Обитают ли в Чёрном море организмы, способные жить без кислорода? Что позволяет им обходиться без него? Как в больших водах формируются зоны экстремальной гипоксии? Что такое метаболический арест? Какое строение имеют клетки организмов, живущих среди сероводорода? Что такое гиперосмотические среды?
Об этом рассказывает Александр Солдатов, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, руководитель отдела физиологии животных и биохимии Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.
На первый взгляд может показаться, что это сюжет очередного голливудского триллера: мутировавшее десятилапое существо, которое клонирует само себя, вырывается из заточения и начинает захватывать мир. Атака клонов длится два десятилетия, за это время животное распространяется на двух континентах, что приводит к изменению экосистем и вымиранию некоторых местных видов.
Но на самом деле это история мраморного рака (Procambarus virginalis).
О происхождении вида почти ничего не было известно. Необычные членистоногие появились в 1990-х годах в Германии. Торговцы домашними питомцами начали продавать мраморных раков как украшение для аквариума, но в какой-то момент животные вырвались на свободу и стали рекордно быстро распространяться в дикой природе.
Изучение нового вида, которое предприняли биологи и генетики, преподносит один сюрприз за другим. Как выяснила команда из Немецкого онкологического исследовательского центра в Гейдельберге, основная особенность мраморных раков заключается в том, что все они – генетически идентичные клоны, поскольку самки освоили партеногенез (или "девственное размножение", при котором женские половые клетки развиваются во взрослом организме без оплодотворения).
Ещё в 2015 году исследователи обнаружили, что с видом, вероятно, произошёл какой-то "эволюционный глюк": из-за мутации самцы мраморных раков не могут оплодотворять самок (потому-то последние и развили способность к самоклонированию, которой, кстати, не обладает ни один вид среди 14 тысяч ракообразных).
Учёные признавались также, что P. virginalis их просто поразили быстротой и внезапностью появления. Чтобы популяцию классифицировали как новый вид, у животных должно развиться множество генетических отличий от родни, на что уходит немало времени. Мраморные раки же совершили этот эволюционный скачок мгновенно – такой феномен чаще наблюдается у растений, а среди животных это большая редкость.
Также авторы выдвинули версию о происхождении нового вида. У мраморных раков обнаружилось не два, как обычно, а три набора из 92 хромосом. Два из них практически идентичны, а вот третий сильно от них отличается. Биологи предположили, что особь нового вида возникла в результате спаривания двух раков, вероятно, родственного вида Procambarus fallax, которые были привезены из разных регионов и случайно оказались в одном аквариуме.
У P. virginalis и P. fallax в итоге нашлись различия в химических модификациях ДНК, которые объясняют плодовитость мраморных раков, говорят исследователи.
Учёные секвенировали геном P. virginalis и изучили их эпигенетические особенности.
Глава исследовательской группы молекулярный генетик Фрэнк Лико (Frank Lyko) рассказывает, что геном мраморного рака оказался примерно на 7% больше человеческого: в нём 3,5 миллиарда пар оснований. А вот вариативность генов совсем низкая, ведь все мраморные раки являются клонами.
Кроме того, исследователи выяснили, что раки-клоны прекрасно чувствуют себя в дикой природе: они уже широко распространены на побережьях европейских и африканских стран, а также в Японии, причём их "репродуктивный успех" и адаптивность к различным условиям стали полной неожиданностью.
Дело в том, что наследование различных копий генов от двух генетически отличающихся родителей обеспечивает потомству хорошую защиту от мутаций и позволяет адаптироваться к меняющимся условиям: генетические перетасовки и рекомбинации создают более вариативные геномы. Без такого разнообразия приспосабливаться к новым условиям окружающей среды очень сложно, потому-то учёные и были так удивлены.
Они уверены, что секрет адаптивности мраморных раков кроется в эпигенетических механизмах. Суть их в том, что к молекуле ДНК прикрепляются химические метки, которые помогают интерпретировать генетическую информацию и работают как переключатели, активируя или дезактивируя те или иные гены.
Лико поясняет: эпигенетические варианты часто зависят от генетических. Но не в случае с мраморными раками, у которых генетической вариативности практически нет.
Особые механизмы эпигенетической регуляции делают новый вид очень интересным не только с точки зрения биологии, но и с точки зрения медицины. Как говорят авторы, раки помогут в исследовании рака (болезни).
Если провести параллель, модель клонального размножения мраморных раков очень напоминает систему размножения раковых клеток, которые тоже умеют хорошо адаптироваться к разной "окружающей среде", например, развивая устойчивость к противоопухолевым препаратам. Более того, опухоли также задействуют собственные эпигенетические механизмы.
Кстати, ещё одно сходство животного и одноимённой болезни – это вредительство, которое они учиняют. Мраморные раки, как оказалось, наносят большой вред экосистемам, в которых распространяются.
По словам Лико, они пожирают улиток, мелких рыбёшек, насекомых, а также некоторые растения. Например, на Мадагаскаре популяция P. virginalis уже угрожает вытеснить семь эндемичных видов. А в странах Европейского союза мраморные раки и вовсе "вне закона": ими запрещено торговать, разводить их и выпускать в дикую природу.
Теперь команда немецких учёных намерена более подробно изучить роль эпигенетических факторов в эволюции мраморных раков. Эти знания помогут лучше понять процессы, происходящие при онкологических болезнях в организме, а значит, создать новые подходы к их лечению.
Тем временем эволюционных биологов и экологов очень волнует бесцеремонное вторжение клонов: специалисты намерены пристально наблюдать за популяциями мраморных раков. Они признаются, что это редкое эволюционное явление вызывает как беспокойство, так и невероятный интерес.
Научная статья об изучении удивительных мраморных раков опубликована в издании Nature Ecology & Evolution.
В этом выпуске: 00:00 Начало 00:36 Атомный реактор в каждый дом 03:35 Самые громкие морские гады 06:25 Вечный зов Дементия 07:58 Как услышать приятный звук 09:38 Приключения космических шахтеров
Существует миф о том, как учёные будто бы пришли к выводу, что шмели не должны летать, так как это противоречит законам физики. Мы решили проверить, правда ли это.
Спойлер для ЛЛ:полёт шмеля противоречит не законам физики и аэродинамики, а только той модели, которую учёные применяли к изучению механики его полёта в 1930-е
«По законам физики шмель летать не должен, но он не знает об этом и поэтому летает» — эта расхожая шутка очень популярна в интернете. Она встречается в сборниках цитат, постах в Twitter и Instagram и даже в рекламе одной аудиторской фирмы! Вопрос, правда ли это, часто задают на сервисах вопросов и ответов. Мем про шмеля, который не должен летать, приобрёл настолько большую популярность в интернете, что попал даже на «Луркмор». Упоминал об этом и Михаил Веллер в книге «Ножик Серёжи Довлатова». Кстати, то же самое вменяют в вину и пчёлам, ближайшим родственникам шмелей, а создатели мультфильма «Би муви: Медовый заговор» даже вынесли эту фразу в эпиграф.
В 1934 году французский зоолог, а по совместительству авиаинженер Антуан Маньян написал книгу «Полёт насекомых», в которой доказывал, что по законам аэродинамики шмели летать не должны. Он опирался на расчёты, сделанные его помощником, математиком Андре Сент-Лагом. Маньян писал: «Я применил законы сопротивления воздуха к насекомым и пришёл вместе с господином Сент-Лагом к заключению, что их полёт невозможен». Учёные считали, что размер крыльев шмелей (Маньян «запретил» летать не только им, но и некоторым другим насекомым) слишком мал для того, чтоб поднять в воздух тело такого размера. А ведь шмели и пчёлы собирают пыльцу, от чего их вес ещё увеличивается.
С математикой сложно спорить, и тем не менее шмели как летали до выхода книги Маньяна, так и продолжили после. Неужели их существование действительно нарушает законы физики? На самом деле, конечно, нет. Многие учёные-энтомологи уже не раз опровергали заявление Маньяна. Были ли его расчёты неверны? Нет, они были сделаны корректно, вот только, будучи ещё и авиаинженерами, учёные предполагали, что крылья насекомых движутся по тому же принципу, что и крылья самолёта. И если бы это было так, шмели, пчёлы и некоторые другие насекомые действительно могли бы разве что ползать.
Но не стоит строго судить Маньяна за это заблуждение. Шмели совершают от 150 до 300 взмахов крыльев в минуту, и уследить за этим процессом невооружённым глазом действительно непросто. Современные технологии позволили учёным точнее изучить полёт насекомых. Так, физик из Университета Корнелла Чжэн Джейн Ван доказала, что шмели не нарушают никаких принципов аэродинамики. Для этого ей понадобилось провести несколько сотен часов за суперкомпьютером, который производил моделирование и расчёты. Конечно, таких инструментов в 30-е годы XX века ещё не было.
Так как же летают шмели? Они не просто машут крыльями вверх-вниз (это, кстати, видно и на видео выше), а совершают сложные движения, создавая вокруг себя вихревые потоки воздуха, которые и держат их в полёте. В книге «Беспозвоночные. Новый обобщённый подход» Роберт Барнс, Питер Кейлоу и ещё несколько учёных зоологов описывают этот процесс так: «Когда крылья насекомого смыкаются и затем расходятся, передние, более жёсткие их края разъединяются первыми и воздух устремляется в область низкого давления, возникающую между крыльями. Работа затрачивается на ускорение массы воздуха, закручивающегося вокруг крыла, а сила противодействия включает как подъёмную, так и тяговую составляющие. Как только движение воздуха достигает максимальной скорости, крылья перестают совершать полезную работу до тех пор, пока вихрь не будет "сброшен", что произойдёт при смене крылом направления движения в нижней его точке».
Барнс Р., Кейлоу П., Олив П., Голдинг Д. Беспозвоночные: Новый обобщённый подход. М., 1992
Биолог Майкл Дикинсон из Вашингтонского университета и его коллеги из Калифорнийского технологического института с помощью технологии высокоскоростной фотографии изучили полёт шмелей, пчёл и других насекомых. Они выяснили, что весь секрет заключается в нетрадиционной комбинации коротких, прерывистых взмахов крыльев, быстрого вращения крыла, когда оно переворачивается и меняет направление, и очень высокой частоты взмахов крыльев. Но даже сейчас, спустя почти 90 лет после исследований, проводимых Маньяном, полёт шмелей, пчёл и других подобных насекомых изучен не до конца. Физики и зоологи продолжают их исследовать, меняя внешние условия среды, как сделали учёные Стэнфордского университета. Они заметили, что в зависимости от плотности воздуха движения крыльев насекомых меняются.
Таким образом, механика полёта шмеля довольно сложна и, главное, далека от принципов полёта самолётов, которые брал за основу Маньян. А значит, то, что шмели могут летать, противоречит не законам физики и аэродинамики, а только той модели, которую учёные применяли к изучению механики полёта шмеля в 1930-е.
Раскалывать породу, стоя по колено в реке, в Заполярье? Жить месяц в палатке в дикой местности без света и Интернета? Добираться до раскопа на вертолёте, катере и вездеходе?
О том, как работают палеонтологи, рассказывает Всеволод Ефременко, палеонтолог, младший научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН.
Ролик создан при поддержке Ассоциации волонтёрских центров в рамках Международной премии МЫВМЕСТЕ.
Мужчины и женщины в возрасте от 18 до 44 лет без явных проблем со здоровьем.
Дата проведения 13-15 ноября.
Исследование рассчитано на динамическое наблюдение.
В первый день будет проведена разовая консультация психолога и анкетирование, дальше будут замерять физиологические параметры тела (ЧСС, давление) и параллельно будет браться кровь из пальца (таких будет 4 повторов в течение дня) и разово из вены на руке в 1-й день, это всё стандартные процедуры забора крови, которые будут делать специалисты. Во второй и третий дни всё тоже самое но уже без консультации, анкетирования и забора крови из вены, всё займёт 3 дня подряд, примерно с 9 до 19 часов.
После завершения исследования вы получите: 1. Результаты психологической консультации. 2. Обоснование почему вас отнесли в ту или иную психологическую группу. 3. Для интересующихся результаты и расшифровку протеома (белковое разнообразие). 4. Индивидуальные особенности вашего организма. 5. Консультацию по питанию.
Обеды и напитки бесплатно!)
Всё будет проходить непосредственно в городе Москва, НИИ СБМ Роспотребнадзора, научный проезд 18.
Если у Вас остались ещё какие-нибудь вопросы, буду рад ответить. Телефон для связи: 8-977-803-53-69 Или перейдите в группу по qr-коду на картинке.
Приветствуется любое распространение информации про исследование среди знакомых и тематическим чатам!) Спасибо)
В данном исследовании в качестве главного компонента мы примем психологическое здоровье, а остальные элементы здоровья рассмотрим как дополнение психологического компонента и изучим совместно с методами системной биологии, одним из которых является изучение протеомики.
Новизна исследования
Изучение протеомного спектра в зависимости от устоявшегося психологического типирования условно здоровых людей (не имеющих острых состояний болезни). По своей сути это поиск различий или схожести двух устойчивых противоположенных психологически типизированных групп в рамках протеомных исследований человека.
Контакты для связи в прикрепленной листовке снизу))
К примеру если на вас едет машина, то вы попытаетесь отпрыгнуть в сторону, если вы заболели то лечитесь и т.д. Человек осознает и пытается вылезти из опасных для жизни условий.
Почему тогда никто не борется с тем что он стареет и умирает.? Ведь сейчас уже все настолько развито, что можно изобрести вечную жизнь и если все дружно возьмутся, то скорым временем этого достигнут. А сейчас над этим работает человек 10... Такими темпами через миллион лет и уже не вам.
Неужели никто не понимает что никто ещё, на самом деле, по настоящему, не выжил?