Вирус - двигатель эволюции
Благодаря масс-медиа, человечество сегодня полно предубеждений против вирусов, а что если мы стали современными людьми в том числе и благодаря вирусам? Может быть, даже сегодня они продолжают меняют нас?
Понятие о месте вирусов в биосфере и ее эволюции радикально изменилось за последние несколько десятков лет. Сейчас мы понимаем, что представление о вирусах как непримечательных внутриклеточных паразитах чрезвычайно далеко от действительности. Напротив, вирусы представляют собой наиболее распространенные биологические объекты на Земле, как физически, так и генетически.
До сих пор ученое сообщество не пришло к единому мнению насчет происхождения вирусов, поскольку они не оставляют каких бы то ни было ископаемых останков.
следующий абзац будет о гипотезах, можете пропустить)
Во дни расцвета молекулярной биологии, когда фундаментальные различия между вирусами и клетками были четко осознаны – так что происхождение вирусов от клеток было маловероятным, однако недавно открытие гигантских вирусов, привели к воскрешению гипотезы клеточной дегенерации.
Нот также наиболее вероятным кажется, что основные стратегии вирусов: репликации и экспрессии генома – возникли уже в доклеточную эру. Возможно, называть возникшие первичные эгоистичесные элементы вирусами нецелесообразно, учитывая отсутствие клеток на этом этапе их эволюции. Однако, если их называть «вирусоподобными» агентами или как-то вроде этого, это никак не изменит того факта, что нет ни следа клеточного происхождении вирусов, и ни в коей мере не опровергнет гипотезу древнего мира вирусов.Другими словами: происхождение вирусов весьма темная и запутанная история, и если кто нибудь в ближайшем будущем найдет гарантированные доказательства их происхождения, то вполне сможет претендовать на Нобелевскую премию.
Картинки в посте по большей части никак не связаны с текстом и призваны разбавить ваше чтение и продемонстрировать различное видовое многообразие вирусов.
Совместно эволюционирующие системы паразит–хозяин могут поддерживать стабильную эволюционную траекторию, лишь постоянно изменяясь в непрерывной гонке вооружений. Хозяева развивают новые защитные механизмы, и паразиты отвечают, развивая механизмы взлома защиты, а также новые механизмы для атаки, и так до бесконечности, если рассматривать эволюцию жизни в целом, либо до вымирания хозяина или паразита.
Защитные системы многоклеточных организмов, разумеется, намного сложнее чем у бактерий. Они включают аппарат РНК-интерференции и различные другие механизмы врожденного и приобретенного иммунитета (в частности, система интерферона)
Вирусы никогда далеко не отставали от своих клеточных хозяев (исключая вымерших). Лучший известный тому пример – вирусы с большими геномами, такие как поксвирусы или бакуловирусы: до половины генов у этих вирусов функционируют как устройства взлома защиты клетки. Основная стратегия, применяемая этими вирусами, проста и эффективна: вирус «крадет» ген, кодирующий компонент защиты хозяина. После мутирования в вирусном геноме белковый продукт этого гена превращается в доминантивный ингибитор соответствующей системы защиты. Более маленькие вирусы не могут позволить себе сравнимый ассортимент генов взлома защиты, но тем не менее несут гены белков, которые по большей части участвуют в агрессивном расщеплении белковых факторов защиты, необходимых для РНК хозяина, но не вирусных РНК
Вирусы инфицируют в основном соматические клетки (не используемые для размножения). Затем вирусы погибают вместе с теми клетками, в которых они похозяйничали. Т. е. вирусы сами подготавливают и свою собственную смерть. Однако это не всегда так происходит. Очень редко в эволюции человека происходило инфицирование вирусами клеток зародышевого пути, образовывались провирусы, но организм выживал и внедренный провирус становился наследуемым элементом генома человека. Так в клетке появляется «лжепрограмма» (провирус), которая изменяет геном гораздо сильнее, чем это возможно при «нормальной» эволюционной изменчивости.
Когда секвенировали геном человека (многолетние исследования человеческих генов) и многих других млекопитающих, оказалось, что в их составе содержится очень большое число повторяющихся элементов, имеющих сходство с инфекционными вирусами. Повторяющиеся элементы, способные кодировать 2–3 белка и окруженные с двух сторон еще одними особыми повторами — названными длинными концевыми повторами (ДКП), — были отнесены к семейству, получившему название ретротранспозонов(нетипичные ретровирусы). У человека они составляют довольно существенную часть — около 8% генома.
Отличия ретровирусов: типичного вверху, и нетипичного внизу. Встроенные вирусы напоминают структуру отдельных современных ретровирусов, хотя зачастую существенно отличается от них.
Черные горизонтальные линии — последовательности генома человека. Черные поперечные полосы в генах — мутации.
Мутации, накопившиеся в ходе эволюции в нетипичных ретровирусах, не позволяют им образовывать новые инфекционные вирусные частицы, как это происходит обычно в случае типичных вирусов (например, вируса иммундефицита человека, вызывающего такое страшное заболевание, как СПИД).
По результатам исследования, такие провирусы появились в геноме человека от 10 до 50 млн. лет назад в результате инфицирования зародышевых клеток наших предшественников и с тех пор передаются по наследству, как и все другие собственные элементы генома. Так «чужие» молекулы ДНК стали частью нашего генома. В сумме их насчитывается несколько десятков тысяч, но разумеется точное количество подсчитать не остается возможным.
Как я уже говорил, обычно вирусы не оставляют ископаемых останков, но в случае ретровирусов - встроенные участки (ретротранспозоны) очень часто рассматривают как «ископаемые останки» древних ретровирусов.
Однако при определенных воздействиях на геном существует вероятность(очень минимальная) активировать "спящие" вирусы и этим нарушить нормальный метаболизм в клетке. Таким образом, некоторые из них и по прошествии тысячелетий продолжают представлять потенциальную опасность для человека.
Всё это приводит нас к важному выводу: встроенные вирусы не просто окаменелые остатки прошлых эпох, а элементы генома человека, которые определяют присущую ему нестабильность.
Генетики заявляют, что важной особенностью является то, что каким-то странным образом, при включении генома вируса в цепочку ДНК человека он выбирает именно то место, хромосомы которого, отвечают за формирование иммунной системы. Эти места в конце цепочки называются теломерами. В случае их повреждения иммунный ответ организма на наличие в нем вирусов снижается.
Еще одна интересная особенность:Помимо своих генов ретровирусы способны принести в наш геном еще и гены других организмов – это явление называет горизонтальный перенос генов. Обычно мы получаем гены от своих родителей и передаем их своим детям – это называется вертикальный перенос генов. Но в природе существует еще и горизонтальный перенос между особями, которые не являются детьми и родителями. У бактерий это встречается очень часто, а вот в более сложных организмах такой перенос затруднен. Однако ретровирусы могут играть роль «переносчиков»: встроившись в ДНК хозяина, при копировании они могут «зацепить» соседние участи ДНК, и все будущие их копии будут нести часть хозяйской ДНК. Когда они встроятся в геном следующего хозяина, то туда попадет и часть ДНК предыдущего. Таким образом, генетическая информация может мигрировать между организмами.
Как правило, большинство ретровирусов оседает в «мусорной ДНК», это часть нашей ДНК, которая, предположительно, не несет в себе никакой функции, поэтому, когда вирус встраивается в эту область, он не портит наследственную информацию и не причиняет никакого вреда нашим генам. Но это происходит не всегда и некоторые ретровирусы, предположительно, способствовали появлению мутаций, которые в последствие прошли естественный отбор и закрепились у разных видов. Таким образом, получается, что эти вирусы всё таки непосредственно участвовали в нашей эволюции.
Есть теория, что кембрийский взрыв (резкое увеличение видового разнообразия 540млн лет назад) произошел, в том числе, благодаря активности древних ретровирусов.
Несколько интересных фактов о вирусах:
Вирусы способствовали появлению сложных организмов
Величайшее изобретение эволюции – клеточное ядро – предположительно появилось благодаря вирусам. Клеточное ядро и вирусы имеют на удивление сходное строение: оба представляют собой хромосомы заключенные в белковую капсулу. В некоторых, сравнительно простых организмах, таких как красная водоросль, ядро может проникать из клетки в клетку. Этот процесс очень напоминает вирусное инфицирование.
-Мимивирус – самый крупный представитель вирусов. Мимивирус в 30 раз больше, чем вирус обычного гриппа. Его считают недостающим звеном между вирусами и бактериями. Однако имеется и более радикальное мнение, согласно которому мимивирус представляет собой принципиально новую форму жизни, не относящуюся к вирусам или бактериям
По предварительным подсчётам, в биосфере находится намного больше вирусов-бактериофагов: видов убивающих бактерий вирусов, чем все остальные формы жизни вместе взятые.
Вечная дилемма - живые они или нет?
Никто не может с точностью сказать, являются ли вирусы биологическими или химическими паразитами на биологической основе. У них есть генетический материал, но они зависят от других существ, чтобы его производить. Все ещё больше усложняется, если принять во внимание тот факт, что у вируса намного больше генетического материала, чем у любой бактерии, а бактерия – это уже живой организм.Моё скромное мнение - вирусы все таки живые организмы, просто иного внеклеточного строения.
Уже более столетия медицине известно о способности вирусов убивать бактерии, но с открытием антибиотиков для борьбы с ними, вирусы были незаслуженно отодвинуты на задний план. Науке ещё подлинно не известно, способны ли бактерии вырабатывать антитела на вирусы, при этом успешно сопротивляясь антибиотикам, но вирусы всё также остаются вариантом уничтожения бактерий с резистентностью к антибиотикам.
Ну и последняя важная тема, о которой я бы хотел рассказать:
До этого тема поста была больше о противопоставлении вируса и человека. но есть и другая важная часть нашего взаимодействия.
Симбиоз – это не менее важный фактор эволюции, чем конкуренция. Большую роль в симбиотических системах играют вирусы. Теплокровный организм – идеальное место для размножения бактерий, и если бы не иммунная система – бактерии просто уничтожили бы нас. Иммунную систему сформировали «прирученные» животными вирусы. Только симбиоз с вирусами помогает человечеству выживать.
Что происходит, когда мы вырабатываем иммунитет к новой болезни?
В геноме человека нет готовых генов антител, а есть набор заготовок. Ген антитела собирается из трех кусочков, причем в геноме есть сотни вариантов первого кусочка, несколько десятков вариантов второго кусочков и несколько вариантов третьего, их надо собрать. Вот в каждом лимфоците происходит вырезание, берется один кусочек ДНК первого типа, один второго, один третьего, и они склеиваются вместе в работающий ген, и уже с него синтезируется антитело. Оно потом еще может дополнительно доводиться до нужной кондиции, но начальный этап – это нарезание и сбор из кусочков гена. Так происходит редактирование генома.
Кто совершает эти операции – нарезку, перемещение? Это делают белки, тоже заимствованные у мобильных генетических элементов – у вирусов. Есть так называемые транспозоны - это давно «прирученный» вирус, потерявший способность передаваться между организмами, эти вирусы передаются только от родителей к потомкам, но они некоторые из них сохранили подвижность внутри генома. Транспозон кодирует белок, который способен этот транспозон вырезать и перенести на новое место, размножить. Они могут размножаться, они и составляют от 30% до 40% нашего генома (а если сложить с 8% ретротранспозонами то до 50% нашего генома имеют вирусное происхождение). Для нарезки блоков иммунных молекул были тоже использованы ферменты мобильных генетических элементов.
Еще пара примеров симбиозов с вирусами:
Недавно был обнаружен ген в геноме млекопитающих, который необходим для развития плаценты – того органа, который осуществляет обмен между организмом матери и плодом, благодаря которому сравнительно долго плод может безопасно развиваться в утробе матери. Структура этого гена оказалась сходной со структурой одного из мобильно-генетических элементов. То есть это опять-таки «прирученный» РНК-вирус.
Известная теломераза по своему происхождению, скорее всего, вирусный объект. Дело в том, что теломераза – это специальный белок, который занимается тем, что он достраивает кончики хромосом. Согласно одной из теорий, многоклеточные организмы стареют, потому что при каждом клеточном делении хромосома немножечко укорачивается и возникает опасность, что хромосомы в конце концов так укоротятся, что утратят функциональность и каким-то образом нужно эти кончики, которые не воспроизводятся при копировании, достраивать. Это фермент, который спасает наши клетки от необратимого старения.
В заключении хотелось бы привести мнение академика Свердлова:Вирусы сыграли решающую роль в «очеловечивании» обезьяны. Возможно, что в процессе эволюции молекулы ДНК человека включили в свой состав уже готовые фрагменты генетического материала вирусов с одной лишь целью — облегчить конструирование собственных генов для кодирования новых признаков.
Включение генетического материала вирусов в геном человека служит еще одним подтверждением универсального характера молекул ДНК, имеющихся у всех живых существ — от самых простейших организмов вплоть до человека.
тот самый момент когда и длинно, и ох..енно.
Было бы слишком просто, чтобы обезьяна взяла палку и превратилась в человека, безусловно, это был куда более сложный процесс с многими факторами, теперь картина эволюции выглядит логичней, но не менее запутанной ). Спасибо, было интересно.
ну и бонус для зашедших в комментарии)
Как было установлено в ходе последних исследований американских ученых, значительная часть заболеваний, которые выявляются у новорожденных детей, передана им наследственным путем.
Эксперты проводили наблюдения над детьми, у которых сразу после рождения был выявлен вирус HHV-6, являющийся возбудителем детской розеолы (в народе краснуха). Оказалось, что возбудитель заболевания «встроен» в структуру ДНК этих детей. Кроме этого, были проведены исследования хромосом родителей этих детей и у них тоже были выявлены идентичные формирования. В рамках исследований, эксперты изучили образцы, взятые у 250-ти новорожденных.85 из них перенесли заболевание розеолой, причем у 43-х детей были обнаружены признаки генетического заражения, а 42 были инфицированы после родов. Количество детей с наследственно приобретенным заболеванием превысило 50 процентов. 86 процентов из них изначально имели хромосомы вируса в своем генетическом материале.
Дальнейшие анализы показали, что хотя бы у одного из родителей зараженных детей, в цепочке ДНК, так же содержатся хромосомы HHV-6.Как стало недавно известно из мировых СМИ медицинского направления, другая группа ученых, работавшая в США, смогла выявить в составе ДНК другие виды вирусов, такие как вирус Марбурга и вирус Эбола. Ученые утверждают, что они существуют в человеческом организме миллионы лет, но в случае активации, могут повлиять на нервную систему и мозг, нарушив их работу. Авторы исследования пока не предлагают методов борьбы с выявленными геномами, а еще не знают, нужно ли вообще с ними бороться
сам пост, как и мысль в нем заложенная, крайне интересный, но написано очень сложно, поэтому он и не взлетел. думаю, с первых предложений бОльшая часть читателей была спугнута страшными словами..
я читал об этом когда-то, охренел и проникся, а потом забил и забыл. это все на самом деле поразительно, вся биология намного сложнее, чем кажется, и так каждый организм - это фактически локальный биоценоз, состоящий из тучи бактерий и грибов, а тут еще и вирусы.
вообще, сам по себе факт ассимиляции вируса в геном организма-хозяина и его последующее распространение - это повод пересмотреть и дополнить все основания теории эволюции.
ты случаем не знаешь, есть ли хоть какая-то связь между такой ассимиляцией с однонуклеотидными полиморфизмами? возможно, мутации и чувствительные эволюционные сдвиги можно поделить на естественные, когда все само по себе случилось, и искусственные, когда сдвиг произошел из-за интервенции (или какие там термины используются).
и, да. как там твоя сессия? у тебя какая специальность?
да блин, ЛЮБОЕ свойство окружающей среды в таком разрезе является двигателем эволюции! свет, тепло, радиационный фон, состав атмосферы, состав поверхности. вирусы это эволюционный ФАКТОР, но никак не двигатель! они могут изменить эволюционный вектор, но не они этот вектор создают.
Если бы можно было выделить самое важное, что нам, возможно, досталось от вирусов, то это была бы иммунная система. Это поразительный феномен эволюции, который потенциально может защищать абсолютно от всех инфекций, потому что меняется так же быстро как и сами инфекции.
Могу ли я использовать эту информацию для Эссе? (по типу ctrl+c=ctrl+v) Обязательно укажу автора в источнике и ссылку на пост!
Годнота,подписался. Вспомнил 2 года проведенные в универе. )
Очень интересный пост, поимел нового для себя, спасибо!
Я бы обобщил и сказал что паразиты двигатель эволюции
Я бы обобщил и сказал что паразиты-двигатель эволюции
Так человек тоже вирус, разве нет?
Такое написать мог только студент-недоучка слабо понимающий тему, но жаждущий просветлять. Стиль очень плох, много ошибок, информация подается сумбурно и невнятно, некоторые предположения преподносятся как факты. В общем пост убогий.
О естественном отборе, который продолжается и сейчас
Интересное интервью Алексея Кондрашова, одного из лучших российских генетиков, профессора Мичиганского университета.
«Любая связь между твоим генотипом и вкладом в генофонд следующего поколения - это, по определению, отбор. Есть такие данные по США, где была показана корреляция между плодовитостью и образованием. А в Исландии была показана корреляция между аллелями, которые способствуют получению образования, и плодовитостью. Корреляция отрицательная: чем больше у тебя аллелей, способствующих получению образования, тем меньше у тебя детей. Эти аллели оказываются вредными - снижают приспособленность».
Т.е. природа социума старается избавиться от большого числа умных??
Раньше средняя женщина рожала 10 детей, из которых выживали двое. Это тоже был своего рода естественный отбор. Но, оказывается, этот вид отбора продолжается и сейчас:
«Есть еще такой скрытый фактор, как пренатальная смертность, и она составляет 70%, потому что только 30% зачатий приводит к рождению, в идеальных условиях. Это было показано больше 30 лет назад, и все тогда сильно удивились. Брали благополучных молодых американцев, которые хотят завести ребенка, и проводили тест на беременность каждые три дня. И выяснилось, что огромное количество беременностей возникает и сразу пропадает в первые две недели, когда никто про них не знает.
Есть на эту тему всякие интересные эволюционные соображения, но насколько они правильные, никто не знает. Сухой остаток состоит в том, что возможность отбора до рождения очень сильная, потому что смертность очень большая. Насколько эта смертность связана с вредными мутациями - никто не знает. Видимо, связана».
Сама статья по ссылке.
Как карпы обратили вспять ход эволюции
Как правило, эволюционные изменения занимают тысячи и миллионы лет. Однако иногда живые существа эволюционируют очень быстро — если того требуют обстоятельства. Карпам удалось за 100 лет избавиться от черты, на приобретение которой ушло несколько столетий тщательной селекции.
Так выглядит обычный карп с полноценной чешуей
А так выглядит крупный зеркальный карп
В дикой природе карпы (Cyprinus carpio) покрыты жесткой чешуей, как и многие другие рыбы. Но европейские монахи несколько столетий выводили, а затем поддерживали популяцию карпов с мутацией, которая делала чешую почти незаметной, а чешуйки — мягкими и маленькими или наоборот, гипертрофированно большими. Таких рыб удобнее чистить и готовить, поэтому гладкие («зеркальные») карпы очень ценились на европейских кухнях.
В 1912 году зеркальных карпов завозят на Мадагаскар, где до тех пор не водилось подобных рыб. Их разводят в искусственных водоёмах и выпускают в естественные; очень скоро карпа можно обнаружить в любом пресном водоёме острова.
Уже в конце 50-х жители острова стали замечать, что карпы всё чаще обзаводятся твёрдой чешуей. Исследование этого года, основанное на инспекции чешуи и генотипа порядка 700 диких карпов и рыб, выросших на рыбозаводах, выявило, что 75% карпов на Мадагаскаре теперь покрыты плотной чешуей, подобно своим диким европейским предшественникам.
Эти факты не были бы так удивительны, если бы карпы просто утратили «зеркальную» мутацию в процессе естественного отбора — такое часто случается, когда искусственно выведенные животные попадают в дикую природу. Полноценная чешуя действительно лучше защищает рыб от хищников и паразитов. Однако генетическая мутация, обеспечивавшая «зеркальность», сохраняется в геноме всех мадагаскарских карпов. Рыбы вернули себе чешую через изменения в работе сотни других генов.
Этот процесс занял всего 100 лет, или 40 поколений рыб, заключают учёные.
Исследование: динго генетически находятся между волком и собакой
Динго выглядят как обычные дворняги, но на самом деле генетически они находятся где-то между волками и собаками.
К таким результатам пришли ученые из Австралии в ходе недавнего исследования. Научная статья опубликована в журнале Science Advances, кратко о ней сообщает Phys.org .
Динго почитают австралийские аборигены, но для современных владельцев ранчо эти собаки стали проклятием. Динго стали главным хищником Австралии после вымирания сумчатых волков. Одичавшие псы были завезены на континент выходцами из Юго-Восточной Азии от 5000 до 8500 лет назад
Эволюционная позиция динго долго была непонятна. Многие считают, что это просто форма домашней собаки.
В новом исследовании ученые сравнили геном пустынного динго с геномами пяти пород домашних собак (боксера, немецкой овчарки, басенджи, немецкого дога, лабрадора-ретривера) и гренландского волка. Обнаружилось, что геном динго структурно отличается от генома домашних собак. Но все же он имеет больше сходства с домашними собаками, чем с гренландским волком. Из пород динго ближе всего к немецкой овчарке.
Геном динго можно использовать как древний справочник, помогающий определить, какие гены ответственны за болезни у современных собак. Знание эволюции динго может также пролить свет на миграции древних людей.
В исследовании также проверили различия в том, как динго и домашние собаки усваивают питательные вещества. У динго, как и у волков, есть только одна копия гена, который создает панкреатическую амилазу. Это белок, помогающий собакам жить на крахмалистой диете, на которой люди процветали в последние 10 000 лет. Немецкие же овчарки имеют восемь копий этого гена.
Динго эволюционировали, чтобы охотиться на мелких сумчатых, и им нелегко переваривать жирную пищу, поэтому на ягнят с австралийских ранчо с большей вероятностью охотятся недавно одичавшие собаки или гибриды. Ученые надеются проверить эту теорию и, возможно, реабилитировать динго в глазах фермеров.
Разными путями к одному результату: 5 примеров конвергенции в мире животных
Некоторые животные очень похожи друг на друга или обладают одинаковыми признаками. Дело не в родстве, а в законах эволюции
Нередко в природе можно наблюдать, как животные, живущие на разных континентах или же разделенные миллионами лет эволюции, оказываются поразительно похожими друг на друга. Иногда это сходство настолько заметно, что любой, не разбирающийся в биологии, сочтет таких животных родственниками. Да что уж, даже натуралисты, совершали подобные ошибки.
Такое «чудесное» сходство давно объяснено наукой и называется конвергенцией. Ее суть состоит в том, что разные живые организмы приобретают общие черты, приспосабливаясь к сходным условиям.
Пожалуй, самый известный примеры конвергенции — схожесть строения тела китообразных и рыб. Основоположник современной систематики живых организмов Карл Линней поначалу относил китообразных к рыбам, но сам же исправил свою ошибку.
Действительно, если взглянуть на акулу и дельфина, то можно заметить, что оба животных имеют плавники, сильное гибкое тело, раздвоенный хвост, могут выпрыгивать из воды, отлично охотятся. Но дельфин относится к теплокровным млекопитающим, а акула — к рыбам.
Примечательно, что в мезозойских морях жили ихтиозавры, имевшие вытянутые, почти дельфиньи морды и такие же плавники. Они были живородящими, великолепно плавали и охотились на моллюсков и рыбу.
В песне Владимира Высоцкого есть строчка: «жираф большой — ему видней». И правда, он видит довольно далеко благодаря своему шестиметровому росту. Длинная шея помогает жирафам дотягиваться до листьев в высоких кронах деревьев, а самцы также используют шею в битвах с соперниками.
Кажется, что длинная шея — визитная карточка жирафов. Но стоит посмотреть на некоторых их африканских соседей и окажется, что не только жирафы обзавелись столь полезным приспособлением. Например, жирафовая газель, или геренук, тоже обладает длинной, тонкой изящной шеей.
Эта антилопа обитает на засушливых равнинах, где деревья и кустарники находятся на значительном удалении друг от друга. Листья на их нижних ветвях объедают другие копытные, а жирафовая газель может дотянуться до верхних ветвей. Вдобавок она умеет вставать на задние ноги.
Под водой лежу, из воды гляжу
Что общего между лягушкой, крокодилом и бегемотом? Все они адаптировались к жизни в воде и вблизи водоемов. Они отлично плавают и могут подолгу находиться в воде, оставаясь почти невидимыми — над водой у лягушки, крокодила и бегемота торчат только глаза и ноздри. Именно так крокодил незаметно подкрадывается к свои жертвам, бегемот спасается от жары, а лягушка выслеживает неосторожных насекомых и прячется от хищников. Независимо друг от друга они «изобрели» своеобразный перископ
Клювы разные нужны
Птичий клюв поистине удивительное изобретение природы: с его помощью пернатые строят гнезда, извлекают из-под коры личинок, охотятся на себе подобных, добывают рыбу, срывают и поедают крепкие плоды и даже измеряют температуру почвы. Отсюда и потрясающее разнообразие птичьих клювов.
Но природа одарила клювом не только птиц. К примеру, среди современных животных он есть у черепах. Сухопутные черепахи откусывают им части растений, а хищные — удерживают и убивают добычу. Мощными крепкими клювами вооружены также кальмары и осьминоги.
Большеголовая черепаха, обитающая в Юго-Восточной Азии, своим почти орлиным клювом расправляется с рыбой и моллюсками
ФотоMatthijs Kuijpers / Alamy via Legion Media
Австралийский эндемик — утконос — тоже имеет клюв, весьма похожий на утиный. На его коже находится множество чувствительных рецепторов, которые улавливают даже слабые электрические поля мелких ракообразных под водой. Клювом утконос хватает не только рачков, но и червей, а также мелкую рыбешку.
Клювы были и у многих динозавров. Достаточно вспомнить, что «ящер-попугай» — пситтакозавр получил свое название именно из-за клюва. По мнению палеонтологов, этот клюв был нужен, чтобы срывать листья и стебли растений. Клюв гадрозавров напоминал таковой у уток, поэтому их называют утконосыми динозаврами.
ФотоUniversal Images Group North America LLC / DeAgostini / Alamy via Legion Media
Потребность в защите — одна из основных для любого живого организма. Для ее реализации в процессе эволюции у животных сформировались многочисленные приспособления. Удивительно, что у разных животных они порой практически идентичны. Таковы острые полые иглы ехидны и дикобраза.
Ехидна — австралийское яйцекладущее млекопитающее. Она питается термитами, муравьями и другими насекомыми. Дикобразы живут в Африке, Азии, встречаются на юге Европы. Все дикобразы растительноядны, и только голод способен заставить их отведать что-нибудь из меню ехидны. Тем не менее, и у тех, и у других иглы представляют собой видоизмененные волосы. Вот так бывает: звери разные, а способ решения задач — один.
Как летучие мыши-вампиры живут только за счёт крови?
Ни одно другое млекопитающее не может питаться одной кровью. Но что-то позволило летучим мышам-вампирам эволюционировать и стать единственным известным млекопитающим, питающимся исключительно кровью других животных.
Эти летучие мыши выработали ряд физиологических и поведенческих особенностей, позволяющих им существовать на диете, состоящей исключительно из крови. Однако исследователям не до конца ясна генетическая картина, стоящая за этим поведением. 13 генов, которые летучие мыши, по-видимому, утратили с течением времени, могут лежать в основе их поведения, – сообщают исследователи в мартовском номере журнала Science Advances.
«Иногда потеря генов в эволюционных временных рамках на самом деле может быть адаптивной или полезной», – говорит Майкл Хиллер, генетик из Зенкенбергского общества исследований природы во Франкфурте.
Хиллер и его коллеги составили сборник «генетических инструкций» обыкновенной летучей мыши-вампира (лат. Desmodus rotundus) и сравнили её с геномами 26 других видов летучих мышей, в том числе шести из того же семейства, к которому принадлежит подсемейство и летучих мышей-вампиров. Затем команда отыскала гены у D. rotundus, которые либо были полностью утрачены, либо деактивированы в результате мутаций.
Из 13 отсутствующих генов три ранее были у подсемейства летучих мышей-вампиров. Эти гены связаны с рецепторами сладкого и горького вкуса у других животных, а это означает, что летучие мыши-вампиры, вероятно, имеют ослабленное чувство вкуса – тем лучше для питья крови. Также выявлены ещё 10 утраченных летучими мышами генов. Исследователи предлагают несколько идей о том, как отсутствие этих генов может поддерживать кровавую диету.
Некоторые гены помогают повышать уровень инсулина в организме и преобразовывать поглощённый сахар в форму, пригодную для усвоения. Учитывая низкое содержание сахара в крови, эта система переработки и усвоения может быть низко активной у летучих мышей-вампиров, поэтому эти гены, вероятно, уже не столь полезны. Другой ген связан у других млекопитающих с выработкой желудочной кислоты, которая помогает расщеплять твёрдую пищу. Этот ген был утерян, поскольку желудок летучей мыши-вампира эволюционировал, чтобы поглощать жидкость.
Один из потерянных генов ингибирует поглощение железа желудочно-кишечным трактом. Кровь низкокалорийна, но богата железом. Летучие мыши-вампиры должны выпивать объём в 1,4 раза больше собственного веса во время каждого кормления и при этом потреблять потенциально опасное количество железа. Поэтому, потеря этого гена привела к тому, что летучие мыши могут поглощать огромное количество железа и быстро выделять его, избегая таким образом передозировки, – эта идея подтверждается предыдущими исследованиями.
«Думаю, здесь есть несколько убедительных гипотез. Было бы интересно посмотреть, были ли эти гены утеряны у двух других видов летучих мышей-вампиров, поскольку они питаются больше кровью птиц, в то время как D. rotundus предпочитает питаться кровью млекопитающих», – говорит Дэвид Либерлес, специалист по эволюционной геномике из Университета Темпл в Филадельфии.
«Неизвестно, вызвала ли диета такие генетические изменения или наоборот. В любом случае это был постепенный процесс в течение миллионов лет. Может быть, мыши стали пить всё больше и больше крови, и у них появилось время, чтобы лучше приспособиться к этой непростой диете», – говорит Хиллер.
M. Blumer et al. Gene losses in the common vampire bat illuminate molecular adaptations to blood feeding. Science Advances. Vol. 8, March 25, 2022. doi: 10.1126/sciadv.abm6494.
W. Hong and H. Zhao. Vampire bats exhibit evolutionary reduction of bitter taste receptor genes common to other bats. Proceedings of the Royal Society B. Vol. 281, August 7, 2014. doi: 10.1098/rspb.2014.1079.
Биосинтез белков, 1969 год, СССР
Фильм о принципах белковых взаимодействий. Показан опыт, доказывающий, что наследственную информацию несет ДНК. Знакомит со структурой РНК, сравниваются ДНК и РНК, отмечается роль информационной РНК.Фильм очень старый, но очень полезный для общего представления о белковых структурах. Рассказано очень простым языком, будет понятен всем.Фильм Учебный.
Познавательный фильм о Основных законах наследственности.1987 год #ссср
Фильм показывает зарождение генетики - опыты Грегора Менделя по скрещиванию гороха. Моногибридное, дигибридное скрещивание на примере гороха, решетка Пенета. Использование законов Менделя в селекционной работе в сельском хозяйстве.Предположительно, фильм выпущен не ранее 1987 г.#научно #документальный #фильм
Как в янтаре нашли древнего хвостатого паука
Ученые обнаружили в янтаре из Мьянмы древнего паука ранее неизвестного вида. Он жил примерно 100 млн лет назад и имел необычную особенность — хвост.
В 2018 году ученые обнаружили новый вид пауков, имеющий одну необычную особенность – хвост. Этот паук, живший примерно 100 млн лет назад, получил название Chimerarachne yingi (в честь чудовища Химеры из древнегреческих мифов). Об открытии кратко сообщает портал New Atlas.
Паук данного, ранее неизвестного науке вида был обнаружен в янтаре в Мьянме. Янтарь, в отличие от обычных окаменелостей, позволяет сохраниться более мягким элементам.
Chimerarachne yingi имел четыре пары ног, клыки, паутинные бородавки сзади и педипальпы спереди – все как у обычного паука. Однако, конечно, куда больше в глаза бросается. хвост. Специалисты обнаружили четырех представителей данного вида – все они имели тела длиной около 2,5 мм и хвосты примерно такой же длины.
Ни один из живущих видов из отряда пауков не имеет хвоста, однако эта особенность сама по себе не является чем-то необычным в мире арахнидов. Так, например, существа из отряда телифонов являются близкими родственниками хвостатых пауков, и, к слову, та же исследовательская команда ранее обнаружила еще более древних арахнидов с хвостами, но без паутинных бородавок.
Таким образом, Chimerarachne yingi в некотором смысле заполняет пробел в нашем представлении об эволюции паукообразных. Прошлая находка имела датировку примерно 380 млн лет назад, в то время как последняя – 100 млн лет назад.
По словам Пола Селдена, соавтора работы, новый вид представляет интерес потому, что может являться промежуточным звеном – между более древними пауками, у которых тоже был хвост, но еще не было, к примеру, паутинных бородавок, и новыми видами, у которых есть многие общие с Chimerarachne yingi признаки, но уже нет хвоста.
Хотя обнаруженные особи сохранились неплохо, исследователи не могут сказать многого о поведении древнего паука. Учитывая, что они были найдены в янтаре, можно предположить, что Chimerarachne yingi жили на стволах деревьев или внутри них и, вероятно, как и современные «сородичи», питались насекомыми. Хотя у пауков данного вида были паутинные бородавки, исследователи не считают, что эти древние членистоногие плели сложную паутину для ловли добычи: шелк, производимый из бородавок, мог использоваться для других целей – например, для обертывания яиц или для оставления следов, предполагают ученые.
Генетика. Хромосомная теория наследственности.1970 г. #СССР #наука #билогия #учебный
Учебный фильм Год выпуска: 1970, СССРФильм построен фрагментарно. Фрагмент 1 - "Хромосомы - материальные носители наследственности" - демонстрирует размножение гидры и аксолотля. Далее показано деление клеток и процесс передачи генетической информации от одной клетки к другим.Фрагмент 2 - "Генетика пола" - содержит информацию о мужских и женских хромосомах, демонстрирует различное сочетание гамет.Во фрагменте 3- "Группы сцепления" - показаны опыты, доказывающие что при локализации генов, контролирующих определенные признаки в одной хромосоме, признаки наследуются совместно.Фрагмент 4 - "Перекрест хромосом" - дает представление о роли перекреста хромосом в перекомбинации наследственных признаков.Фрагмент 5 - "Карты хромосом" - знакомит с различными методами определения расположения генов в хромосомах.#научно #документальный #фильм #СССР #хромосомы #гены
Познавательный и интересный фильм про сезонный грипп.Меры по ограничению распростронения вируса.1987
Грипп .1987, Леннаучфильм, документальныйВ лёгкой и доступной форме фильм знакомит с вирусом гриппа, методами борьбы с заболеванием и его профилактикойПо заказу минздрава СССРFlu .1987, Lennauchfilm, documentaryIn an easy and accessible form, the film introduces the influenza virus, methods of combating the disease and its preventionBy order of the USSR Ministry of Health#грипп #болезнь #лечение #ссср #вакцина
Авроробореалия проведет палеонтологов через бутылочное горлышко из триасового периода в юрский
Ихтиозавры появились в начале триасового периода и в ходе эволюции довольно быстро заняли самые разные экологические ниши. В конце триаса произошло массовое вымирание, из-за которого их экологическое разнообразие резко сократилось. В юрском периоде, судя по ископаемой летописи, все ихтиозавры были похожими на дельфинов хищниками. На Новосибирских островах недавно нашли остатки нескольких ихтиозавров, живших накануне вымирания. Морфологические особенности части сохранившихся костей позволили ученым выделить новые род и вид — Auroroborealia incognita. В авроробореалии уникальным образом сочетаются черты как триасовых, так и юрских ихтиозавров, поэтому эта находка может помочь понять, как и почему это вымирание пережили только похожие на дельфинов ихтиозавры.
Триасовый период (251,9–201,3 млн лет назад) был эпохой крупных эволюционных преобразований, где главными героями стали рептилии, до этого находившиеся на второстепенных ролях. В триасе появились птерозавры и динозавры, а в моря впервые в истории Земли массово вернулись недавние наземные позвоночные, в том числе предки плезиозавров и ихтиозавров.
Сами ихтиозавры известны уже с оленёкского века (251,2–247,2 млн лет назад). В ходе своей эволюции они довольно быстро освоили разнообразные экологические ниши. Среди них были «рядовые» виды длиной 1–2 метра (например, Mixosaurus), семиметровые суперхищники с ящерицеподобным телом (Guizhouichthyosaurus) и еще более крупные, но короткомордые и беззубые формы (Guanlingsaurus). Были огромные — до 25 метров в длину — ихтиозавры с не вполне понятной экологией (Shonisaurus) и ихтиозавры с давящими, похожими на шляпки грибов зубами (Tholodus, Phalarodon), которые, вероятно, питались донными моллюсками.
В ходе триасового периода это поразительное разнообразие постепенно сокращалось, а темпы эволюции ихтиозавров становились всё более медленными. Можно сказать, они сделали эффектный и резкий старт в начале триаса, но скоро замедлили свое движение, а затем и вовсе почти остановились.
Окончательное сокращение экологического разнообразия ихтиозавров произошло во время массового вымирания в конце триасового периода, через которое проскочила лишь одна форма — рыбоядный хищник, столь схожий с дельфинами по облику, форме и размерам, что он стал классическим примером конвергенции.
В юрском периоде ихтиозавры оставались «консервативными» дельфинообразными животными и при всем своем изобилии не отличались заметным морфологическим и экологическим разнообразием. В меловом периоде ихтиозавры, так и не выйдя из ниши «дельфинов», стали угасать и вымерли в его середине, задолго до вымирания динозавров.
Вопрос, почему дельфиноподобные ихтиозавры оказались самыми успешными, как они сумели проскочить через «бутылочное горлышко» вымирания, которое в разы сократило разнообразие группы, пока лежит в области туманных гипотез. Решить его не получается в первую очередь из-за нехватки костного материала для того, чтобы аргументировать ту или иную точку зрения. Но недавно открытое захоронение позднетриасовых ихтиозавров на Новосибирских островах может изменить ситуацию.
В 2006 и 2009 годах состоялись экспедиции геологов и палеонтологов на остров Котельный — самый крупный из Новосибирских островов. Исследователи занимались стратиграфией отложений второй половины триасового периода, сформировавшихся в морских условиях 237–208 миллионов лет назад.
Они собирали в основном остатки беспозвоночных, важных для корреляции отложений. Слои изобиловали раковинами брахиопод и головоногих моллюсков, а также остатками морских лилий. Иногда попадались кости морских рептилий. Специальных работ по их поиску и добыче не проводилось, поскольку перед экспедицией стояли другие задачи. Находки костей, как всегда в таких случаях, ограничились отдельными разрозненными образцами, в основном позвонками и мелкими обломками ребер и фаланг. За два года собрали около пятидесяти образцов. Самой интересной находкой стали фрагменты черепа и передняя часть позвоночника некрупной рептилии.
Остатки привлекли внимание специалистов по морским рептилиям Николая Зверькова из Геологического института РАН и Дмитрия Григорьева из СПбГУ. Они определили, что почти все найденные в ходе экспедиций кости принадлежали ихтиозаврам. Только два крайне плохо сохранившихся фрагмента, возможно, были от каких-то завроптеригий.
Крупные позвонки удалось определить как остатки ихтиозавров из семейства шастазаврид (Shastasauridae). Средние по размеру позвонки из-за неважной сохранности и стандартной для триасовых ихтиозавров формы получилось определить только как «неизвестные ихтиозавры». А самые мелкие, размером с грецкий орех, принадлежали ихтиозаврам из группы эуихтиозавров (Euichthyosauria).
Уже беглый анализ находок дал любопытную картину. В триасовом периоде территория нынешних Новосибирских островов также находилась в высоких широтах, за полярным кругом. Но несмотря на сложные природные условия здесь обитали разные ихтиозавры, причем в немалом количестве. Судя по остаткам беспозвоночных, экосистема была весьма богатая и разнообразная.
Наибольшего внимания заслуживали остатки черепа, в том числе часть миниатюрной нижней челюсти. Они находились в небольшом куске твердой породы, их решили отсканировать на томографе, чтобы получить цифровые образы костей. Исследование провели в научном центре Сколково. Томограф дал 2400 тонких срезов-изображений. В компьютерной программе каждое изображение прорисовали, выделив кости (со стороны это напоминает раскрашивание контурных карт), затем объединили воедино, получив объемную модель костей. На работу ушло полгода: границы между костями и породой прочитывались плохо.
Оказалось, что череп принадлежал очень мелкому ихтиозавру — не более полутора метров в длину. Необычные морфологические признаки позволили описать его как новый род и вид, названный авроробореалия инкогнита (Auroroborealia incognita). Родовое название дано в честь северного сияния, видовое «неизвестный» — из-за пока загадочного характера животного, которое по имеющимся фрагментарным остаткам невозможно изучить подробно.
Животное в первую очередь интересно сочетанием примитивных и продвинутых признаков. Строение одной из костей черепа (парабазисфеноида) кое-чем напоминает юрских ихтиозавров: в частности, в нем всего одно отверстие для внутренних сонных артерий, а не два симметричных, как у большинства триасовых форм. В то же время верхняя сторона кости примитивная, с окостеневшими трабекулами. У юрских ихтиозавров трабекулы на протяжении всей жизни оставались хрящевыми. Позвонки авроробореалии похожи на позвонки юрских ихтиозавров: они укороченные и имеют двойные бугорки для сочленения с ребрами.
С известной долей условности авроробореалию можно назвать «переходным звеном» между ихтиозаврами триасового и юрского периодов. Подобные «переходные» позднетриасовые ихтиозавры Hudsonelpidia и Macgowania прежде были найдены в Британской Колумбии, однако их остатки отличаются неважной сохранностью, что не позволяет детально сравнить их с авроробореалией. Но уже понятно, что «переходные» фауны ихтиозавров в конце триаса были распространены повсеместно — и в тропиках, и за полярным кругом.
Также надо отметить, что авроробореалия — первый в нашей стране триасовый ихтиозавр, которого удалось определить до вида и для которого было обосновано выделение нового рода. Ранее описанные (также из Сибири) формы сейчас признаны сомнительными, так как соответствующие находки представляют собой отдельные малодиагностичные остатки.
Изобилие остатков ихтиозавров на острове Котельный и их исключительная сохранность настоятельно требуют отдельной экспедиции по их добыче. Это сопряжено со многими сложностями. Доставка экспедиции на местонахождение возможна только вертолетом, а среди участников должен быть человек с ружьем, чтобы в случае необходимости защищаться от белых медведей. Заброска в эти места осуществляется нечасто и в течение месяца-двух экспедиция будет предоставлена сама себе. Несмотря на все проблемы, она запланирована на ближайшее лето и должна доставить важные сведения о том, как ихтиозавры вроде авроробореалии проскочили через «бутылочное горлышко» из триасового в юрский период.
Схожая «бутылочная» история произошла и с завроптеригиями, которые в триасе также демонстрировали большое разнообразие форм, а в юрский период сумели провести только длинношеих плезиозавров. Вероятные находки костей завроптеригий на Котельном помогут разобраться и с этой загадкой.
Александр Панчин: Почему люди верят в магию. Или эволюция псевдонаучных вирусов | TEDxNovosibirsk
Александр Панчин — биолог, популяризатор науки. Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем передачи информации имени А. А. Харкевича РАН. Член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой. Участник оргкомитета Премии имени Гарри Гудини. Член совета просветительского фонда «Эволюция». Лауреат премии «Просветитель» за книгу «Сумма биотехнологии».
Большинство из нас в магии, похоже, всё же нуждаются! Наш спикер имеет с ней дело каждый день. Когда доказывает, что магии не существует.
Канал TEDx Talks
История Земли за 24 часа
Мы часто рассуждаем про далекий космос, неведомые миры и непостижимые законы, забывая обращать внимание на то, что рядом – наш дом. Давайте исправим эту оплошность и поговорим про старушку Землю. Именно старушку – вы сейчас поймете, насколько она не молода. Наша планета существует треть времени жизни Вселенной и за это время повидала немало. Чтобы не путаться в огромных цифрах, давайте сравним историю Земли с сутками.
Итак, 4 миллиарда 567 миллионов лет назад запустились наши образные 24 часа – молодая звезда по имени Солнце оставила после своего рождения тот еще беспорядок. Пространство было заполнено плотным газом и пылью, образующими вращающийся вокруг нового светила протопланетный диск. Области диска с бОльшим количеством вещества притягивали к себе газ и пыль, наращивая массу и становясь все плотнее. С ростом массы зарождающаяся планета, как снежный ком, притягивала больше вещества.
Прошло всего 6 минут (20 миллионов лет), а наша Земля превратилась из протопланеты в самостоятельный объект молодой Солнечной системы. Да уж, она точно не была похожа на тихую голубую планету, какой мы видим ее сейчас. Это был настоящий ад: вся поверхность Земли была раскалена и расплавлена. Один сплошной океан лавы, в который непрерывно что-то сыпалось из космоса. Планета то и дело сталкивалась с маленькими и большими космическими телами. Есть мнение, что одно из таких столкновений привело к появлению Луны в 00:12 часов по нашему образному времени.
К 3 часам утра планета остыла достаточно, чтобы на ней начал конденсироваться пар, образуя гидросферу. Тут и там начали появляться моря, температура которых доходила до +90°С. Тяжелая бомбардировка метеоритами уже почти завершилась и примерно в это же время на Земле начала появляться примитивная жизнь. Планета все еще не выглядела дружелюбной: кипящие моря и лавовые реки не кончались. Непрерывный вулканизм выбрасывал тонны вещества из недр, наполняя атмосферу углекислым газом, азотом и водяным паром.
В промежутке между 03:00 и 05:30 появляются первые доядерные организмы – прокариоты. У этих примитивных одноклеточных нет даже ядра, но они успешно населяют остывающую планету, которая все больше становится пригодной к жизни. К 09:20 появляется полноценная земная кора, способная формировать континенты. В это же время бактерии познали, что такое фотосинтез. Благодаря этому атмосфера медленно начала наполняться кислородом. Но таким новшеством бактерии сами себя загнали в ловушку, изменив облик Земли до неузнаваемости.
Уже в 11 часов утра случилась так называемая Кислородная катастрофа. Бактерии увеличили концентрацию кислорода и уменьшили количество метана и углекислого газа, которые создавали парниковый эффект. Температура опустилась настолько, что буквально вся Земля превратилась в один большой снежный шар. Лед был даже на экваторе. Гуронское оледенение – так назвали этот период, закончилось лишь в час дня, продлившись 300 миллионов лет. С началом потепления произошел скачок в эволюции, и у простейших появилось ядро в клетке. Наступила эпоха эукариотов.
Долгое время на Земле царило великое затишье. С 14:30 до 20:15 не происходило абсолютно ничего. Ученые назвали этот период «скучный миллиард». Он начался 1,8 миллиарда лет назад и закончился 720 миллионов лет назад. В эволюции жизни не происходили очевидные скачки, да и климат оставался одинаковым на протяжении всего этого времени. Идиллию нарушил очередной ледниковый период, который опять произошел из-за повышения уровня кислорода. Продлился он недолго: начавшаяся в 20:40 вулканическая деятельность вновь запустила парниковый эффект, что спровоцировало дальнейшую эволюцию жизни.
К слову, к этому времени океаны уже были наполнены многоклеточной жизнью, начали появляться линии животных, растений и грибов. Климат стал настолько благоприятным, что в 21:10 (540 миллионов лет назад) произошел Кембрийский взрыв. Ученые до сих пор находят огромное количество ископаемых разных видов в слое почвы, соответствующем Кембрийскому периоду. Здесь развивались хордовые и членистоногие, появлялись первые скелеты-панцири. Усложняются экосистемы и сами их участники. Появились первые примитивные глаза и мозг. В 21:30 растения заселяют сушу, а в 21:38 первые животные покидают океан и ступают на твердую землю.
Дальше счет идет «на минуты»:
21:48 – образуются Уральские горы, появляются первые земноводные.
22:07 – первые деревья и семена. Это дало возможность растениям быстро распространиться по всей суше. Появились первые пресмыкающиеся.
22:25 – произошло самое массовое вымирание за всю историю жизни на Земле. За 20 тысяч лет исчезло 95% всех видов растений и животных на суше и в океане. Ученые до сих пор не могут установить причину этой катастрофы. На восстановление разнообразия жизни ушло более 30 миллионов лет. Но исчезновение одних видов, дало возможность развития других.
22:40 – появляются первые динозавры.
22:56 – первые сумчатые млекопитающие. Расцвет эпохи динозавров.
23:03 – суперконтинент Пангея разделился на два континента – Лавразию и Гондвану. Начался дрейф материков.
23:12 – первые птицы.
23:18 – первые цветковые растения.
23:39 – произошла еще одна катастрофа – вымирание динозавров.
23:42 – первые парнокопытные и древние киты.
23:52 – появление первых человекообразных обезьян.
…За 80 секунд до полуночи появляются австралопитеки, за 15 секунд – предки добывают огонь, а за 4 секунды – появляется человек разумный, который всего за 0,3 секунды до конца суток успевает населить Северную и Южную Америку.
Начался новый день. Сегодняшний день. Что он нам принесет? Поживем – увидим.
Пошла первая секунда.
Поставьте лайк, если задумались, что динозавры вымерли всего 20 минут назад и подписывайтесь, если еще не с нами.
Космос – это интересно!
Помоги оцелотам забеременеть: необычная миссия ученых в Цинциннати
Популяция этих кошачьих столкнулась с угрозой инбридинга.
Оцелоты (Leopardus pardalis) – живущие на территории Америки представители семейства кошачьих – относятся к видам, вызывающим наименьшие опасения, однако с учетом текущих тенденций этот статус в любой момент может измениться. Предусмотрительные ученые уже сейчас учатся воспроизводить вид искусственным путем, что сопряжено с большими трудностями.
В дикой природе оцелоты могут спариваться в любое время года. Пики брачного сезона зависят от ареала: так, если в Аргентине и Парагвае они наблюдаются осенью, то в Мексике и Техасе – ближе к зиме. Эструс длится от четырех до пяти дней и повторяется каждые 25 дней. По сравнению с другими кошачьими, у оцелотов относительно большая продолжительность периода между родами и небольшой размер помета: в результате беременности, длящейся два-три месяца, на свет появляется от 1 до 3 котят. Малыш весит 200–340 г, его глаза открываются в течение первых трех недель, а в три месяца детеныши начинают совершать вылазки из убежища. Рядом с матерью они остаются до двух лет, а затем приходит время осваивать территорию самостоятельно.
Продолжительность жизни оцелота в естественной среде составляет около 11 лет, под присмотром человека – до 20. Однако в неволе эти кошки размножаются с трудом: им требуется значительно больше времени на брачные ритуалы, во время которых они снижают потребление пищи, слабеют, и далеко не каждое ухаживание заканчивается беременностью. Хотя в природе популяция оцелотов сравнительно стабильна, биологи отмечают среди них низкое генетическое разнообразие. Второй серьезной угрозой является исчезновение среды обитания, что в сочетании с браконьерством ставит будущее оцелотов под сомнение.
Попытки искусственного оплодотворения оцелотов ведутся в разных природоохранных учреждениях мира. В их числе – Центр сохранения и исследования дикой природы при зоопарке Цинциннати (CREW). Здесь биоинженеры работают над технологиями, которые помогут внести генетическое разнообразие в ограниченные популяции оцелотов. Они разработали и усовершенствовали методы сбора спермы, ее заморозки, хранения и искусственного осеменения оцелотов.
В зоопарке Albuquerque Biopark попытались применить этот опыт, использовав сперму здорового молодого самца, погибшего при столкновении с автомобилем в Техасе. Специалисты CREW, прибывшие на место происшествия, не могли спасти животное, но в их силах – использовать его гены на благо всей популяции. Специалисты собрали 20 образцов спермы, каждый из которых содержал около восьми миллионов жизнеспособных сперматозоидов. В Альбукерке послали три образца; перевозка осуществлялась в контейнере, поддерживавшем температуру -196 °C.
Сложность искусственного осеменения оцелотов состоит в том, что для самок характерна так называемая индуцированная овуляция: яйцеклетка выпускается не спонтанно, а исключительно в процессе спаривания. Самка, выбранная в качестве будущей матери, получала гормональную терапию, и биологам удалось добиться начала процесса овуляции. После этого сперма была введена в ее репродуктивный тракт, и оставалось только ждать.
Опыт был проведен в июле 2021 года и, к сожалению, беременности не наступило. Однако первые шаги в этом сложном деле указали направление, в котором можно двигаться, и ученые продолжат работу. Успешная практика искусственного оплодотворения оцелотов поможет кошкам справиться с вызовами, которые им готовит меняющаяся среда.
В отношении гепардов этот опыт уже наработан.
Михаил Гельфанд «Нас избаловала всеобщая вакцинация»
Михаил Гельфанд — доктор биологических наук, биоинформатик, кандидат физико-математических наук
Эволюция от зарождения жизни до будущей войны с бактериями
01:31 Разговор в свете эволюции02:22 Киты, бегемоты и другие родственники
06:18 Чудо многоклеточности08:17 Как собрать РНК, не наделав ошибок
12:36 Где и как зародилась жизнь13:29 О “Луке” и геноме как тексте17:06 Есть ли интеллект у грибов19:45 Как возникло сознание22:54 Есть ли у муравьёв интеллект 24:13 Альтруизм как стратегия выживания
28:42 Коронавирус и другие примеры наблюдаемой эволюции30:39 Почему вирус становится злей
"Корь убили прививками, оспу задавили прививками"
"Последнее, что мы помним про полиомиелит, это президент Рузвельт"
“Нас избаловала всеобщая вакцинация”
37:57 Гонка вооружений с бактериями 41:47 Могут ли эволюционисты повлиять на политику 44:32 О вере в бога как помехе научной деятельности
Канал Просто о сложном с Софико Шеварднадзе
Вымершие японские волки оказались ближайшими родственниками собак
Ученые определили это, проанализировав ДНК подвида, исчезнувшего более века назад.
Согласно новому исследованию, в ходе которого ученые секвенировали геномы девяти музейных образцов японского волка (Canis lupus hodophilax), именно этот вид теснее всего связан с предком собак, чем все другие виды волков.
Большинство ученых считают, что собаки произошли от обыкновенных серых волков или их предков, однако у современных серых волков родства с нынешними домашними собаками особо не наблюдается. Вот почему ученые взяли за основу гипотезу о том, что собаки происходят от ныне вымершего вида волков.
Японские волки обитали на одноименных островах. Они являлись уникальным подвидом серого волка, потому что их геном отличался от генома как древних, так и от современных волков. Вымерли эти псовые чуть больше сотни лет назад. Последний зарегистрированный представитель вида Canis lupus hodophilax погиб в 1905 году, но образцы японских волков хранятся в нескольких музеях Японии и Европы. Ученые смогли получить образцы тканей и костей, из которых получилось извлечь ДНК. Оказалось, что среди всех подвидов волков именно японские находятся ближе всего к монофилетической группе собак.
Сравнение этих геномов с геномами других волков и собак показало, что японский волк принадлежит к особой эволюционной ветви псовых, которая возникла от 40 000 до 20 000 лет назад. Некоторые из этих животных позже превратились в японских волков, а другие породили собак. Благодаря исследованию получилось узнать, что многие собаки унаследовали геном предков японских волков благодаря интрогрессивной гибридизации – формы проникновения генов одного вида в генетический фонд другого вида.
Этот «раскол», скорее всего, произошел в Восточной Азии: это позволяет предположить, что именно здесь жил прямой предок собак. Исследователи надеются извлечь ДНК из древних костей волка, найденных в этом регионе, чтобы подтвердить это, но, по их словам, сохранность ДНК в настолько древних костях вряд ли будет достаточно хорошей для получения четких сведений.
Древнейшие захоронения собак предполагают, что люди доисторического периода уже держали у себя собак в качестве домашних животных. По словам исследователей, даже если будет подтверждено, что предки собак жили в Восточной Азии, это не обязательно означает, что приручили собак именно там.
«По геному невозможно определить, когда именно собаки начали общаться с людьми. Для этого необходимы археологические свидетельства», – Йохай Тераи, ведущий автор исследования.
Геномы также показывают, что после первичного разделения эволюционных путей предков японских волков и собак произошла еще одна интрогрессивная гибридизация между японской линией волков и первыми собаками. Скорее всего, это произошло не менее 10 000 лет назад, потому что геном останков ездовой собаки, живущей в то время, уже унаследовал 2% ДНК японского волка. Ученые считают, что эта гибридизация произошла до того, как волки достигли Японии.
Динго и имеют наибольшее количество ДНК японского волка – около 5,5%. Наибольшая степень гибридизации (5,5% генома японского волка) отмечается у собак динго и новогвинейских поющих собак, а также у японских пород собак (3-4%).
Твоя ДНК уже внесена во все базы данных
С большой долей вероятности, даже если вы никогда не сдавали ДНК-тест, вас уже можно идентифицировать.
Начать этот пост хочу с истории, начавшейся полвека назад в городе Висейлия в штате Калифорния, где начал свою криминальную карьеру один из наиболее дерзких и опасных преступников того времени. Поначалу он вламывался в дома и похищал мелкие ценные вещи, наличность, ювелирные украшения. В общей сложности, за период с 1976 по 1979 годы он совершил более 100 краж со взломом. Полиция оказалась бессильна, преступник скрывал своё лицо, а описания, составленные свидетелями, были бесполезны.
В течение этого периода преступник колесил по всей Северной Калифорнии и, войдя во вкус, добавил к кражам ещё и изнасилования, терроризируя местное население. По местному телевидению регулярно передавали рекомендации запирать двери, так как преступник может всё ещё находиться поблизости.
В 1979 году он перемещается на юг Калифорнии и добавляет к своему «послужному списку» ещё и убийства. На его счету числится по меньшей мере 13 убийств и более 50 эпизодов сексуального насилия.
Следователи, базируясь на т.н. modus operandi (образ действий) преступника, пришли к выводу, что все эти преступления совершал один и тот же человек. На преступление он шёл в маске. Вламывался в дом и, угрожая пистолетом, обычно связывал мужчину, приказывал лежать и не двигаться. Затем он клал тарелки на спину жертвы и говорил, что если услышит звон тарелок, то убьёт всех обитателей дома. После этого, он тащил женщину в соседнюю комнату и насиловал её, после чего, не торопясь, обходил все помещения, собирая ценные вещи, иногда даже задерживался, чтобы перекусить на кухне, после чего уходил. В некоторых случаях, он, впрочем, всё-таки, убивал своих жертв.
Описание преступника со слов жертв.
Несмотря на большое количество криминальных эпизодов, никаких особых зацепок, которые бы могли помочь в его поимке, преступник не оставлял. Не оставлял он и отпечатков пальцев, так как всё время был в перчатках. У него было несколько прозвищ: Original Night Stalker, East Area Rapist, Visalia Ransacker, но самое известным стало The Golden State Killer (Убийца из Золотого штата).
Серию этих преступлений прекратилась лишь спустя 10 лет после её начала, в 1986 году. Преступник так и не был бы пойман, если бы не упорство следователя Пола Хоулса (Paul Holes).
Пол Хоулс в молодости
Он выслеживал преступника десятилетиями и в конечном счёте его усилия принесли успех. Но обо всём по порядку.
В 1990 году ФБР начало работу над тем, что впоследствии станет известно как National Genetic Database (Национальная генетическая база данных). В неё вносятся данные профилей ДНК лиц, осуждённых за какие-либо преступления. В каждой из наших клеток есть 23 пары хромосом, часть из них мы получаем от своей матери, а другую – от отца. В определённых местах данных хромосом имеются короткие повторяющие закономерности из цепочек азотистых оснований: аденин (А), гуанин (G), тимин (T) и цитозин (C). Такие последовательности (короткие тандемные повторы или микросателлиты) уникальны для каждого человека, именно на этом основан принцип идентификации по ДНК, так как шанс на то, что два разных человека имеют одинаковое количество таких повторов, исчезающе мал.
База данных ФБР сейчас насчитывает около 18 миллионов таких профилей. Содержала она так же и генетический профиль «Убийцы из золотого штата», так как метод идентификации личности по ДНК был впервые применён в 1986 году (и это, скорее всего, не случайно, что преступник прекратил свою «карьеру» именно в это время).
Однако, даже имея генетический профиль убийцы, следователи по-прежнему не имели ни малейшего понятия о его личности, так как для его нахождения необходимо было сравнить имеющийся профиль с теми, что уже были занесены в базу данных. Хоулс даже делал запросы в Интерпол в надежде, что преступник мог наследить в других странах, однако всё было безрезультатно.
На что никак не мог рассчитывать преступник, так это на то, насколько быстро начнут развиваться исследования в области генетики. В 2003 году, после «всего» 13 лет исследований был полностью расшифрован геном человека, и множество частных лабораторий стали предлагать генетическое профилирование на коммерческой основе как услугу, которая оказалась весьма востребованной у определённой части людей (например, для установления отцовства и вообще – родственных связей). Сначала десятки, затем сотни, затем миллионы людей стали сдавать свой генетический материал на анализ.
И так, уже в начале 2000 годов у следствия появилась надежда разоблачить, наконец, неуловимого убийцу, ведь велик был шанс на то, что хотя бы один из его родственников, пусть и дальних, воспользовался услугами таких компаний как FamilyFinder, 23andMe или Ancestry. Установив родственников можно было бы значительно сузить круг подозреваемых, а установив их передвижения и места нахождения в моменты совершения преступлений, можно было бы вычислить преступника.
Однако ответ был за закрытыми дверями корпоративной этики. Компании не торопились расставаться с секретами своих клиентов. У правоохранительных органов не было доступа к многомиллионным базам данных этих корпораций. Следствию помог другой независимый веб-ресурс с названием GEDmatch. Проведя исследования, детективы смогли найти родственника 4-й степени родства (имеющего с преступником одного общего прадеда), после чего скрупулёзно восстановили всё его генеалогическое древо, используя методы, в том числе, и традиционной генеалогии, такие как данные переписей населения и архивные документы, находящиеся в открытом доступе. Но и это оказалось задачей не из лёгких. Люди 19 века могли иметь по 15 детей, и ветку каждого из них необходимо было проследить и найти пересечения в 70-х годах 20 века с линией убийцы. Тем не менее, круг поисков удалось сузить примерно до 1000 подозреваемых. Следствию было известно, что преступник был рождён между 1940 и 1960 годом, его рост составлял 172 – 178 см и то, что он в 1976 году находился в Сакраменто, а в начале 80-х переехал в южную часть штата.
Так, круг сузился до 5 подозреваемых. Затем следователи отправились по месту жительства одного из них и сняли образец генетического материала с дверной ручки дома, в котором тот проживал. Подозрения подтвердились, когда данный образец совпал с образцом ДНК, собранным с салфетки, которую преступник выбросил на месте одного из своих преступлений.
Расследование, которое длилось чуть меньше 50 лет, было завершено с арестом 25 апреля 2018 года одного из самых известных преступников того времени – 72-летнего бывшего полицейского Джозефа Джеймса Деанджело.
Деанджело на суде
Из-за истёкших сроков давности по законам штата Калифорния, обвинения по взломам и изнасилованиям предъявить ему уже нельзя, однако ему были предъявлены обвинения в 13 убийствах и 13 случаях похищения людей. На расследования, по утверждениям прокуроров, было потрачено в общей сложности порядка 20 миллионов долларов. 1 августа 2020 года 74-летний Джозеф Деанджело был приговорен к пожизненному лишению свободы без возможности условно-досрочного освобождения.
Казалось бы – хэппи энд истории, однако, данное расследование, а так же методы, которые применялись для поимки ДеАнджело, породили общественную дискуссию, которая не утихнет ещё долго. Суть проблемы – пресловутая privacy, на которую смели надеяться многие люди, сдающие образцы своей ДНК для каких-либо исследований. Проблема в том, даже если вы сами не сдавали свою ДНК, за вас это мог сделать ваш троюродный дядюшка. По оценкам некоторых экспертов, генетический материал, уже имеющийся в базах данных, позволяет установить почти 80% всего населения США. Каждый человек, сдающий ДНК-тест, «высвечивает», словно прожектором личности не только себя но и сотен других людей, состоящих с ним в родстве. Более того, эта ДНК так же будет в клетках людей, которые даже ещё не рождены – детей, внуков, племянников и пр. Только в 2021 году по всему миру более 30 миллионов людей сделали общий генетический тест и дальше ситуация будет только прогрессировать.
Так что, уважаемый читатель, смирись, что и двоя ДНК уже, скорее всего внесена в базу данных, а, если и нет, то скоро в ней окажется.
(При подготовке материала были использовано видео Youtube канала Дерека Мюллера Veritasium)