Бóльшую часть жизни цикады проводят в виде личинок, роющих норы в земле. Когда приходит время, личинки выходят на поверхность и превращаются в стрекочущих крылатых особей. При этом биологические часы, управляющие превращением цикад, устроены довольно необычно: личинки выходят на свет каждые 13 или 17 лет. Столь странный и длинный жизненный цикл замечен давно, ещё в XVII веке, но до сих пор удовлетворительных объяснений этому не было.

Цикада, покидающая личиночную шкурку (фото Farrell Grehan)Экологи из Корнеллского университета (США) выдвинули интересную гипотезу, полагая, что с помощью своего жизненного цикла цикады управляют динамикой популяций птиц, которые ими питаются. И тут можно сразу предположить, что выход личинок на поверхность совпадает с пиком численности птиц, то есть с самым что ни на есть общим и банальным экологическим законом. Но в том-то и дело, что, как пишут исследователи в журнале American Naturalist, метаморфоз цикад приходится на минимум численности птиц.

В прошлом уже проводились исследования, которые показали, что птицы могут истребить всю популяцию цикад, если те появятся над землёй не в своё время. Чтобы точнее узнать, как связаны популяционные часы птиц и цикад, учёные использовали данные по динамике птичьих популяций, собранные на протяжении последних пятидесяти лет. Экологов интересовали прежде всего те виды, которые питают к цикадам особую склонность, вроде американских желтоклювых кукушек, воробьёв или красноголовых дятлов. Оказалось, что в момент выхода цикад численность всех этих птиц достигает минимума, затем поднимается и снова начинает снижаться. Это выглядит так, будто цикады специально ждут подходящей ситуации — когда хищники будут терроризировать их меньше всего.

Но может ли однократный выход цикад приводить к такому долгому «эху», которое длится больше десяти лет? Исследователи утверждают, что может. По их словам, на цикад приходится весьма значительная доля биомассы — и она вдруг оказывается, так сказать, в свободном доступе. Последствия вброса цикад в пищевую цепь можно наблюдать ещё довольно долго, хотя сами экологи признают, что тут необходимы дополнительные эксперименты, чтобы подтвердить эту гипотезу.

И точно так же дополнительные исследования нужны для того, чтобы ответить на другой вопрос: почему 13 и 17 лет? Откуда у них такая тяга к простым числам? Как птицам удаётся столь точно уменьшить свою численность именно на 13-й или 17-й год после появления цикад? И как цикады понимают, что вот на этот 13-й год выходить ещё не время, а потому нужно подождать ещё четыре года?.. Вряд ли тут действуют какие-то мистико-нумерологические законы, но биологам всё равно придётся поломать голову.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Учёные из Принстона сконструировали несколько несуществовавших в природе генов, которые кодировали белки, не встречающиеся в живых существах. Эти гены удалось заставить заработать в живых бактериях, причём взамен удалённых из микроорганизмов критически важных генетических фрагментов.

В своей работе исследователи воспользовались компьютером, чтобы сконструировать более миллиона ранее не существовавших, но при этом стабильных белков. Далее для них спроектировали искусственные гены, которые успешно были синтезированы в пробирке.

Различные наборы синтетических генов из составленной учёными библиотеки были внедрены в 27 штаммов бактерий, которые затем поместили в жёсткие условия. Выжившие четыре штамма показали, какие именно гены удалось действительно удачно подобрать к работе в данной среде (иллюстрация Michael A. Fisher, Michael H. Hecht/PLoS ONE) Следующим шагом стала проверка функциональности протеинов. Для этого учёные создали несколько штаммов бактерий, у которых удалили по одному жизненно важному гену, в том числе те, что отвечали за выживание в тяжёлых условиях (при нехватке пищи). На место удалённых кусочков кода бактериям пересадили гены из синтетической библиотеки. После этого авторам опыта оставалось только пронаблюдать — какие последовательности и как сработают.

В статье в PLoS ONE авторы эксперимента сообщают, что в колониях бактерий, которые с частично искусственным кодом не просто выжили, а стали расти и размножаться, сконструированные с нуля гены обеспечили нормальные биологические функции.

Итак, некоторые синтезируемые микробами "по новым чертежам" белки оказались вполне работоспособными. Впоследствии в одном из штаммов учёные удалили и вовсе сразу четыре гена, которые удалось успешно заменить четырьмя генами из новой библиотеки. Эта замена составила 0,1% от всего генома кишечной палочки.

Данная работа стала ещё одним прорывом синтетической биологии. Её самое яркое достижение — создание искусственной формы жизни. Генетический код этой клетки, напомним, был разработан по образу наследственного кода существующего организма, но собран из простых химикатов с нуля. А вот теперь учёные показали, что ассортимент кодов, внедряемых в модифицируемые или заново конструируемые организмы, может и не ограничиваться генами, кодирующими только существующие в природе белки.

Источник: MEMBRANA

Австралийские ехидны не только размножаются прямо во время спячки. Ученые пришли к выводу, что у самки при этом несколько половых партнеров.

Австралийская ехидна Джемма Морроу (Gemma Morrow) и Стюарт Николь (Stewart C. Nicol) из Университета Тасмании наблюдают за австралийской ехидной (Tachyglossus aculeatus) в центральных районах Тасмании уже 14 лет. За это время ученым удалось сделать множество интересных открытий об особенностях личной жизни этих сумчатых.

Например, в статье «Прохладный секс? Период спячки и размножения у ехидны совпадают», опубликованной в 2009 году в журнале PLoS One, авторы описывают свои наблюдения за животными при помощи имплантированных в их тела температурных датчиков. По словам исследователей, ехидны впадают в спячку на несколько месяцев в середине зимы. В это же время начинается период размножения. «Самцы просыпаются примерно на месяц раньше самок и приступают к спариванию. Самки в пиковый момент тоже просыпаются, правда, ненадолго. Но даже несмотря на короткое бодрствование, температура их тела в сам момент спаривания оказывается ниже нормальной. Вскоре они снова впадают в состояние спячки. Можно сказать, что размножение происходит прямо во время спячки», — говорит Морроу.

Чтобы сделать такой вывод, ученым потребовались годы кропотливых наблюдений за ехиднами. За их передвижением они следили с помощью специальных микрочипов, в то время как температурные датчики фиксировали температуру их тел. Особенно внимательно ученые наблюдали за протеканием беременности у самок ехидн. Для этого они проводили исследования при помощи ультразвука.

Теперь Морроу и ее коллегам удалось продвинуться еще дальше. Ученые установили инфракрасные камеры в норах ехидн, чтобы выяснить особенности процесса. Оказалось, что для этих животных групповой секс – норма. «Одна самка имеет несколько половых партнеров. Это происходит из-за того, что в популяциях австралийских ехидн находится меньше репродуктивно активных самок по сравнению с самцами, которые всегда готовы к спариванию. Дело в том, что самки ехидны способны давать потомство не каждый год», — поясняет Морроу.

Источник: Infox.ru

Анализ ДНК человеческой вши помог американским ученым ответить на вопрос, когда предки человека научились носить одежду. Это произошло, по мнению исследователей, одновременно с появлением нового подвида — вши платяной.

Первобытные люди Ученые из Флоридского университета (США) под руководством доктора Дэвида Рида (David L. Reed) из университетского музея естественной истории с помощью оригинального способа выяснили, когда первобытные люди начали носить одежду. Исследователи проанализировали ДНК двух подвидов человеческой вши — платяной (Pediculus humanus corporis) и головной (Pediculus humanis capitis). Они исходили из того, объясняет Рид, что время формирования платяной вши как подвида можно считать моментом, когда люди стали использовать шкуры животных в качестве одежды. По данным, полученным в ходе исследования, это произошло 170 тысяч лет назад.

Путь от разделывания шкур до использования иглы для шитья

«За последние два миллиона лет гоминиды мигрировали из Африки много раз. Они формировали поселения на территории Европы и Центральной Азии, где климат был прохладнее, и существовала необходимость как-то адаптироваться к более суровым условиям. Формирование Homo sapiеns происходило во многом благодаря этим адаптациям, в том числе и благодаря способности носить одежду», — пишут авторы исследования.

Согласно археологическим данным, впервые предки людей научились соскабливать мясо со шкур животных примерно 780 тысяч лет назад. Правда, это вовсе не означает, что такие шкуры использовались именно в качестве одежды. Их могли применять, например, при строительстве жилищ. А первые иглы для шитья археологи датируют значительно более поздним возрастом — эти предметы, по мнению ученых, появились примерно 40 тысяч лет назад. Но, по словам Рида, люди стали использовать иглы, когда научились шить уже сложные (возможно, даже многослойные) вещи. Поэтому такии находки не могут сообщить ученым о времени, когда появилась первая одежда.

Очевидно другое, продолжает рассуждать Рид, — потребность носить одежду появилась у людей уже после того, как они потеряли волосяной покров на теле. «Данные генетического анализа говорят, что это произошло примерно 1,2 миллиона лет назад, по некоторым данным — еще раньше, 3 млн лет назад. Учитывая это, мы можем ограничить время появления человеской одежды периодом от 3 млн до 40 тысяч лет назад», — говорит Рид.

Платяная вошь и датировка первой одежды

Чтобы сузить слишком большой временной отрезок и более точно выяснить, когда появилась первая одежда, ученые провели анализ ядерных ДНК 108 особей головной вши и 58 особей платяной. На основе анализа доктор Рид выяснил, что расхождение этих двух систематических групп произошло примерно 170 тысяч лет назад.

Это время предшествовало наступлению так называемой морской изотопной стадии 6 (одного из холодных периодов плейстоцена), поясняет ученый. Можно сказать, что человек заранее подготовился к похолоданию, научившись согреваться при помощи одежды. Как считают авторы исследования, люди стали носить одежду еще на африканском континенте, а мигрировавшим в Европу и Азию племенам это помогло адаптироваться к более холодному климату и выжить в более суровых условиях.

Подробно о том, как ученые выясняли дату, когда люди научились одеваться, можно прочитать в статье доктора Рида и его коллег «Origin of Clothing Lice Indicates Early Clothing Use by Anatomically Modern Humans in Africa», опубликованной в последнем номере журнала Molecular Biology and Evolution.

Источник: Infox.ru

Неандертальцы и древние люди обладали примерно одинаковой продолжительностью жизни.

Неандертальцы некогда населяли Центральную Азию, Ближний Восток и Европу и были окончательно вытеснены человеком разумным около 30 тыс. лет назад. (Фото неандертальского черепа DK Limited / Corbis.) Следовательно, причиной вытеснения первых вторыми нельзя считать разницу в отпущенных им годах.

Эрик Тринкаус из Университета штата Вашингтон в Сент-Луисе (США), перелопатив огромное количество ископаемых останков, охватывающих период в 150 тыс. лет, пришёл к выводу, что дело, скорее всего, в более высокой рождаемости и снижении младенческой смертности у древних людей.

Анализ показал, что в обеих популяциях находился примерно одинаковый процент особей в возрасте 20–40 лет. При этом бросается в глаза нехватка неандертальцев и людей более преклонных лет, что говорит о довольно низкой продолжительности жизни, демографической нестабильности и вынужденных миграциях у обоих видов. Из этого следует, что если ранний современный человек и впрямь обладал неким демографическим преимуществом (по крайней мере на переходных этапах своей эволюции в позднем плейстоцене), оно должно было быть связано с упомянутыми выше факторами.

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

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Древнейший известный предок человека вероятно жил в страхе перед большими саблезубыми кошками обитавшими у берегов древнего африканского озера.

Возможно Sahelanthropus населяли лесные ниши, где деревья предоставляли им некоторую защиту Среди окаменелостей обнаруженных в Торос-Менелла в Чаде, палеонтологи идентифицировали два новых вида саблезубов.

В 2001 году в центральной африке были обнаружены останки древнейшего известного гоминида возрастом 7 млн. лет названного как Тоумаи (Toumai).

Окаменевший череп Тоумаи (что означает "надежда жизни") был найден в пустыне Дьюраб командой ученых во главе с Майклом Брунетом из французского университета Пуатье.

По затылочному отверстию расположенному в нижней части черепа предположили, что Тоумаи (Sahelanthropus tchadensis ) были прямоходящими, что является важной особенностью человеческого рода.

Ствол мозга входит и выходит из черепа через это отверстие, у высших приматов, оно распологается болиже к задней части черепа. Но у гоминид - в том числе Тоумаи - оно расположено ближе к передней части черепа.

Эта находка стала сенсационной после ее публикации в 2002 году на страницах журнала Nature.

Однако, интерпретация Тоумаи как предока человека является спорным, т.к. череп был сильно испорчен, а другие останки если и было найдены, то небыли представлены научному сообществу. Возраст этой находки также больше чем современные представления основанные на генетических анализах расхождения человека и шимпанзе.

Все последующее время, палеонтологи были заняты, изучением богатого материала раскопаных окаменелостей, воспроизводя картину окружающей среды, в которой обитал Sahelanthropus.

Предпологается, что в позднем миоцене, в этом раене современного Чада находилось древнее озеро граничащее с лесом, лугами и пустынью, что подтверждается находкой множества относящихся к этому периоду окаменелых останков рыб, амфибий и крокодилов.

Sabretooths были размером с современных львов Учеными били найдены большое количество останков различных плотоядных млекопитающих, которые могли представлять угрозу для таких приматов, как Тоумаи.

Палеонтологи так же сообщили об обнаружении останков большой саблезубой кошка из Торос-Менелла известной как Machairodus kabir весевшей 350-490 кг.
Луи де Бонис из Пуатье с коллегами опубликовали в журнале Comptes Rendus Palevol статью оэтих новых найденных двух разновидностях саблезубых пополнивших список найденных плотоядных млкопитающих обитавших в этой области центральной Африки.

Останки этих больших кошек были найдены недавно в ходе последних экспедиций и определены в качестве новых видов, принадлежащих к роду Lokotunjailurus и роду Megantereon.

Лесное убежище

Директор университета палеоприматологии Пуатье - Патрик Вигнауд, сообщи, что найденые кошки были примерно такого же размера, как и современные львы. 

"У нас нет достаточного количества данных о взаимодействии меду приматами и большими плотоядными животными, но представляется, что они были не из дружественных" - сказал профессор Вигнауд. "Саблезубые охотились на всех живших млекопитающих и приматы скорее всего не являются исключениями, в связи с чем приматы должны были проживать около более защищеной лесной зоны".

В то время как саблезубые кошки не давали древним приматам таким, как Sahelanthropus tchadensis обитать на открытых просторах, последнии могли непосредственно зависеть от этих больших плотоядных животных. Это связано с тем, что саблезубые охотились на больших травоядных млекопитающих и верояно, после них оставалось большое количество мяса, которое доедали большие шакалы Hyaenictherium, а возможно так же такие приматы, как Sahelanthropus.

Некоторые исследователи предложили, чтобы Тоумаи был более тесно связанным с шимпанзе или гориллами. Даже если бы это имело место, то открытие имело бы большое значение, поскольку фактически никакие предки окаменелости этих человекообразных обезьян в Африке не были известны.

Источник: BBC

Где можно увидеть жизнь такой, какой она была в момент своего рождения? Известный кинорежиссер Джеймс Кэмерон убежден, что это можно сделать, опустившись на дно Марианской впадины. Экосистемы, которые обнаружил там отважный путешественник, напоминают те, что существовали на нашей планете свыше трех миллиардов лет тому назад.

Местоположение Марианской впадиныДжеймс Кэмерон в рамках своей новой работы сделал нечаянное открытие: на дне Марианской впадины на глубине в 10,9 километра живут себе микробные маты — биопленки, питающиеся веществами, которые они добывают из донных отложений. Аналогичные места обитания и процессы, происходящие в них, полагают исследователи, в глубокой древности породили химическую реакцию, в результате которой на Земле, а, возможно, и в других местах Солнечной системы появились первые живые организмы.

"Мы считаем, что эта химическая реакция может лежать в основе метаболизма, — говорит Кевин Хэнд, астробиолог калифорнийской лаборатории Jet Propulsion (JPL). — Это может быть движущей силой, которая привела к появлению жизни. Возможно, не только здесь, но и в таких мирах, как Европа (ледяная луна Юпитера)".

Миссия Кэмерона Deepsea Challenger совершила ряд погружений, в том числе одно пилотируемое, в Марианскую впадину в период между 31 января и 3 апреля этого года. В пучину морскую Кэмерон погружался лично. Спустившись на дно, режиссер не только любовался окружающим пейзажем: Кэмерон взял пробы грунта и сделал ряд снимков. Поднявшись наверх, Кэмерон рассказал журналистам, что там, внизу, довольно мрачно, а дно похоже на поверхность Луны. Однако, в отличие от безжизненного спутника Земли, в холодных глубинах океана все же таится жизнь.

Марианская впадина в разрезе и ее сравнение с ЭверестомНайденные исследователями бактериальные маты представляют собой достаточно распространенную еще с древних времен экосистему прокариот. Хотя некоторые исследователи считают ее аналогом организма многоклеточных — уж больно слаженно действуют бактерии, входящие в "коврик". Как правило, мат объединяет несколько групп "узких" специалистов: одни, например, разлагают только сероводород, другие предпочитают сульфиды, третьи — сульфаты и т. п. Таким образом мат "работает", используя практически все ресурсы в виде химических соединений, что есть вокруг, а члены этой колонии делятся друг с другом органикой, получившейся в результате этого разнообразного хемосинтеза.

Также интересно еще и то, что часто "отходы" одних бактерий, входящих в состав мата, являются полезным ресурсом для других. Это легко продемонстрировать на примере сожительства двух групп бактерий — сероводородных фотосинтетиков и сульфатредукторов. Первые из них могут фотосинтезировать, используя не кислород, как высшие растения, а сероводород. Однако побочным продуктом их деятельности являются оксиды серы, которые, попав в воду, сразу же образуют серную кислоту, а затем сульфаты. Эти сульфаты — желанная пища для сульфатредукторов, которые восстанавливают их с помощью водорода. Но побочным продуктом данного процесса является сероводород, который использует первая группа бактерий.

Таким образом, если две группы этих бактерий будут жить в пределах одного мата, то они образуют вполне себе самодостаточную экосистему. А если еще добавить к ним метанокисляющих бактерий как доноров водорода (они окисляют метан с образованием углекислого газа и молекулярного водорода) и метоногенных бактерий, которые, используя углекислый газ и молекулярный водород, произведенный метанокислителями, получают в качестве побочного продукта тот самый метан, который так нужен первой группе, то "хозяйственная деятельность" станетещеболее сбалансированной. Тогда за водородом далеко ходить не надо, его могут поставлять другие члены колонии. Словом, мат представляет собой практически безотходный комбинат, какой не смогли еще создать люди, ну, а природа породила его свыше трех миллиардов лет тому назад!

В Марианской впадине, как показали результаты экспедиции, живут не только микробные "коврики" — там было замечено и еще несколько ранее неизвестных науке представителей животного мира. Например, гигантские 17-сантиметровые рачки амфиподы (Amphipoda), их называют в России бокоплавы, внешне они весьма похожи на креветок. Исследование этих ракообразны показало, что в их организме содержатся соединения, помогающие тканям эффективнее работать при чрезвычайно высоком давлении.

"Одно из этих соединений — сциллоинозит, идентичный по составу тестируемому сейчас препарату для разрушения амилоидных бляшек, которые связывают с развитием болезни Альцгеймера", — отмечает Дуг Бартлетт, микробиолог из Института океанографии Скриппса при Университете Калифорнии в Сан-Диего. Своей очереди к исследователям ждут еще 20 тысяч микробов, взятых из Марианской впадины.

Еще одного "новичка" нашли на глубине в 8,2 километра в Новобританском желобе у берегов Папуа-Новой Гвинеи. Им оказался представитель морских огурцов, или голотурий (Holothurioidea) — забавных существ из группы иглокожих (Echinodermata). "Они существовали в этих глубинах и в прошлом, но не были запечатлены на пленку. Мы увидели одного из них и думаем, что он представляет собой новый вид", — говорит Бартлетт. А стены желоба украшает огромное количество желудевых червей, глубоководных беспозвоночных, которые засыпают дно впадины своими спиралевидными экскрементами. "Если вы никогда не думали о червях с любовью, то, посмотрев это видео, полюбили бы их", — заверяет Бартлетт.

На видео Кэмерона видны не только глубоководные обитатели, но и старейшее морское дно на планете. Сто восемьдесят миллионов лет назад, когда по Земле еще гуляли динозавры, скалы на дне Марианской впадины были раскаленной лавой. А кадры, снятые режиссером в Новоанглийском желобе, вполне могут оказаться рекордными по глубине места съемки лавовых подушек, полагает морской геолог Пэтти Фрайер из Гавайского университета в Гонолулу.

Измененные породы, дающие пищу микробным матам, являются частью молодых тектонических плит, лежащих поверх древнего дна Тихого океана. Марианская впадина — это зона субдукции, где две тектонические плиты столкнулись и одна из них наползла на другую. Просачивающаяся сквозь нагромождения скал вода меняет состав пород посредством серпентинизации. В ходе этого процесса образуются сера, метан и водород, что и дает бактериям пищу.

В последние годы ученые склоняются к мнению о том, что ранняя жизнь на Земле зародилась порядка четырех миллиардов лет назад в зонах субдукции, подобных Марианской впадине. В этих желобах температура была ниже, и серпентинизированные породы дали необходимый толчок химической реакции, которая и привела к зарождению жизни.

"Эти желоба могли быть тем местом, где появилась жизнь, — говорит Кэмерон. — Эта тайна должна быть разгадана. Надеюсь, мы еще поныряем". Пока что новые погружения не планируются, но, по словам режиссера, погружные и спускаемые глубоководные аппараты находятся в рабочем состоянии и сейчас хранятся на территории его особняка.

Источник: pravda.ru

Муравьи-листорезы населяющие северные области американских штатов Техас и Луизиана, где зимняя температура опускается ниже нуля содержат под землёй многоуровневые теплицы, до трёх метров в глубину. При наступлении холодов, словно заботливые садоводы, они переносят грибы рода Attamyces из верхних «этажей» на нижние, в более тёплые и стабильные условия.

Подробнее...