p4hshok

На фото — гигантское окаменевшее яйцо, найденное в прибрежных морских отложениях в Антарктиде. По своим размерам (29 на 20 см) оно уступает только яйцу огромной древней птицы — мадагаскарского эпиорниса (Aepyornis maximus), а по структуре напоминает яйца ящериц и змей с мягкой кожистой оболочкой. Кто же этот таинственный незнакомец, отложивший яйцо в позднем мелу, примерно 68 миллионов лет назад?

Ископаемые остатки всё время подкидывают исследователям загадочные ребусы. Как систематизировать, например, изолированную кость, кусочек чешуи, найденный след или окаменевшие экскременты? Во многих случаях мы можем только гадать, кому принадлежала та или иная «окаменелость», пока не получим больше данных. Так возникла парасистематика и ихносистематика. Ихнотаксоны выделяют по окаменевшим следам деятельности животных, а о парасистематике говорят, когда нужно классифицировать изолированные остатки ископаемых организмов — например, пыльцу растений или яйца неизвестных животных. В случае особенно удачных находок (например, если внутри яйца можно обнаружить скелетик зародыша) появляется возможность соотнести паратаксоны с таксонами в «обычной» систематике.

Загадочное окаменевшее яйцо обнаружили в 2011 году чилийские ученые у северной оконечности Антарктического полуострова на острове Симор (Земля Грейама). Из-за своей сплюснутой формы находка несколько лет оставалась неопознанной — только недавно исследователи предположили, что странная окаменелость когда-то была яйцом с мягкой, легко деформируемой кожистой оболочкой, и тщательно изучили ее

Мегаяйцо в руках исследователя. Оцените размеры. Фото с сайта bangkokpost.com

Яйца амниот различаются по размеру, форме и микроструктуре скорлупы, что позволяет с определенной точностью классифицировать найденные изолированные окаменевшие кладки. Верхний слой скорлупы — это так называемый кальцинированный слой; он состоит из карбоната кальция, часто содержит радиально ориентированные призматические структуры — экзосфериты — и поры, облегчающие газообмен с окружающей средой. Под ним располагается подстилающая мембрана (membrana testacea), построенная преимущественно из белков. У клады Archelosauria (динозавры, птицы, крокодилы и черепахи) яйца имеют твердую скорлупу с толстым кальцинированным слоем, с выраженными экзосферитами и порами. У клады Lepidosauria (ящерицы, змеи и гаттерии) в большинстве случаев кальцинированный слой редуцирован или вообще отсутствует (поэтому у таких яиц мягкая оболочка), а подстилающая его мембрана может быть достаточно толстой.

Строение скорлупы в сканирующем электронном микроскопе. Слева — типичное строение твердой скорлупы на примере глазчатой курицы. Кальцинированный слой составлен упорядоченными структурами экзосферитами (shell unit) и содержит поры для газообмена (pore), под ним расположена подстилающая мембрана (shell membrane). Справа — строение мягкой скорлупы яйца гаттерии. Кальцинированный слой слабо организован, отсутствуют экзосфериты и поры. Подстилающая мембрана в данном случае отчетливо не видна. Фото с сайта ucmp.berkeley.edu

Найденное в Антарктиде мегаяйцо по своему строению больше напоминает мягкоскорлуповые яйца лепидозавров. Его кальцинированный слой весьма тонок (100 мкм), организован сравнительно просто и не содержит экзосферитов и пор. Под ним расположены более десятка близких по толщине (50 мкм) слоев подстилающей мембраны; толщина всей оболочки яйца составляет не менее 700 мкм. На поверхности яйца видны глубокие складки, а само оно как будто сплюснуто и деформировано — всё это говорит в пользу того, что оболочка яйца была пластичной. Органические ткани замещены апатитом; присутствуют также особые изолированные структуры — фрамбоиды (см. Framboid) пирита, характерные для многих ископаемых находок мягких тканей (в том числе и для окаменевших кожистых яиц рептилий).

Строение оболочки найденного окаменевшего мегаяйца (слева) и, для сравнения, яйца обыкновенной королевской змеи (справа) под световым микроскопом. rm (rock matrix) — осадочные породы снаружи яйца (вверху) и внутри яйца (внизу); cl (calcareous layer) — кальцинированный слой оболочки яйца; mt (membrana testacea) — подстилающая мембрана. Фото из статьи L. J. Legendre et al., 2020. A giant soft-shelled egg from the Late Cretaceous of Antarctica

По своим размерам найденное яйцо лишь слегка уступает яйцу мадагаскарского эпиорниса — огромной птицы, вымершей, по палеонтологическим меркам, совсем недавно, в голоцене. Однако яйцо эпиорниса, как и у других птиц, имело твердую и прочную скорлупу, в то время как у образца, найденного в Антарктике, оболочка, по всей видимости, была мягкой, как у большинства современных ящериц и змей.

Кому же могло принадлежать яйцо? К сожалению, при проведении компьютерной томографии внутри него не было обнаружено каких-либо остатков зародыша, что могло бы прояснить систематическое положение вида. Поскольку аналогичных находок ранее не встречали, для предполагаемого хозяина яйца в парасистематике выделили новый вид — Antarcticoolithus bradyi. Его родовое название составлено из места находки и древнегреческих слов αυγό ‘яйцо’ и λίθος ‘камень’, а видовое переводится с древнегреческого βραδύς как «запоздалый» — намек на то, что между описанием в 1860-м году первого яйца мезозойской эры из мелководных морских отложений (яйца черепахи Testudoflexoolithus bathonicae) и описанием этого яйца прошло целых 160 лет.

Чтобы выяснить предположительное филогенетическое положение A. bradyi, исследователи проанализировали зависимость толщины оболочки яйца от его массы для 148 известных видов рептилий и птиц. Как видно на рисунке ниже, толщина скорлупы возрастает при увеличении массы яйца, но графики этой зависимости различаются для двух групп — видов с твердой скорлупой и видов с мягкой оболочкой яйца. Яйцо A. bradyi оказывается гораздо ближе к группе «мягких» яиц, с большим отрывом занимая в ней почетное первое место по своему размеру.

а — соотношение толщины кальцинированного слоя яйца (ось ординат, в мкм) и его массы (ось абсцисс, в граммах) у амниот. b — соотношение объема яйца (ось ординат; мм3) и длины туловища от кончика морды до клоаки (ось абсцисс; мм). По осям графиков отложены натуральные логарифмы измеренных величин. Черным кружком обозначен найденный вид Antarcticoolithus bradyi. На правом графике таких точек две, так как предполагаемая длина туловища рассчитана двумя разными методами. Фото из статьи L. J. Legendre et al., 2020. A giant soft-shelled egg from the Late Cretaceous of Antarctica

Примечательно, что даже для модели «мягкого» яйца толщина кальцинированного слоя яйца A. bradyi оказывается меньше прогнозируемой. Возможно это происходит из-за каких-то дополнительных аллометрических и онтогенетических ограничений, связанных, например, с образом жизни животного.

Какого же размера мог быть монстр, несущий такие гигантские яйца? Исходя из предположения, что он принадлежал кладе лепидозавров, ученые попробовали прикинуть его размеры, построив модель зависимости объема яйца от длины тела у ныне живущих лепидозавров; в модель вошли 259 видов. Выяснилось, что размеры от кончика морды до клоаки у A. bradyi составляют не менее 6,6 метров. Единственные известные ископаемые лепидозавры, встречающиеся в позднем мелу в Антарктиде, с «подходящей» длиной тела — это мозазавры, крупные морские рептилии с вытянутым рылом, обтекаемым туловищем и преобразованными в ласты конечностями (см. картинку дня Мозазавры Поволжья).

Реконструкция внешнего вида мозазавра Гофмана, морской доисторической рептилии гигантских размеров. Рисунок © Андрей Атучин из книги «Древние чудовища России»

Мозазавры были распространены на всех континентах, в том числе и в месте находки окаменевшего мегаяйца — их скелеты найдены неподалеку. Правда, еще недавно считалось, что мозазавры не откладывали яйца, а рождали уже жизнеспособных детенышей: в пользу живорождения говорит находка скелетов новорожденных особей мозазавров. Есть ли основания считать, что хотя бы некоторые мозазавры всё же выползали на мелководье и откладывали яйца, как это и в наше время делают некоторые ведущие водный образ рептилии?

Среди лепидозавров встречается как яйцекладущие рептилии, так и яйцеживородящие. Переход от яйцерождения к яйцеживорождению происходил, видимо, многократно, и не слишком сложен по механизму: яйца с развивающимися в них зародышами задерживаются в яйцеводах самки, и откладка яиц происходит, когда детеныши уже достаточно подросли; они вылупляются в считаные часы или даже минуты после откладки, а порой и внутри половых путей самки. При такой стратегии размножения яйца имеют тонкие и слабо минерализованные оболочки, чтобы облегчить газообмен в утробе матери. Иногда говорят и об истинном живорождении у некоторых рептилий, когда развивающийся зародыш питается не только желтком яйца, а дополнительно получает питательные вещества из материнского организма через формирующиеся подобие плаценты (такое наблюдается, например, у многих морских змей). Яйцеживорождение возможно только у видов с тонкой и мягкой оболочкой яйца. По строению оболочки яйцо A. bradyi соответствует этим критериям — поэтому вполне возможно, что этот вид был яйцеживородящим.

Неожиданно крупные размеры найденного яйца могут, действительно, говорить в пользу того, что его хозяин был морским обитателем. У большинства ныне живущих лепидозавров увеличение в размерах тела коррелирует с уменьшением относительной массы яйца и увеличением размера кладки, но морские змеи демонстрируют исключение из этого правила: они откладывают небольшое количество крупных яиц или рождают малое число хорошо развитых и крупных детенышей. Возможно, водный образ жизни накладывает свои ограничения на репродукцию и способствует смещению к К-стратегии размножения — уменьшению количества потомков при одновременном увеличении их жизнеспособности (см. Теория r/K-отбора).

В целом, предположение о том, что яйцо A. bradyi принадлежит мозазавру, не лишено оснований. Однако при имеющихся данных это не более чем догадка, которая нуждается в дополнительных подтверждениях. Гигантское яйцо снес, по всей видимости, какой-то весьма крупный представитель клады лепидозавров — но кем именно был этот лепидозавр, еще предстоит выяснить.

Фото с сайта nationalgeographic.com.

Анастасия Вабищевич

Эту рождественскую ёлку сфотографировал 3 декабря 2018 года с борта МКС немецкий ученый-геофизик и космонавт Александр Герст. Ёлка — это озеро Дукан (Lake Dukan) в Иракском Курдистане, окруженное горами, самое большое в Ираке. Изображение перевернуто относительно сторон света: север внизу, юг — вверху.

На самом деле этот водоем на северо-востоке Ирака площадью около 25 тысяч гектаров — не озеро, а водохранилище, возникшее в 1959 году, после того как река Малый Заб была перекрыта плотиной. Сначала это была просто многоцелевая дамба для защиты от сезонных паводков, хранения воды и орошения. Но в 1973 году советский институт «Гидропроект» разработал проект гидроэлектростанции, которая вступила в строй в 1979 году. На сегодняшний день работа ГЭС остановлена, так как и оборудование самой станции, и плотина требуют ремонта. Водосборная площадь водохранилища составляет 11 700 кв. км, рабочая емкость резервуара — 6,8 куб. км, максимальная емкость — 8,3 куб. км. На дне водохранилища остались около 50 деревень, а 1000–1200 проживавших в них семей были переселены на новые места.

Вот более широкий вид на озеро и окружающие его горы — самые западные отроги Загроса, огромной горной системы, расположенной главным образом на территории Ирана:

Это изображение было получено 20 ноября 2018 года сканером дистанционного зондирования Operational Land Imager, расположенным на борту американского спутника Landsat-8. Зеленые завитки в озере — цветение фитопланктона. Изображение ориентировано по сторонам света, север — сверху. Фото с сайта earthobservatory.nasa.gov

Так называемая Загросская складчатая зона (см. Zagros fold and thrust belt), протянувшаяся от Персидского залива до Средиземного моря, представляет собой складчато-надвиговый пояс, который начал формироваться в эоцене–олигоцене в результате коллизии (столкновения) Аравийской и Евразийской литосферных плит.

Загросская складчатая зона. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Аравийская плита, которая в течение фанерозоя была частью единой Африкано-Аравийской платформы, в начале эоцена отделилась от Африканского континента и начала двигаться в северо-восточном направлении. На месте отрыва образовался рифт Красного моря, а на противоположном краю, в зоне коллизии, движущаяся Аравийская плита постепенно сминала в складки край Евразийской плиты. Так образовались горы Загрос.

Озеро Дукан расположено прямо в зоне сочленения плит, что прекрасно видно на снимке спутника Landsat-8. Само озеро находится на приподнятой Евразийской плите, а плотина — на уступе, фиксирующем границу между плитами. При таком удачном расположении водосбор в водохранилище происходит за счет горных рек и ручьев, а стекает вода на расположенную ниже засушливую равнину, где используется для полива.

Процесс тектонических движений в Загросском складчато-надвиговом поясе продолжается до сих пор. По оценкам геологов, скорость движения Аравийской плиты составляет около 3 см в год. Подвижки выражаются как в горизонтальных сдвигах, так и в частичном пододвигании Аравийской плиты под Евразийскую. На северо-востоке это вызывает продолжающийся подъем гор Загрос (на 5–10 мм в год), а на севере — формирование горной системы Тавр в Турции.

Тектоническое строение и направление движений в зоне Загросского складчато-надвигового пояса. Fault — разлом. Стрелки показывают направление горизонтальных движений вдоль сдвигов, «шипы» — направление падения разлома. По разлому с «шипами» (сбросу или надвигу) происходят в основном вертикальные смещения. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Геологи считают, что в олигоцене и миоцене движения плит были более активными и здесь существовала полноценная зона субдукции: Аравийская плита погружалась, затягивая под Евразийскую плиту богатые органикой осадочные отложения, которые затем стали источником формирования глубинных скоплений углеводородов.

Сегодня Загросская складчатая зона содержит 49% запасов углеводородов складчато-надвиговых поясов Земли и 7% всех мировых запасов. Здесь расположено множество крупных и гигантских месторождений нефти с запасами более десяти миллиардов баррелей.

Окрестности Дукана считаются красивейшим местом Курдистана. Зелено-голубое озеро, окруженное холмами, идеально подходит для купания, катания на лодках и рыбалки. На побережье много турбаз, отелей и курортных зон.

На берегах озера Дукан. Фото с сайта commons.wikimedia.org

Уникальная экосистема озера насчитывает более 180 видов птиц, а также включает редких представителей фауны, таких как евразийская выдра и полосатая гиена.

Фото с сайта earthobservatory.nasa.gov.

Владислав Стрекопытов

Представьте, что ученые внезапно обнаружили свинью размером со слона. Представьте, что нашли они ее не на соседском заднем дворе, а где-нибудь в арктической тундре, где свиньям жить вовсе не положено. Представьте, что даже сами первооткрыватели поначалу не поверили глазам, и потребовалось одиннадцать долгих лет, чтобы находку разложили по косточ... по полочкам, рассмотрели, описали и убедились, что это не обман зрения, а самый что ни на есть научный факт. Представили?..

Так вот, примерно эти же эмоции испытал весь научный мир в 2019 году, когда группой польских исследователей были опубликованы результаты их одиннадцатилетних раскопок, познакомившие человечество с лисовицией (Lisowicia bojani) — огромным растительноядным животным, жившим на территории Восточной Европы в позднем триасовом периоде. Реконструкцию внешнего вида лисовиции вы и видите на главном изображении.

Несмотря на некоторое внешнее сходство с крупными рептилиями триаса, лисовиция не является их сколь-нибудь ближней родней и вообще не относится к классу пресмыкающихся. На самом деле она принадлежит к синапсидам, или звероящерам, — группе вымерших животных, являющихся переходным звеном от древних четвероногих к современным млекопитающим. Конечно, лисовицию нельзя назвать нашей бабушкой — подобные ей дицинодонты вымерли, не оставив прямых потомков, — но она относится к достаточно продвинутой группе синапсид, просуществовавшей с середины пермского по конец триасового периода и распространенной по всему земному шару.

После Великого Вымирания на рубеже палеозойской и мезозойской эр разнообразие дицинодонтов существенно упало, и на протяжении всего триаса эти животные постепенно сокращались в числе, уступая свое место в экосистеме всевозможным растительноядным рептилиям. Размерами они при этом не блистали — в среднем были не больше откормленной свиньи, — и до недавнего времени считалось, что никого крупнее двухтонной исчигуаластии (Ischigualastia jenseni) дицинодонты за всю свою историю так и не породили... Как вдруг выяснилось, что примерно 210 миллионов лет назад на болотистых польских низменностях паслось животное, вне всяких сомнений относящееся к дицинодонтам, но весившее не одну, не две, а целых семь тонн — как очень крупный современный слон.

Сравнение размеров лисовиции и африканского слона. Рисунок © G. Niedzwiedzki с сайта novataxa.blogspot.com

Открытие великана произвело фурор, заставив ученых пересмотреть свои взгляды на эволюцию жизни в позднем триасовом периоде и, в частности, на становление динозавров, которые, как предполагалось раньше, были первыми гигантскими растительноядными животными, возникшими на Земле после Великого Вымирания. До недавнего времени резкое увеличение размеров динозавров в конце триасового — начале юрского периода (к примеру, барапазавр, живший около 197 миллионов лет назад, уже достигал в длину 14–18 метров и весил порядка 10 тонн) чаще всего связывалось с их анатомическими особенностями, упрощавшими появление крупных форм, — например, облегченным скелетом и парасагиттальной постановкой конечностей (когда они подведены под туловище, а не расставлены в стороны, как у ящерицы). Теперь же, после открытия лисовиции, становится ясно, что позднетриасовый гигантизм не был прерогативой динозавров: какие-то внешние экологические факторы могли повлиять на увеличение размеров всех групп растительноядных животных, включая и дицинодонтов.

Какие факторы? Предположений несколько, но, судя по строению костей лисовиции, ключевым из них была необходимость обезопасить себя от хищников. Дело в том, что гистологический анализ костей конечности показал отсутствие у дицинодонта линий остановки роста (lines of arrested growth, LAGs) на периферии костной ткани: это свидетельствует о том, что, появившись на свет, животное начинало быстро расти, не останавливаясь в этом процессе до достижения взрослых габаритов. Схожая картина наблюдается и у крупных растительноядных динозавров (см. Малыши гигантских динозавров росли очень быстро, «Элементы», 24.04.2016), что обычно связывают с необходимостью как можно скорее достичь размерного оптимума, после чего большая часть хищников просто не рискнет посягать на столь внушительное животное. Хищники же в экосистеме лисовиции встречались: в тех же местах обнаружен гигантский плотоядный архозавр смок (Smok wawelski), достигавший в длину пяти-шести метров и обладавший внушительными челюстями, способными крушить кости. На некоторых костях лисовиции обнаружены следы зубов смока, при этом повреждены в основном кости молодых животных: это указывает на то, что смок был активным хищником и представлял большую опасность для дицинодонтов, не достигших взрослых размеров.

Еще одной интересной особенностью лисовиции являются ее конечности, а если точнее, то их постановка под туловищем. Обычно среди крупных дицинодонтов встречалась полурасставленная постановка: задние ноги находились прямо под туловищем, как у млекопитающих, а вот локти передних торчали в стороны, что значительно ограничивало подвижность этих животных и вес тела, который они могли выдержать. Лишь у лисовиции передние конечности полностью подвелись под туловище, а локоть оказался ориентирован назад, как у динозавров и современных крупных млекопитающих: это существенно снизило нагрузку на суставы и увеличило скорость передвижения животного, хотя, конечно, судя по размерам и пропорциям конечностей, едва ли лисовиция была хоть сколько-нибудь проворна.

Комплекс позвоночных животных, обнаруженных в окрестностях деревни Липе-Слёнске (Lipie Śląskie). а — крупный хищный архозавр смок, напоминающий теропод; b — крупные темноспондильные амфибии (Cyclotosaurus sp.); c — мелкие хищные динозавры; d — темноспондильные амфибии (Gerrothorax sp.); e — некрупный базальный крокодиломорф; f — мелкое хористодероподобное животное (см. Choristodera); g — акулы-гибодонты (Polyacrodus и Hybodus); h — латимерия; i —двоякодышащая рыба (Ptychoceratodus sp.); j —лучеперые рыбы; k — лисовиция; l — мелкие диапсиды; m — динозавроморфы или ранние динозавры; n — мелкие лепидозавроморфы; o —птерозавры; p — раннее млекопитающее (Hallautherium sp.). Рисунок из дополнительных материалов к статье T. Sulej, G. Niedźwiedzki, 2019. An elephant-sized Late Triassic synapsid with erect limbs

Ко времени появления лисовиции дицинодонты уже находились на грани исчезновения: по всему миру остались лишь считаные виды этих уникальных животных, такие как североамериканская плацерия (Placerias hesternus) и марокканская могреберия (Moghreberia nmachouensis). Судя по характеру отложений, в которых обнаружена лисовиция, небольшие стада этих грузных животных паслись на прибрежной болотистой низменности, сплошь изрезанной медленнотекущими речками и старицами. Растительность в тех краях была пышной: тут и там можно было увидеть напоминающие кипарисы хвойные деревья, причудливые древние гинкго, семенные папоротники и саговники. Анализ найденных копролитов (см. картинку дня Копролиты и великое вымирание) из древней «коммунальной уборной», предположительно принадлежащей лисовициям, показал, что рацион дицинодонтов в основном состоял из мягкой растительности и веточек голосеменных растений, однако периодически они питались и древесиной: возможно, это отражает сезонные изменения рациона, и во время засухи гигантские вегетарианцы вынужденно переходили на менее калорийные источники пищи. Остается открытым вопрос: чем кормились молодые дицинодонты, которым требовалось расти как можно быстрее? Никаких свидетельств млечного вскармливания для синапсид, не относящихся к прямым предкам млекопитающих, до сих пор найдено не было, так что, возможно, юным лисовициям приходилось самостоятельно заботиться о своем рационе, потребляя в пищу насекомых, яйца и падаль.

Реконструкция охоты пары смоков (на данной реконструкции они представлены как рауизухиды; см. Rauisuchia) на стадо лисовиций. Рисунок © Szymon Górnicki из твиттера художника

Подвести же итог хочется словами одного из первооткрывателей лисовиции, палеонтолога Гжегожа Недзведцкого из Уппсальского университета: «Стоило потрудиться столько лет... чтобы лучше понять это животное, благодаря чему нам удалось опубликовать результаты своей работы в хорошем научном журнале, и они обязательно войдут в историю как еще одно уникальное открытие, не относящееся к динозаврам. Важно знать, что палеонтология — это не только динозавры. Миллионы лет назад было много замечательных, разных животных, о которых мало что известно».

Рисунок © Karolina Suchan-Okulska с сайта novataxa.blogspot.com

Анна Новиковская

https://elementy.ru/kartinka_dnya/1258/Lisovitsiya?from=rxbl...

Перед вами женское нагрудное украшение южноамериканской доколумбовой культуры Кимбая, датированное 300–1600 гг. н. э. Оно выполнено из специфического сплава золота и меди под названием тумбага.

Тумбага (испанские конкистадоры заимствовали это название из малайского языка, tembaga означает «медь» или «латунь») — собирательное название для сплавов, состоящих главным образом из меди и золота. Тумбага широко применялась в доколумбовых цивилизациях Южной и Центральной Америки (где сплавы сходного состава назывались гуанин; см. Guanín). Из нее изготавливали церемониальные предметы, украшения, статуэтки.

По химическому составу тумбага представлена смесью золота и меди с переменным количеством серебра или других примесей. Вариации состава в различных изделиях весьма значительны — от 97% золота до 97% меди (скорее всего, состав зависел от доступности источников этих металлов в том или ином регионе). У сплава, содержащего 44% меди, температура плавления составляет 910°C, что ниже, чем у золота (1064°C) и меди (1084°C) по отдельности. Итоговый сплав, будучи тверже меди, сохраняет пластичность, и его легко обрабатывать.

Сложные изделия из тумбаги изготавливали методом литья по выплавляемым моделям. Сплав заливали в подготовленные формы, и изделие после остывания подвергали дальнейшей обработке методом золочения с истощением (см. Depletion gilding). В отличие от обычных методов золочения, когда золото наносится на поверхность изделия, метод золочения с истощением основан на удалении более активных металлов с поверхности изделия — чтобы увеличить долю золота в поверхностном слое. Изделие подвергали действию различных кислот (например, щавелевой кислоты) и нагревали, удаляя с поверхности медь. Получался тонкий поверхностный слой почти чистого золота. Считается, что эта технология была известна в Перу уже в 400 году до н. э и повсеместно использовалась по крайней мере за 1000 лет до прибытия конкистадоров.

В результате такой обработки изделие выглядело как выполненное из золота, хотя под золотой поверхностью был сплав меди и золота. Так, образцы золота, которые были отправлены Христофором Колумбом в Испанию, состояли из золота чуть больше, чем на половину. Но в полной мере испанцы столкнулись с тумбагой во время завоеваний Эрнана Кортеса, когда в руки конкистадоров попало огромное количество золотых изделий ацтеков.

Испанцы и их союзники плавят добычу. Руки и ноги на переднем плане обозначают, как надевались украшения. Рисунок из Флорентийского кодекса (глава 17) — произведения XVI века по истории ацтеков, написанного испанским монахом Бернардино де Саагуном

Но когда они подвергли изделия переплавке, выяснилось, что в них велика доля меди. Часть таких переплавленных в слитки изделий была обнаружена в 1993 году на корабле, затонувшем около 1528 года у берегов Большого Багамы. Широкий разброс в составе слитков говорит о том, что они были изготовлены в кустарных условиях, из крайне неоднородного материала, что вполне ожидаемо в условиях сразу после завоевания.

Один из слитков, найденных на затонувшем корабле близ Большого Багамы. На слитке видна печать, подтверждающая право собственности короля Испании Карла V Габсбурга. Фото с аукциона Daniel Frank Sedwick

Современник завоеваний Кортеса, историк Гонсало Фернандес де Овьедо писал, что индейцы знают, как позолотить изделия, изготовленные из меди и низкопробного золота, и применяют для этого сок определенного растения (скорее всего из рода кислица). Этот метод способен удалить медь, но не удаляет другие металлы, такие как серебро. Поэтому существовали другие методы золочения с истощением. Один из них заключался в нагревании предмета из тумбаги в смеси из квасцов, поваренной соли и кирпичной пыли. Смесь реагировала с поверхностью сплава с образованием хлоридов серебра и меди, которые поглощались кирпичной пылью. После охлаждения и промывки поверхность полировалась. Другой метод заключался в выдерживании изделия в течение 10 дней в растворе квасцов, поваренной соли и сульфата железа при комнатной температуре (аналог предыдущего способа, но без прогрева). Затем изделие промывалось в солевом растворе и нагревалось для получения более однородного поверхностного слоя.

Еще одно известное изделие, выполненное из тумбаги, — фигурка, изображающая плот муисков. Согласно легенде, новый правитель индейцев покрывал свое тело смолой или глиной, и помощники обсыпали его золотым песком. Затем новый правитель в сопровождении слуг на плоту выплывал на середину озера Гуатавита (расположено в Колумбии) и кидал в воду золотые дары. После этого он вплавь добирался до берега, в результате чего с правителя смывалась «золотая кожа». Испанцы были так поражены этим ритуалом, что многократно преувеличили его, передавая из уст в уста, и со временем человек превратился в город, затем — в королевство и, наконец, в империю Эльдорадо (по-испански el hombre dorado — «золотой человек»).

Фигура, изображающая церемонию вступления на трон нового правителя муисков. Размеры плота: 19,5 см на 10,1 см, высота самой большой фигурки (скорее всего, вождя) — 10,2 см. Изделие хранится в Музее золота в Боготе, столице Колумбии. Фото с сайта en.wikipedia.org

Если верить легенде, то количество золота на дне озера Гуатавита должно быть поистине огромным. Было несколько попыток осушить озеро (последняя — в начале XX века), но все они закончились неудачей, так как обнаруженного золота не хватало на покрытие расходов. В 1965 году колумбийское правительство объявило озеро охраняемой территорией, любые попытки искать в нем золото или тем более его осушить теперь незаконны.

Сплавы на основе золота не потеряли своего значения и по сей день. Они нашли применение не только в ювелирном деле, но и как катализаторы в нанотехнологиях. Интересно, что наиболее стабильная форма наночастиц из золота и меди удивительным образом напоминает тумбагу: краевая часть обогащена золотом, а центральная часть содержит больше меди.

a) изображение наночастицы из золота и меди, полученное с помощью электронного микроскопа; b) распределение меди в частице; с) распределение золота в частице; d) совмещенные изображения; e) EDX-спектр элементов, из которых состоит частица. Изображение из статьи G. Guisbiers et al., 2014. Gold–Copper Nano-Alloy, «Tumbaga», in the Era of Nano: Phase Diagram and Segregation

Фото с сайта en.wikipedia.org. Нагрудник хранится в Филдовском музее естественной истории, Чикаго, США.

Александр Марфин

На этом фото вы видите первое деление оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) пурпурного стронгилоцентротуса (Strongylocentrotus purpuratus) — морского ежа, обитающего вдоль североамериканских берегов Тихого океана. Клетка переходит из метафазы, когда хромосомы выстроены на экваторе клетки, в анафазу, когда две идентичные половинки хромосом — хроматиды (окрашены голубым) — расходятся к разным полюсам клетки и становятся дочерними хромосомами. Помогают процессу микротрубочки из белка тубулина (окрашен оранжевым цветом), по периферии клетки находится фосфорилированный белок миозин (окрашен зеленым). Фотография получена с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа.

Но с точки зрения судьбы этого эмбриона на фотографии запечатлена надвигающаяся катастрофа. Как и при делении большинства других клеток, при делении зиготы должны получиться две идентичные клетки. Они получат всего поровну: одинаковое количество цитоплазмы с запасом питательных веществ, органелл (например, митохондрий) и, конечно же, генетического материала, заключенного в хромосомы. Здесь же ровно в середине клетки хромосома, которая направляется в дочернюю клетку, кажется, запаздывает и может не успеть на место назначения.

После оплодотворения яйцеклетка (став уже зиготой) делится несколько раз на равные по объему клетки. При этом общий объем клеток не меняется. Этот процесс называется дроблением. Каждый раунд дробления — результат двух явлений: кариокинеза (деления ядра) и цитокинеза (деления самой клетки). Оба невозможны без цитоскелета (см. картинку дня Раскрашенный цитоскелет), который состоит из микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов.

Микротрубочки — главные участники кариокинеза. Они состоят из белка тубулина, который полимеризуется в трубчатую структуру. С одной стороны, она очень жесткая, а, с другой стороны, у нее есть интересное свойство — динамическая нестабильность (см. статью Динамические микротрубочки: от экспериментов к моделям). Длина микротрубочки может попеременно увеличиваться и уменьшаться за счет присоединяющихся или отсоединяющихся димеров тубулина. При этом в одних и тех же условиях часть микротрубочек растет, а часть — укорачивается. Растущий конец микротрубочки называют плюс-концом. Укорачиваться микротрубочка может как с него, так и с противоположного минус-конца. В неделящейся клетке микротрубочки — своего рода рельсы, по которым с помощью моторных белков передвигаются пузырьки с синтезированными белками и другими молекулами или даже целыми органеллами. При делении клетки микротрубочки берут на себя и распределение генетического материала между дочерними клетками.

Если микротрубочки — это транспортные пути, то центросома — начальник транспортного узла. Эта органелла, сама состоящая из микротрубочек и периферического матрикса, ориентирует микротрубочки так, что их минус-концы связаны с центросомой, а плюс-концы торчат наружу.

Структура и организация микротрубочек. A. Микротрубочки состоят из 13 протофиламентов из димеров α- и β-тубулина, уложенных по окружности полого цилиндра. Микротрубочки закреплены минус-концами в области центра организации микротрубочек (MTOC) с помощью γ-тубулина. B. Микротрубочки образуют динамические сети в цитоплазме (Cytoplasm), которые взаимодействуют с центром организации микротрубочек и аппаратом Гольджи (Golgi). Nucleus — ядро, ER — эндоплазматический ретикулум, centrosomal microtubules — центросомные микротрубочки, non-centrosomal microtubules — нецентросомные микротрубочки. Рисунок из статьи C. Simpson, Y. Yamauchi, 2020. Microtubules in influenza virus entry and egress

Что же происходит при делении зиготы морского ежа? В яйцеклетке морского ежа центросома отсутствует, ее при оплодотворении приносит сперматозоид. После этого центросома удваивается и организует микротрубочки так, чтобы пронуклеусы яйцеклетки и сперматозоида двигались навстречу друг другу и в итоге слились. Затем удвоенные центросомы расходятся по полюсам зиготы, чтобы скоординировать ее первое деление.

На верхнем фото вы видите пучки микротрубочек, которые расходятся от двух центросом на полюсах клетки. Микротрубочки, которые направлены от центросомы к поверхности клетки, называются астральными, они помогают правильно расположить центросомы и затем наметить плоскость, по которой клетка будет делиться.

По направлению к центру клетки тянутся два вида микротрубочек. Первые соединяются с хромосомами через структуру, которая называется кинетохор. Чтобы найти кинетохор, микротрубочки собираются и разбираются, зондируя пространство, пока не упрутся в цель. Для того чтобы сестринские хроматиды разделились правильно, микротрубочкам нужно подойти к кинетохору с противоположных сторон. Это не обязательно происходит одномоментно, но обычно разделение хроматид не начинается, пока все кинетохоры не будут соединены с микротрубочками, а хромосомы не выстроены ровно посередине клетки (это происходит на стадии метафазы).

Второй тип микротрубочек — межполюсные. Они не взаимодействуют с кинетохорами, но их плюс-концы взаимодействуют с плюс-концами микротрубочек с противоположной стороны. Вся конструкция из центросом, микротрубочек и хромосом называется веретеном деления.

Строение веретена деления в животной клетке. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Разделение хроматид между двумя дочерними клетками проходит в два этапа. Сначала укорачиваются кинетохорные микротрубочки. Затем удлиняются межполюсные микротрубочки. При этом моторные белки, которые движутся к плюс-концам микротрубочек, заставляют их скользить в противоположные стороны. Полюса клетки раздвигаются, и прикрепленные трубочки медленно движутся за ними.

Тем временем клетка уже готовится к тому, чтобы разделиться на две. В этом участвуют другие элементы цитоскелета — микрофиламенты, которые состоят из белка актина, и филаменты, состоящие из белка миозина. Эти белки больше известны как белки, ответственные за сокращение мышцы. В делящейся клетке актин и одна из форм миозина — миозин II (см. Myosin II) — выполняют похожую функцию. Сокращаясь, они пережимают клетку ровно в той плоскости, где раньше (в метафазе) выстраивались хромосомы, образуя борозду дробления (см. Cleavage furrow).

Для того чтобы активировать миозин, одна из его субъединиц должна быть фосфорилирована (см. Protein phosphorylation). Это происходит примерно одновременно с началом расхождения хроматид. На верхнем фото зеленым окрашена именно активированная форма миозина II. По мере расхождения фосфорилированный миозин будет находиться всё ближе к той плоскости, по которой клетка разделится надвое.

Расположение фосфорилированных регуляторных цепей миозина в делящейся зиготе морского ежа Lytechinus pictus. На правых фото, где перекрываются изображения тубулина (Tubulin) и миозина (P-MRLC), зеленым цветом обозначен α-тубулин, красным — фосфорилированные регуляторные цепи миозина. В метафазе (хромосомы выстроены в экваториальной плоскости клетки) фосфорилированный миозин распределен по всей внутренней стороне клеточной мембраны. По мере перехода в анафазу (фазу расхождения хроматид) и к цитокинезу фосфорилированный миозин чаще встречается на месте борозды дробления. Длина масштабного отрезка — 50 мкм. Изображение из статьи A. Lucero et al., 2006. A global, myosin light chain kinase-dependent increase in myosin II contractility accompanies the metaphase–anaphase transition in sea urchin eggs

Дробление, как и все клеточные процессы, состоит из множества этапов, а значит, не защищено от ошибок. Ошибки при дроблении одновременно и опасны, и встречаются чаще, чем мы думаем. Считается, что у человека 20–40% всех зачатий приводит к образованию анеуплоидных эмбрионов — эмбрионов с некратным числом хромосом. Чаще всего это происходит при образовании гамет. Однако и при делении зиготы могут образовываться клетки либо с одной лишней, либо с одной недостающей хромосомой. Конечно, мало кто изучает частоту, причины и последствия анеуплоидии у морских ежей, но изучать анеуплоидии у человека очень важно, так как их последствия могут быть очень серьезными. В результате ошибки в распределении хромосом при дроблении может родиться совершенно здоровый ребенок (так как на ранних этапах развития есть механизмы, которые убивают клетки с анеуплоидией), но та же ощибка может привести к выкидышу или, например, синдрому Дауна.

Почему же при дроблении так часто случаются ошибки? Во время этого процесса эмбрион может рассчитывать только на ресурсы от яйцеклетки. Геном пока еще не работает, а клеткам нужно провести сложную реорганизацию микротрубочек: сначала для слияния пронуклеусов, а затем, после перестройки, для распределения хроматид по дочерним клеткам. Кроме того, в делящихся клетках присутствует система контроля за правильным расхождением хроматид. Есть она и в делящейся зиготе, но, по-видимому, не такая чувствительная, как в других клетках.

Обязательно ли при делении этой клетки получится анеуплоид? Вовсе нет. При приготовлении этого препарата исследователь зафиксировал ее в одном моменте времени. Если бы клетка продолжила делиться, запаздывающая хромосома всё равно могла бы попасть по нужную сторону от борозды дробления. Но что было бы дальше — мы уже не узнаем.

Фото © George von Dassow, Орегонский университет, с сайта twitter.com.

Екатерина Грачева

https://elementy.ru/kartinka_dnya/1244/Zapazdyvayushchaya_kh...

Рис. 1. Частота встречаемости неандертальского генетического варианта, повышающего риск тяжелой формы COVID-19. В Африке и Восточной Азии «аллель риска» практически отсутствует, а максимальная частота наблюдается в Южной Азии, особенно в Бангладеш. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature (по данным проекта The 1000 Genomes Project)

На сегодняшний день генетикам удалось выявить только один участок человеческого генома, нуклеотидные вариации в котором значимо влияют на шансы заболеть тяжелой формой COVID-19. Этот фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований встречается у современных людей в нескольких вариантах, один из которых повышает шансы попасть в больницу с тяжелой формой COVID-19 примерно в 1,6 раз. Палеогенетики Сванте Пэабо и Хуго Цеберг показали, что этот «аллель риска» имеет неандертальское происхождение. Вместе с другими неандартальскими генами он попал в генофонд внеафриканских сапиенсов в результате гибридизации, которая происходила около 50 тысяч лет назад. Частота встречаемости «аллеля риска» сильно варьирует в зависимости от региона: в Африке и Восточной Азии она близка к нулю, в Европе составляет 8%, в Южной Азии — 30%. Столь большие различия говорят о том, что в не очень далеком прошлом аллель подвергался сильному отбору, иногда положительному, иногда отрицательному. Скорее всего, это связано с тем, что аллель влияет на устойчивость к каким-то другим патогенам помимо нового коронавируса.

Как известно, COVID-19 — болезнь избирательная: кто-то заболевает, кто-то нет, одни переносят легко, другие — тяжело, вплоть до летального исхода. Это зависит от множества негенетических факторов, среди которых особенно важны возраст, пол и наличие определенных заболеваний. Логично предположить, что и генетические различия между людьми тоже вносят свой вклад в наблюдаемый разброс по восприимчивости к COVID-19 и тяжести протекания болезни.

Несмотря на усердные поиски, на сегодняшний день генетикам удалось идентифицировать только один участок человеческого генома, связь которого с риском заполучить тяжелую форму COVID-19 не вызывает никаких сомнений. Этот участок расположен на третьей хромосоме и включает гены SLC6A20, LZTFL1, CCR9, FYCO1, CXCR6 и XCR1. Его влияние на устойчивость к новой инфекции сначала было обнаружено при помощи полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) на основе данных по 835 больным и 1255 здоровым итальянцам и 775 больным и 950 здоровым испанцам. Это исследование проводилось во время весеннего пика заболеваемости в Европе (D. Ellinghaus et al., 2020. Genomewide Association Study of Severe Covid-19 with Respiratory Failure).

В дальнейшем результат успешно воспроизвелся в нескольких независимых исследованиях на других европейских и азиатских выборках. Метаанализ, проведенный в рамках проекта COVID-19 Host Genetics Initiative, окончательно подтвердил, что один из вариантов этого участка генома («аллель риска»), характеризующийся определенными нуклеотидами в 13 полиморфных позициях, повышает шансы человека оказаться в больнице с тяжелой формой COVID-19 примерно в 1,6 раз (это несколько упрощенная формулировка, речь идет об отношении шансов, см. Odds ratio, которое, по результатам метаанализа, составляет 1,6 с 95-процентным доверительным интервалом от 1,42 до 1,79). По-видимому, этот генетический вариант повышает и шансы подцепить умеренно тяжелую форму COVID-19 (частота этого варианта выше у людей, госпитализированных с COVID-19, чем в среднем по популяции), и риск очень тяжелого протекания болезни среди уже заболевших (среди госпитализированных пациентов, которым потребовалась искусственная вентиляция легких, частота этого варианта выше, чем у тех, кто обошелся только дополнительным кислородом).

Упомянутые 13 полиморфных позиций разбросаны по участку хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований. При этом нуклеотидные варианты, коррелирующие с повышенным риском тяжелого протекания COVID-19, во всех 13 позициях почти всегда присутствуют все вместе, дружно, образуя единый гаплотип. Иными словами, для них характерно то, что генетики называют «неравновесным сцеплением» (см. Linkage disequilibrium).

Именно такая картина — несколько прочно сцепленных полиморфизмов, расположенных по соседству, — характерна для фрагментов ДНК, полученных предками современных людей от неандертальцев и денисовцев в результате гибридизации.

Поэтому палеогенетики Сванте Пэабо и Хуго Цеберг (Hugo Zeberg) решили проверить, не совпадает ли этот гаплотип с неандертальскими или денисовскими геномными последовательностями. Для этого нужны геномы вымерших видов людей, прочтенные очень качественно, то есть с высоким покрытием. Таких геномов на сегодняшний день четыре: три неандертальских и один денисовский.

Результат получился вполне однозначный: из 13 полиморфизмов, характерных для «гаплотипа риска», 11 присутствуют в гомозиготном состоянии у неандертальца из пещеры Виндия в Хорватии (Vindija 33.19). Три полиморфизма есть у двух других неандертальцев с качественно прочтенными геномами — из Денисовой и Чагырской пещер на Алтае (Denisova 5 и Chagyrskaya 8, см.: Между сапиенсами и неандертальцами существовала частичная репродуктивная изоляция, «Элементы», 03.02.2014; F. Mafessoni et al., 2020. A high-coverage Neandertal genome from Chagyrskaya Cave). В денисовском геноме (см.: Геном денисовского человека отсеквенирован с высокой точностью, «Элементы», 06.09.2012) не оказалось ни одного из 13 полиморфизмов.

Этот результат уже сам по себе является убедительным доводом в пользу того, что «гаплотип риска» унаследован современными людьми от неандертальцев, близких к индивиду из пещеры Виндия. Остальные неандертальские примеси в современных геномах тоже ближе к геному хорватского неандертальца, чем к индивидам с Алтая. Объясняется это тем, что те неандертальцы, с которыми скрещивались вышедшие из Африки сапиенсы 60–50 тысяч лет назад, были более близкой родней хорватского неандертальца, чем алтайских.

Дополнительные тесты подтвердили вывод о неандертальском происхождении «гаплотипа риска». В частности, вероятность того, что такой длинный гаплотип мог быть унаследован хорватским неандертальцем и современными людьми от общего предка, оказалась, по расчетам авторов, пренебрежимо низкой. За более чем полмиллиона лет раздельного существования сапиенсов и неандертальцев гаплотип должен был бы покрошиться на мелкие кусочки из-за кроссинговера. Авторы также построили филогенетическое дерево для всех имеющихся у современных людей вариантов (аллелей) рассматриваемого участка генома. На этом дереве все современные аллели, связанные с повышенным риском тяжелой формы COVID-19 (они отличаются друг от друга лишь единичными нуклеотидными заменами), образовали единую компактную ветвь с хорватским неандертальцем, а сестринскими к этой ветви оказались неандертальские варианты с Алтая. Иными словами, «аллель риска» (во всех его незначительных вариациях) ближе к любому из трех неандертальских вариантов, чем к любому другому варианту этого участка генома, встречающемуся у современных людей. Таким образом, неандертальское происхождение «гаплотипа риска» доказано вполне надежно.

Частота встречаемости неандертальского «гаплотипа риска» в современных человеческих популяциях сильно варьирует в зависимости от региона (рис. 1). Его практически нет в Африке, что логично, поскольку приток неандертальских генов в генофонд современных африканцев, живущих к югу от Сахары, был незначительным (и, вероятно, непрямым). Почти нет его и у жителей Восточной Азии (китайцев, японцев). Это неожиданный результат, потому что других неандертальских генов у восточноазиатов немало — даже чуть больше, чем у европейцев. В Европе неандертальский гаплотип встречается с частотой около 8%, в Южной Азии — 30%. Наибольшая частота характерна для Бангладеш: 63% жителей этой страны несут по крайней мере одну копию неандертальского гаплотипа, а 13% — две копии (то есть являются гомозиготами), что дает общую частоту 13 + (63 − 13)/2 = 38%. Это согласуется с тем, что в Великобритании, по официальным данным, шансы умереть от COVID-19 у выходцев из Бангладеш примерно вдвое (95% доверительный интервал: 1,7–2,4) выше, чем у белых британцев. У выходцев из других стран ситуация заметно лучше, чем у бангладешцев.

Объяснить, почему в Восточной Азии частота встречаемости неандертальского гаплотипа почти нулевая, а в Южной — очень высокая, по-видимому, можно только сильным отбором, который действовал по-разному в разных регионах. Логично предположить, что главным фактором отбора были какие-то патогены. Может быть, неандертальский гаплотип, снижающий сопротивляемость новой короновирусной инфекции, подвергался отрицательному отбору в Китае во время каких-то прежних эпидемий, вызванных другими коронавирусами, а в дельте Ганга на него действовал положительный отбор, потому что он обеспечивал защиту от каких-то других патогенов. Но пока все это — только домыслы, потому что неизвестно, какие именно особенности неандертальского гаплотипа ответственны за повышенный риск тяжелого протекания COVID-19 и каков механизм их действия. Как уже говорилось, в состав гаплотипа входит шесть генов, среди которых не удается однозначно определить кандидата на роль главного фактора риска. Им может оказаться, например, ген SLC6A20, потому что белок, кодируемый этим геном, взаимодействует с белком ACE2 — «входными воротами» нового коронавируса. Не сняты подозрения и с генов CCR9 и CXCR6, потому что они кодируют рецепторы хемокинов, причем работа второго из них имеет прямое отношение к иммунным процессам в легких, например, при гриппе.

Когда-нибудь, возможно, мы узнаем, от каких патогенов защищал этот гаплотип неандертальцев (а также предков нынешнего населения Южной Азии), но пока фантазировать об этом рано. Одно можно сказать наверняка: в 2020 году с некоторыми нашими современниками неандертальское наследие сыграло злую шутку.

Источник: Hugo Zeberg & Svante Pääbo. The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals // Nature. 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2818-3.

См. также: Неандертальские гены влияют на здоровье современных людей, «Элементы», 20.02.2016.

Александр Марков

Древний хищник, терзающий жертву, — это излюбленный сюжет для палеохудожников. Какую популярную книжку по палеонтологии ни открой, обязательно увидишь в ней тираннозавра, обгладывающего трицератопса, или саблезубого тигра, вонзающего клыки в холку вымершего копытного. Увы, далеко не всегда понятно, какое отношение все эти красочные картинки имеют к реальности. Однако в этом куске бирманского янтаря вы можете наблюдать сцену доисторической охоты своими глазами, не полагаясь на воображение иллюстратора. В роли хищника тут выступает адский муравей Ceratomyrmex ellenbergeri, в роли жертвы — нимфа алиеноптеры (Alienopteridae) Caputoraptor elegans. Находка позволила ученым увидеть в действии уникальный ловчий аппарат адских муравьев, состоящий из двух серповидных челюстей и длинного рога (см. картинку дня Адские муравьи).

Адские муравьи (Haidomyrmecinae) — это вымершее подсемейство муравьев, известное из верхнемеловых янтарей, таких как бирманский (99 млн лет) и канадский (78 млн лет). Свое латинское название, которое происходит от греческого слова Ἀΐδης (Аид — царство мертвых), эта группа получила неслучайно. В отличие от остальных муравьев, у которых челюсти смотрят вперед, у их адских собратьев передние концы челюстей загнуты вертикально вверх и напоминают клинок ятагана. К тому же у нескольких родов этого подсемейства вдобавок к челюстям-саблям имеется и длинный «рог» — вырост клипеуса (наличника), то есть лицевой части головной капсулы. Ученые давно предполагали, что рог и загнутые вверх челюсти работали сообща, зажимая добычу, и новая находка стала блестящим подтверждением этой гипотезы.

Филогенетическое древо муравьев и строение их голов и ротовых частей. 3D-реконструкции: A — Haidomyrmex, B — Protoceratomyrmex, C — Linguamyrmex, D — Ceratomyrmex, E — Dhagnathos, F — Chonidris, G — Aquilomyrmex. Фотографии в сканирующем электронном микроскопе: H — Leptanilla, I — Amblyopone; J — Anochetus, K — Aneuretus, L — Nothomyrmecia, M — Tetraponera. Оранжевым показаны челюсти, голубым — клипеус (наличник), желтым — верхняя губа и фиолетовым — лобный треугольник. Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants

Из всех адских муравьев наиболее внушительными челюстями и рогом обладают представители рода Ceratomyrmex — именно такого муравья и посчастливилось обнаружить ученым в куске бирманского янтаря. Он вцепился в «шею», то есть суженный участок переднегруди, неполовозрелой алиеноптеры Caputoraptor elegans. Алиеноптеры — это вымерший отряд насекомых с неполным превращением, родственный тараканам и богомолам и нередко встречающийся в бирманском янтаре. У алиеноптеры Caputoraptor elegans, ставшей добычей муравья, по краям переднегруди располагались зубчики, служившие, возможно, для захвата мелких насекомых или же для удержания половых партнеров (см. картинку дня «Чужие» из янтаря). Но муравья зубчики не смутили — снизу он зажал переднегрудь алиеноптеры челюстями, а сверху — длинным рогом, исключив любую возможность сопротивления.

Смертельная хватка адского муравья Ceratomyrmex ellenbergeri, зажавшего алиеноптеру Caputoraptor elegans. Условные обозначения: amd — передние концы челюстей муравья, e — глаз алиеноптеры, mib — медиовентральная (срединно-брюшная) лопасть челюсти муравья, pg — заглазничная часть головной капсулы алиеноптеры (гена; см. gena). Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants

Такой борцовский захват был возможен только при условии вертикальной подвижности челюстей. Иными словами, адские муравьи могли двигать челюстями не только влево и вправо, в горизонтальной плоскости, как все остальные муравьи, но и вверх-вниз, оттягивая их и поднимая. То есть фактически челюсти адских муравьев двигались примерно так же, как и нижняя челюсть позвоночных животных. Рог при этом выступал в качестве аналога верхней челюсти позвоночных, то есть неподвижной точки опоры, к которой прижимается пища. Челюстной «сустав» подобного строения не известен ни у одного из более чем 12 000 ныне живущих видов муравьев. Но зато похожий ловчий аппарат можно найти у водных личинок жуков-плавунцов Hyphydrus. С помощью «капкана» из загнутых верх челюстей, движущихся в вертикальной плоскости, и противолежащего рога на голове они ловят остракод — рачков с округлым панцирем.

Ближайшие ныне живущие аналоги адских муравьев — личинка жука-плавунца Hyphydrus japonicus (A–D) и личинки водных жуков с обычным строением челюстей: плавунец Platambus optatus (E) и водолюб Enochrus simulans (F). Фото из статьи M. Hayashi, S.-Y. Ohba, 2018. Mouth morphology of the diving beetle Hyphydrus japonicas (Dytiscidae: Hydroporinae) is specialized for predation on seed shrimps

Зачем личинки плавунцов стали экспериментировать с ротовым аппаратом, вполне понятно — остракоды, похожие на крошечные бобы, из стандартных, горизонтально ориентированных челюстей просто выскальзывают. Но зачем необычные челюсти-сабли вкупе с рогами понадобились адским муравьям? На каких таких особых жертв они охотились? Ведь во второй половине мелового периода существовали и муравьи с нормальным устройством ротового аппарата. Судя по данным филогенетического анализа, у двух групп адских муравьев длинные рога независимо возникли из разных частей головы (это видно на втором рисунке, A–D и E–G) — то есть это не была чистая случайность морфогенеза, тут был замешан какой-то мощный внешний стимул. Но затем этот стимул почему-то исчез, адские муравьи вымерли, и за последующие 70 млн лет никакая другая группа муравьев не выработала у себя похожего приспособления. Так что вопросов всё равно пока больше, чем ответов...

Изображение из статьи P. Barden et al., 2020. Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants.

Александр Храмов
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1204/Okhota_adskogo_muravy...