starquakes, по аналогии с землетрясением) магнетара, особого типа нейтронной звезды, обладающей самым сильным магнитным полем во Вселенной, пишет NASA. Художественная визуализация разрыва в коре магнитараМагнетар –...
13-01-2011 Просмотров:10723 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
На западе американского штата Техас обнаружено совершенно новое животное, которое, по предварительным данным, можно назвать прадедушкой современных крокодилов. Многообразие круротарзов — предков современных крокодилов. (Иллюстрация Arthur Weasley.) Оно обитало около 225...
25-10-2013 Просмотров:15216 Заповедники России Антоненко Андрей
На территории России по состоянию на конец 2015 г. находится 110 заповедника. Заповедник "Столбы"Старейшими заповедниками в нашей стране являются - Баргузинский заповедник находящийся на территории Бурятии и основанный 11 января 1917 года,...
Новые род и вид ископаемых рептилий-дицинодонтов описали палеонтологи, исследующие ископаемую фауну отдаленной мозамбикской провинции Ньяса. Небольшое животное вело сухопутный образ жизни и находилось в близком родстве с прямыми предками современных…
Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир…
Зрение даёт мозгу огромный массив данных, среди которых можно выделить те, что относятся к цвету, к форме или, например, к чертам лица, — если мы смотрим на другого человека. Если…
Новый вид травоядного динозавра с длинной шеей и клювом, который жил 96-93 миллиона лет назад на территории Южной Америки, обнаружили ученые аргентинского совета по научным исследованиям Conicet - самый крупный в…
В человеческом кишечнике обитает множество бактерий, так что, казалось бы, можно не удивляться, когда учёные обнаруживают в тамошней микрофлоре очередной новый вид. Однако Melainabacteria, описанная исследователями из Корнеллского университета и Калифорнийского университета в…
Ученые расшифровали геном постельного клопа и нашли у него ряд уникальных адаптаций к эктопаразитизму. Среди них - гены, позволившие клопам выработать устойчивость к большинству современных инсектицидов. Постельный клопОб этом говорится в…
Японский зоолог недавно сделал удивительное открытие - оказывается, гигантские клопы белостомы могут охотиться на небольших водяных черепах. Они атакуют рептилий из засады, и при этом черепах не спасает даже их…
Шимпанзе оказались всего в 1,35 раза сильнее человека на килограмм массы, что опровергает популярные представления о сверхъестественной силе этих человекообразных обезьян, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале PNAS. Шимпанзе"За последние 100 лет накопилось множество свидетельств…
Едва заметный жирный осадок, обнаруженный в следах гекконов, наконец-то может решить загадку дивной способности этих ящериц приклеиваться к стенам и потолкам. Лапа геккона (Фото Ali Dhinojwala / University of Akron)Предыдущие исследования…