172

Царицы размножаются без помощи царя

В колониях термитов Reticulitermes speratus «царь» (самец-основатель) обычно живет в окружении множества «цариц», хотя каждая колония основывается одним самцом и одной самкой. Как выяснилось, дополнительные самки — это дочери первичной царицы, которых она производит на свет партеногенетическим путем, то есть без помощи самца. Если бы вторичные царицы рождались обычным половым путем, они несли бы 1/2 генов царя и 1/2 генов первичной царицы, а их потомство несло бы 3/4 генов царя и только 1/4 генов первичной царицы. Благодаря партеногенезу все гены у вторичных цариц — материнские, а их потомство несет гены царя и первичной царицы в равной пропорции. Таким образом, первичная царица, производя себе «заместительниц» без помощи царя, резко повышает свой репродуктивный потенциал, не снижая при этом генетического вклада в потомство.

Царицы размножаются без помощи царя Наука, Биология, Термиты, Насекомые, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост
Начальный этап создания новой колонии у термитов Reticulitermes speratus: «первичный царь» (PK) и «первичная царица» (PQ) выводят свое первое потомство. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science

Способность к партеногенетическому размножению, то есть к развитию потомства из неоплодотворенных яйцеклеток, широко распространена у общественных насекомых из отрядов перепончатокрылых и термитов. У перепончатокрылых из оплодотворенных яиц, как правило, развиваются самки, а из неоплодотворенных — самцы. У термитов из оплодотворенных яиц развивается потомство обоих полов, а из неоплодотворенных — только самки. Поэтому перепончатокрылым партеногенез совершенно необходим для продолжения рода (иначе не будет самцов, а значит и оплодотворенных яиц, а значит, и самок). У термитов, как считалось до сих пор, партеногенез играет лишь вспомогательную роль (система размножения термитов описана в заметке Кастовая принадлежность у термитов предопределена генетически, «Элементы», 14.11.2007).


Однако открытие японских и американских энтомологов, о котором они сообщили в последнем номере журнала Science, показало, что по крайней мере у некоторых термитов партеногенез является обязательным компонентом жизненного цикла, причем самки используют его «с умом», добиваясь максимальной выгоды и для колонии, и для себя лично.


Ученые вскрыли 30 гнезд термитов Reticulitermes speratus в окрестностях Киото и провели в них «перепись населения». Оказалось, что в каждом гнезде присутствует только один «действующий» самец и много (в среднем 55) размножающихся самок. Только в одной из 30 колоний «первичная царица», основавшая гнездо вместе с супругом, была еще жива, но и тут к ней успели добавиться 128 «вторичных цариц». В остальных 29 гнездах первичной царицы не оказалось.

Царицы размножаются без помощи царя Наука, Биология, Термиты, Насекомые, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

В зрелой колонии термитов Reticulitermes speratus «первичный царь» (PK) по-прежнему жив и здоров, хотя его первая супруга («первичная царица») давно умерла. Перед смертью, однако, она успела произвести на свет десятки дочерей — «вторичных цариц» (SQ), которые теперь составляют царский гарем. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science

Отличить первичную царицу от вторичных нетрудно: первая является взрослой крылатой самкой, сбросившей крылья, а вторые — так называемыми «нимфоидами», то есть недоразвитыми особями с зачатками крыльев на спине (подробнее о нимфах, нимфоидах и других формах и кастах термитов см. в вышеупомянутой заметке).


Что касается царя, то в большинстве гнезд он оказался первичным (то есть взрослым, сбросившим крылья), и только в двух колониях он был вторичным, то есть нимфоидом. По-видимому, это означает, что первичный царь живет намного дольше, чем первичная царица. Однако перед смертью царица успевает произвести на свет изрядное количество дочерей-нимфоидов, которые становятся «вторичными царицами». В результате царь получает целый гарем, состоящий из дочерей его супруги.


Приспособительный смысл появления вторичных цариц очевиден. Поскольку первичная царица — создание эфемерное, колония должна обеспечить себя новыми самками, которые будут производить рабочих и крылатых особей после смерти матери-основательницы. Однако оставался открытым вопрос о механизмах, регулирующих превращение неполовозрелых самок-нимф во вторичных цариц.


На основании того, что было ранее известно о жизни термитов, можно было ожидать, что самки-нимфы, имеющиеся в любом термитнике, выбирают один из двух путей развития в зависимости от потребностей колонии: либо превращаются во взрослых крылатых самок и улетают основывать новую семью, либо, если семья испытывает потребность в самках, становятся нимфоидами и начинают размножаться, не покидая родной колонии. Однако если в колонии имеется единственный царь-долгожитель, то все нимфоиды, скорее всего, будут его собственными дочерьми и женами одновременно. Это не самый лучший вариант для колонии, поскольку близкородственные скрещивания могут приводить к рождению ослабленного потомства. Кроме того, инбридинг приводил бы к снижению генетического разнообразия рабочих, что тоже вредно для колоний общественных насекомых.


Исследователи решили проверить, действительно ли вторичные царицы являются дочерьми собственного мужа. Для этого они провели генетический анализ термитов по пяти полиморфным микросателлитным локусам, то есть по пяти участкам генома, для которых характерно наличие множества разных вариантов (аллелей) в популяциях данного вида термитов.


Анализу подверглись 135 вторичных цариц из разных гнезд, а также единственная обнаруженная первичная царица, шесть первичных царей и один вторичный, 140 рабочих и 40 неразмножающихся нимф.


Оказалось, что все рабочие и нимфы несут в себе гены и первичного царя, и первичной царицы. Это значит, что все они вылупились из нормальных оплодотворенных яиц. Однако все без исключения вторичные царицы оказались партеногенетическими «маменькиными дочками». В их геномах не оказалось ни генов первичного царя — основателя колонии, ни какого-либо другого самца.


Следует пояснить, что партеногенетическое происхождение отдельно взятого термита можно установить по уровню гомозиготности, то есть по доле генов, обе копии которых в геноме насекомого являются одинаковыми (представляют собой один и тот же аллель). У особей, не имеющих отца, уровень гомозиготности близок к 100%. У нормальных особей, имеющих и мать, и отца, он намного ниже. Это связано с особенностями того варианта партеногенеза, который характерен для термитов. Сначала из материнской клетки с двойным набором хромосом, где каждый ген присутствует в двух копиях, часто не идентичных, образуется клетка, содержащая одинарный набор хромосом и только по одной копии каждого гена (так же, как и в обычной яйцеклетке). Затем этот одинарный хромосомный набор удваивается, и получается яйцеклетка с двумя идентичными наборами хромосом и генов. Из такой яйцеклетки развивается насекомое, гомозиготное почти по всем локусам (то есть имеющее две одинаковые копии каждого гена). Слово «почти» связано с тем, что в результате кроссинговера некоторые локусы, которые были гетерозиготными у матери, остаются гетерозиготными и у ее партеногенетического потомства.


Таким образом, первичная царица не пускает процесс формирования «вторичных цариц» на самотек, а целенаправленно производит себе смену, откладывая неоплодотворенные яйца, из которых выведутся самки-нимфоиды. В чем смысл такого поведения?


Очевидно, это выгодно и самой самке, и всей колонии. Польза для колонии состоит в том, что вторичные царицы не являются родственницами царя, и поэтому производят от скрещиваний с ним более жизнеспособное и разнообразное потомство. Польза для самки состоит в том, что она, производя вторичных цариц путем партеногенеза, тем самым не допускает снижения собственного генетического вклада в потомство. Если бы вторичные царицы развивались из оплодотворенных яиц, они бы несли 1/2 генов царя и 1/2 генов первичной царицы. Следовательно, внуки первичной царицы, составляющие основное население термитника, несли бы только четверть ее генов, а три четверти доставались бы им от царя. Однако у вторичных цариц, появившихся на свет партеногенетическим путем, все гены — только материнские, и поэтому геномы внуков будут содержать не четверть, а половину генов первичной царицы.


Каждая вторичная царица получает случайно выбранную половину генов основательницы. Если бы вторичная царица была одна, это привело бы к сокращению генетического разнообразия внуков (рабочих и крылатых особей), что вредно для колонии. Поэтому большое число вторичных цариц, каждая из которых несет разные наборы материнских аллелей, приносит двойную пользу: во-первых, многократно вырастает темп производства яиц, во-вторых, не теряется генетическое разнообразие.


По-видимому, способность самок целенаправленно регулировать пол потомства может оказаться полезной во многих ситуациях, и поэтому она неоднократно возникала в ходе эволюции у разных групп организмов (см.: Пол птенцов зависит от мнения самки о своем муже, «Элементы», 23.03.2009).


Источник: Kenji Matsuura, Edward L. Vargo, Kazutaka Kawatsu, Paul E. Labadie, Hiroko Nakano, Toshihisa Yashiro, Kazuki Tsuji. Queen Succession Through Asexual Reproduction in Termites // Science. 2009. V. 323. P. 1687.



Александр Марков

http://elementy.ru/novosti_nauki/431039/Tsaritsy_razmnozhayu...

Дубликаты не найдены

+14

Ебешь жену, ебешь дочерей, вокруг армия рабов, которые строят коттедж и поддерживают его в работоспособном состоянии. И все это даром.
Где в этом мире я свернул не туда?

раскрыть ветку 12
+10

У продвинутых видов термитов кастовая принадлежность предопределена генетически. Так что как и у людей, ты никак не можешь стать царём, если родился рабом

раскрыть ветку 4
0

Если не ошибаюсь, в редких случаях новый производитель на замену погибшему может развиться из рабочего. Так что теоретически стать царём всё же можно:)

0

Да, но ничего не мешает родиться царем!

раскрыть ветку 2
+7

Мысли "Царя": - каждый день, всю жизнь, ебешь и ебешь и ебешь и все на одно лицо. А так хочется с мужиками в сауну, футбол, шашлыки...

Где в этом мире я свернул не туда?

раскрыть ветку 1
+7
А так хочется с мужиками
+2

Они не его дочери, они клоны-дочери жены

раскрыть ветку 2
0

Он читер ваще, клоны жены у него есть, а теща одна.

раскрыть ветку 1
+2

не обманывай себя, ты был бы скорее рабом

раскрыть ветку 1
+3

По сути я и так раб, поэтому мечтать не вредно, в любом случае я ничего не теряю.

+24

Гарем из клонированных жён) прям фантастический порнофанфик

раскрыть ветку 6
+4

Формально это не клоны, а дочки. Что в общем-то довольно распространённый сюжет в порно (Mom Teaches Daughter)

раскрыть ветку 3
+11

с генотипом 1 в 1 как у единственного родителя. не, ни разу не клоны...

+5

Дочки они только по признаку рождения. Но генотип тот же. Все-таки ближе к клонированию, просто вынашивается новая особь той же, с которой она клонирована. По-моему, гениально.)

+2

Формальности не преграда учёному.

Иллюстрация к комментарию
+2
Если фенотипически они все будут похожи, то сомнительное удовольствие это все.
раскрыть ветку 1
+5

Какой ты привереда

+9
Я никогда не интересовался этой темой, но это сука блядть так интересно.
+5

Охуительно! На одном дыхании прочитал!

+4
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
+3

Инцест дело семейное клонирования.

раскрыть ветку 1
+9
Они это все делают, чтобы не было инцеста
+3
Царицы размножаются без помощи царя

Я думал пост про Распутина и Александру Федоровну.

+2

А теперь представим, что это про людей...

раскрыть ветку 2
+1

Ага невеста заявляет что уже беременна, но не от тебя.

раскрыть ветку 1
0

Боже что это

+1
Клопы вообще самые толерантные) им вообще без разницы какой пол у партнёра)
раскрыть ветку 2
+3

А у человеков так не бывает, что ли?;)))

+1

Мне кажется, веселее у гермофродитов. Особенно у тех, что фехтуют на пенисах за право быть самцом. Кто победил -- тот и папа.) Это у плоских червей каких-то.

0

Хрен с ним кто царь кто царица как от них избавится у меня дома термиты

раскрыть ветку 3
0
Прикинуться первичным царем и увести колонию к соседу.
0

Вызвать дезинсектора.

раскрыть ветку 1
0

Не поможет у нас их тьма

0
А дальше?

Что будет когда царь помрет?

Что происходит когда эти клоны стареют?

раскрыть ветку 1
0

У термитов три механизма замены погибшего производителя:

1) Адуальтоидный - если в этот момент в колонии есть крылатые самцы/самки, кто-то из них становится новым царём/царицей.

2) Нимфоидный - если взрослых производителей нет, но есть их нимфы, одна из нимф развивается в производителя.

3) Эргатоидный - если уж совсем никого нет, то в производителя трансформируется одна из рабочих особей (эргатов).

-9

И что мне это дало?

раскрыть ветку 3
+5

А что ты, интересно, рассчитывал получить?:)))

+4

Минусы...

раскрыть ветку 1
-1

Ничего, привык)

ещё комментарии
Похожие посты
162

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена

Наверняка все уже посмотрели прекрасный фильм "Пробуждение" с Робертом де Ниро и Робином Уильямсом в главных ролях.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Фильм, конечно, потрясающий, и если он вдруг прошёл мимо вас, срочно смотреть (ссылко на КП https://www.kinopoisk.ru/film/2950/).

Помимо актерской игры и режиссёрской работы, в нём примечательно и то, что сценарий фильма написан по мотивам абсолютно реальных событий. Дальше будут спойлеры, так что не смотревшие сей шедевр, можете прервать чтение и сначала его посмотреть, поверьте оно того стоит...

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение
Нью-Йорк, 1926 г. Молодая светская женщина из богатой семьи, вошедшая в историю под псевдонимом Роуз Р., ложится спать, и ей снится кошмар. Она заточена в неприступном замке. Она сама и есть этот замок, каменный, неподвижный. Когда Роуз просыпается, ее сон сбывается. Она смотрит в пустоту, в зеркало, но не может пошевелиться, не может сдвинуть с места ни тело, ни даже ум. Она как будто бесконечно скитается в собственной голове, запертая, как в стойле, в пустых, бесконечно повторяющихся цепочках мыслей. Квадратным кольцом крутится мелодия «Povero Rigoletto» из оперы Верди. Родные пытаются растолкать Роуз, но та продолжает просто сидеть и ничего не делать. Так продолжается 43 года.

Загадочную болезнь, прокатившуюся по миру в начале века, назвали летаргическим энцефалитом. Развивалась она стремительно, сопровождаясь различными нарушениями поведения, в итоге больные до конца жизни впадали в состояние "овоща". Они не могли говорить, самостоятельно есть, теряли интерес ко всему и просто лежали без движения. Сейчас мы знаем, что происходило в головах больных, потому что однажды они сами об этом рассказали.


Всё было примерно как в фильме - в 1969 году в нью-йоркском госпитале вели существование 80 человек с диагнозом "летаргический энцефалит", когда молодой невролог Оливер Сакс (в фильме его играет Робина Уильямс) заметил, что некоторые симптомы летаргического энцефалита похожи на болезнь Паркинсона.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Поэтому он решает применить экспериментальный препарат от болезни Паркинсона - "L-Dofa", представляющим из себя предшественника нейромедиатора дофамина (сейчас продаётся под названием Леводопа).


Если вы помните свои эмоции от просмотра фильма, когда больные стали в прямом и переносном смысле просыпаться, то представьте что чувствовали свидетели и участники всего этого в реальности, когда после 40-летнего сна "овощи" за пару дней превратились в полностью здоровых людей. В том числе проснулась и Роуз, с радостью и в полном рассудке, будто и не было этих 43 лет. Она и другие проснувшиеся в деталях рассказали о своих ощущениях, так что мы теперь знаем, что происходит с сознанием человека, мозг которого полностью лишён дофамина.


Считается (хотя многие детали покрыты мраком), что летаргический энцефалит развивался после аутоиммунного (т.е. когда иммунитет атакует клетки собственного организма) поражения особой части мозга - чёрной субстанции, центрального узла системы вознаграждения.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

(Она же поражается при болезни Паркинсона, хоть и по другим причинам.)


Название системы вознаграждения не вполне отражает ее значимость для сознания и поведения. Этот отдел мозга не только «вознаграждает», но и наказывает, мотивирует, оценивает, направляет. Распределяя по мозгу произведённый дофамин, он контролирует внимание, запоминание и планирование, указывая нам, куда идти, куда смотреть, что запоминать, о чем думать и что любить.


Дофамин – это валюта мозга, которой система вознаграждения финансирует выгодные статьи мозгового бюджета, от мыслей до движений. Наверное, так и было бы правильнее ее назвать: система финансирования. Если так, то история Роуз Р. это трагический эксперимент, показывающий, что происходит, если у мозга заканчиваются деньги.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

В нормальном режиме чёрная субстанция постоянно выстреливает в мозг небольшие порции дофамина, чем обеспечивается некий базовый уровень. Однако, если с нашей точки зрения происходит что-то хорошее, дофамина выстреливается больше. Субъективно это ощущается как удовольствие, радость, удовлетворение. Физиологически - это сигнал для усиления только что сработавших нейронных связей.


То есть усиливаются именно те связи, которые привели нас с чему-то хорошему. Неважно, за что они отвечают - за физические движения, или некие мысли, в итоге эти связи после дофаминового усиления будут превалировать над остальными и определят течение мозговых сигналов в ту сторону, где наш мозг получает вознаграждение в виде дофамина.

Именно так формируются навыки и привычки, но точно так же цементируются и более абстрактные паттерны поведения.


Движения мыслей, в общем, не так сильно отличаются от движений мышц. Мозгу совсем необязательно как-то влиять на окружающий мир, чтобы вызвать выброс дофамина. Достаточно задуматься о чем-то, что раньше вызывало удовольствие. С точки зрения системы вознаграждения нет особой разницы, происходят ли события «вживую» или воскрешаются из памяти. Так что наш мозг способен стимулировать сам себя – чем он и занимается большую часть времени.


Если на минуту отвлечься от телефонов, наших карманных дофаминовых стимуляторов, то мысли по большей части либо мусолят прошлое, пытаясь найти в каждом воспоминании спрятанный дофамин, либо планируют будущее, пытаясь найти спрятанный дофамин в потенциальных возможностях...

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

И да, если вы ешё не забыли, в заголовке упоминался буддизм. Дофамин и буддизм, какая тут связь?

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

А в чем, собственно, идея буддизма? Если переводить на современный язык, человеческая природа, согласно учению Будды, ориентирована на то, чего нет, и поэтому в конечном итоге всегда страдает. Если удовлетворить одно желание – появится другое, побольше. Если решить одну проблему – появятся десять других. Поэтому единственный способ не страдать – ничему не сопротивляться и ничего не хотеть. Для этого нужно сознательно концентрировать свое внимание на текущем моменте, принимая его таким, какой он есть. В разработке этой техники концентрации внимания на текущем и состояло «просветление» Будды.


«Нирвана», эта мистическая цель практикующих буддистов, буквально означает «затухание». Будда фактически учил, что для того, чтобы увидеть свет, надо сначала потушить свечи.

Это идеально соответствует сегодняшним представлениям о механике системы вознаграждения. Удовольствие вызывается чем-то непредвиденно превышающим ожидания. Это соответствует выбросу дофамина в момент получения нежданной награды. Но через несколько повторений награда уже не будет неожиданной и дофамин перестанет выделяться. Само по себе это, конечно, обидно, но еще терпимо.


Самая же главная подлость в том, что если этой когда-то неожиданной, а теперь ожидаемой награды вдруг не поступает, то уровень дофамина падает ниже нормы. Ощущается это как раздражение и гнев, то есть страдание.


Таким образом, сам факт того, что нам во внешней среде что-то нравится, постепенно ставит нас в зависимость от этой внешней среды. Неожиданные радости, от которых нам хорошо, со временем обязательно становятся ожидаемыми потребностями, без которых нам плохо. И мы двигаемся дальше по бесконечной дофаминовой лестнице все возрастающих желаний и их удовлетворения.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

С каждым повторением события, которое когда-то приносило удовольствие, дофаминовые нейроны реагируют все меньше и меньше. Но воспоминание о былом удовольствии пока еще вызывает в них возбуждение. Это толкает нас к дальнейшим повторениям, толкает дворовых чемпионов на карьеру в спорте, а успешных бизнесменов – на расширение бизнеса. Система вознаграждения постоянно требует от нас повторения одних и тех же действий, но никогда не доводит до полной удовлетворенности, сопоставимой с первой, изначальной реакцией на приятную неожиданность.

В общем, в полном соответствии с учением Будды: удовольствие порождает желание, а желание порождает страдание. Смысл системы вознаграждения – не сделать нас счастливыми, а как раз наоборот, сделать нас неудовлетворенными.


Зачем же может понадобиться такая подлая система? На этот вопрос отвечает теория эволюция (вы же понимали, что без неё не обойдется, правда?)


Болезнь Роуз Р. и других жертв летаргического энцефалита можно назвать злой пародией на буддийское просветление. Поражение черного вещества, центральной области в системе вознаграждения, привело у них к отмиранию дофамин-производящих нейронов, а вместе с ними – способности чего-то желать и чему-то радоваться.


Роуз настолько ничего не хотелось, что она не могла даже захотеть встать или заговорить, хотя физически этому не было никаких преград, как показало ее краткосрочное выздоровление. Человек, которому не хочется вообще ничего, превращается в "овощ", несмотря на работающий в остальных отношениях мозг

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

На этом примере как раз и видно, в чем заключается смысл системы вознаграждения: она заставляет нас двигаться вперед. Нашим предкам была нужна система усиленного запоминания приятных неожиданностей, и под эту роль был приспособлен дофамин, который превращает эти неожиданности в ожидания. Древние животные не могли себе позволить довольствоваться приятными неожиданностями: любой источник пищи рано или поздно закончится, любая среда рано или поздно изменится. В эволюции побеждали те из них, кому дофамина все время не хватало, которых мучили воспоминания о приятном, потому что они никогда не стояли на месте и в итоге достигали большего. Что же касается душевного спокойствия, то без него вполне можно было жить.


Средний мозг, этот древний орган контроля за поведением, до сих пор продолжает диктовать нам волю наших предков. Но кора, автономный орган индивидуального понимания реальности, говорит нам, что это бессмысленно. «Разве я – это гены?» – спрашивает кора и стремится жить по-своему, но неизменно натыкается на дофаминовые волны страдания, которыми гены пытаются вернуть себе контроль и направить тело по стандартной программе: живи и создавай копии....

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Как же спастись от страдания? Есть ли выход из постоянного цикла желаний и зависимостей?


Буддийский вариант - избавиться от привычки постоянно думать о прошлом или будущем - крайне сложен. Это требует коренной перестройки мотивационной системы, накопленной за годы веселой и насыщенной жизни.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Но есть способ проще, он заключается в обычной экономии.


Если воспринимать этот дофамин как конечный ресурс, то все встает на свои места. Можно растратить весь свой дофамин на игры в телефоне и схватки в соцсетях. Но тогда не остается дофамина на чтение книг, которые на фоне яркого, звенящего, переливающегося экрана оказываются слишком скучными.


Иногда можно бросить весь имеющийся дофамин на вечеринку века – просто надо заранее понимать, что остаток недели придется сидеть на хлебе и воде, в дофаминовом смысле. Зато если сэкономить, воздержаться от ненужных трат на суету, то настоящие радости жизни становятся еще радостнее.


Самое интересное, что это касается не только и даже не столько активных действий, сколько мыслей. Чем больше чего-то хотеть – тем больше дофамина тратится на холостое повторение приятной мысли, которая постепенно приедается и становится ожидаемой. Если человек годами мечтает о чем-то конкретном, то при достижении этой заветной мечты обычно он в лучшем случае ничего не чувствует, а в худшем – чувствует глубокое разочарование.


В долгосрочной перспективе не так важно, откуда вы черпаете счастье, – важно, как вы с ним обращаетесь. Неважно, какая у вас профессия, какая машина и сколько у вас денег. Наше поведение ведет нас в сторону повышения дофамина, но эта дорога ничем не заканчивается. Никакое целенаправленное действие не может привести к долгосрочному повышению счастья, потому что любое достижение цели ведет к появлению новой цели – человек реагирует на изменения, а не на конкретное состояние.


Если принять этот факт как данность, то становится понятно, что счастье в принципе можно найти только в процессе, а не в результате.

_____________________________________________________________________________


Данный текст написан не мной (помимо пары абзацев в начале), это отрывок из прекрасной во всех отношениях книги "Хлопок одной ладонью" нейробиолога Николая Кукушкина.


Как пишет сам автор в предисловии "...задача этой книги – взглянуть на человека одновременно изнутри и со стороны, с позиций прошлого и с позиций настоящего, с точки зрения биолога и с точки зрения философа, с точки зрения вида Homo sapiens и с точки зрения других видов: бактерий, растений, медуз, птиц. Эта книга – обо всем не-человеческом, что предвосхитило и определило все человеческое: от зарождения жизни до полового размножения, от происхождения животных до социальных инстинктов, от нейронных сетей до абстрактного мышления."


По итогам прочтения книги понял, что давно не получал такого удовольствия от науч-попа. Причём обычно я для пикабу процентов на 30-50 адаптирую исходный текст книг, а тут получилось как в том стишке про пингвина - он и так вышел хорошо (только пришлось немного сократить, полную версию само собой ищите в оригинале).


Так что в ваш список помимо фильма "Пробуждения" и/или книги "Пробуждения" крайне советую добавить "Хлопок одной ладонью".

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение
Показать полностью 10
269

Охота адского муравья

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

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.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

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.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

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.

Охота адского муравья Палеонтология, Наука, Насекомые, Муравьи, Янтарь, Копипаста, Elementy ru, Длиннопост

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...

Показать полностью 3
391

Самые цитируемые научные статьи

Работа учёного — производить знание, которого в мире раньше не было. Это знание упаковывают в удобную и компактную форму — научную статью. Другие учёные затем могут сослаться на неё в своих работах — это называется цитированием. Количество цитирований показывает, скольким людям пригодилось добытое вами знание. Это одна из основных метрик полезности научной статьи

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Гора только из титульных листов всех научных статей была бы выше Килиманджаро


Конечно, количество цитирований не определяет качество работы. Она может быть сделана по очень узкой теме, которую сложно использовать большому количеству учёных. Среднее количество цитирований отличается и по научным областям — в медицине оно больше, а в математике — меньше. А есть и вообще откровенное читерство — изобрести метод, который позволит другим людям делать новые открытия. Такие статьи гарантированно будут хорошо цитироваться. Идеальный рецепт! Дело за малым — изобрести революционный метод…


Вот график топ-100 статей по цитируемости. Высота столбиков обозначает количество цитат, а цвет – научную область

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Разберём рекордсменов — самые цитируемые статьи за всю историю. Как вы могли догадаться, они все связаны с биологией. И во всех изобретается новый метод


1. Измерение количества белка

У этой статьи с лаконичным названием «Protein measurement with the Folin phenol reagent» больше 300 тысяч цитирований! Её первый автор — американский биохимик Оливер Лоури. Статья была принята к публикации в 1951 году и с тех пор стала настоящим блокбастером. Метод, изложенный в ней известен каждому биохимику на планете


А ещё, в ней очаровательные иллюстрации, сделанные от руки. Вот так выглядели графики, когда не существовало даже экселя:

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

В чём открытие?

Лоури разработал метод для определения количества белка в растворе. Вкратце это выглядит так — вы добавляете к раствору некоторое химическое вещество и он меняет цвет. Чем больше в исследуемой жидкости белка, тем насыщеннее будет цвет раствора

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Измерив насыщенность цвета с помощью специального прибора, вы сможете найти точку на графике, которая покажет, сколько белка было в растворе


Почему это важно?

Белки — это основа известной нам жизни. И людям очень интересно измерять, сколько их в разных жидкостях! На этом основаны медицинские тесты и множество других научных работ



2. Разделение белков по массе

Статья с чуть более громоздким названием «Cleavage of Structural Proteins during the Assembly of the Head of Bacteriophage T4» на момент написания этого поста процитирована 268668 раз! С момента выхода в печать в 1970 году это в среднем по 14 цитирований в день. Согласитесь, было бы приятно, если бы десяток человек каждый день вспоминал о вашей работе?


В чём открытие?

Швейцарский учёный Леммли усовершенствовал метод для разделения белков по заряду и молекулярной массе. Это позволило другим учёным отделять разные белковые молекулы друг от друга. Выглядит это примерно так. В отдельных тёмных полосках — разные молекулы

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Почему это важно?

Как вы уже поняли, белки очень важны для биологии и медицины, и потому интересны учёным. Но белков очень много. Например, у человека их почти 30 тысяч. Даже у такого маленького организма, как фаг (вирус) кишечной палочки их 160. Исследовать сразу все почти невозможно. Было бы гораздо удобнее отделить белки друг от друга и изучать по отдельности. Это и позволяет сделать метод Леммли



3. Измерение количества… белка?

Почётная бронза пока что принадлежит работе с уж совсем длинным названием «A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding». В 2020 году у неё было 221523 цитирования. Забавно, но её тема точно такая же, как у золотого рекордсмена

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

В чём открытие?

Метод Лоури, как и все первопроходцы, имел свои недостатки и был слегка капризен к условиям. Американский учёный Брэдфорд разработал ещё более простой и быстрый метод для измерения количества белка, за что и получил заслуженное признание


Почему это важно?

Это вы уже и сами знаете ;)



4. Чтение ДНК

Чтобы не оставлять впечатление, как будто учёные занимаются только белками, добавим ещё одну статью. У неё чуть более скромное количество цитирований — «всего» 75 тысяч. Зато эта работа была отмечена Нобелевской премией по химии

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Фредерик Сэнгер, автор работы


В чём открытие

ДНК — это инструкция по сборке живых организмов, которая записана в каждой живой клетке. Английский биохимик Фредерик Сэнгер разработал метод, который позволяет её читать


Почему это важно

ДНК хранит в себе невероятно много информации о каждом организме. История жизни на планете, механизм заболеваний, ключ к появлению новых лекарств — всё это можно найти в ДНК. Сэнгер открыл настоящую сокровищницу для учёных со всего мира! С тех пор появились и другие методы, решающие ту же задачу, но именно метод Сэнгера остаётся самым точным. Впервые геном человека был прочитан во многом благодаря ему

Самые цитируемые научные статьи Наука, Открытие, Ученые, Научпоп, Топ, Биология, Человек наук, Длиннопост

Кстати, позже, этот учёный получит и вторую Нобелевскую премию. Она будет присуждена за метод, который позволит читать, последовательность, как вы думаете, чего?.. Конечно, белков


Есть ещё много интересных статей, но пока остановимся на этом :)


Моя группа ВК и телеграм

Показать полностью 7
729

Пришел конец пластиковому мусору!

Ну что ж, еще одно ура, товарищи, наука научилась разлагать пластик! Не бактериально, а ферментативно. Что убережет нас от полного отсутствия пластика (он ведь плотно вошел в нашу жизнь). Такими темпами не будет у чистомэна работы!:) Маленькая, но такая приятная новость.

Пришел конец пластиковому мусору! Химия, Наука, Новости, Экология, Биология

https://elementy.ru/novosti_nauki/433679/Gennomodifitsirovannyy_prirodnyy_ferment_effektivno_razbiraet_plastik_na_kirpichiki/t21099/Khimiya


С наилучшими пожеланиями искренне Ваш - #БородатыйХимик ! Счастья, здоровья, любви, процветания!

175

Жуки-водолюбы нашли выход из желудка лягушки

Через два часа после того, как хищник проглотил их, насекомые смогли сбежать через анальное отверстие амфибии, пробравшись через весь желудочно-кишечный тракт живыми и невредимыми.


Оригинальную тактику спасения от хищников обнаружили натуралисты из Японии.


«Мы впервые зафиксировали, как насекомое может сбегать из желудка хищника, пройдя через весь его желудочно-кишечный тракт. Более того, наши наблюдения показывают, что для того, чтобы покинуть организм амфибии максимально быстро, эти жуки влияют на работу пищеварительной системы лягушек», – рассказал один из авторов работы, доцент Университета Кобе (Япония) Синдзи Сугиура.

Жуки-водолюбы нашли выход из желудка лягушки Новости, ТАСС, Жук водолюб, Насекомые, Наука

Сейчас ученые пытаются понять, существуют ли другие виды жуков-водолюбов и прочих насекомых со столь же необычной системой защиты от хищников.


Источник: tass.ru

50

Стрекоза и пассажиры-паразиты

Стрекоза и пассажиры-паразиты Биология, Энтомология, Животные, Насекомые, Стрекоза, Клещ, Паразиты, Nikon

На фотке видно стрекозу желтую, она же Sympetrum flaveolum.


А на грудном отделе стрекозы видно небольшие красные шарики - это паразитические личинки клещей-краснотелок, которые питаются гемолимфой насекомых.

Фотоаппарат: Nikon d3400

Объектив: Nikon 70-300mm f/4.5-6.3G

295

Что такое CRISPR?

Те из вас, кто старается следить за достижениями в области современной биологии, хотя бы раз наверняка сталкивались с упоминанием загадочной технологии CRISPR, которая вроде как революционировала поле боя молекулярных генетиков. Предполагаю, что даже многие биологи плохо себе представляют, как эта штука работает и какие возможности дает, так что решил запилить пост на эту тему. Сразу скажу, что для понимания содержания статьи потребуется как минимум знать, что такое ДНК. Если надо освежить знания – добро пожаловать в мой прошлый пост.

Итак, встречайте:

CRISPR - Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (регулярно расположенные группами короткие палиндромные повторы) – это вообще такие участки генома бактерий и архей, отвечающие за любопытную систему защиты от вирусов. Еще в далеком 2013м ученые смогли заставить эту систему работать в искусственно созданных условиях, заставляя ее резать ДНК не в бактериях, а вполне себе в эукариотических клетках. С тех пор много воды утекло, элементы этой системы подпилили до совершенства и коммерциализировали все кому не лень. Но как же оно все работает в лаборатории и помогает ученым? Давайте разбираться.


Одна из задач, которую решают современные молекулярные генетики – зачем нужен какой-то ген. Прочтение генома в наше время – довольно простой процесс, но он даст нам тупо последовательность букв, а не понимание того, какой ген за что отвечает. Классический способ узнать, зачем нужен какой-то ген – вырубить его и посмотреть, что будет. Научным языком это называется «нокаутировать» ген, а полученный организм – «нокаут» по такому-то гену. Далее можно исследовать, что же не так с несчастным животным/растением, и делать выводы о функциях вырубленного гена.

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Казалось бы, нормальная мышка, но на самом деле это нокаут по гену RAG1, и у этой мышки нет иммунитета.

И вот очень классно было бы иметь способ, позволяющий просто резать ДНК в ровно нужном тебе месте, вырубая именно тот ген, который надо... В принципе, до прихода CRISPR такие методы существовали (см. TALEN, например), но, как правило, они все были довольно трудоемкими в исполнении. CRISPR же - сравнительно простая технология, применение которой легко поставить на поток. Что же конкретно происходит при ее применении? Чтобы разобраться, давайте сначала введем несколько важных терминов, без которых никак.


Сas9 – бактериальный белок, способный вносить двунитевые разрывы в молекулу ДНК (вы же помните, что там две нити, да?).


Guide RNA, или gRNA – специальная молекула РНК, которая служит как система наведения – она заставляет белок Cas9 резать там, где надо. Напомню, что РНК химически очень похожа на ДНК, но так исторически сложилось, что РНК выполняет в клетке иные функции, чем ДНК.


CRISPR RNA, или crRNA – часть gRNA, отвечающая непосредственно за наведение Cas9 на цель.


Tracer RNA, или tracrRNA – вторая часть gRNA, она отвечает за связывание с белком Cas9. В природе эта и предыдущая штуковина – две отдельные молекулы, но в лабораторных опытах, как правило, используют химерную молекулу, в которой эти половинки просто сшиты друг с другом.


Вот теперь можно переходить к практике. Допустим, ученым надо вырубить ген А в культуре клеток. Культура клеток, кстати – это такая каша из клеток, как правило, одного типа, которая просто растет в специальной емкости в лаборатории. Ученые часто с ними работают, чтобы не париться с настоящими животными и не мучить людей. Так вот, ученым известна последовательность ДНК того самого гена А в этих клетках, и они решают использовать метод CRISPR, чтобы сделать грязное дело. Для этого берется (заказывается у поставщика или синтезируется самостоятельно) молекула gRNA, причем молекула эта подбирается таким образом, чтобы ее кусок – crRNA – был комплементарен тому участку гена А, который надо разрезать. К ней подмешивается белок Cas9 – эдакие безумные ножницы, которые очень любят резать ДНК. Однако сами они резать как попало не могут – им надо показать, где резать – именно это и делает gRNA. Эту смесь из gRNA и Сas9 засовывают внутрь клеток (тут есть разные способы, это отдельная история), где она и приступает к работе. Вторая половина gRNA называется tracrRNA, и за нее белок Cas9 цепляется к gRNA. Благодаря crRNA дружная парочка gRNA+Cas9 садится на нужный участок ДНК клетки и режет обе цепи ДНК. Причем не где-нибудь, а в строго определенном месте – между шестой и седьмой буквой того участка генома, который был комплементарен crRNA. Единственное условие тут – первые три буквы этого участка должны быть NGG, где N – это вообще любая буква. Не хочу излишне пудрить вам мозги, но эти волшебные важные три буквы называются PAM site (Protospacer Adjacent Motif).

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Схема работы комплекса CRISPR-Cas9. Зеленая блямба – белок Cas9 – вместе с цветастой молекулой gRNA, состоящей из crRNA и tracrRNA, сел на геномную ДНК в клетке. Красной линией отмечено, где именно Cas9 разрежет двунитевую ДНК – 3 буквы «вверх по течению» от триплета NGG.

И вот тут начинается самое интересное. Заметьте, система CRISPR просто вносит разрез, она больше ничего не умеет! Достаточно ли этого, чтобы вырубить ген в клетке? Никак нет. За миллионы лет эволюции живые системы научились беречь ценную ДНК и исправлять в ней всякого рода разрывы, химические поражения и прочие гадости. Занимается этим специальная клеточная контора под названием система репарации ДНК. Как только она замечает, что имеет место двунитевой разрыв ДНК, на место аварии сразу рекрутируются разные белковые комплексы, которые пытаются исправить ситуацию, причем каждый по-своему. Доходит до того, что они реально конкурируют друг с другом за право починить ДНК, и в итоге существует несколько вариантов развития событий.


Вариант 1. Процесс идет по пути негомологичного слияния концов – Non-Homology End Joining (NHEJ). Чертова куча белков прилетает на место разрыва, и работает прям как ваш сантехник – одни отрезают чуть-чуть оборванные концы (не всегда, правда), другие достраивают концы как надо, третьи сшивают место обрыва. Удобно, быстро – но не всегда точно!! Во время достраивания концов иногда в последовательности оказываются буквы, которых там изначально не было, причем их количество тоже может варьировать. Извини, начальник, так получилось... Ну а если все сделали как надо – наш комплекс CRISPR-Cas9 никуда не делся, и он опять порежет это место! И так до тех пор, пока рьяные белки-помощники не изменят место разрыва до такой степени, что Cas9 больше не сможет на него сесть. Ну или Cas9 самовыпилится, устав хреначить ДНК.


Вариант 2. Процесс идет по пути гомологичной репарации – Homology Directed Repair (HDR). Тут все еще сложнее: вместо того, чтобы тупо сшить два куска ДНК, попутно вставив пару сомнительных букв, эти белки решают «заглянуть в инструкцию» - в данном случае, во вторую копию этого гена в сестринской хромосоме! Вы ведь помните, что у большинства организмов (включая нас с вами) в каждой клетке содержится две (а то и больше) копии ДНК? На всякий ген есть его гомологичная «сестричка», которая более или менее на него похожа. В случае HDR путем хитрых манипуляций белки используют сестринскую копию гена, чтобы правильно восстановить место разрыва. Этот метод более надежный, чем NHEJ, и дает ученым одно важное преимущество, о котором мы поговорим чуть позже. Напомню, что если системе репарации удалось восстановить исходную последовательность порванной цепи, то ее, беднягу, опять режет Cas9, и все начинается с начала.

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Схема путей репарации ДНК. Слева – путь NHEJ, быстрый и неточный. Справа – HDR, использующий гомологичную хромосому в качестве инструкции.

Итак, если мне хочется просто нокаутировать ген в моем объекте исследования, мне достаточно надеяться, что клетка после обработки CRISPR-Cas9 запустит первый вариант репарации (NHEJ), и в итоге часть клеток получит мутации, которые вырубят нужный мне ген. Профит, дело сделано. Но зачем я тогда упоминал про второй вариант репарации, спросите вы? Давайте еще раз на него посмотрим. Белки используют гомологичную копию гена, чтобы исправить повреждение. А что если...(с этого начинаются все безумные идеи ученых)...что если этим белкам под видом гомологичной копии подсунуть кусок ДНК, который мы сами создали, который содержит нужные нам изменения в гене? Тогда они вставят информацию с этого куска в геном в твердой уверенности, что сделали все как надо... Образно говоря, мы слегка подправили им инструкции. И действительно, так и происходит! Такая технология позволяет нам не просто вносить заранее непредугадываемые изменения в ДНК, но и абсолютно точно изменять нужные нам ее участки. Обратите внимание, что CRISPR в этом случае тупо ломает ДНК там где надо, чтобы тем самым вызвать «сантехников», а всю реальную работу делают уже они. С точки зрения лабораторного эксперимента все просто: в этом случае вместе с gRNA и белком Cas9 мы также вводим в клетку кусок ДНК, несущий нужный нам код – он называется донором. В идеальном варианте информация донора в неизмененом виде встроится в целевой геном, добавляя клеткам или организму нужные нам генетические особенности.


Итак, суммируем: для простого нокаута нам достаточно полить клетки/организмы смесью из gRNA и Cas9, чтобы сами клетки при попытке исправить устроенные Cas9 разрушения с помощью механизма NHEJ внесли в ДНК случайные мутации, вырубающие ген. Для точной же модификации ДНК мы также добавим в нашу взрывную смесь донорную последовательность, которую клетки благополучно используют в процессе HDR, чтобы «поправить» свою ДНК (а на деле внести в нее необходимые нам изменения).

Разумеется, такие эксперименты требуют нехилых умственных и временных затрат: надо заранее продумать последовательность gRNA, чтобы она вела Cas9 к нужному месту в геноме, а не куда-нибудь еще. Если мы идем по пути HDR, то также надо продумать последовательность донора. Кроме того, надо спланировать, как и в каком виде мы будем доставлять все это в клетки – тут есть разные варианты в зависимости от кучи факторов (тип клеток, размер вставки и т.п.). Наконец, последняя часть эксперимента самая нудная – нам надо отсортировать клетки, в которых ничего не поменялось (клетки дикого типа), от тех, где мутация произошла! Тут у ученых тоже имеется целый арсенал методов, от простых на основе ПЦР, типа GCD (Genomic Cleavage Detection), до полногеномного секвенирования на монстроподобных агрегатах.


Надеюсь, мне удалось простым языком объяснить, что же такое CRISPR, и как его применяют! В качестве бонуса фотка меня пару лет назад, когда мне удалось лично познакомиться с применением технологии CRISPR.

Что такое CRISPR? Crispr-Cas9, Молекулярная биология, Молекулярная генетика, Биология, Генная инженерия, Наука, Длиннопост

Эти зеленые клеточки на экране микроскопа еще вчера были синими, но потом пришел автор и с помощью протокола HDR внедрил однонуклеотидную замену в ген BFP, превратив его в GFP.

Спасибо, что прочитали! До встречи в новых постах!

Показать полностью 3
65

Ученым удалось спасти от вымирания гигантских черепах

После 55-летней программы по размножению в неволе 15 гигантских галапагосских черепах вернулись в свою среду обитания, сообщает Lonelyplanet.


Галапагосский национальный парк создали 60 лет назад. Вид гигантской черепахи испаньона оказался на грани исчезновения: на острове было всего 15 особей. Тогда создали программу по размножению этих животных в неволе.


«Нам удалось спасти вид, который в противном случае вымер бы. Это крайне успешный проект», — заявил в пресс-релизе министр окружающей среды и водных ресурсов Эквадора Пауло Проаньо.


Источник: ria.ru

177

Смешивание видов

В многочисленное семейство божьих коровок входит более 4 000 видов, разделенных на 7 подсемейств, которые включают в себя приблизительно 360 родов.

Шел с работы, и увидел вот такое безобразие. Думаю был свидетелем сотворения 4001го.

Смешивание видов Божья коровка, Насекомые, Биология
Смешивание видов Божья коровка, Насекомые, Биология

Семиточечная коровка (Coccinella septempunctata) и Двухточечная коровка (Adalia bipunctata).

3132

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством

Буратино проснулся в холодном поту. Неужто ему вновь приснился Железный дровосек? Или Карабас-Барабас в постели с Мальвиной? Нет, на этот раз всё было намного хуже. Тараканы поселились не только в его голове, но и в его теле. Термиты медленно и беспощадно сжирали деревянного мальчика изнутри…

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Был пацан, и нет пацана...

Нас же мелкие насекомые размером с муравья заставляют вспотеть исключительно в рамках зоологического экстаза! Они создают подземные города размером с Великобританию. Они уничтожают поселения, сжирая до 450 килограмм древесины в год. Они становятся основоположниками целых экосистем! Они — наикрутейшие в мире тараканы.


Да-да, именно тараканы! Просто в отличие от рыжих раздолбаев из твоей квартиры, очень социализированные и очень дисциплинированные. Тараканы на максималках! Одна колония может состоять из 3 миллионов особей! Вместе они — единый организм, мега-мозг, который творит немыслимые для насекомого вещи!

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

В такую нору Алиса бы точно не рискнула прыгнуть.

Своими трудами работяги перемешивают почвы и избавляют леса от мёртвых деревьев, делая землю плодородной. Одним своим существованием термиты создают новый мир, становясь лакомством для хищников от мала до велика. Ещё бы, насекомых хватит на всех! Их расплодилось настолько много, что вес всех термитов равен весу всех позвоночных на земле!

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Когда ну совсем нечего есть.

Правда, беда в том, что всю эту толпу привлекают не только трухлявые деревяшки. В Африке, Азии и Южной Америке, где живут мега-таракашки, под натиском их челюстей рушатся дома и падают многовековые деревья. За год лишь одна колония съедает до 450 килограмм лесного массива! Жрать абсолютно несъедобную пищу термитам позволяют бактерии. Их в желудке насекомого аж 200 видов, и все они превращают несъедобную целлюлозу в питательные сахара.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Страшнее всего то, что понять, попал ли дом под атаку термитов, невозможно до самого конца. Насекомые проедают древесину изнутри, долгое время оставляя наружный слой целым.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Термиты жрут абсолютно всё, что хоть как-то связано с деревом: бумагу, картон, ткани они превращают в труху.

Для того чтобы многотысячная колония работала как часы, термиты разделились на касты, где каждый занимается чётко своим делом. Начнём с основы основ, на которой строится любое общество.


Рабочие. Слепые мелкие насекомыши, размером с обычного муравья. Эти ребята работают 24/7. Причём буквально! Рабочие термиты никогда не спят, отдавая все свои силы на благо колонии. И, стоит отметить, что их старания видны невооружённым глазом. Ещё бы, сложно не заметить сооружение из смеси пережёванной целлюлозы, грязи, слюны и кала высотой в 5-13 метров!

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Когда ты слишком труслив для альпинизма, но в горы, всё же, хочется.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Заброшенные термитники становятся домом для других насекомых. Так личинки огненосных жуков-щелкунов, поселившихся в небоскрёбе, превращают термитники в настоящие мерцающие башни!

А под землёй пролетарий и вовсе отстраивает мегаполисы со сложной сетью ходов, камер и лазов. Подземный город, обнаруженный в Бразилии, поражает воображение: его площадь составляет 230 тыс. квадратных километров. Это самая большая биологическая сеть из когда-либо существовавших на земле. На её постройку ушло 3,8 тысяч лет, а её размеры сопоставимы с площадью Великобритании!

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

В Южной Америке многие тысячи квадратных километров покрыты бесконечными термитниками.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

В Австралии примерно так же.

Но вернёмся к небоскрёбам. Грандиозные постройки служат термитам защитой от непогоды (дождей, ветра), врагов (о которых чуть позже) и отличной грядкой. Ведь помимо того, что рабочие — строители, они ещё и фермеры! Термиты 1 из 3 животных на земле, которые освоили сельское хозяйство. Вот уже 30 миллионов лет на своих плантациях тараканы выращивают грибы, чтобы прокормить многотысячную колонию. Профессия повара, кстати, тоже входит в их обязанности. Пролетарий кормит всех жителей поселения: солдат, королеву, личинок.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Термиты не только фермеры, но ещё и селекционеры. Тот вид грибов, который они научились выращивать, больше не может существовать без ухода термитов. Теперь это культурное растение!

Жизнь термита-солдата тоже сладкой не назовёшь. Им плевать кто ты: гигантский муравьед или муравей — если ты посягнул на безопасность колонии, орда членистоногих безропотно пойдёт на смерть, чтобы покарать обидчика гигантскими жвалами. Их оружие настолько огромно, что бедняги даже покушать самостоятельно не могут! Особо жестокие битвы термиты ведут против… других термитов. Конкуренция за ресурсы приводит к грандиозным сражениям, где счёт жертв с обеих сторон идёт на сотни тысяч.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

За королеву! За колонию! За Отечество!

И всё ради неё, красавицы королевы! Она — мать-основательница. Рабочие готовы носить её на руках. Буквально. Передвигаться самостоятельно она не может, так как её размеры в несколько десятков раз превышают размеры обычных особей.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

Матки термитов во много раз больше средних муравьиных маток! Обычно размер больше 10 сантиметров.

Со своим королём матка живёт в отдельной камере, где они всё свободное время уделяют прелюбодеянию. Результат их безудержной любви налицо. Королева рожает каждые 15 минут, откладывая за сутки несколько тысяч яиц! Представьте, какую орду она способна наплодить за 50 лет жизни! А именно столько живут монархи — это самые долгоживущие насекомые на планете.

Термиты: Муравьи — жалкая пародия, а древние термиты выносят мозг своим совершенством Термиты, Муравьи, Насекомые, Книга животных, Яндекс Дзен, Длиннопост

За многочисленными яйцами тоже ухаживают рабочие. Они отчищают и переносят кладку и кормят личинок. Из-за того, что няньки никогда не выходят на свет, они остаются полу-прозрачными на всю жизнь.

Но в чём же секрет всенародной любви к королеве? В феромонах! Начитавшись Хаксли, матка выделяет специальные вещества, от которого и рабочие, и солдаты ловят невероятный кайф. Более того, подкармливая личинок разными феромонами, королева сама определяет будущую специализацию своих детей! Автор антиутопии был прав, Дивный Новый Мир уже наступил! Как хорошо, что не у нас! Хотя...

С тобой была Книга животных!

Вот группа во Вконтакте.

Показать полностью 12
73

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 1. Реконструкция головы анкилозавра биссектипельты (Bissektipelta archibaldi), выполненная по аналогии с другими анкилозаврами. Эта группа динозавров была очень консервативной и не отличалась разнообразием форм на протяжении своей истории, которая началась в юрском периоде и длилась до конца мелового периода. В такой консервативности они похожи на черепах, чьим экологическим аналогом анкилозавры, вероятно, являлись. Рисунок Андрея Атучина

Тщательное исследование небольших фрагментов черепов трех особей панцирного динозавра биссектипельты позволило в буквальном смысле заглянуть в мозг этого представителя анкилозавров и увидеть его картину мира. Мозг биссектипельты одновременно изучали две группы палеонтологов: первая — по старинке, с помощью силиконовых слепков, вторая — новаторским методом компьютерного томографирования. Удалось выяснить, что биссектипельты хорошо слышали низкие частоты, обладали отличным обонянием и очень эффективной системой кровообращения в голове, которая помогала бороться с перегревом мозга.

В двадцатых годах XX века в Средней Азии геологи открыли несколько крупных захоронений с остатками динозавров. Все кости были разрозненными и разбитыми, словно скелеты пропустили через мясорубку и разбросали на огромной площади в сотни квадратных километров. Из-за выветривания и эрозии они часто попросту валялись на поверхности, покрываясь пустынным загаром.

Молодой палеонтолог, будущий профессор и писатель И. А. Ефремов писал, что лошадь может целыми днями идти в предгорьях Тянь-Шаня по костям динозавров, среди которых нет ни одной целой: только куски и осколки. Собирать и изучать их в те годы казалось бессмысленной тратой времени. Но постепенно появлялись новые палеонтологические методы и технологии, благодаря которым стало возможно извлекать ценную информацию даже из небольших обломков костей, совершенно затрапезных на вид.

Множество таких обломков собрали в пустыне Кызылкум в Узбекистане, в местонахождении Джаракудук. В восьмидесятых годах там много работал ленинградский палеонтолог Л. А. Несов. Затем началась большая многолетняя экспедиция, в которой участвовали ученые из России, США, Канады, Великобритании и Узбекистана. За десять лет (экспедиция работала с 1997 по 2006 год) в Джаракудуке были добыты десятки тысяч отдельных костей и зубов динозавров и сопутствующей фауны: акул, крокодилов, птиц, птерозавров, млекопитающих. В общей сложности были найдены остатки более ста видов древних позвоночных, которые населяли эти места в последней трети мелового периода, около 90 миллионов лет назад, когда в районе местонахождения проходила береговая линия древнего моря. Богатейшая коллекция напоминала салат: в ней было множество ингредиентов и все представлены крохотными обломками — такими же, по которым за век до этого бродила лошадь Ивана Ефремова.

Один из обломков принадлежал панцирному динозавру (анкилозавру), который после ряда уточнений обособили в новый род и вид, назвав его биссектипельта Арчибальда (Bissektipelta archibaldi) в честь колодца Биссекты и участвовавшего в экспедиции американского палеонтолога Дэвида Арчибальда (James David Archibald). Обломок представлял собой фрагмент черепа из области затылка, размером с большой смартфон. В нем полностью сохранилась мозговая полость (к счастью для ученых, мозг анкилозавров отличался крохотными размерами). Также были найдены еще несколько обломков черепов других особей биссектипельт.

Недавно изучением мозга этого животного занялись сразу две группы ученых. Московский палеонтолог В. Р. Алифанов и нейробиолог С. В. Савельев работали с силиконовым слепком полости одного из образцов и опубликовали свои выводы в 2019 году. Петербургские палеонтологи И. Т. Кузьмин, А. О. Аверьянов, П. П. Скучас, Е. А. Бойцова вместе с американским палеонтологом Х.-Д. Зуэсом (Hans-Dieter Sues) и петербургским школьником И. Петровым построили и изучили компьютерную томографию фрагментов двух черепов. Результаты их исследований увидели свет в июне 2020 года.

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 2. Биссектипельта принадлежала к группе панцирных динозавров анкилозавров, расцвет которых пришелся на меловой период. Анкилозавры были весьма консервативной группой и внешне мало менялись в течение всей эволюционной истории группы. Их внешние покровы окостеневали, зачастую превращаясь в эффектные шипы и колючки. У некоторых анкилозавров хвост заканчивался своеобразной костяной булавой. Крупнейшие особи вырастали до восьми метров в длину, из которых половина приходилась на хвост. Биссектипельта была средних размеров, около трех метров (размер вычислен по аналогии с остатками других анкилозавров). На рисунке для сравнения рядом с биссектипельтой изображен палеонтолог И. А. Ефремов, который отличался почти двухметровым ростом. Рисунок Андрея Атучина

Для изготовления слепка московские исследователи залили полиуретановую резину в мозговые полости биссектипельты через обонятельные и так называемое окципитальное отверстия и сделали тринадцать фрагментарных слепков, которые соединили воедино. «Резиновый» мозг получился размером с указательный палец — 8,5 сантиметров в длину. То есть был крошечным даже по меркам динозавров. Впрочем, об этом было известно и ранее: анкилозавры по соотношению размеров головного мозга и тела занимают среди динозавров второе место с конца после длинношеих завропод — только у этих гигантов мозг в пропорции к телу был еще меньше. Если бы у человека было такое же соотношение размеров мозга и тела, то наш мозг объемом около 1300–1600 см3 располагался бы в теле размером с железнодорожный состав из четырех-пяти вагонов.

Главным органом чувств биссектипельты было обоняние. Доли мозга, отвечающие за обоняние, у нее самые крупные. Неплохо обстояло дело и с анализом вкуса. Вероятно, животное хорошо различало вкус, состав и твердость пищи. Размер полости от соответствующего нерва указывает, что язык был крупным и подвижным. А вот слух биссектипельты оказался, по мнению московских ученых, плохим, равно как и вестибулярный аппарат, что в целом подтвердило взгляд на анкилозавров как на животных с пассивным образом жизни.


Через полгода после публикации московских ученых в свет вышла статья с результатами трехлетней работы петербургских специалистов. Они изучили не только образец, с которым работали московские коллеги, но и еще один фрагмент черепа с мозговой полостью, а также третий обломок черепа, на котором сохранились отпечатки кровеносных сосудов. Исследователи создали виртуальные модели двух мозгов биссектипельты (одну модель сделал школьник Петров, ставший соавтором статьи).


Петербургские специалисты также сделали вывод, что у животного был отличный нюх. По их подсчетам, обонятельные луковицы занимали около 60% размера больших полушарий. А вот слух, по их данным, нельзя было назвать плохим. Короткая и толстая базилярная мембрана на обеих виртуальных моделях указывала, что для одной особи оптимальная частота слуха составляла 682–1002 Гц, для второй — 576 Гц. Верхняя граница слышимости достигала 2889 и 2105 герц соответственно. То есть обе биссектипельты хорошо слышали в нижнем диапазоне частот (100–3000 герц) — как и современные крокодилы.


Это известное правило: чем крупнее животное, тем более низкочастотные звуки оно издает и слышит. Возможно, самые ранние, базальные, анкилозавры слышали высокие звуки, но в ходе эволюции, становясь все крупнее и больше, им пришлось переориентировать слух на низкие частоты. Человеческую речь биссектипельта бы услышала, а писк комара или свист зарянки — нет.

У анкилозавров биссектипельт была холодная голова и острый нюх Палеонтология, Наука, Динозавры, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост
Рис. 3. Трехмерная компьютерная реконструкция эндокаста мозговой полости и сосудов головы анкилозавра Bissektipelta archibaldi. Розовый цвет —внутреннее ухо, желтый — нервы, красный — крупные артерии, синий — вены и мелкие артерии, голубой — эндокаст мозговой полости. Анимация с сайта spbu.ru
Крайне любопытные подробности принесло изучение отпечатков и полостей вен и артерий, которые окружали мозг. Кровеносная сеть в голове биссектипельты оказалась крайне сложной и напоминала кровеносную систему ящериц, а не более близких к динозаврам крокодилов и птиц. Один из авторов исследования, аспирант СПбГУ Иван Кузьмин, сравнил систему этих отпечатков с запутанными железнодорожными путями. При жизни биссектипельты сосуды опутывали мозг сложной сетью, а кровь текла по ним в разных направлениях, эффективно охлаждая мозг. Кузьмин сравнил систему с панамкой. Возможно, более удачным было бы сравнение с постоянным прохладным душем, который охлаждал мозг животного. По словам палеонтолога Александра Аверьянова, охлаждение мозга здесь работало по такому же принципу, как и охлаждение атомного реактора проточной водой. С той разницей, что реактор нагревается изнутри, а температура мозга увеличивалась от внешнего нагрева — от солнечных лучей, которые падали на голову биссектипельты.

Для анкилозавров проблема перегревания мозгов стояла особенно остро, поскольку их череп и костяные выросты-остеодермы были очень толстой и теплоемкой конструкцией.

Подобные охладительные системы в лобно-теменной области ранее реконструировались и для других древних животных, в том числе пермских терапсид (M. F. Ivakhnenko, 2008. Cranial Morphology and Evolution of Permian Dinomorpha (Eotherapsida) of Eastern Europe), но у анкилозавров обнаружены впервые.

Сейчас петербургские специалисты продолжают начатую работу. Намечены еще два больших исследования. Во-первых, они собираются изучить мозговые полости других анкилозавров. Это поможет ответить на вопрос, была ли система охлаждения мозга и чрезвычайно острое обоняние признаком всей группы или отличительной чертой биссектипельты. Во-вторых, продолжается работа с «виртуальными» мозгами других динозавров из Джаракудука — утконосых гадрозавров.

По итогам обоих исследований можно нарисовать следующий портрет биссектипельты. Это был неповоротливый и малоактивный динозавр. Его картина мира состояла в первую очередь из запахов. С помощью тонкого обоняния биссектипельты искали пищу, отслеживали врагов, искали партнеров. Их слух, как и у других крупных животных, был заточен на низкий диапазон, но звуки, возможно, не играли большой роли в жизни животного. Совсем неразвитым оказалось зрение. Можно сказать, биссектипельты были полуслепыми. Специальные системы охлаждения мозга с большой вероятностью указывают на сухопутный образ жизни: для водных животных проблема перегрева не стоит сколько-нибудь остро. Ближайшим экологическим аналогом животного можно назвать крупную наземную черепаху, например, галапагосскую.

Источники:

1) В. Р. Алифанов, С. В. Савельев. Строение мозга и нейробиология панцирного динозавра Bissektipelta archibaldi (Ankylosauridae) из позднего мела Узбекистана // Палеонтологический журнал. 2019. № 3. С. 315–321.

2) I. Kuzmin, I. Petrov, A. Averianov, E. Boitsova, P. Skutschas, H.-D. Sues. The braincase of Bissektipelta archibaldi — new insights into endocranial osteology, vasculature, and paleoneurobiology of ankylosaurian dinosaurs // Biological Communications. 2020. DOI: 10.21638/spbu03.2020.201.

Антон Нелихов
https://elementy.ru/novosti_nauki/433667/U_ankilozavrov_biss...

Показать полностью 2
6132

Пчелы способны к критическому анализу информации

Все мы знаем, что пчелы передают друг другу информацию о расположении нектара и прочей сладкой нямки при помощи танцев

Пчелы способны к критическому анализу информации Пчелы, Биология, Насекомые, Рефлексы, Поведение животных, Длиннопост

Это довольно сложный рефлекс, ученые путем многочисленных экспериментов выяснили что танцующая пчела указывает направление из улья по углу к солнцу; а также расстояние до объекта.

Пчелы способны к критическому анализу информации Пчелы, Биология, Насекомые, Рефлексы, Поведение животных, Длиннопост

Ученые пошли дальше, они отнесли пчелу на лодке на середину озера, которое располагалось неподалеку от улья, накормили и отпустили к своим. Разведчица вернулась и доложила своим сестрам: там по центру озера халявная еда! Другие пчелы в этот момент:

Пчелы способны к критическому анализу информации Пчелы, Биология, Насекомые, Рефлексы, Поведение животных, Длиннопост

Пчеле не поверили и никто не полетел из улья, так как знали что там озеро и еды быть не может в этом месте. В то же время когда повторили этот эксперимент, но еда была на берегу озера, пчелы не раздумывая отправились за ней. Таким образом стало ясно что пчелы держат у себя в голове некую когнитивную карту местности и способны оценивать реальность критически.


Пруф на исследование.

Показать полностью 1
1182

Загадки бабочек

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Когда тело гусеницы растворяет само себя в протеиновый бульон?


Сейчас мы рассмотрим этот вопрос подробнее, чем я описала в рассказе про гусеницу. В куколке тело гусеницы выделяет энзимы. Они превращают насекомое в жидкость. Жидкость становится материалом для построения нового тела почти с нуля.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Известно, что "мозг" гусениц  не растворяется. Что представляет он из себя у  насекомого? Конечно он у них не такой, как у человека. Вот, как выглядит "мозг" насекомого. Он выделен цветом.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Называется он грибовидное тело. Им думают и гусеницы.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Но как учёные узнали, что грибовидное тело гусениц не растворяется? С помощью эксперимента. Гусениц учили избегать определенного запаха, сопровождая его ударами тока. Если гусениц обучили этому в позднем возрасте, то после метаморфоза (превращения в бабочку)  они тоже избегали данного запаха. Это условный рефлекс, который может сохраниться только в "мозгу". Значит, мозг не пострадал про метаморфозе.


А теперь поговорим о хищных гусеницах.

Из рассказа вы помните, что есть гусеницы, которые едят улиток. Но я не описала, каким удивительным образом они их ловят.

Hyposcoma molluscivora вырабатывает шелковые нити, которыми она прикрепляет жертву к листу. Затем она заползает в раковину, поедая улитку заживо.

Есть так же гусеница eupithecia orichloris, которая ловит насекомых.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Всего есть 200 видов хищных гусениц.


Гусеницы очень разнообразны и хранят множество загадок

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост
Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Рассмотрим их зрение. Оно тоже необычное.

Зрение гусениц не четкое, зато они видят не глазами, а зрительными пятнами, разбросанными по всему телу. Эти пятна состоят из светочувствительных клеток.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

А теперь рассмотрим зрение взрослых бабочек. Оно фасеточное. Более острое, чем у гусениц, но менее острое, чем у нас.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Зато они воспринимают больше цветов, чем мы. За восприятие цветов отвечают колбочки. У бабочек 5 типов колбочек, когда у нас всего 3.

Хорошо, а какая бабочка самая большая? Павлиноглазка атлас. Она настолько крупная, что издалека ее можно принять за птицу

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

У нее есть интересная особенность. Отсутствие хоботка.  Как выживает бабочка, которая не может есть?

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Очень просто. Она накапливает питательные вещества, будучи гусеницей. Дальше за семь дней своей жизни бабочка расходует их. Ее цель - размножение. Павлиноглазка начинает искать партнёра, как только вылезает из куколки. 

Есть и другие крупные бабочки. Это - cecropia.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост
Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Это - атурния мадагаскарская.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост
Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Это - бражник мертвая голова.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

А теперь давайте посмотрим  какие самые красивые бабочки. Это - розовая кленовая бабочка

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Это - мотылёк dryocampa rubicunda.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост
Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Это - тутовый шелкопряд. Симпатяга, не правда ли?

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Эта бабочка очень помогает людям.

Тутовый шелкопряд делает шелк. Ценой собственной жизни. Гусеницы делают кокон,затем люди его нагревают до температуры 100 градусов, чтобы легче размотать, а бедные гусеницы умирают.

Это - американская медведица

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Это - махаон. Очень редкая бабочка, обитающая у нас.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост
Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

А вот мегалопигида.

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

У нее даже гусеницы пушистые

Загадки бабочек Насекомые, Членистоногие, Интересное, Животные, Бабочка, Гусеница, Биология, Наука, Длиннопост

Даже такие привычные существа, как бабочки скрывают тайны.

Спасибо за внимание!

Показать полностью 24
254

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов

Считается, что жизнь невозможна без воды. Поэтому оценка потенциально обитаемых миров во Вселенной обычно начинается с поиска ответа на вопрос, возможно ли существование на других планетах воды в жидком виде. Но недавно выяснилось, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие внутри гипсовой породы в пустыне Атакама, могут существовать и без жидкой воды. Американские ученые разобрались в том, как им это удается. Оказалось, что цианобактерии добывают воду прямо из кристаллов гипса, превращая его в ангидрид.

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 1. Образец гипса из пустыни Атакама. Микроорганизмы (светло-зеленые пятна) живут под тонким слоем породы, который защищает их от солнечной радиации. Для своих нужд они используют воду, входящую в структуру минералов. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS

Биологи и раньше находили в пустынных безводных районах микроорганизмы — цианобактерии, актинобактерии, протеобактерии и нитчатые бактерии класса Chloroflexia, но считалось, что все эти экстремофилы просто могут очень долго обходиться без воды или используют для роста водный конденсат, образующийся по утрам на холодных камнях. Также было замечено, что фотосинтетические бактерии, которым нужен солнечный свет, обычно селятся внутри полупрозрачных пород, таких как гипс. Верхний слой пород защищает их от неблагоприятных условий внешней среды, пропуская при этом свет. Но оказалось, что бактерии выбирают гипсовую породу для жизни не только поэтому.

Американские ученые под руководством Дэвида Кисайлуса (David Kisailus), профессора материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде опытным путем доказали, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие в чилийской пустыне Атакама, способны извлекать из твердой гипсовой породы воду. Сам гипс CaSO4·2H2O при этом переходит в безводный аналог — ангидрит CaSO4.

Цианобактерии Chroococcidiopsis давно привлекали внимание ученых, поскольку долгое время было непонятно, за счет чего они выживают в пустыне. Дело в том, что в течение довольно длительного периода в году относительная влажность в Атакаме находится на уровне ниже 60%, а значение 58,5% считается нижней границей метаболической активности живых существ (A. Stevenson et al., 2016. Aspergillus penicillioides differentiation and cell division at 0.585 water activity).

Эти цианобактерии даже отправляли в космос. Вместе с другими наземными микроорганизмами-экстремофилами в рамках эксперимента EXPOSE-R2 их выставляли за пределы МКС в специальном модуле, в котором имитировались условия на поверхности Марса. Chroococcidiopsis прожили в космосе 533 дня в условиях вакуума, интенсивного ультрафиолетового излучения и экстремальных колебаний температуры (J.-P. de Vera et al., 2019. Limits of Life and the Habitability of Mars: The ESA Space Experiment BIOMEX on the ISS), что говорит о том, что они в принципе могли бы жить на Марсе, продуцируя кислород и создавая первичный почвенный слой. Открытым оставался только вопрос, откуда микроорганизмы будут брать воду.

Изучая образцы гипсовой породы из пустыни Атакама, ученые заметили, что количество ангидрита (обезвоженной формы гипса) в ней коррелирует с концентрацией цианобактерий. Тогда у них и родилась гипотеза о том, что микроорганизмы могут извлекать кристаллическую воду из гипса, вызывая фазовое превращение сульфата кальция.

Вода составляет до 20,8% массы гипса. Молекулы H2О в его кристаллической структуре располагаются между двойными слоями анионов [SO4]2− и катионов Ca2+, легко высвобождаясь при нагревании. Поэтому логично было предположить, что Chroococcidiopsis каким-то образом могут ее использовать. К тому же ранее уже был зафиксирован факт использования кристаллической воды пустынным растением Helianthemum squamatum, произрастающим на гипсовой породе на северо-востоке Испании (A. Escudero et al., 2014. Plant life on gypsum: a review of its multiple facets).

На первом этапе исследования авторы с помощью метода микрокомпьютерной томографии получили подтверждение того, что колонии цианобактерий локализуются в порах приповерхностной зоны гипсовой породы (рис. 1). Более детальные наблюдения на сканирующем электронном микроскопе позволили выявить детали распределения микроорганизмов. Оказалось, что бактерии внутри гипсовой породы распространяются вдоль определенных плоскостей кристаллической решетки (рис. 2).

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 2. Бактерии (зеленые) проникают в гипсовую породу (фиолетовая) вдоль плоскостей кристаллической решетки. Фото сделано с помощью сканирующего электронного микроскопа. Размер по длинной стороне — около 30 мкм. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Результаты рентгеноструктурного анализа и инфракрасной спектроскопии показали, что области, колонизированные цианобактериями, сложены ангидритом, а вся остальная порода — гипсом. Чтобы убедиться, что Chroococcidiopsis могут извлекать кристаллическую воду из гипса, переводя его в безводный ангидрит, авторы провели лабораторный эксперимент.

Вырезанные из гипсовой породы образцы размером 0,5×0,8×0,5 мм (купоны) с посевом бактериальной культуры были помещены в условия с разной влажностью. В качестве контрольных образцов выступали купоны гипсовой породы без микроорганизмов. Через 30 дней места развития цианобактерий проявились в виде зеленого фотосинтетического пигмента (рис. 3, слева) и были подтверждены по одновременному присутствию азота и углерода, выявленному по результатам рентгеноспектрального микрокартирования и наблюдениям на сканирующем электронном микроскопе.

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 3. Слева: общий вид колоний цианобактерий, выращенных в гипсовой породе в ходе эксперимента. Справа: колонии цианобактерий (голубые) и биопленки (зеленые) в пористой гипсовой породе (серая). Изображения из обсуждаемой статьи в PNAS
Несмотря на то, что микроорганизмы развились и в сухих и во влажных условиях, ангидрит был зафиксирован только вокруг колоний цианобактерий в «сухих» купонах. «Влажные» купоны и образцы без микроорганизмов были целиком сложены гипсом.

Отсюда ученые сделали вывод о том, что во влажных условиях микроорганизмы используют жидкую воду из своего окружения, а оказываясь в стрессовых условиях, переключаются на другой режим и начинают извлекать кристаллическую воду из твердой породы.

Используя модифицированный электронный микроскоп, оборудованный спектрометром комбинационного рассеяния, авторы изучили взаимодействия между организмами и твердой породой и обнаружили, что для проникновения вглубь минералов цианобактерии выделяют вокруг себя биопленку, содержащую органические кислоты, которые разъедают породу (рис. 3, справа), а распространяются микроорганизмы вдоль плоскостей кристаллической структуры, чтобы легче получить доступ к воде, находящейся между слоями ионов кальция и анионов сульфата.

Ученые наблюдали, как по мере разрастания колонии Chroococcidiopsis выделяют вокруг себя все больше кислотных биопленок, разъедающих породу, что позволяет микроорганизмам проникать дальше между слоями гипса и получать больше воды. Это заставило их предположить, что процесс перехода гипса в ангидрит происходит в два этапа. На первом этапе гипс растворяется органическими кислотами, выделяемыми цианобактериями, распадаясь на кальций, сульфат-ион и воду, а на втором этапе, уже потеряв воду, отлагается в виде ангидрита (рис. 4).

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Рис. 4. Стадии преобразования гипса в ангидрит с участием цианобактерий: а — микроорганизмы образуют биопленки на поверхностях кристаллов гипса; b — растворение гипса и высвобождение кристаллической воды; с — на поверхностях кристаллов гипса появляются центры кристаллизации ангидрита; d — разрастающиеся пластинчатые кристаллы ангидрита полностью замещают гипс. Символами (011) и (010) обозначены разные грани кристаллической решетки гипса, между которыми располагается вода. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Проверка при помощи сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии показала, что так и есть.

В химическом выражении реакция растворения гипса выглядит следующим образом:

Цианобактерии Chroococcidiopsis могут извлекать воду прямо из минералов Наука, Цианобактерии, Микроорганизмы, Копипаста, Elementy ru, Минералы, Длиннопост

Ученые считают, что результаты их исследования не только позволяют снять существенное ограничение в виде наличия жидкой воды для поиска внеземной жизни, но и могут быть использованы для создания новых способов сохранения воды в экстремальных условиях, например, при колонизации человеком других планет.

Источник: Wei Huang, Emine Ertekin, Taifeng Wang, Luz Cruz, Micah Dailey, Jocelyne Di Ruggiero, David Kisailus. Mechanism of water extraction from gypsum rock by desert colonizing microorganisms // PNAS. 2020. DOI: 10.1073/pnas.2001613117.

Владислав Стрекопытов

https://elementy.ru/novosti_nauki/433659/Tsianobakterii_Chro...
Показать полностью 4
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: