Интересные новости и факты (биология, химия)

[ArefievPV]

Короткую луну-рыбу весом 2744 килограмма признали самой тяжелой костной рыбой
Она тяжелее предыдущего рекордсмена почти на полтонны
https://nplus1.ru/news/2022/10/17/mola-alexandrini

Ихтиологи описали самую тяжелую костную рыбу в мире. Ей оказалась короткая луна-рыба, обнаруженная мертвой в океане у берегов Азорского архипелага. Вес экземпляра составил 2744 килограмм. Предыдущий рекордсмен, который относился к этому же виду, весил почти на полтонны меньше. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of Fish Biology.

Луны-рыбы (Mola) считаются крупнейшими костными рыбами (Osteichthyes) в мире. Длина тела представителей этого рода, распространенного в тропических и умеренных широтах Атлантического, Тихого и Индийского океанов, нередко превышает три метра, а весить они могут две тонны и больше. Самый тяжелый известный науке экземпляр луны-рыбы был пойман в 1996 году в окрестностях японского города Камогава. Это была самка короткой луны-рыбы (Mola alexandrini) длиной 272 сантиметра и весом 2300 килограмм.

Команда ихтиологов, которую возглавил Жозе Нуно Гомес-Перейра (José Nuno Gomes-Pereira) из португальской природоохранной организации Atlantic Naturalist Association, описала еще более крупную луну-рыбу. В центре их внимания оказался гигантский экземпляр луны-рыбы, найденный мертвым и плавающим на поверхности воды в Атлантическом океане у берегов острова Фаял в Азорском архипелаге. После того, как рыбу вытащили на берег, ее измерили и взвесили.

Длина тела луны-рыбы составила 325 сантиметров, высота — 359 сантиметров, а толщина — 86 сантиметров. Вес экземпляра оказался рекордным для костных рыб — 2744 килограмм. Он почти на полтонны тяжелее луны-рыбы из Камогавы.

Систематика рода Mola весьма запутана. Чтобы определить, к какому из трех ныне признанных видов относился найденная у Азорских островов гигантская рыба, исследователи тщательно изучили ее морфологию и провели генетический анализ образцов ее тканей. В результате удалось выяснить, что, как и предыдущий рекордсмен, этот экземпляр принадлежит к коротким лунам-рыбам. Для сравнения, самые крупные особи обыкновенной луны-рыбы (M. mola) весят всего 1320 килограмм.

На голове луны-рыбы Гомес-Перейра и его коллеги обнаружили глубокую вмятину, на коже вокруг которой остались следы кирпично-красной противообрастающей краски. Возможно, рыба погибла, ударившись головой о дно лодки или катера. Впрочем, не исключено, что столкновение произошло уже после ее смерти. При этом в желудочно-кишечном тракте рыбы исследователи не выявили никаких следов пластикового мусора, который часто становится причиной смерти морских животных.

Хотя луны-рыбы признаны крупнейшими из костных рыб, они кажутся карликами по сравнению с некоторыми хрящевыми рыбами. Например, самки китовых акул (Rhincodon typus) в среднем достигают длины в 14,5 метра, что делает их самыми крупными современными рыбами. К классу хрящевых относится и крупнейшая пресноводная рыба в мире — скат-хвостокол Urogymnus polylepis из рек Юго-Восточной Азии. Недавно мы рассказывали о поимке представителя этого вида с длиной тела около четырех метров и весом около 300 килограмм.

[ArefievPV]

Мирамаре, «бочка» и «глазунья»
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1634/Miramare_bochka_i_glazunya

На фоне замка Мирамаре, стоящего на берегу Адриатического моря возле итальянского Триеста, позируют две медузы из отряда корнеротов: голубая медуза-бочка (Rhizostoma pulmo) и желтая медуза-глазунья (Cotylorhiza tuberculata) — это буквальный перевод ее английского названия fried egg jellyfish. Фотография сделана во время скопления медуз, которые периодически наблюдаются в Адриатике. Снимок был высоко оценен жюри международного фотоконкурса Wildlife photographer of the year 2014.


Ну правда же вылитая глазунья! Фото © Dimitris Siskopoulos с сайта earthlymission.com

У представителей отряда корнеротов нет щупалец по краям зонтика, зато ротовые лопасти длинные и с массой выростов. Диаметр бочкообразной медузы обычно около сорока сантиметров, самые крупные особи могут достигать ста пятидесяти сантиметров. У взрослой медузы ротовое отверстие зарастает, и захват планктонной добычи происходит через многочисленные вторичные рты, расположенные на ротовых лопастях — эта часть лопастей выглядит как пышные оборки. Одно из английских названий этого корнерота — медуза с вычурным ртом (frilly-mouthed jellyfish).

Медуза-глазунья несколько меньше медузы-бочки: сорока сантиметров достигают только самые крупные особи. Под «желтком» находится желудок. Ротовые лопасти разветвляются и по форме напоминают цветную капусту. На концах лопастей расположены круглые расширения — вторичные рты. Питается «глазунья» мелкими планктонными организмами, как и ее голубая родственница. Но также важную часть питания она получает от симбиотических динофлагеллят, которые проникают в клетки медузы еще на стадии полипа и затем распределяются вдоль желудка и каналов гастроваскулярной системы взрослой медузы. Именно симбионты придают куполу медузы желтоватый или зеленоватый цвет.


Медуза-глазунья (Cotylorhiza tuberculata). Хорошо видны ротовые лопасти. Фото с сайта commons.wikimedia.org, Сардиния, Италия, 23 сентября 2013 года

Вспышки численности медуз, в том числе корнеротов, происходят периодически. Кроме обычного увеличения численности в летне-осенний сезон вспышки происходят также каждые двадцать лет, однако в последние десятилетия скопления наблюдаются чаще, чем раньше. Потепление воды, в том числе связанное с деятельностью человека, может приводить к увеличению ее мутности, снижению содержания кислорода и более быстрому размножению зоопланктона. Все эти факторы благоприятны для размножения медуз. Рыбная ловля тоже может способствовать увеличению их численности, так как устраняет конкурентов и хищников.

Среди причин быстрого размножения медуз исследователи называют также распространение судоходства и искусственных сооружений в морях, к которым массово прикрепляются донные стадии жизненного цикла медуз, особенно теплую погоду в некоторые годы и сильные ветры, поднимающие медуз из глубины к побережью.

Однако рост численности медуз может носить локальный характер — увеличение общей численности если и есть, то пока небольшое. Доказательств антропогенного влияния на глобальную численность медуз недостаточно. Для понимания таких длительных циклических процессов необходимы длительные исследования: чтобы понять, имеем ли мы дело с глобальным ростом численности или это эффект двадцатилетнего циклического роста, необходимо еще десять лет.

[ArefievPV]

У черепах нашли многоголосие
https://www.nkj.ru/news/46600/

Кроме нескольких десятков видов черепах, вокальные умения нашли у двоякодышащих рыб – а это значит, что голос появился у позвоночных едва ли не до того, как они вышли на сушу.

Строго говоря, о том, что некоторые черепахи могут издавать звуки, было известно и раньше, но считалось, что голос есть всего у трёх видов. Сотрудники Цюрихского университета повнимательнее прислушались к черепахам и выяснили, что их вокальные способности до сих пор сильно недооценивали – исследователи насчитали полсотни видов «поющих» черепах.

Разумеется, речь идёт не о сложных песнях, как у птиц – черепах щёлкают, цыкают, скрипят и т. д. Но даже с такими звуками у некоторых черепах поразительно богатый репертуар. Например, у южноамериканской килевой черепахи есть более тридцати звуковых сигналов: молодые особи по-особому пищат, взрослые самцы, когда ухаживают за самками, скрипят, подобно несмазанной двери; есть специальные звуки как для выяснения отношений, так и для дружеского приветствия.

Голоса черепах записывали не просто так – исследователей интересовало, насколько распространены голосовые сигналы среди позвоночных животных. Речь идёт именно о голосовых сигналах: понятно, что звуки можно издавать разными способами, но голос – это то, для чего нужны лёгкие и глотка. Поэтому, скажем, говорящие рыбы, о которых мы недавно писали, к голосистым позвоночным не относятся: они издают звуки чем угодно, только не ртом, да и лёгких у них нет.

Узнав, у кого из позвоночных есть голос, можно определить, когда он у них в принципе появился. Нет нужды говорить, что голос есть у млекопитающих, птиц и амфибий: всякий легко представит мяукающую кошку, чирикающего воробья и орущую лягушку. Насчёт рептилий уже сложнее: некоторые змеи шипят, но змеи вообще сравнительно молоды с точки зрения эволюции.

У черепах, как мы говорили в начале, до недавнего времени знали только три вида с голосом. И до сих пор считалось, что способность издавать звуки ртом, горлом и лёгкими возникала у наземных позвоночных несколько раз между 100 и 200 млн лет назад.

С новыми видами черепах эволюцию голоса, вероятно, придётся скорректировать. И дело не только в черепахах: исследователи обнаружили вокальные способности у гаттерий, безногих амфибий червяг и у двоякодышащих рыб. У двоякодышащих есть не только жабры, как у всех рыб, но и лёгкие, которыми они могут вдыхать воздух и заодно издавать какие-то звуки. Проанализировав родство между разными позвоночными, обладающими голосом, исследователи пришли к выводу, что голос возник у них лишь однажды – около 407 млн лет назад у общего предка двоякодышащих рыб и наземных позвоночных. Потом у кого-то голос сохранился и изменился до неузнаваемости, а кто-то, наоборот, его потерял.

С одной стороны, кажется вполне естественным, что вокальные умения развивались вместе с лёгкими (лёгкие же были необходимы, чтобы дышать воздухом – считается, что сушу стали осваивать около 360–370 млн лет назад какие-то древние рыбы, подобные современным двоякодышащим).

С другой стороны, слуховая система наземных позвоночных – слуховые косточки, барабанная перепонка и т. д. – развилась позже (у рыб слух устроен иначе). Можно предположить, что первые наземные позвоночные могли как-то слышать голоса друг друга, только осталось понять, как именно.

Наконец, не всякий звук означает сообщение, и это относится к современным животным тоже. С теми же черепахами не всегда ясно, воспринимают ли они звуки друг друга как коммуникацию. Но на этот вопрос ответить проще, и сейчас авторы работы как раз собираются подробно выяснить, насколько осмысленно червяги, гаттерии и различные черепахи пользуются своими звуками.

Результаты исследований опубликованы в Nature Communications.

[ArefievPV]

Циклические затопления пещеры способствовали появлению нового типа многоклеточности у бактерий
https://elementy.ru/novosti_nauki/434033/Tsiklicheskie_zatopleniya_peshchery_sposobstvovali_poyavleniyu_novogo_tipa_mnogokletochnosti_u_bakteriy

Рис. 1. Возможно, этот «блинчик» из бактерий представляет собой новый тип многоклеточности. Это колония нитчатых бактерий Jeongeupia sacculi, по структуре похожая на жидкий кристалл. Темное пятно в середине — это область, где образуются мелкие округлые клетки (коккобациллы), которые станут своеобразными «спорами» колонии. Эта колония ведет себя как единый организм, что позволяет с натяжкой считать ее многоклеточным существом — но принципиально нового типа. Кадр из видео в обсуждаемой статье в eLife

В пещере на японском острове Кюсю найдена бактерия — дальняя родственница менингококка и гонококка. Она образует колонии, строение которых напоминает жидкие кристаллы. У этих колоний сложный жизненный цикл, привязанный к циклу затопления пещеры водой. Внутри колоний происходит разделение клеток по ролям: часть их них формируют тело колонии, а часть выполняют роль спор, которые ждут благоприятных условий, чтобы покинуть свою колонию и основать новые. Этот пример нового типа многоклеточности заставляет еще раз задуматься об определении многоклеточности как таковой и, возможно, дает ученым ключ к пониманию ее происхождения.

Два способа быть многоклеточным

Что значит быть многоклеточным? Этот вопрос может показаться неспециалисту странным и излишним. На первый взгляд, понятие многоклеточности интуитивно понятно: если в существе одна клетка, то оно одноклеточное, если больше — многоклеточное. Все в точности так, как во фразе девочки Ним, вынесенной в эпиграф этой статьи.

Однако не любое существо, визуально состоящее из многих клеток, является многоклеточным на самом деле. Диатомовые водоросли часто под микроскопом выглядят как цепочки клеток. Однако общий у них только минеральный панцирь. Каждая клетка живет сама по себе и никак не взаимодействует с соседками. Это такой многоквартирный домик на клеточном уровне (рис. 2).


Рис. 2. Два внешне похожих организма (изображены без соблюдения масштаба). Слева — диатомовая водоросль рода Chaetoceros. Она может показаться многоклеточной, но на самом деле состоит из абсолютно автономных клеток, объединенных лишь общим минеральным панцирем. Справа — цианобактерия рода Nostoc. Это по-настоящему многоклеточный организм, даже умеющий дифференцироваться на несколько типов клеток. Здесь показаны вегетативные клетки (более темные и мелкие) и гетероцисты (более светлые и крупные). Акинеты не показаны. Коллаж составлен на основе изображений с сайта biorender.com

Считается, что в едином многоклеточном организме клетки должны: 1) тесно взаимодействовать друг с другом, обмениваясь сигналами или веществами; 2) дифференцироваться, то есть делиться на разные по строению и функциям клеточные типы; 3) жертвовать своими интересами ради интересов организма, ограничивая свое размножение или подвергаясь апоптозу. Но даже эти три черты могут принимать довольно причудливые формы.

Мы привыкли, что многоклеточный организм формируется из одной клетки (зиготы), и все клетки организма — это ее потомки, то есть один клон. Но это лишь один из типов многоклеточности — он называется клональным.

Клональной многоклеточностью обладают все водоросли, растения, животные и грибы. Но, помимо них, ею обладают некоторые бактерии (!). Например, цианобактерии существуют в виде длинного нитчатого многоклеточного организма. А самые «продвинутые» из них (рис. 2) еще и делятся на три клеточных типа — вегетативные клетки (для фотосинтеза), гетероцисты (для фиксации азота), акинеты (это аналог бактериальных спор). Это поистине рекорд для бактерий. Существуют и другие примеры клональной многоклеточности у бактерий — например, нитчатые серные бактерии рода Beggiatoa.

Другой тип многоклеточности называется агрегативным. В этом случае многоклеточный организм формируется не в результате деления одной-единственной клетки, а «собирается» путем агрегации свободноживущих клеток. В таком случае получается организм-химера, состоящий из различных по генотипу клеток. Это не помешало такому типу многоклеточности возникнуть не менее 8 раз за всю историю живого мира, но, по-видимому, помешало ему завоевать мир, подобно клонально-многоклеточным организмам. Хотя, все равно любопытно, как бы выглядела цивилизация, где разум возник бы на базе существ вроде слизевика Dictyostelium discoideum?

Этот модельный агрегативно-многоклеточный организм в сытом состоянии живет себе одноклеточной жизнью, как обыкновенная амеба. Питается он, кстати, бактериями, но и разлагающейся органикой полакомиться не прочь. Но когда запасы того и другого иссякают, клетки диктиостелиума начинают сбиваться в скопления с образованием подвижных агрегатов, которые могут ползать как единое целое в поисках пищи. Когда же с пропитанием становится совсем плохо, агрегат превращается в грибоподобное плодовое тело. Клетки, вошедшие в состав «шляпки», рассеиваются в виде спор. А клетки, вошедшие в состав «ножки», погибают, не оставив потомков (рис. 3). Это настоящее самопожертвование клеток ради целостного организма.


Рис. 3. Вверху — красивые плодовые тела слизевика Dictyostelium discoideum напоминают инопланетные грибы. Фото с сайта en.wikipedia.org. Внизу — эти организмы формируются не из одной клетки, а путем агрегации множества свободноживущих амеб. Плодовое тело рассеивает споры, из которых снова прорастают амебы, и цикл повторяется. Рисунок подготовлен на основе изображений с сайта biorender.com

Dictyostelium discoideum относится к группе родственных эукариот, называемых диктиостелиевыми слизевиками. У них есть коллеги в мире бактерий, которых зовут миксобактерии. Они тоже хищники — и даже способны сбиваться в стаю, чтобы поохотиться на других бактерий. Когда еды становится мало, они также собираются вместе, чтобы образовать похожее на гриб плодовое тело и рассеять свои споры (рис. 4).


Рис. 4. Миксобактерии также обладают агрегативной многоклеточностью. A — в сытом состоянии это свободноживущие хищные бактерии, которые сбиваются в стаю или рой для охоты. B — в условиях голодания бактерии агрегируют с образованием многоклеточного плодового тела. Часть клеток плодового тела превратится в споры, которые начнут жизненный цикл заново. Рисунок из статьи J. Muñoz-Dorado et al., 2016. Myxobacteria: Moving, Killing, Feeding, and Surviving Together

В общем, многоклеточность у бактерий редко, но встречается, причем обоих типов. Уже этот факт способен удивить. Но теперь, похоже, и эту картину придется пересмотреть: в недавней статье японских ученых описан третий тип многоклеточности у бактерий.

Унесенные водой

Находка была сделана в лабиринте известняковых пещер на острове Кюсю в Японии. Он располагается по соседству с подземной рекой, которая иногда (особенно после дождей) затапливает пещеры (рис. 5, A). В образце, взятом с каменных стен этого лабиринта, авторы обнаружили новый вид бактерий, названный Jeongeupia sacculi. Этот вид принадлежит к семейству Neisseriaceae и, таким образом, является дальним родственником возбудителей гонореи и менингита.

Странности начинаются при попытке вырастить этот новый вид на чашке Петри с питательной средой. Обычно колонии бактерий непрозрачные: они могут быть блестящие или матовые, иметь различную окраску. Но этот вид удивил исследователей прозрачностью своих колоний, которые к тому же переливались всеми цветами радуги (рис. 5, B).


Рис. 5. A — пещера, в которой была обнаружена бактерия Jeongeupia sacculi. B — внешний вид колонии в лабораторной среде — она прозрачная и переливается разными цветами. С, D, E — строение колонии бактерий Jeongeupia sacculi: хорошо видно их упорядоченное расположение. Рисунок из обсуждаемой статьи в eLife

При микроскопическом исследовании выяснилось, что причина такой красочности — в упорядоченном расположении клеток бактерий в колонии. Их длинные вытянутые клетки-нити ориентированы параллельно друг другу и образуют, по сути, нематический жидкий кристалл. Подобные кристаллы (только, конечно, не из клеток, а из полимеров) формируют изображение в современных мониторах. Живой жидкий кристалл — это было, мягко говоря, что-то совсем новое.

Еще интереснее, что такое состояние не было статичным. На определенном этапе существования колоний в их середине образуются мелкие коккобациллярные клетки, которые скапливаются вместе. И самое интересное — когда колония была погружена в воду, эти коккобациллы быстро высвободились в свободное плавание. Впоследствии они осели на новых местах и проросли в новые колонии. Очевидно, такой же цикл бактерии проходят и в своей пещере: в «сухой» период созревают на ее стенах в виде колоний, где накапливаются коккобациллярные клетки, которые затем быстро распространяются по пещере в период затопления, давая начало новым колониям (рис. 6).


Рис. 6. Жизненный цикл бактерии Jeongeupia sacculi. 1 — колонии бактерий, имеющие строение жидкого кристалла, растут на стенках пещеры. 2 — в толще колоний формируются округлые коккобациллярные клетки, которые ждут своего часа (и удачных внешних условий). 3 — когда вода затапливает пещеру, коккобациллярные клетки вырываются на свободу. 4 — когда вода спадает, эти клетки, как споры, оседают на стенах пещеры и дают начало новым колониям. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в eLife

По большей части описательная работа (что необычно для нынешней науки) вскрыла необычный жизненный цикл колонии бактерий. Во-первых, колония (на первый взгляд) не связанных анатомически клеток размножалась как единое целое. Во-вторых, жизненный цикл колонии оказался тесно связан с присутствием или отсутствием воды. Это объясняется условиями обитания этого вида: он живет в пещере, которая периодически затапливается водой. В такой среде, конечно, координированное размножение позволяет извлечь максимальную выгоду из периода затопления. Самое необычное — что продуктом такой эволюции стала многоклеточность (хотя тоже весьма инопланетного вида).

Это не агрегативная многоклеточность — в жизненном цикле бактерии отсутствует фаза агрегации клеток в один многоклеточный организм. Сложно ее назвать и клональной: нет данных, что каждая колония происходит из одной коккобациллы. Перед нами просто высокоупорядоченная колония клеток. И единственное, что выдает в ней многоклеточную природу, — то, что при размножении она ведет себя как единый организм.

Такая экзотичная форма многоклеточности возвращает нас к вопросу об ее определении. Если речь идет о человеке, цианобактерии или даже диктиостелиевом слизевике, то все относительно просто: многоклеточным считается организм, который состоит из многих тесно связанных между собой клеток. Но в новой работе мы впервые столкнулись с тем, что что-то похожее на многоклеточность существует при отсутствии тесной анатомической связи между клетками.

Авторы предлагают новое определение многоклеточности: сообщество клеток является многоклеточным организмом, если оно эволюционирует как единое целое (а не каждая клетка справляется с естественным отбором по отдельности).

Помимо этого, такая тесная связь многоклеточности и условий существования (потоков воды) — серьезный аргумент в пользу теории «экологических строительных лесов» (ecological scaffolding), постулирующей ключевую роль экологии в возникновении многоклеточности. И хотя пока обсуждаемая статья не оказалась на первых полосах газет и журналов, она исключительна по степени влияния описания нового вида на ключевые биологические концепции. Возможно, в подземных пещерах скрывается еще немало видов, которые тоже заставят нас задаваться вопросом: что же это значит — быть многоклеточным?

[ArefievPV]

Под ледниками Антарктиды текут мощные реки
https://elementy.ru/novosti_nauki/434036/Pod_lednikami_Antarktidy_tekut_moshchnye_reki

Подо льдами Антарктиды в районе моря Уэдделла ученые впервые обнаружили несколько крупных постоянно действующих каналов, по которым талая вода поступает в океан. Самый большой из них имеет длину более 460 км. Это полноценная речная система со своими притоками, которая по протяженности и объемам переносимой воды превосходит Темзу. В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, авторы обсуждают механизмы появления мощных подледных потоков, а также риски, связанные с их нарастающей активностью.

Исследователи считают, что субгляциальные реки, подмывающие ледники, ускоряют их сползание в сторону океана. В районе, где проводились работы, большая часть континентального основания располагается ниже уровня моря, и, если покрывающие его ледники отделятся от континента, это, по мнению ученых, может привести к катастрофическим последствиям мирового масштаба — уровень океана разом поднимется на несколько метров.

Исследователи предполагают, что по мере роста летних температур в Антарктиде на поверхности ледников со временем там тоже могут начать образовываться озера талой воды. После этого темпы таяния антарктических ледников могут резко вырасти за счет возникновения петли положительной обратной связи: большее количество воды у основания будет способствовать увеличению скорости движения льда. При этом там, где ледник соприкасается со скальным основанием, вырастут темпы таяния, связанного с трением, что, в свою очередь, увеличит общий дебит подледных потоков.

Авторы отмечают, что их выводы относительно связи между темпами таяния и скоростью движения ледников носят предварительный характер, так как модель не учитывает такие важные параметры, как физические свойства пород основания и его топографию, и надеются восполнить этот пробел на следующем этапе исследования.

P.S. Не стал всё сюда тащить (там много картинок, схем и дополнительных пояснений), можно пройти по ссылке и просмотреть.

[ArefievPV]

Три ссылки на любопытный материал. Это три интервью (по порядку) Бориса Штерна с Михаилом Гельфандом, с Александром Марковым и с Михаилом Никитиным.

Происхождение жизни. От РНК‑мира к белкам
http://trv-science.ru/2022/05/proisxozhdenie-zhizni-ot-rnk-mira-k-belkam/
 
Александр Марков: «Я считаю вполне реальным, что в одной галактике есть несколько обитаемых планет»
http://trv-science.ru/2022/05/markov-abiogenesis/

Происхождение жизни. Следующие миллиарды лет
http://trv-science.ru/2022/05/nikitin-abiogenesis/

Колыбель жизни: геотермальные системы?
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436506/Kolybel_zhizni_geotermalnye_sistemy
Интервью Бориса Штерна с Арменом Мулкиджаняном
«Троицкий вариант» №16(360), 23 августа 2022 года

В дополнение к этому интервью с Арменом Мулкиджаняном:

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg250332.html#msg250332
(здесь ссылка на видео лекции и мой навигатор по лекции)

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg250335.html#msg250335
(здесь несколько цитат в качестве комментария к лекции)

[ArefievPV]

Гриб-бифштекс
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1657/Grib_bifshteks

На фото — съедобный гриб печёночница обыкновенная (Fistulina hepatica) с капелькой гуттационного (см. Guttation) экссудата. Печёночница относится к древоразрушающим грибам (ксилотрофам), вызывающим бурую гниль сердцевины (см. картинку дня Древесная гниль), она поражает преимущественно такие ценные древесные породы, как дуб и каштан. Встречается и на других лиственных, но редко.

Гриб поселяется на старых живых деревьях, относительно свежих пнях и очень часто — на сросшихся корнями дубах, один из которых спилен или обломан. Вообще, спилы, обломы, повреждения коры — основной путь поселения гриба на дереве. Наблюдения за гарями показывают, что расселение печёночницы активно происходит и при низовых пожарах, частично повреждающих нижнюю часть деревьев.

Печёночница — биотроф (см. Biotroph), то есть паразитирует на живом хозяине. В процессе роста внутри ствола гифы грибов-биотрофов выделяют вещества-супрессоры, подавляющие протекание иммунных реакций растения. Этот способ позволяет грибу питаться веществами живых, но ослабленных клеток, вынуждая растение направлять нужные соединения в нездоровую клетку. К моменту гибели ослабленных клеток гифы гриба добираются до живых.

Плодовые тела печёночницы однолетние, появляются со второй половины лета и до похолодания. Чаще всего их можно найти на развилках в зоне корней, поврежденной коре, спилах. В юном возрасте плодовые тела округлые, с возрастом вытягиваются «языком» или раскрываются «веером» — в зависимости от условий. Имеют боковую мясистую ножку.

С потребительской точки зрения гриб очень хорош. Плодовые тела съедобны без всяких условностей. Можно есть сырыми в салате или с соусом. Готовить тоже можно любым способом — сушка, варка, жарка, маринование. Везде гриб выглядит достойно.

Плодовые тела могут вырастать до размеров хорошей тарелки (30 см), имея при этом толщину сантиметров пять-шесть. Мякоть мясистая, верхняя кожица гриба толстая и студенистая с высоким содержанием пектинов. Если варить гриб вместе с кожицей, а потом остудить, можно получить грибы в желе насыщенного багрового цвета.

Плодовое тело на разрезе имеет красивую структуру. Срезы окисляются на воздухе и через некоторое время приобретают совсем уж мясной цвет. Недаром одно из английских названий печёночницы — гриб-бифштекс (beefsteak fungus), а русское название отсылает к схожести с печенью.

Среди прочих лесных собратьев печёночница выделяется заметным количеством кислот — яблочной, лимонной, аскорбиновой. Это чувствуется во вкусе гриба, что желательно учитывать при приготовлении. Аскорбиновой кислоты в 100 г — суточная доза для взрослого человека. В составе мякоти обнаружен также целый спектр полезных фенольных соединений.

На фото срезов плодового тела гриба старшего возраста в виде светлых полос хорошо заметен гименофор, несущий спороносный слой. Здесь печёночница тоже отличилась. Как многие трутовики и болетовые (любимые всеми белые грибы в том числе), она имеет трубчатый гименофор — массу трубочек, открывающихся вниз. Из них после созревания высыпаются споры. Но в отличие от всех остальных, трубочки у печёночницы не срастаются стенками, а существуют сами по себе. Индивидуалисты.

Ну и наконец, гуттация (от латинского gutta — «капля»). Владельцы комнатных растений тропического происхождения (монстер, филодендронов, спатифиллумов) давно привыкли к слезливости своих питомцев перед дождем. Нечто подобное происходит и у некоторых плодовых тел высших грибов. У трутовиков встречается довольно часто, особенно в семействе полипоровых (Polyporaceae). При этом изученность процесса оставляет желать лучшего.

Известно, что так же, как в аналогичных процессах у растений, гуттация у грибов представляет собой активную экссудацию воды и растворенных в ней ингредиентов: токсинов, алкалоидов, белков, ферментов, сахаров, аминокислот, органических кислот, витаминов, минеральных веществ и других. Существует предположение, что выделяемые плодовыми телами экссудаты являются выводимыми наружу продуктами обмена, но это одна из гипотез, и, судя по разнообразию и объему веществ в экссудатах, продукты обмена — лишь часть состава.

По высшим грибам исследований капель гуттации совсем немного. Искать гуттирующие плодовые тела, а потом бегом тащить их в лабораторию и исследовать — мероприятие для здоровья полезное, но ненадежное. Или грибов неурожай, или гуттировать они не хотят. Поэтому максимальное количество исследований гуттации проводится в лаборатории. Эксперименты продемонстрировали прямую зависимость содержимого экссудатов от среды и окружения.

Параллельно обнаружилось, что, манипулируя средой и окружением, можно вынудить мицелий продуцировать в виде экссудатов широкий спектр вторичных метаболитов (веществ, не участвующих в росте, развитии и размножении, но синтезируемых грибом). В их числе антимикробные соединения, антибактериальные и противовирусные, противогрибковые, инсектицидные и гербицидные, противоопухолевые. После обнаружения такой «золотой жилы» исследования сосредоточены преимущественно в прикладной области. А плодовым телам грибов, живущих в лесу, удалось пока сохранить в тайне как причины, так и механизм доставки метаболитов в красивые прозрачные капельки.

[ArefievPV]

За устойчивость к «черной смерти» человечество заплатило склонностью к аутоиммунным болезням
https://elementy.ru/novosti_nauki/434042/Za_ustoychivost_k_chernoy_smerti_chelovechestvo_zaplatilo_sklonnostyu_k_autoimmunnym_boleznyam

Недавняя публикация в журнале Nature открыла новую страницу эволюционной истории «черной смерти» — точнее, людей, ее переживших. Генетические исследования подтвердили, что чума оставила след в генах людей, сделав нас более устойчивыми к заражению ей самой, но более склонными к аутоиммунным заболеваниям.

Люди тех времен, очевидно, тоже должны были эволюционировать вместе с чумой — ее колоссальная смертность должна была стать мощнейшим фактором отбора.

Исследователи искали мутации не по всему геному (это затруднительно в останках XIV века), а только в генах, связанных с иммунной защитой. То есть поиск был в некоторой степени прицельным, хотя и очень широким. Подсчитывая распространенность аллелей генов среди умерших и выживших, а затем подвергая ее дальнейшему анализу, ученые пытались идентифицировать гены, которые повышали вероятность выжить в эпидемию «черной смерти» и могли быть поддержаны естественным отбором.

Эти данные показывают, что «черная смерть» стала временем быстрой эволюции человека в сторону большей устойчивости к чуме.

Но этот иммунитет имеет и обратную сторону — по всей видимости, те же варианты генов, которые защищали наших предков от чумы, делают нашу иммунную систему гиперреактивной, увеличивая риск аутоиммунных заболеваний — таких как болезнь Крона, системная красная волчанка и ревматоидный артрит. Это могло бы объяснить, почему они встречаются среди современных людей настолько часто. Так что, по всей видимости, «черная смерть» так и не оставила нас в покое и продолжает временами терзать в другом, аутоиммунном, обличье. Через века и через наши гены.

P.S. Подробности по ссылке (там есть и дополнительные пояснения, и рисунки/схемы красивые).

[ArefievPV]

Гнездо древесного стрижа
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1653/Gnezdo_drevesnogo_strizha

На фото — птенец блестящего клехо, или хохлатого древесного стрижа (Hemiprocne longipennis), сидит в гнезде и ждет родителя с кормом. «А где же гнездо?» — спросите вы. — А вот эта крохотная чашечка под его лапками, которая почти неотличима от древесного сучка.

Древесные стрижи (Hemiprocne) распространены от Индии до Юго-Восточной Азии, а также на Новой Гвинее и Соломоновых островах. Они непохожи на привычных нам настоящих стрижей (семейство Apodidae): умеют сидеть на ветвях деревьев благодаря направленному назад четвертому пальцу (у настоящих стрижей все четыре пальца смотрят вперед), гнездятся открыто, а насекомых добывают скорее как мухоловки, срываясь за ними с насеста и снова на него возвращаясь после поимки. Охотятся часто в сумерках и на рассвете, ориентироваться им помогают крупные глаза.

Древесные стрижи сооружают свои микрогнезда из кусочков коры, мха, лишайника и перьев, скрепляя всё это слюной. В строительстве принимают участие и самка, и самец. Гнездо имеет форму полублюдца, его диаметр — от 25 до 40 мм, глубина — 13 мм. Стрижи прикрепляют его к тонкой безлистной веточке на высоте 30 метров и выше. В гнезде размещается одно яйцо, вытянутое по вертикали. Чтобы его насиживать, птице приходится сидеть на ветке и накрывать яйцо нижней частью груди и брюшком. Гнезда древесных стрижей отличаются редким постоянством размера и формы — они должны быть такими, чтобы и яйцо помещалось, и края не выступали за тело насиживающей птицы.

Когда вылупившийся птенец уже не помещается в гнезде, он садится на ближайшую веточку. Быть на ней незаметным ему помогает покровительственная окраска пуха — издалека и не отличишь от сучка! К тому же в ожидании родителей он сидит, вытянувшись, словно веточка.

Выкармливают птенца оба родителя, этот процесс продолжается около 56 дней.

Крошечное гнездо древесного стрижа, сходное по размерам с гнездами колибри, надежно крепится к ветке дерева, оно незаметно для хищников и гнездовых паразитов (например, кукушек). А птица, насиживающая яйца, полностью скрывает гнездо под собой, защищая его от непогоды.

[ArefievPV]

Губан-праща
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1656/Guban_prashcha

На этом кадре из видео большеротый губан (Epibulus insidiator) готовится проглотить мелкую рыбешку, практически не сходя с места. А зачем перемещаться, если можно просто выдвинуть вперед челюсти? И займет это всего 0,05 секунд. За такой способ охоты в английской литературе эту рыбу чаще всего называют slingjaw wrasse — «губан с челюстью-пращой».

Все представители семейства губановых способны выдвигать челюсти при ловле добычи, однако большеротый губан особенно отличился: его челюсть в выдвинутом состоянии составляет до 65% длины головы. Это самая высокая степень выступания челюстей среди рыб.

Обитает большеротый губан на коралловых рифах в тропических водах Тихого и Индийского океана, а также в Красном море, на глубине от 1 до 40 метров. Питается небольшими и быстрыми организмами: рыбами и ракообразными. Взрослый губан может достигать 35 см в длину. Как и другие представители семейства, большеротые губаны — протогинные гермафродиты, то есть рождаются самками, а впоследствии становятся самцами. Самки бывают либо полностью темные, либо желтые. У самцов серая голова, за ней следует оранжевая полоса.

Как же прячутся столь длинные челюсти в небольшой голове рыбки? Секрет заключается в том, что чрезвычайно удлиненные кости верхней и нижней челюсти задвигаются за лобную кость и жаберную крышку соответственно. А выдвижение происходит за счет четырехзвенного рычажного механизма в основании головы. Осевой череп слегка приподнимается, одновременно крышечная кость поворачивается и как будто толкает межкрышечную кость, а та в свою очередь выталкивает с помощью связки нижнюю челюсть вперед. При этом поворачиваются также квадратная и верхнечелюстная кости.


Строение черепа большеротого губана с втянутыми (A) и выдвинутыми (B) челюстями: NCR — осевой череп, или мозговая коробка; DT — зубная кость; ART — сочленовная кость; IOP — межкрышечная кость; IOP-M lig. — связка между межкрышечной костью и нижнечелюстной; OP — крышечная кость; PMX — предчелюстная кость; MX — верхнечелюстная кость; PMX-MXlig. — связка между предчелюстной и верхнечелюстной костями; QU — квадратная кость; SOP — подкрышечная кость; VO — сошник; VO-IOP lig. — уникальная для рода Epibulus связка между сошником и межкрышечной костью. Длина масштабного отрезка — 1 см. Рисунок из статьи M. W. Westneat, P. C. Wainwright, 1989. Feeding mechanism of Epibulus insidiator (Labridae; Teleostei): Evolution of a novel functional system

Иметь телескопический рот крайне выгодно. Движение рта происходит в семь раз быстрее, чем перемещение всего тела рыбы, и требует меньших энергозатрат. Губан может неподвижно зависать в воде в ожидании неосторожной добычи вместо того, чтобы за ней гоняться.

Кроме того, при столь быстром выдвижении рта создается эффект всасывания, за счет образования вакуума в ротовой полости. Также длинная узкая челюсть помогает ловить добычу, которая укрылась в расщелинах или между камней.

Четырехзвенный рычажный механизм настолько оптимален, что встречается не только в природе, но и в технике. Например, в движении подшипников, шарнирных механизмов в подъемно-поворотных гаражных воротах, рулевом управлении автомобиля. В животном мире механизм функционирует в коленном суставе млекопитающих, суставах крыльев птиц, крыльях насекомых, челюстях змей и рыб.

[ArefievPV]

В лаборатории создали самую маленькую форму жизни, способную передвигаться
https://www.techinsider.ru/science/1569241-v-laboratorii-sozdali-samuyu-malenkuyu-formu-zhizni-sposobnuyu-peredvigatsya/
Японские ученые создали мельчайшую форму жизни, способную передвигаться самостоятельно. Это синтетические бактериальные клетки.

Ученые создали искусственные бактерии еще 12 лет назад. И вот сейчас биологам удалось дать им возможность двигаться.

В 2010 году ученые из Института Крейга Вентера представили первую в мире полностью синтетическую форму жизни – микроорганизм, полученный из синтетической хромосомы. С годами другие ученые усовершенствовали рецепт, чтобы придать организму наименьший и простейший возможный геном, позволяя ему расти и делиться аналогичным естественным клеткам образом.

Самая маленькая форма жизни

В новом исследовании ученые из Столичного университета Осаки отредактировали последнюю версию организма, известную как syn3, чтобы придать ей новую способность – движение. Эти синтетические бактерии обычно имеют сферическую форму и не могут передвигаться сами по себе, поэтому команда проводила эксперименты, в ходе которых добавляла к бактериям семь белков, которые, как считается, позволяют «природным» бактериям двигаться.

Эти белки были получены из вида бактерий под названием Spiroplasma, который имеет форму длинной спирали и может плавать, меняя направление вращения этой спирали. Когда в syn3 добавили белки, она сменила свою обычную круглую форму на спиралевидную, как у спироплазма, и смогла двигаться, используя ту же технику.

«Наш плавающий syn3 можно назвать "наименьшей мобильной формой жизни", способной передвигаться самостоятельно, — сказал профессор Макото Мията, соавтор исследования. — Ожидается, что результаты этого исследования помогут нам лучше понять эволюцию и происхождение подвижности клеток. Изучение самой маленькой в мире бактерии с наименьшим функциональным двигательным аппаратом может быть использовано для разработки движений микророботов, имитирующих клетки, или двигателей на основе белков».

[ArefievPV]

Под марсианской равниной Элизий существует гигантский мантийный плюм
https://elementy.ru/novosti_nauki/434045/Pod_marsianskoy_ravninoy_Eliziy_sushchestvuet_gigantskiy_mantiynyy_plyum

Считалось, что вся «внутренняя» тектоническая активность на Марсе прекратилась примерно три миллиарда лет назад и что с тех пор на Красной планете действовали лишь отдельные вулканы. Новые данные, полученные аппаратом InSight, показывают, что внутри Красной планеты продолжается бурная активность — по меркам геологии, конечно. На севере Марса ученые обнаружили область, где за последние 200 миллионов лет не раз происходили крупные извержения. Проанализировав результаты альтиметрических и сейсмических наблюдений, авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy, пришли к выводу, что под равниной Элизий расположен гигантский сгусток разогретого вещества — мантийный плюм.

Большинство моделей внутреннего строения Марса исходят из того, что конвекция там отсутствует, а вероятность образования молодых плюмов весьма низкая. Однако авторы обсуждаемой статьи уверены, что все свидетельствует о наличии под равниной Элизий крупного мантийного плюма. Это полностью меняет существующее представление о том, что Марс — мертвая в геологическом смысле планета. Получается, что в ее недрах до сих пор продолжается тепловая и геохимическая эволюция вещества и сохраняется внутренняя динамика.

Помимо чисто геологического интереса этот вывод имеет важно значение и для астробиологов, так как считается, что вероятность зарождения жизни на планете напрямую зависит от длительности функционирования ее внутренних геодинамических систем.

P.S. Дополнительно ссылка на интервью Алексея Кудря с Дмитрием Вибе:

Возникновение органики в межзвездных облаках
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436547/Vozniknovenie_organiki_v_mezhzvezdnykh_oblakakh

[ArefievPV]

Ученые обнаружили древнейшую ДНК. Ее возраст более двух миллионов лет
https://nplus1.ru/news/2022/12/09/world-oldest-DNA
Древняя экосистемная ДНК из формации Кейп Кобехавн в Гренландии в два раза старше предыдущего рекорда по древности — ДНК сибирского мамонта

Фрагменты древнейшей ДНК возрастом более двух миллионов лет обнаружили в формации Кейп Кобенхавн в Гренландии, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Этот генетический материал вдвое старше предыдущего рекорда — ДНК из кости сибирского мамонта. Найденные фрагменты помогли воссоздать экосистему из множества видов растений, животных и микроорганизмов, которая в то время переживала резкий климатический кризис.

В 2021 году исследователям удалось выделить и реконструировать ДНК трех мамонтов из сибирской вечной мерзлоты — на тот момент это был самый древний когда-либо найденный генетический материал. На основе полученных данных ученым удалось больше узнать об эволюции мамонтов. Например, оказалось, что в раннем плейстоцене на востоке Сибири обитали две независимые популяции этих травоядных, а североамериканские мамонты Колумба происходят от гибридов между этими эволюционными линиями.

Чаще всего ДНК деградирует со временем, рассыпаясь на мелкие фрагменты, но иногда материал попадает в подходящие температурные и химические и стабилизируется. А с развитием технологий выделения и секвенирования такие древние образцы стало возможным интерпретировать. Так, уже при находке ДНК сибирского мамонта стало ясно, что таким образом можно исследовать и более древнюю ДНК, главное — найти нужные пробы.

Ими оказались образцы, которые хранились в лаборатории университета Копенгагена, которой руководит датский биолог-эволюционист Эске Виллерслев (Eske Willerslev). Еще в 2006 году Виллерслев привез некоторые из образцов из Гренландии, где его команда собрала материал из формации Кейп Кобенхавн — отложений замерзших грязи и песка, образовавшиеся около двух миллионов лет назад. Исследователям повезло, поскольку древняя ДНК хорошо сохранилась — по-видимому, благодаря связыванию с минералами в глине.

Установить последовательности ДНК в образцах удалось лишь с развитием методов секвенирования нового поколения — для этого исследователи создали 65 ДНК-библиотек для секвенирования на платформе Illumina, из которых получили более 16 миллиардов прочтений. Эти последовательности ДНК сравнили с существующими базами данных с геномами современных животных, растений и микроорганизмов.

Таким образом удалось воссоздать целую экосистему Кейп Кобенхавн два миллиона лет назад. Исследователи отнесли ее к экосистемам бореального леса со смешанной растительностью из тополей, берез и туи, а также разнообразными бореальными и арктическими травами и кустарниками. В ней также присутствовали предковые формы современных зайцев, северных оленей, грызунов и гусей. Кроме того, биологи обнаружили генетический материал мастодонтов. Морские виды — такие как мечехвост или зеленые водоросли — поддерживали более теплый климат по сравнению с современным, считают ученые.

Эпоха, к которой принадлежит найденная ДНК, — между поздним плиоценом и ранним плейстоценом — по климату напоминает глобальное потепление; в Кейп Кобенхавн средняя температура тогда была на 11-19 градусов Цельсия выше. Анализ найденной ДНК позволит предположить, как древние виды адаптировались к условиям климатических изменений, и предсказать долгосрочные изменения экосистем в условиях современного глобального потепления.

Недавно биологи также выделили ДНК из более молодого образца — четырехтысяечлетней пряди человеческих волос, которую нашли в Судане. Оказалось, что этот человек был генетически близок к ранним скотоводам, проживавшим в Восточной Африке.

[ArefievPV]

АТФ стал универсальной «энергетической валютой» благодаря простоте пребиотического синтеза
https://elementy.ru/novosti_nauki/434046/ATF_stal_universalnoy_energeticheskoy_valyutoy_blagodarya_prostote_prebioticheskogo_sinteza

В организме человека существует с полдюжины фосфорилированных нуклеотидов со сходными строением и запасом энергии в молекуле. Но из них только аденозинтрифосфат (АТФ) является универсальной «энергетической валютой» клетки. До недавнего времени было не очень понятно, почему эволюция выбрала именно АТФ для этих целей. Группа британского биохимика Ника Лейна показала, что возможная причина — простая реакция синтеза АТФ в предбиологических условиях, которая невозможна в случае других нуклеотидов.

Пришлось проникать еще глубже и пытаться смоделировать реакции, которые могли идти еще до появления белков и нуклеиновых кислот, — на минеральных катализаторах древней Земли. Так родилась гипотеза «мономерного мира» — совокупности химических реакций между органическими веществами, которые происходили где-то на древней Земле (скорее всего — в минеральных протоклетках «черных курильщиков»), использовали неорганические соединения в качестве катализаторов и потом были унаследованы возникшими клетками.

Если на древней Земле все происходило именно так, как смоделировали исследователи, то причина предпочтения АТФ понятна. И РНК-мир, и наш белковый мир «унаследовали» — а скорее, «подхватили» — реакции, которые были возможны в «мономерном мире». В итоге получается, что в наших клетках с их огромными метаболическими возможностями, большим набором ферментов и гибкой эволюцией выбор «энергетической валюты» все еще определяется связыванием железа и нуклеотида в водном растворе. В точности как в известном анекдоте, где объясняется, почему размер космической ракеты в XXI веке определяется шириной крупа лошади.

[ArefievPV]

Паразит паразита паразита: как внутри крохотной амебы процветает большой вирус
https://www.techinsider.ru/science/13173-parazit-parazita-parazita-bolshoy-virus-krokhotnoy-ameby/

Взяв образец жидкости для контактных линз, которыми пользовался один пациент, французские биологи обнаружили в нем амеб, а в них — гигантский мимивирус.

Дальше — больше: внутри вируса нашелся еще один, паразитирующий на жизненном цикле первого. А внутри него — тоже нечто вроде паразитов, подвижные генетические элементы, фрагменты ДНК, которые скрываются и размножаются в геноме хозяина.

Они получили название трансповироны (transpovirons). Новый же вирус-гигант (размерами он потянет на полноценную бактерию) авторы назвали Lentille, показав, что он является мимивирусом Вирус, паразитирующий на нем, получил имя Sputnik 2.

Впрочем, наиболее интригующим, пожалуй, стало обнаружение трансповиронов. Ученые выяснили, что внутри вирофагов Sputnik 2 имеются кусочки ДНК, не относящиеся к геному ни самого вирофага, ни мимивируса, ни амебы. Количество этой ДНК в 14 раз превышало ДНК мимивируса, после выяснения ее нуклеотидной последовательности выяснилось, что ни в каких базах ДНК подобные фрагменты не значатся. Из этого ученые и заключили, что столкнулись с уникальным типом подвижных генетических элементов.

Такие фрагменты ДНК — чистый информационный вирус, способный лишь встраиваться в ДНК хозяина, скрываться и удваиваться вместе с ней, а нередко и отдельно от нее, накапливаясь нередко в геноме десятками и сотнями одинаковых копий.