Американские исследователи представили доказательства того, что появление клюва у динозавров было важным эволюционным преимуществом.

Четыре из девяноста видов тероподов, рассмотренных в исследовании. Все они жили в начале мелового периода. Слева — мясоеды. (Иллюстрация авторов работы.) Этот, казалось бы, простой инструмент в действительности можно сравнить со швейцарским ножом: он подходит для самой разной деятельности и самых разных видов питания (орехи, плоды, листья, мясо). Благодаря ему тероподы получили доступ к новым для себя продуктам и видам поведения.

Линдси Занно и Питер Маковицкий из Музея естественной истории им. Филда (Чикаго) пришли к такому выводу, обобщив данные о рационе тероподов. «Хищники всегда распространены меньше, чем травоядные, поскольку по мере продвижения вверх по пищевой цепи количество продовольствия убывает, — поясняет г-жа Занно. — Травоядным требуются тонны растительного материала, а хищникам — множество травоядных».

Поэтому, по мнению учёных, многим тираннозаврам и их родственникам приходилось довольствоваться вегетарианской диетой. Об этом свидетельствуют ископаемый навоз, содержимое желудка, зубы и проч.

Исследователи выявили около двух десятков анатомических особенностей, которые связаны с растительной диетой. Это не только появление клюва, но и выпадение зубов, возникновение листо- и клинообразных зубов, наличие несколько типов зубов у одного животного, удлинение зубов (резцы грызунов) и шеи.

Линдси Занно и Питер Маковицкий полагают, что клювы развивались у тероподов как минимум по пяти различным эволюционным линиям. Они появились и у других динозавров — цератопсов и гадрозавров. Любопытно, что при этом никого из них нельзя назвать непосредственным предком птиц, ибо первые птицы были зубасты.

Специалисты пришли к выводу, что предком птиц, скорее всего, были некие всеядные существа. Это мнение поднимает ряд интересных вопросов. Означает ли это, что переход к вегетарианству стал причиной появления способности к парению и полёту?

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Биологи пришли к выводу, что строение нервной системы не позволяет рыбам чувствовать боль. Такое заключение заставляет пересмотреть представления о рыбалке как об антигуманном занятии.

Об этом говорится в статье, подготовленной группой из семи британских и американских специалистов под руководством профессора Джеймса Роуза из Вайомингского университета (США). Она опубликована в журнале Fish and Fisheries.

Ученые проанализировали результаты предыдущих исследований, посвященных физиологии рыб. Согласно одному из них, у рыб, как и у высших позвоночных, включая человека, имеются ноцицепторы – болевые рецепторы, отвечающие за болевые ощущения при повреждении тканей.

Однако, как показали эксперименты других физиологов, рыбы, пойманные на крючок и затем отпущенные обратно, почти сразу же возвращаются к обычному поведению и поиску пищи, не демонстрируя никаких признаков пережитой ими боли, что не согласуется с наличием болевых рецепторов.

Из этого авторы работы заключили, что ноцицепторы заставляют рыб ощущать не боль, а лишь чувство бессознательной тревоги. В пользу такого предположения свидетельствует небольшое количество имеющихся у рыб C-волокон, сенсорных нервов, чья активация должна приводить к возникновению боли.

«Существует много конфликтов вокруг того, способны ли рыбы ощущать боль, рыбаков часто изображают как ужасных садистов, -- пояснил профессор Роберт Арлингхаус, один из исследователей. -- Конечно, благополучие рыб очень важно, но рыбная ловля и наука тоже важны», передает его слова издание The Telegraph.

Как подчеркивают авторы работы, рыбаки играют важную роль в борьбе за чистоту водоемов и сохранение рыбных ресурсов.

Источник: infox.ru

Чтобы проверить, насколько человек честен с себе подобными, учёные используют специальный психолого-экономический тест, название которого можно перевести как «игра "Ультиматум"» (Ultimatum Game). Суть этой игры в том, что один человек должен разделить между собой и другим игроком некоторый выигрыш. Разделить он может как угодно, а второй игрок волен либо принять условия дележа, либо отвергнуть. И если он считает, что делёж нечестный, оба теряют всё. В среднем люди соглашаются на долю, равную 40–50%. Если же процент выигрыша опускается до 20 и ниже, человек обычно отказывается от предлагаемого. Это лишает его любого выигрыша, зато его оскорблённая честность остаётся удовлетворённой.

Шимпанзе склонны делиться пищей поровну. (Фото patries71.)В 2007 году исследователи заставили сыграть в похожую игру шимпанзе. Делили обезьяны, разумеется, не деньги, а изюм, причём пропорция была составлена заранее: 50 на 50 или 80 на 20. В остальном правила не изменились: одна обезьяна предлагала другой тот или другой вариант, а та либо принимала делёж, либо делала так, что никому ничего не доставалось. И тогда же выяснилось, что шимпанзе вообще не склонны отказываться от своей доли, будь она 50% или 20%. То есть понятия о честном дележе, как заключили зоологи, у них нет. (Похожее исследование и с похожими результатами было проведено в минувшем году с шимпанзе бонобо.)

Однако впоследствии эти выводы были раскритикованы: другие исследователи говорили, что в тех условиях шимпанзе не могли понять, что они сами определяют количество получаемой награды. То есть животные имели дело не столько друг с другом, сколько с неким загадочным устройством, которое выдавало угощение. И вот учёные из Университета Эмори (США) решили ещё раз, с учётом критики, проверить шимпанзе на честность. На сей раз обезьян учили обращаться с чем-то вроде денег: они должны были распознавать пластиковые жетоны, один из которых обозначал делёж шести бананов поровну, а второй — в пропорции 5 к 1. Всё происходило так: одна обезьяна выбирала жетон, обозначающий ту или другую пропорцию, и передавала жетон другой. Таким образом животное давало понять напарнику, как оно хочет разделить бананы. Напарник же брал жетон и передавал его человеку — или же не передавал, игнорируя предложение товарища по эксперименту. То есть тут не было специального устройства для распределения угощения, и можно было оценить честность обоих «партнёров».

Как пишут исследователи в журнале PNAS, шимпанзе предпочитали делать честные предложения: в 58–92% случаев первая обезьяна предлагала жетон, обозначающий честное распределение бананов. Однако при этом зоологи отмечают, что вторая обезьяна никогда не отказывалась и от нечестного распределения.

Иными словами, какие-то зачатки честности у обезьян есть, раз они склонны делать честное предложение, но практические соображения — получить хоть сколько-нибудь пищи — всё равно перевешивают. Авторы работы полагают, что мы наблюдаем у шимпанзе некий этап эволюции чувства честности, а само чувство могло возникнуть 5–7 млн лет назад, ещё до выделения человека в самостоятельный род, и с тех пор честность постепенно эволюционировала вместе с приматами разных групп с разной скоростью.

Разумеется, к новым результатам тут же возникли вопросы. Некоторые критики говорят, что этот вариант игры — неправильная Ultimatum Game, что в ней оценивается честность не столько того, кто получает, сколько того, кто предлагает. Другие учёные признают значимость полученных результатов, однако делают оговорку, что обезьяна-получатель не слишком осознаёт, сколь многое зависит от её воли. То есть наиболее оптимальным был бы такой эксперимент, в котором вторая обезьяна не полагалась бы на помощь человека, а сама принимала бы или отвергала предлагающиеся варианты дележа.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Специалисты из Морской биологической лаборатории (США) обнаружили любопытный экологический феномен: они нашли такие бактерии, которые живут только в водах Арктики и Антарктики — и нигде больше. С одной стороны, ничего удивительного, но давайте задумаемся, что может ограничивать бактерии в их перемещениях. Даже их сухопутные виды распространены невероятно широко, путешествуя по воздуху и с атмосферными осадками, что уж говорить о водных бактериях, которые могут дрейфовать, куда им вздумается.

Воды Арктики и Антарктики — единственное место обитания некоторых бактерий. (Фото Herb Schmitz.)Разумеется, есть виды, предъявляющие особые требования к среде обитания. Например, облигатные анаэробы живут только там, где нет кислорода. Но в данном случае речь идёт, если можно так выразиться, об «обычных» бактериях, которым, казалось бы, никаких особых условий не нужно.

Исследователи использовали данные массовой «переписи» морских бактерий, которая проводилась учёными разных стран на протяжении шести лет, с 2004 по 2010 год. Они старались охватить как можно больше экологических зон, от поверхностных слоёв воды до горячих источников на дне, от прибрежных территорий в тропиках до подлёдных вод на полюсах. Разумеется, предполагалось, что разные бактерии будут тяготеть к разным областям, разным водным массам, что распространение представляет собой сложный рисунок, а не монотонное распределение по Мировому океану. В конце концов, бактериям для оптимального роста нужны определённые температуры и кислотность среды, солевые условия и т. д.

Однако, повторим, никто не ожидал, что некоторые полярные бактерии окажутся столь привередливыми в выборе мест обитания, хотя им вроде бы ничто не мешает появляться в других местах. Можно вспомнить про течения, которые способны формировать физический, географический барьер для распространения микроорганизмов, однако авторы работы полагают, что к течениям добавляются ещё и некие геохимические препятствия, которые не пускают бактерии дальше определённого участка океана. Но что это за препятствия?.. Пока ясно лишь одно: мы всё ещё слишком мало знаем об особенностях морских экосистем, притом что от них (и в первую очередь от бактерий, в этих экосистемах обитающих) зависит, без преувеличения, здоровье всей планеты.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале PNAS.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Учёные расшифровали полный геном людей, живших примерно 50 тысяч лет назад бок о бок с неандертальцами и анатомически современными людьми. Это позволило узнать положение "новичков" на родственном древе и выявить следы их скрещивания с нашим видом.

Ветвь людей из Денисовой пещеры и другие генетические линии человека. Поперечные связи показывают случаи скрещивания (иллюстрация Nature) Международная команда исследователей секвенировала ядерную ДНК нового вида, официально ещё не признанного, а неформально названного денисовцами (Denisovans) — по имени Денисовой пещеры на Алтае, где были найдены останки. Результаты анализа, опубликованные в Nature, говорят, что денисовцы имеют общее происхождение с неандертальцами, то есть генетически ближе к ним, чем к нам.

В дополнение к кости пальца, раскопанной ранее, учёные нашли зуб нового вида людей, из которого удалось извлечь митохондриальную ДНК. Она оказалась идентичной мтДНК из кости пальца. При этом морфологические особенности зуба не соответствуют зубам сапиенсов или неандертальцев, что указывает – найденный вид действительно новый (фото Nature, bbc.co.uk) Вместе с тем оказалось, что в современных меланезийцах 4-6% ДНК заимствованы от вида Denisovans. С учётом географического положения находки следует предположить, что люди из Денисовой пещеры некогда были распространены на тысячи километров по всей Евразии. И при этом они эпизодически скрещивались с Homo Sapiens Sapiens. Правда, передача генов была мимолётной. Учёные посчитали, что на тысячи людей того времени могло приходиться всего порядка 50 случаев межвидовых браков.

Кстати, вместе с денисовцами уже насчитывается четыре вида человека, обитавшего на планете всего несколько десятков тысяч лет назад, когда сапиенсы покидали Африку, расселяясь по свету. Четвёртый — это до сих пор вызывающие споры карликовые люди с удивительного острова Флорес, неофициально именуемые хоббитами.

Источник: MEMBRANA

Слоны, обитающие в лесах и саваннах Чёрного континента, внешне отличаются довольно сильно. Однако долгие годы зоологи относили их к одному виду. Новое генетическое исследование показало, что животные разнятся между собой столь же существенно, как современные азиатские слоны и древние мамонты.

Учёные надеются, что деление африканских слонов на два вида поможет сохранить их популяцию (фото Charles Roffey/Flickr.com). Международная команда учёных извлекла и сопоставила большие куски ядерной ДНК азиатских (Elephas maximus), африканских слонов (Loxodonta africana), а также их вымерших предков – шерстистых мамонтов (Mammuthus primigenius) и мастодонтов (Mammut americanum).

"Мы просто поразились, когда поняли, что саванновые и лесные слоны Африки разошлись на эволюционном древе почти так же давно, как человек и шимпанзе", — говорит один из авторов работы профессор Майкл Хофрейтер (Michael Hofreiter) из университета Йорка.

Отметим, что подобные исследования проводились и ранее. Например, в 2001 году генетики проанализировали митохондриальные ДНК двух групп слонов и пришли к тому же выводу. Однако научному сообществу те данные показались недостаточными, ведь мтДНК наследуется только по женской линии. Кроме того, оставались сомнения, что ещё полмиллиона лет назад у лесных и саванновых слонов существовал общий предок по женской линии (смотрите статью в журнале Gene).

Последующее исследование теперь уже ядерной ДНК рассказало, что те и другие разошлись на древе эволюции ещё три миллиона лет назад. Однако и эта информация не изменила представления биологов. Теперь же названы ещё более впечатляющие сроки.

По мнению учёных, это различие, закодированное в генах, определялось социальным поведением животных. Отсюда ещё один вывод: "У саванновых слонов доминируют более крупные самцы, судя по всему, у шерстистых мамонтов была та же история", — поясняет один из авторов работы, Альфред Рока (Alfred Roca), генетик из университета Иллинойса.

Зоологи взяли образцы ДНК только от одного из представителей каждой группы. По словам учёных, этого было достаточно. На снимке зуб мастодонта (фото PLoS Biology) Кроме того, новые данные объясняют того самого "недавнего" общего предка по женской линии. Более крупные саванновые слоны, забредая на территории "общего пользования", имели больший успех у самок, чем их лесные собратья, которые, казалось бы, имеют больше прав на спаривание.

"Мы наблюдаем древнее расщепление с небольшим дрейфом генов", — считает участник новой работы доктор Дэвид Райх (David Reich) из медшколы Гарварда. После разделения происходило скрещивание близкородственных видов, но это отнюдь не означает, что перед нами до сих пор один вид.

Если выводы исследователей будут одобрены экспертной группой по африканским слонам (AfESG), вместо нынешних подвидов Loxodonta africana africana и L. africana cyclotis в литературе будут упоминаться отдельные виды L. africana (саванновый) и L. cyclotis (лесной).

Учёные отмечают, что генетическая информация не только пополнит знания о прошлом элефантов, но и поможет в их сохранении. По последним оценкам, в дикой природе осталось около 500-600 тысяч африканских слонов. Однако во многих странах Чёрного континента продолжается продвижение законов, разрешающих убийство животных и продажу бивней. Если лесных слонов признают отдельным видом (а это около 20 тысяч особей), у них будет больше шансов получить дополнительную защиту.

Источник: MEMBRANA

14-летнее наблюдение за молодыми шимпанзе национального парка Кибале (Уганда) показало удивительную вещь: у животных есть игрушки!

Из трёх видов человекообразных обезьян шимпанзе встречаются чаще всего. (Фото Ian Press.) Юные самцы и самки играют с палочками, причём по-разному. «Мальчики» обращаются с ними как с оружием, а «девочки» — как с куклами. Повзрослев, первые обычно бросают это занятие, а вторые носят любимцев с собой, поглаживают и обнимают вплоть до рождения первого ребёнка.

Две трети шимпанзе, замеченных за подобными ролевыми играми, были самками, но самое удивительное наблюдение всё же связано с восьмилетним самцом: он лёг на спину, поднял палочку и водил ею из стороны в сторону — в такую игру со своими детьми играют и обезьяны, и люди. После этого самец сделал небольшое гнездо и, как показалось учёным, положил палочку туда, словно в постель.

Исследование свидетельствует о том, что в формировании детского интереса к игрушкам по крайней мере некоторую роль играют биологические факторы, а не только социальные. «По-видимому, существует генетическая предрасположенность, заставляющая девочек и мальчиков по-разному обращаться с палочками, — полагает соавтор исследования Ричард Рэнгем из Гарвардского университета (США). — Молодые самки без какой бы то ни было социализации относятся к палочками, словно к куклам».

Утверждение, что мальчики и девочки биологически склонны в пользу определённого вида обращения с игрушкой, выглядит спорным. Г-н Рэнгем не исключает того, что использование палки в роли куклы — это социальная традиция, которая возникла только в одной популяции шимпанзе. Возможно, молодняк просто подражает сверстникам и родителям.

Это не первое исследование, в котором говорится о биологических причинах разного обращения с игрушками у молодых приматов. В 2008 году группа Дженис Хассетт из Университета Эмори (США) на примере макак-резусов показала, что самцы предпочитают грузовики и прочие мужские игрушки, а у самок — более широкие интересы.

Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Увеличение кислотности морской воды может привести к коренным изменениям азотного цикла.

Схема азотного круговорота в океане (иллюстрация авторов работы)Азот — одно из важнейших питательных веществ в океане. Все организмы от микробов до голубых китов с помощью азота образуют белки и другие нужные соединения. Некоторые микроорганизмы используют определённые химические формы азота в качестве источника энергии. Одна из групп таких микроорганизмов — окислители аммиака — играет ключевую роль в определении того, какие формы азота присутствуют в океане.

Между тем очень мало известно о том, как окисление океана может повлиять на жизнедеятельность окислителей аммиака и прочих важных микроорганизмов.

Майкл Беман из Гавайского университета и его коллеги поставили шесть экспериментов в двух океанах. В каждом случае, когда исследователи повышали уровень кислотности воды, популяции окислителей аммиака сокращались. Результаты оказались на удивление похожими в разных регионах Мирового океана.

В ходе нитрификации океанов в атмосферу поступает один из главных парниковых газов — закись азота. Поэтому при прочих равных условиях снижение интенсивности этого процесса должно принести пользу. При падении рН морской воды на 0,1 учёные оценивают уменьшение выбросов закиси азота на величину, сопоставимую со всеми текущими выбросами этого газа в результате сжигания ископаемого топлива и промышленной деятельности.

Этот эффект, впрочем, может быть нивелирован другими формами глобальных экологических изменений — например, ростом осаждения азота в океане или снижением концентрации кислорода в некоторых областях океана.

Есть и другое возможное следствие. По мере того как двуокись углерода, образованная в результате человеческой деятельности, будет наполнять океаны, организмы, занимающиеся окислением аммиака, станут утрачивать свои конкурентные преимущества. В отдалённой перспективе это приведёт к тому, что нитраты перестанут быть основной формой хранения азота в океане и уступят своё место восстановленному аммонию.

С уменьшением среднего рН океана с 8,1 до 8,0 с нитратов на аммоний перейдёт до 25% особей, входящих в первое звено пищевой цепи. Последствия такого сдвига нелегко предсказать.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Необычайно давний этап эволюции микробов, предшествовавший всплеску биоразнообразия на Земле, удалось восстановить генетикам. Они изучили родственные связи почти 4000 семейств генов из трёх царств живой природы.

Изобретение природой новых генов (красный цвет) пережило резкий всплеск где-то у корня эволюции (на данном рисунке – верх). В последующие эпохи преобладали дублирование (синий), горизонтальный перенос (зелёный) и потери (жёлтый) генов (иллюстрация Lawrence A. David, Eric J. Alm /Nature) Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, что задолго до кембрийского взрыва, в ходе которого появилось великое множество групп живых существ, произошёл похожий "взрыв" в мире генов. 

Расхождение и модификация нескольких исходных семейств генов по мере развития биосферы, деления её на царства, группы и так далее (иллюстрация Lawrence A. David) Авторы работы, опубликованной в Nature, посчитали, что между 3,3 и 2,8 миллиарда лет назад (где-то в интересную эпоху между появлением доядерных и ядерных одноклеточных) возникло 27% от всех существующих нынче семейств генов.

Однако наибольший интерес представляют функции тех генов, что оказались в совокупном геноме всего живого одними из самых древних. Анализ показал, что трёхмиллиардолетние гены вовлечены в транспорт электронов внутри клеточных мембран.

Этот механизм используется в дыхании, его можно найти и в кислородном фотосинтезе. Исследователи заключили, что резкое расширение разнообразия генов в архее заложило основы для последующих скачков. Так в конце рассмотренного периода (примерно 2,8 миллиарда лет назад) появляются первые гены, отвечающие за использование кислорода.

Последующий всплеск в числе "кислородных" генов хорошо согласуется с датой кислородной катастрофы, изменившей атмосферу планеты и приведшей к господству аэробных форм жизни.

Источник: MEMBRANA

Семенные растения сумели завоевать мир не только благодаря эффективному способу размножения, но и из-за нового способа регулировки водного баланса.

Между растениями и атмосферой происходит постоянный газообмен, вход и выход регулируют поры на поверхности листьев – устьица. Через них растение получает кислород для дыхания и углекислый газ для фотосинтеза, через них же происходит испарение воды – транспирация. Устьица открываются и закрываются под действием внешних и внутренних факторов.

Растение с устицамиУстьица устроены просто: две замыкающие клетки бобовидной формы, между которыми находится устьичная щель. К замыкающим клеткам примыкают соседние клетки эпидермиса – вспомогательные. У всех сосудистых (высших) растений работает базовый механизм регуляции работы устьиц, основанный на принципе гидравлики. Если содержание воды в замыкающих клетках увеличивается, они напрягаются – повышается тургор, и меняют форму, открывая устьичную щель. Через отверстие происходит испарение воды. Содержани воды снижается — клетки становятся вялыми, а щель замыкается.

Но как показали австралийские ученые из Университета Тасмании в Хобарде (University of Tasmania, Hobart), регуляция работы устьиц у семенных растений и их предшественников – папортников и плаунов принципиально различается.

Гормональная регуляция лучше гидравлической

У семенных растений помимо такого пассивного механизма регуляции имеется активный, за который отвечает фитогормон абсцизовая кислота, или абсцизин. Если количество воды в клеточных тканях снижается, уровень абсцизина увеличивается. А к нему чувствительны замыкающие клетки.

В эксперименте ученые поливали раствором абсцизина растения из разных групп. Когда концентрация фитогормона достигала определенной величины, у покрытосеменных и голосеменных (хвойных) растений закрывались устьица. Папортники и плауны так на абсцизин не реагировали. То есть, у них активного механизма, регулирующего работу устьиц. Закрыть устьица у них можно другим способом – отрезать лист; тогда соседние ткани резко теряли воду.

Фитогормон абсцизин и у папортников, и у плаунов есть – у них работают гены, обеспечивающие его синтез. И хотя концентрация гормона в их тканях намного меньше, чем в тканях семенных растений, он выполняет другие присущие ему функции, например, регулирует рост и развитие. Но семенные растения научились абсцизином регулировать работу устьиц, за счет чего приобрели более тонкий механизм контроля водного баланса, так как на гормон клетки отвечают намного быстрее, чем на изменения тургора.

Секрет завоевания мира

Устьица семенных растений, в отличие от папортников и плаунов, реагируют не только на то, как меняется содержание воды, но и на концентрацию CO₂ в воздухе подустьичной полости: при снижении – открываются, при повышении – закрываются. К снижению СО₂ приводит фотосинтез в замыкающих клетках под действием света, и открытие устьиц обеспечивает приток углекислого газа из воздуха. Это позволяет регулировать жизнедеятельность в зависимости от времени суток.

Биологи пришли к заключению, что активно регулировать работу устьиц предковые формы семенных растений начали около 360 млн лет назад, когда отделились от папортников и плаунов. Именно тонкие механизмы контроля водного баланса позволили семенным растениям широко распространиться по миру и приспособиться к любому климату, в том числе к засушливому.

Статья о причинах глобального успеха семенных растений опубликована в Science.

Источник: Infox.ru