Мы привыкли считать суточные ритмы чем-то постоянным, незыблемым. Биологическим часам нужно подчиняться — либо будет очень плохо. Однако любой организм существует в изменчивой среде: сегодня холодно, завтра тепло, в этом году урожай, в следующем — неурожай, и т. д. То есть должна быть какая-то пластичность, чтобы к таким изменениям приспосабливаться. И очевидно, что система биологических ритмов тоже должна как-то чувствовать перемены во внешнем мире и реагировать на них. Как показали исследования учёных из Университета Вандербильта (США), суточные ритмы действительно допускают отклонения, причём имеет смысл говорить даже не об отклонениях, а о нескольких ритмах, между которыми организм может переключаться.

Многие люди отдали бы всё за возможность управлять собственными биологическими часами. (Фото Kate Kunz.)В основе вариабельности суточных ритмов лежит вырожденность генетического кода. Как известно, белки построены из двадцати аминокислот, однако четыре буквы генетического алфавита позволяют создать гораздо больше аминокислотных кодов. Аминокислоте соответствует триплет, комбинация из трёх нуклеотидов, и в итоге оказалось, что одной аминокислоте могут соответствовать несколько кодирующих слов-триплетов. (Например, аминокислоте пролину соответствуют триплеты ССА, ССG и ССС, где С — цитозин, А — аденин, G — гуанин.) Не вдаваясь в подробности, следует сказать, что разные триплеты читаются рибосомой с разной скоростью, следовательно, тот белок, в котором есть такие триплеты, будет синтезироваться легче и в бóльших количествах. В связи с этим родилась молекулярно-эволюционная идея о том, что самые важные гены в клетке используют наиболее оптимальные, то есть легкочитаемые кодоны.

Гипотеза оказалась не совсем верной. Исследователи из Университета Вандербильта попробовали оптимизировать гены биологических часов у сине-зелёных водорослей и плесневых грибков. У некоторых таких генов были трудночитаемые кодоны, и учёные заменили их на легкочитаемые (при этом, напомним ещё раз, аминокислота оставалась прежней). Так вот, после такой операции биологические часы у грибка просто останавливались! То есть, как пишут исследователи в журнале Nature, белкам биологических ритмов вовсе не нужна была высокая скорость синтеза. По-видимому, из-за высокой скорости синтеза эти белки не могут правильно свернуться, не могут приобрести правильную пространственную форму и объединиться с другими.

Но более интересным оказался эффект у сине-зелёных водорослей. Когда у них оптимизировали белки биологических часов, сами часы продолжили идти, но выживаемость цианобактерий сильно упала. Оказалось, что «усовершенствованные» часы лучше работали при естественной температуре, при которой сине-зелёные живут в естественной среде. И, казалось бы, оптимизация должна была повысить приспособленность цианобактерий. Но, кроме того, у часов увеличивался период, и цианобактерия начинала жить по 30-часовому циклу. В нормальных 24-часовых сутках она впадала в стресс, что сказывалось на её жизнеспособности. То есть естественный отбор работал тут на ухудшение качества кодонов в гене.

Исследователи делают вывод, что в генах биологических часов важны именно несовершенные, медленные синонимичные кодоны. Такой способ регуляции генетической активности — на уровне трансляции с помощью трудночитаемых кодонов — известен давно, но до сих пор его недооценивали. Тем удивительнее было увидеть его в такой ответственной области, как регуляция суточного ритма. Авторы работы полагают, что клетка может «подводить часы» с учётом различных факторов, хотя для того, чтобы утверждать это с полной уверенностью, нужны дополнительные эксперименты. Пока же можно сделать два вывода: «плохой» кодон не всегда плох, а биологические часы не столь жёстки и неизменны, как может показаться.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Певчий дрозд (лат. Turdus philomelos)

Певчий дрозд (лат. Turdus philomelos)

Голос Певчего дрозда

Учёные обнаружили окаменевшие останки возрастом 2 миллиарда лет, которые могут принадлежать самым старым из известных многоклеточных организмов. Статья с сообщением об открытии появилась в журнале Nature. Коротко о работе пишет портал Nature News.

Первые многоклеточныеСпециалисты нашли останки в Габоне (Западная Африка) в породе возрастом 2,1 миллиарда лет. Ученые исследовали находку при помощи компьютерной томографии, масс-спектрометрического и химического анализов и пришли к выводу, что она представляет собой не артефакт породы, а останки неизвестных многоклеточных организмов. Плоское тело этих существ по краям разделялось на лопасти, а его длина составляла от 7 до 120 миллиметров.

Исследователи уверены, что найденные ими существа - это именно многоклеточные организмы, в клетках которых есть ядро (ученые называют такие организмы эукариотами), а не колонии бактерий. Доказательством такой точки зрения может считаться наличие в окаменелостях следов стеролов - полициклических спиртов, которые характерны для мембран эукариот.

Авторы работы полагают, что найденные ими существа появились вскоре после насыщения атмосферы Земли кислородом, произошедшего около 2,4 миллиарда лет назад и получившего название Кислородной катастрофы. До сих пор считалось, что первые многоклеточные организмы появились намного позже - около 1,4 миллиарда лет назад (останки предположительно многоклеточного существа такого возраста - Grypania spiralis - были найдены в Индии). Ученые полагали, что расцвет и распространение многоклеточных организмов по планете произошли не ранее кембрийского периода, который начался 542 миллиона лет назад.

Ценность габонской находки признают не все специалисты. Некоторые палеонтологи считают, что обнаруженные учеными структуры - это всего лишь образования минерала пирита необычной формы.

Недавно другой коллектив исследователей опубликовал работу, в которой были приведены доводы, сдвигающие еще одну временную веху в эволюции многоклеточных на 40 миллионов лет назад. Ученые обнаружили в Китае эмбрионы, строение тела которых являлось более сложным, чем строение тела большинства других многоклеточных того времени.

Источник: Lenta.ru

2.1 Животный мир протерозоя. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария)

Считается, что первые простейшие животные возникли в конце протерозойской эры - 700 млн лет назад (в некоторых публикациях указывается дата 1,4 млрд. лет назад или даже 2 млрд.лет назад).

В следствии большой распростроненности цианобактерий и водорослей резко возростает содержание кислорода в атмосфере Земли, что приводит к возможности появления таких существ, как животные. Безконтрольный рост кислорода и уменьшение парниковых газов в криогеновом периоде приводит к череде глобальных похолоданий (в период с 750 до 580 млн. лет назад) покрывших землю слоем льда толщиной до двух километров. Каждое оледениние могло длиться от 4 до 30 млн. лет. Оледенения заканчивались катастрофически быстро, когда благодаря наземному вулканизму в атмосфере накапливалось высокое содержание углекислого газа, более чем в триста раз превышающее его современный уровень. 

Рис. 2.1 Колония хоанофлагелляты SphaeroecaПредположительно первоначально в многоклеточные структуры объединялись простейшие хоанофлагеллаты (рис. 2.1), которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий (прокариот). Следующим щагом было появление в этом же периоде первых настоящих многоклеточных макроогранизмов - эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды. Первые многоклеточные существа были мягкотелыми организмами, состоящими из отдельных фракталов.

Одни из самых первых появившихся на Земле животных относятся к криогеновому периоду. Эти организмы по размерам были меньше эдикарских и являются не лентовидными, а червеобразными (иногда похожи на членистых). Многие из них строили из органики сегментированные трубки бакаловидной формы. Среди этих организмов нет ни медузоподобных "дисков" как в эдикаре, так и форм похожих на губки (примитивнейших из ныне живущих групп животных). Судя по всему, довендская хайнаньская биота не может считаться предковой ни для эдикарской, ни тем более для современной - фанерозойской [1].

Рис.2.2 Этапы происхождения многоклеточности: I, II—сферические колонии жгутиковых, III—V—фагоцителлы разной степени сложности; 1—кинобласт, 2—рыхлый фагоцитобласт, 3—скопление чувствительных клеток на переднем конце тела, 4—ротовое отверстие, 5—половые клетки, 6—эпителизованный фагоцитобласт Родоначальником многоклеточных в настоящее время считают шаровидную колонию жгутиковых, половые клетки которых перемещались в глубь колонии, а соматические первично выполняли как функцию перемещения всей колонии в пространстве, так и пищеварения за счет переваривания фагоцитированных пищевых частиц, захваченных из воды.           

Осуществление одной и той же клеткой функций движения и пищеварения малоэффективно. С этим связана последующая специализация клеток в направлении преимущественно пищеварения или обеспечения движения. Результатом является возникновение фагоцитобласта (внутреннего слоя амебовидных клеток, занимающихся пищеварением) и кинобласта (наружного слоя клеток со жгутиками, обеспечивающими движение).
Стойкая дифференцировка соматических клеток по функциям и строению, возникшая первоначально на фоне выделения двух клеточных слоев, явилась ключевым моментом в происхождении многоклеточных. Именно с двуслойностью связано появление жидкой внутренней среды, через которую клетки обмениваются химическими сигналами, а также дальнейшее обособление и специализация части поверхностных клеток в направлении восприятия внешних раздражителей и передача возбуждения на другие клетки, располагающиеся в отдалении от них. Таким образом возникают предпосылки к формированию нервной системы.

Рис. 2.3. Трихоплакс - Самое примитивное животное на свете похоже на медленно ползающую тонкуюбесформенную пластинку. Гипотетический предок многоклеточных животных назван фагоцителлой (рис. 2.2). Он плавал в толще воды за счет биения ресничек кинобласта, а питался, захватывая взвешенные в среде частички пищи и переваривая их клетками фагоцитобласта. На более поздних этапах эволюции происходили многочисленные адаптации потомков фагоцителлы к многообразным условиям существования при оседании их на дно или при перемещении к поверхности, а также при изменении источников питания (захват мелких или крупных, живых или мертвых пищевых частиц). [2]

Большое значение в эволюции потомков фагоцителлы имели также изменения характера движения: пассивное движение или прикрепленный образ жизни обусловливают лучевой тип симметрии, в то время как активное перемещение в определенном направлении предусматривает формирование двубоковой, или билатеральной, симметрии. В результате возникло огромное многообразие форм многоклеточных животных.[4]

По другой теории первым примитивным животным является - трихоплакс (рис. 2.3).

Это плоское создание, похожее на медленно ползающую кляксу, не имеет ни осей симметрии, ни мускулатуры, ни переднего и заднего концов, не говоря уже о таких сложных устройствах, как пищеварительная, нервная, кровеносная или выделительная система. Трихоплакс по своему строению напоминает личинок кишечнополостных, и его действительно довольно долго считали личинкой медузы. Но потом оказалось, что трихоплакс образует половые клетки и размножается половым путем.

Митохондриальный геном трихоплакса по своему строению занимает промежуточное положение между «ближайшими родственниками животных» (хоанофлагеллятами и грибами) с одной стороны и всеми остальными животными (включая губок и кишечнополостных) — с другой.[5]

Рис. 2.4. Гребневик. Следующим этапом развития животных стало появление гребневиков (рис. 2.4).[6]

Дальнейшим развитием жизни - стало появление 635 млн лет назад (по некоторым данным 850 млн. лет назад) губок (рис. 2.5) развивавшиеся на морском дне, на мелководье, а затем распространившиеся в более глубокие воды.[7] 

До развития многоклеточных организмов на нашей планете повсеместно царствовали бактериальные сообщества, покрывая дно океана тонким слоем и выстраивая величественные строматолиты. Первые животные были вынуждены вести с ними жестокую борьбу за существование, получая птательные вещества с воды, им приходилось увеличивать свои габариты, что позволяло поглощать большее количества питательных веществ. [8]

Рис. 2.5. Семейство губок. Одними из наиболее древних находок многоклеточных животных являются археоциаты, а также рангеоморфы, такие, как Харния или чарния Charnia и Charnodiscus, многочисленны медузы (Beltanella, Medusinites, Cyclomedusa и проблематичные формы, близкие современным морским перьям (Rangea, Arborea) жившие в эдикарском периоде. На морском и океаническом дне в то время, обитало большое разнообразие кольчатых червей (известно 5 видов многощетинковых червей принадлежащих родам Сприггина (Spriggina) и Дикинсония (Dickinsonia), от которых в дальнейшем произошли моллюски и членистоногие. Кроме вышеперечисленных морских обитателей эдикария, встречались членистоногие-антроподы (Precambridium), являющиеся отдаленными предками ископаемых трилобитов, а также современных насекомых - пауков и скорпионов. Другими интересными животными эдикара являлись трибрахидиумы (Tribrachidium) которые до сих пор не нашли своей ниши в современой систематике. Некоторые из эдиакарских животных достигали больше метра в размере.

Рис. 2.6. Вендский период (Эдиакарийская биотика). Вообще, в вендский период (рис. 2.6) образовалось большое количество мягкотелых животных не имеющих минерального скелета, останки которых, как уже говорилось, не дошли до наших дней. Тогда же появились первые кишечнополосные хищники.

Животные Эдиакар жили преимущественно на морском дне. Они кормились в слое органического вещества (детрита), который покрывал донный ил, образованный останками множества одноклеточных организмов, населявших толщу воды над ними. Плоские и кольчатые черви плавали над самым дном или ползали среди осадков. Спешить им было некуда, ибо хищников (животных, питающихся другими животными) здесь было очень мало.

Рис. 2.7. Животные Эдиакар (Вендский период). Морские перья поднимались с морского дна (рис. 2.7), подобно неким перообразным цветкам, тщательно отфильтровывая воду в поисках пищи. Трубчатые черви лежали среди донных отложений, шевеля своими щупальцами в насыщенной детритом воде. Примитивные иглокожие, родичи современных морских звезд и морских ежей, всю свою жизнь проводили в толстом слое ила. Было там и множество крупных плоских животных в форме блина; эти похожие на медуз создания также, судя по всему, обитали на илистом дне. А над ними в морской воде медленно проплывали настоящие медузы.

В Эдиакарских отложениях встречаются многочисленные окаменевшие отпечатки мягкотелых животных, ползавших когда-то по морскому дну. В некоторых местах в иле запечатлелись парные V-образные отметины, похожие на царапины, оставленные парами крохотных ножек. Возможно, это следы вышеупомянутых примитивных артропод, или членистоногих, - отдаленных предков ископаемых трилобитов, а также современных нам насекомых - пауков и скорпионов. Правда, твердых останков этих животных пока не обнаружено: по всей видимости, они еще не обзавелись твердым панцирем. [9]

Самые первые животные возникали в холодных водах, т.к. теплые мелководные бассейны, в частности, обширные моря покрывавшие континенты в рифее, контролировались архаичной прокариотной биотой вплоть до конца венда. Древние цианобактерии, как и современные, были способны защищать себя ядами, которые угнетают рост и размножение эукариот, а в ряде случаев приводят к гибели последних. Так что, колонизация высшими организмами тепловодных бассейнов была непростой задачей.

Первую попытку животных колонизовать тепловодный карбонатный бассейн мы наблюдаем на примере карбонатных отложений Оленекского поднятия (север Якутии). Когда по окончании Варангерского оледенения морские воды начали затапливать континент, животные быстро заняли теплые мелководные обитания. Вендские беспозвоночные довольно долго «удерживали свои позиции» – остатки мягкотелых беспозвоночных, преимущественно, кишечнополостных, в изобилии встречаются в битуминозных тонкослоистых известняках хатыспытской свиты в интервале более 100 метров. Трудно сказать точно, сколько длился этот эпизод, но цианобактериальные сообщества «взяли реванш» и надолго: толща строматолитовых пород туркутской свиты имеет мощность более 200 м. Судя по современным аналогам, строматолиты растут крайне медленно. Лишь в самом конце венда (542±1 млн. лет) и, особенно, в начале кембрийского периода сообщества животных получили возможность вернуться в свободные от строматолитов обитания.

Сезонность питания, характерную для высоких широт, можно рассматривать как фактор отбора в пользу форм с большей массой. Так называемая «резервная биомасса» нужна, чтобы переживать неблагоприятные периоды. Однако рост и размеры тела ограничиваются возможностью обменных процессов – прежде всего дыханием. Развитие гетеротрофии и эффективных способов сбора пищи могло реализоваться в создание резервной биомассы (больших размеров тела) только при условии достаточно высокой концентрации кислорода в воде. Холодноводные бассейны давали такое преимущество.

Путь из холодных вод, богатых кислородом, в теплые стал возможным в связи с резким ростом содержания свободного кислорода в атмосфере. Данные изотопного анализа углерода из позднего докембрия показывают, что это событие произошло в самом конце протерозоя.

Специалистам по кораллам известна одна замечательная закономерность: виды, имеющие симбиотические водоросли (их собирательное название – зооксантеллы) формируют прочный массивный скелет, и наоборот – виды без симбиотических водорослей имеют весьма слабую минерализацию скелета или не имеют минерального скелета вовсе. Как любая закономерность в мире живого, эта имеет массу исключений. Но представим вендскую фауну холодных вод, и станет ясно, что там не могло быть мощного минерального скелета по двум причинам: одна из них – низкая эффективности ферментов, ответственных за биоминерализацию, из-за низких температур; другая связана с высокой растворимостью карбоната в холодных водах, его труднее концентрировать и сохранять. Но, возможно была и третья причина – отсутствие зооксантелл у животных, обитающих в высоких широтах – там, где существуют долгие зимние ночи одноклеточным водорослям внутри живого тела выжить трудно. Колонизация тропиков и гарантированный световой день сделал симбиоз более эффективным в двух аспектах: снабжение кислородом хозяина и расширение возможностей биоминерализации.

Животные появились в относительно холодных водах вне карбонатного пояса планеты, который контролировался прокариотами. Эра великих оледенений давала большее преимущество именно эукариотам, в том числе, животным, хотя это было время их трудной эволюции. В эту холодную пору площади карбонатных бассейнов и ареалы прокариотных сообществ резко сократились. Высшие организмы, пережившие 200 млн. лет преимущественно холодной биосферы, по окончании ледниковой эры оказались способными бросить вызов архаичной бактериальной биоте и с начала кембрия прочно заняли тепловодные бассейны карбонатного пояса планеты, колонизировав тепловодные бассейноы карбонатного пояса планеты и постепенно заменяя карбонатные постройки цианобактерий рифами. Это обстоятельство резко ускорило эволюционные процессы, в том числе – на основе сформированного минерального скелета.

Рост разнообразия животных и эвкариот в целом способствовал удлинению пищевых цепей. Однако, в тканях животных, находящихся на вершине трофической пирамиды, могли накапливаться высокие концентрации ряда элементов, в частности, Ca, P, Si. Выведение минеральных солей или детоксикация стали необходимостью. Возможность строить минеральный скелет у части беспозвоночных была следствием детоксикации в условиях тепловодных местообитаний, где растворимость биоминералов ниже и энергетические затраты на биоминерализацию не так высоки, как в холодных водах. [10]

Животный мир протерозоя. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария)

<< Общие сведения о животных. Разделение классификации животных. Появление и эволюция животных <<

 |>> Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв >>

 А.С.Антоненко

О прионах принято говорить как о безусловном зле: эти белки, склонные принимать альтернативные пространственные формы, вызывают тяжелейшие и неизлечимые неврологические заболевания, которые неизбежно ведут к смерти. Хотя классические прионные болезни среди людей не так уж распространены, у человека есть нейродегенеративные заболевания вроде синдрома Альцгеймера, которые развиваются схожим образом.

Нейроны гиппокампа мыши (фото UoB University Graduate School).Однако мало кто задумывался о том, зачем вообще нужны прионы. Ведь гены этих белков есть в здоровых клетках, и выполняют они, наверное, какие-то полезные функции. Нормальная, непатогенная версия прионного белка есть во всех клетках; известно, например, что в нервной системе здоровый прионный белок помогает поддерживать миелиновую оболочку на нейронах. Но сильнее всего исследователей заинтересовало то, что один из прионов, белок PrP, особенно обильно присутствует в самих нейронах, причём в то время, когда мозг ещё развивается. Нормальный PrP обычно прикреплён к клеточной мембране, и можно было бы предположить, что он как-то влияет на общение нейрона с другими клетками.

Оказалось, что прионный белок принимает самое непосредственное участие в управлении синаптической пластичностью, то есть в укреплении и в ослаблении синапсов между нейронами.

Исследователи из Политехнического университета Марке (Италия) сравнили, как реагируют нейроны гиппокампа мышей на раздражение, если ген приона работает нормально или же выключен. Эксперименты показали, что если нейрон активен вместе с остальными, то у него укрепляется связь с другими клетками, то есть нейронная цепь становится в целом прочнее. В этом нет ничего удивительного: опыты ставили на молодых животных, у которых нервные цепи, особенно в центре памяти (гиппокампе), находятся ещё в процессе становления. Любопытно было другое: такое укрепление синапсов имело место только при работающем гене приона. Без прионного белка связи между нейронами слабели.

Дальнейшие опыты показали, что PrP связан с протеинкиназой А: этот фермент принимает непосредственное участие в укреплении синапсов. Если же PrP отсутствовал, в дело вступал другой фермент, протеинлипаза С, который ослаблял контакты между нейронами. Таким образом, выяснилось, что прион необходим для процессов обучения и запоминания: без него просто не сформируются нейронные цепи для хранения информации. Полностью результаты экспериментов описаны в Journal of Neuroscience.

Исследователи полагают, что прион нужен не только в гиппокампе, но и в других отделах мозга, где он также помогает устанавливать новые синапсы, и что он может заниматься этим не только у молодых животных, но и взрослых. Скорее всего, наличие или отсутствие этого белка может сильно сказываться на поведении, но чтобы установить это доподлинно, понадобятся новые эксперименты.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Мы знаем, что биоразнообразие — это хорошо, но часто это лишь следствие из сугубо теоретических рассуждений. Получить экспериментальные подтверждения положительного влияния биоразнообразия на экосистему порой нелегко. Причина этого — в огромной трудоёмкости подобных исследований: биоразнообразие лучше всего изучать на больших, сложных экосистемах, а это означает тысячи и тысячи образцов и гору статистической и аналитической работы. Однако экологи из Колорадского университета в Боулдере (США) этого не испугались: изучив видовой состав амфибий почти в 350 прудах, они пришли к выводу, что разнообразие видов амфибий препятствует распространению среди них инфекций.

Чем больше в пруду видов лягушек и саламандр, тем меньше шансов у паразита, вызывающего деформации тела у амфибий. (Фото Oregon State University.)Исследователей интересовали взаимоотношения амфибий и трематоды Ribeiroia ondatrae, которая вызывает деформации тела во время развития животного: у лягушки могут появиться лишние ноги, обычные конечности могут деформироваться и т. д. Промежуточным хозяином для Ribeiroia ondatrae служат водяные улитки, так что пришлось собирать ещё и улиток. В общей сложности экологи обработали 24 215 амфибий и 17 516 улиток. Результаты этого титанического труда опубликованы в журнале Nature.

И они таковы: если в пруду обитает шесть видов амфибий, то вероятность получить паразита у них на целых 78% меньше, чем у лягушки или тритона, коих один вид на весь пруд. Стоит сказать, что исследователи не ограничились просто сбором статистики, хотя бы и очень большой. Они также поставили серию экспериментов с 40 искусственными водоёмами, в которые запускали амфибий и их паразитов. Удалось заметить важную закономерность, связанную с биоразнообразием: если в пруду жил один вид, то обычно это был вид, самый чувствительный к паразиту. Чтобы не исчезнуть, такая амфибия должна размножаться исключительно интенсивно. И действительно, виды, живущие в одиночку, отличались высочайшей плодовитостью. По мере заселения пруда новыми амфибиями появлялись виды, всё более устойчивые к инфекции; наконец, последним приходил тот, кого паразит меньше всего беспокоил.

Виды, которые интенсивно размножаются, быстрее всех распространяются на новые территории, однако за это им приходится платить повышенной чувствительностью к инфекциям. Позже к ним подтягиваются менее плодовитые и менее чувствительные виды, и тогда для паразита наступают не лучшие времена: биоразнообразие сильно разбавляет исходный чувствительный вид. Паразит теперь с высокой долей вероятности может попасть в устойчивую особь, где ему ничего не светит. Из-за этого общая плотность паразита падает, и экосистема становится здоровее.

Авторы работы полагают, что такая закономерность не есть частное дело амфибий и Ribeiroia ondatrae, что она выполняется для любых видов и экосистем. Многие болезни курсируют между людьми и животными, и не будет большим преувеличением сказать, что биоразнообразие птиц, зверей, рыб и пр. служит для человека щитом от разнообразнейших патогенов. В этом смысле у сохранения какого-нибудь амурского тигра есть вполне конкретная практическая — эпидемиологическая — цель: как знать, может, именно благодаря этим кошкам в Сибири и на Дальнем Востоке до сих пор не проявился какой-нибудь паразит, перед которым побледнела бы легендарная лихорадка Эбола.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В последнее время учёные начинают склоняться к тому, что падение метеорита стало coup de grace (ударом милосердия) для динозавров, и без того вымиравших под сурдинку меняющегося из-за извержений вулканов климата.

Иллюстрация Mark Garlick, Science SourceНовые данные в поддержку этой точки зрения представили Пол Ренн из Калифорнийского университета в Беркли (США) и его коллеги, изучившие кратер на Юкатанском полуострове в Мексике.

С помощью техники высокоточного датирования тектитов с Гаити — камешков, образующихся при метеоритном воздействии, — учёные пришли к выводу, что удар произошёл 66 038 000 лет назад, то есть несколько позже, чем считалось. С учётом погрешности эта дата совпадает с примерным временем исчезновения динозавров из палеонтологической летописи. Тем самым, по мнению г-на Ренна, можно похоронить все сомнения в том, что метеорит сыграл роль в гибели гигантских ящеров.

Разумеется, это не означает, что столкновение с неким небесным телом стало причиной массового мел-палеогенового вымирания. Падению метеорита предшествовали масштабные извержения вулканов в Индии, которые инициировали изменение климата, в одиночку сгубившее некоторые группы динозавров. Например, не найдено ни одного нептичьего динозавра, существовавшего ко времени удара.

На самом деле вулканическая гипотеза намного старше метеоритной. К тому же она хорошо согласуется с тем, что нам известно о других массовых вымираниях. Новую и, надо сказать, смелую теорию, быстро ставшую в народе популярной, предложили в 1980-х годах отец и сын Луис и Уолтер Альварес. Они обратили внимание на то, что по всему миру встречается слой глины, совпадающий по времени образования с концом мелового периода. Этот слой богат иридием — редким на Земле, но распространённым в малых космических телах.

В 1990-х годах гипотеза получила дальнейший импульс, когда на полуострове Юкатан был обнаружен кратер Чиксулуб диаметром 180 км, тоже образовавшийся на рубеже мела и палеогена. Его размеры указывают на то, что метеорит имел около 10 км в поперечнике (хотя, возможно, это общий диаметр спаренных астероидов).

Столкновение с таким телом должно было иметь катастрофические последствия в виде разрушительной ударной волны, мировых пожаров, цунами и дождей из расплавленного камня (при ударе осколки могли вылететь за пределы атмосферы, а затем — вернуться). Кроме того, множество твёрдых частиц могло задержаться в атмосфере на несколько недель, месяцев и даже лет, блокируя солнечное излучение и тем самым убивая растения и приводя к снижению температуры.

На какое-то время метеоритная гипотеза стала одерживать верх, но выяснилось, что затяжной кризис надотряда динозавров начался задолго до падения незваного гостя. Постепенно выработалась гибридная гипотеза. Известно, что массовые извержения в одиночку способны вызвать вымирание видов по всей планете, но в данном случае, по-видимому, честь финального удара принадлежит метеориту.

Тем не менее вопрос никак нельзя считать решённым. Например, остаётся неясным, в какую сторону и как сильно изменили климат вулканы. Одни кивают на извержение вулкана Пинатубо в 1991 году и говорят, что выбросы затмили солнце, вызвав глобальное похолодание. Другие, напротив, считают, что вулканические газы привели к парниковому эффекту.

Непонятно также, каким образом формировались те самые Деканские траппы, по которым судят о силе извержений. Одни полагают, что извержения происходили равномерно в течение нескольких миллионов лет в конце мелового периода и в начале палеогена. Другим кажется, что массовые извержения занимали несколько десятков тысяч лет, после чего на долгое время наступало затишье.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

2109 карты. Масштаб 1:100 000

Топографические карты России. Диск №5. Масштаб 1:100 000 

Голожаберные моллюски Chromodoris reticulata имеют в своём распоряжении не один, а несколько совокупительных органов, и каждого следующего партнёра встречают, так сказать, новым пенисом.

C. reticulata. В правом верхнем углу — спаривающиеся особи. В левом верхнем углу — пенис крупным планом. (Фото Ayami Sekizawa / Osaka City University.)Эту странную особенность обнаружили исследователи из Осакского городского университета (Япония). Голожаберные моллюски — гермафродиты, но самооплодотворением не занимаются, предпочитая спариваться не с собой, а с другой особью. Во время спаривания Chromodoris reticulata вводят мужские половые органы друг другу в женские половые органы и обмениваются семенной жидкостью. Весь процесс занимает около девяти минут.

Затем моллюски отрываются друг от друга и расползаются. Пенис в этот момент растягивается и в конце концов отваливается — через 15-30 минут после спаривания. Дополнительных усилий моллюски к этому не прилагают: никаких мышечных сокращений и тому подобного. После этого наступает вынужденный перерыв, когда в течение суток моллюск не может спариваться (просто нечем). Однако на следующий день половой орган регенерирует.

Мужской половой орган Chromodoris reticulata устроен довольно сложно, он состоит из трёх сегментов, один из которых рабочий, а остальные свёрнуты и хранятся упакованными под первым. Во время спаривания моллюск теряет рабочий сегмент, а ему на смену разворачивается следующий (запасной). Когда все сегменты этого сложносоставного пениса будут израсходованы, моллюск восстанавливает всю структуру. Это можно сравнить с грифелем в автоматическом карандаше: по мере того как грифель стачивается, мы нажимаем на кнопку и выдвигаем новый фрагмент стержня, но в итоге наступает момент, когда нужно взять новый грифель.

Пенис у Chromodoris reticulata покрыт выступами, обращёнными назад, которые, по словам учёных, помогают моллюску очистить половые пути партнёра от спермы конкурента. То есть моллюск вводит свою семенную жидкость, а потом, как ершиком, вычищает чужую, когда достаёт пенис. Использованный «ёршик» он выбрасывает. Однако нельзя исключать и того, что пенис Chromodoris reticulata — это автономная совокупляющаяся система, которая может действовать независимо от хозяина. Это как дополнительная страховка на случай, если партнёр не сможет сам довести спаривание до конца. Примеры таких автономных устройств в природе есть.

Статья с результатами исследований должна появиться в журнале Biology Letters.

Другие голожаберные моллюски, из рода Ariolimax, также время от времени расстаются с мужским половым органом. Однако Ariolimax делают это именно что иногда, причём они откусывают совокупительный орган себе или партнёру; и то и другое можно наблюдать крайне редко. А вот это у Chromodoris reticulata это в порядке вещей, что делает их в этом смысле уникальными созданиями.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Птичья стая движется синхронно: каждый летит туда, куда летят все. При этом вряд ли возможно, чтобы каждый член стаи следил за сотнями собратьев. Кроме того, в стае обычно нет лидера, но движения птиц и их реакция, например, на появление хищника оказываются на удивление слаженными и точными.

Исследователи из Принстонского университета (США) с помощью математических методов установили, что птице достаточно следить за несколькими соседями, чтобы двигаться синхронно со всей огромной пернатой массой. Вместе с коллегами из Торонтского университета (Канада) и Римского университета «Ла Сапиенца» (Италия) они проанализировали несколько сотен последовательных стоп-кадров из видеозаписей с летящими стаями скворцов. В итоге выяснилось, что во время полёта птица наблюдает вовсе не за всеми соседями, которых может разглядеть, а лишь за семью ближайшими особями.

Чтобы убедиться в верности полученных результатов, исследователи создали математическую модель птичьей стаи. Симулятор позволял менять число соседей, за которыми следит каждая птица; при этом учитывались точность координации, точность слежения и количество энергии, которую особи тратили на то, чтобы следить за товарищами. Если не учитывать затраченных усилий, то, конечно, чем больше данных, тем лучше. Однако энергетические затраты сильно ограничивают возможности: чтобы двигаться вместе со стаей и не перенапрягаться при этом, птице достаточно, как уже было сказано, семи соседей. Словом, данные наблюдений оказались в полном согласии с результатами теоретического эксперимента.

Но при этом выяснилась ещё одна любопытная особенность. Как пишут исследователи в веб-журнале PLoS Computational Biology, точность координации полёта зависела от формы стаи. Можно заметить, что птичьи стаи нельзя уподобить ни слишком плоской фигуре, ни слишком объёмной — вроде шара или куба. Стая напоминает относительно толстый блин, который к тому же постоянно меняет форму. Оказалось, что толщина летящего «блина» весьма важна для координации движения: в очень тонком «блине» у птиц расстраивается координация с соседями; с другой стороны, утолщаться стае просто без надобности.

Возможно, такие же закономерности действуют и среди других животных, склонных сбиваться в стаи, как это, например, можно видеть у рыб и насекомых. Однако пока исследователи хотят убедиться, что эти правила выполняются у других видов птиц и что число «семь» и определённая форма стаи не есть исключительное изобретение скворцов.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА