home
user-header

                        
                        
Новости биологии
18 июня 2018 г., 16:26 330

Дайджест новостей биологии: В джунглях Эквадора нашли 5 новых видов змей, питающиеся улитками. 4 вида находятся на грани вымирания. В янтаре из Мьянмы нашли далекого предка лягушек, жившего еще вместе с динозаврами. Пауки-крабы используют паутины как датчик скорости и направления ветра. Шмели научились различать цветы не только по запаху, но и по визуальному узору. Китайские ботаники впервые нашли на растениях наночастицы золота. Золото, скорее всего, имеет антропогенное происхождение. Российские биологи нашли в опарышах - личинках мясной мухи - мощное средство, повышающее эффективность лечения антибиотиков.

Далекий предок лягушек, застрявший в смоле.


 

1. Обнаружено пять новых видов змей, питающихся улитками

Четыре вида из пяти уже находятся на грани вымирания.

 

Международная команда ученых открыла пять новых видов змей, обитающих в Эквадоре и Перу. Их исследование опубликовано в журнале ZooKeys.

 

Во время экспедиций в тропические леса Эквадора, проходивших в период с 2013 по 2017 год, биолог Алекс Пирон (Alex Pyron) из Университета Джорджа Вашингтона открыл три из пяти новых видов змей: Dipsas bobridgelyi, Sibon bevridgelyi и Dipsas klebbai. В то же время два других вида (Dipsas oswaldobaezi и Dipsas georgejetti) обнаружили ученые из Эквадора и Перу.

 

Чтобы подтвердить открытие, исследователи построили эволюционное древо змей Dipsadini, основываясь на 298 последовательностях ДНК. Убедившись в качестве новой информации, они внесли в структуру пять новых видов. Форма челюстей «новичков» изменена так, что позволяет буквально высасывать улитку из раковины.

 

<em>Dipsas georgejetti / ZooKeys</em>

Dipsas georgejetti (ZooKeys)

 

Автор работы Алехандро Артега (Alejandro Arteaga) рассказал об опасностях, грозящих змеям: «Хотите верьте, хотите нет, но есть целая группа змей, для которых улитки — это пища богов. К сожалению, четыре из пяти установленных нами вида уже находятся на грани вымирания, из-за того, что леса, где они обитают, почти полностью уничтожены. Мы подозреваем, что существует множество других таких видов, описание которых может скоро появиться. К сожалению, времени, чтобы найти их, все меньше. Эти змеи не опасны для людей, но люди опасны для них».

 

В прошлом году ученые нашли змею, чья кожа в 15 раз толще, чем у других змей, а структура коллагенового слоя под чешуйками напоминает структуру дермиса носорога.

 

2. Палеонтологи нашли древнейшую лягушку в янтаре

В янтаре сохранился уникальный образец далекого предка лягушки, жившего в эпоху расцвета гигантских динозавров.

Далекий предок лягушек, застрявший в смоле.

 

Отряд бесхвостых земноводных, куда сегодня входят лягушки и жабы, имеет большую эволюционную историю протяженностью свыше 200 миллионов лет. Однако их окаменелости встречаются крайне редко: уже в то время эти животные обитали в основном в пресных водоемах или в других влажных условиях, которые не способствуют сохранению останков.

 

До сих пор древнейшее свидетельство жизни лягушек во влажных лесах датировалось 66 миллионами лет назад, а старейшие образцы в янтаре — 40 миллионами лет назад. Однако недавняя статья, опубликованная в журнале Scientific Reports, устанавливает новый рекорд.

 

Один из образцов (слева) сохранил узнаваемые лягушачьи конечности, другой (справа) — почти целый череп / ©Lida Xing, Florida Natural History Museum

Один из образцов (слева) сохранил узнаваемые лягушачьи конечности, другой (справа) — почти целый череп (Lida Xing, Florida Natural History Museum)

 

Стоит вспомнить, что 66 миллионов лет назад произошло Мел-палеогеновое вымирание, уничтожившее нелетавших динозавров и освободившее массу экологических ниш, которые ринулись заполнять выжившие организмы. Считается, что лягушки (как и млекопитающие) были в числе этих существ, выигравших от гибели конкурентов, и быстро менялись, осваивая новые доступные места обитания.

 

Находка, представленная Дэвидом Блэкберном (David Blackburn) и его коллегами из США и Китая, сохранила первые останки предка лягушки, дошедшие до нас еще из середины мелового периода — 99 миллионов лет назад. Вымерший вид получил название Electrorana limoae. Обнаружить его удалось среди знаменитых янтарей Мьянмы, которые донесли нам и другие уникальные останки той эпохи, включая хвостатых пауков и муравьев-вампиров.

 

©Ed Stanley, Florida Natural History Museum

Ed Stanley (Florida Natural History Museum)

 

Земноводное сохранилось замечательно, позволив ученым провести компьютерную томографию и получить трехмерную модель давно исчезнувшего животного, хотя основная часть его мягких тканей за прошедшее время уже разложилась. Ученые полагают, что Electrorana населяли влажные леса, хотя анатомически они близки к сегодняшним жабам-жерлянкам и жабам-повитухам, которые никак не являются тропическими.

 

3. Пауки-парашютисты определили силу ветра перед полетом

Крупные пауки-крабы из семейства Thomisidae используют паутину для воздушных полетов, и, прежде чем взлететь, проводят серию «метеорологических наблюдений» — оценивают скорость и направление ветра. Когда ветер становится оптимальным, пауки делают трехметровый многослойный «воздушный шар» из двух видов волокон паутины, на котором ветер поднимает их в воздух, пишут ученые из Германии в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology.

PLOS Biology

 

Пауки из некоторых семейств (Linyphiidae, Araneidae, Lycosidae, Thomisidae) могут использовать «воздушный шар» из паутины для перелетов, иногда на очень большие дистанции. Обычно воздушным транспортом пользуются недавно вылупившиеся пауки, которые спасаются от каннибализма или нехватки пищи. Некоторые взрослые пауки также перелетают на новые места, обычно они бывают не больше трех миллиметров в размере. Однако пауки-крабы из семейства Thomisidae — парашютисты тяжелого класса. Они весят до 25 грамм и могут быть до шести миллиметров длиной.

 

Объектом исследования Мун Сон Чо (Moonsung Cho) и его коллег из берлинского Технического университета стали взрослые пауки-крабы рода Xysticus. Ученые провели эксперименты в поле, а также в лаборатории, с использованием аэродинамической трубы. В полевом эксперименте участвовали 14 пауков, которых выпускали на искусственные гипсовые платформы в форме гриба на высоте чуть больше метра. На такой платформе паук мог просто отыскать самую высокую точку и приготовиться к полету.

 

Большинство пауков взлетало с платформы «на цыпочках», подняв брюшко вверх и развернув его по направлению ветра. Перед взлетом пауки поднимали поочередно или вместе передние ноги на несколько секунд, после чего ориентировали тело по направлению ветра. При скорости ветра до трех метров в секунду пауки выпускали веер паутинных нитей и взлетали с помощью них в воздух.

 

Оказалось, что взлетая «на цыпочках», пауки оставляли прикрепленный к платформе страховочный «трос», идущий от брюшка. Эта нить безопасности достигала длины три-пять метров, и микроскопические исследования показали, что она состояла из двух паутинных волокон. Пауки распластывались и выпрямляли ноги не только в момент взлета, но и в полете. Лабораторные эксперименты с использованием аэродинамической трубы позволили собрать 11 образцов «воздушных шаров». «Шары» состояли из веера нитей длиной чуть больше трех метров — двух толстых нитей (в среднем 722 нанометра толщиной) и до 60 тонких нитей (в среднем 211 нанометров толщиной).

 

 

Для успешного путешествия на «воздушном шаре» паукам лучше всего подходят восходящие воздушные потоки. Расчеты показали, что восходящие потоки с большей вероятностью возникают при низкой скорости горизонтального ветра. Активно определяя скорость и направление ветра, пауки могут отправляться в полет только тогда, когда условия для этого наиболее подходящие и путешествие обещает быть удачным.

 

Ранее у крупных пауков-крабов была обнаружена способность к управляемому планированию с большой высоты, а большинство пауков, способные к полету на паутинном шаре оказались способны также передвигаться по воде.

 

4. Шмели научились различать цветы по двум разным подсказкам

Земляные шмели могут находить самый выгодный для сбора нектара цветок не только по особому распределению запахов на его лепестках, но и по визуальному узору. Британские ученые выяснили, что, выучив распределение запахов цветка, из которого можно получить вознаграждение, шмели затем выбирают цветы с похожим окрасом. Статья опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

 

За запах цветков отвечает распределение на их лепестках летучих органических веществ, которые производят различные органы растения. Каждый цветок имеет свой определенный узор распределения запаха и служит, таким образом, своеобразным навигатором для опылителей. Разумеется, запах — не единственный сигнал, который могут использовать опылители для эффективной навигации. Они также могут распознавать зрительные и тактильные сигналы, а сам цветок — соединять сигналы сразу нескольких сенсорных модальностей: например, место высокой концентрации пигмента в лепестке может отличаться шероховатостью. До сих пор, однако, неизвестно, способны ли опылители соотносить различные сенсорные сигналы отдельных цветков в единый узор.

 

Изучить эту способность на примере земляных шмелей решили ученые из Бристольского университета под руководством Шона Рэндса (Sean A. Rands). Для эксперимента они использовали искусственные цветы: белые пластиковые диски с 24 небольшими отверстиями. Отверстия определенного расположения (либо крест, либо круг) были пропитаны маслом перечной мяты, запах которой привлекает шмелей. Самих насекомых разделили на две группы и обучили их «опылять» только пластинки с определенным узором, помещая в обработанные мятой отверстия вознаграждение — раствор сахарозы.

 

Во время тренировки шмелям давали выбор из нескольких цветов с разным узором запахов мяты и вознаграждением (или отталкивающим стимулом) в центральном отверстии. В зависимости от группы обучения шмели получали раствор сахарозы из центрального отверстия цветков с крестовым узором, а из центрального отверстия цветков с круговым узором — солевой раствор (отталкивающий) или обычную воду. Обучение считалось успешным, если насекомое пило из центрального отверстия с сахарным раствором хотя бы 8 раз из 10; ученые также отмечали, сколько раз каждая особь садилась на отверстия определенного узора. 

 

University of Bristol

 

После успешного прохождения обучения ученые заменили обонятельные стимулы на зрительные: вместо привлекающего запаха перечной мяты узор пометили, раскрасив отверстия в красный цвет. Исследователи заметили, что шмелей больше (p = 0,002) привлекали те цветы, расположение красных отверстий на которых соответствовало уже выученному узору запахов.

 

Ученые также провели дополнительный эксперимент, в ходе которого шмелям необходимо было научиться искать вознаграждение в цветках, в которых узор зрительных стимулов отличался от обонятельных. Авторы заметили, что шмелям необходимо гораздо меньше времени на обучение, если два сенсорных узора соответствуют друг другу.

 

Количество приземлений на «цветок» с круговым (белый) или крестовым (серый) визуальным узором до завершения успешного обучения при (слева направо) круговом и крестовом обонятельном узоре и без запаха (Rands et al. / Proceedings of the Royal Society B, 2018)

 

Ученым, таким образом, удалось показать, что шмелям не только удается определить наиболее выгодный для сбора нектара цветок по узору запаха, который он источает, но также и перенести это знание на другую сенсорную систему — зрительную. Полученные результаты говорят в пользу существования в системе восприятия шмелей кросс-модальности — способности определять объект (в данном случае — цветок) с помощью не одной сенсорной модальности, а нескольких (в данном случае — обонятельной и зрительной). Подобным восприятием обладает и человек: к примеру, кричащего человека мы можем определить не только по звуку крика, но и по соответствующему выражению лица, причем даже в том случае, если изображение лица не сопровождается звуком. 

 

Зимой та же группа ученых обнаружила, что при поиске наиболее выгодных для сбора нектара цветков шмели могут ориентироваться на тепловой узор внутри него: распределение тепла внутри такого узора может варьироваться в пределах двух градусов, чего вполне достаточно для того, чтобы привлечь насекомое.

 

5. Золотые наночастицы впервые обнаружили в диких растениях

Китайские ученые впервые обнаружили золотые наночастицы в растениях, выросших в диких условиях. По всей вероятности, эти наночастицы имеют антропогенное происхождение и уже в таком виде попали в растения из почвы или воздуха, пишут ученые в журнале Environmental Chemistry Letters.

Мелколепестник канадский (Erigeron canadensis)

 

Многие растения способны всасывать из почвы и накапливать в себе наночастицы некоторых металлов, в частности железа, меди или золота. При этом для большинства металлов этот эффект можно вызвать только искусственным образом, и в естественных условиях наблюдать его не удавалось. Поэтому механизмы взаимодействия металлических наночастиц с клетками растений изучены довольно мало, а результаты этих исследований противоречивы: по некоторым данным, эти частицы могут приводить к ускорению роста, а по другим — наоборот, обладают фитотоксичностью.

 

При этом и влияние этих процессов на экосистемы неоднозначно: с одной стороны, накопление металлов в растениях может оказывать положительное влияние и, например, приводить к очищению почвы, с другой стороны оно плохо сказывается на здоровье некоторых животных. Например, исследование влияния на растения золотых наночастиц проводилось только в искусственных условиях: растения выращивались специально для исследований, а состав почвы при этом строго контролировался. Наблюдать же накопление золотых наночастиц в естественных условиях не удавалось. Однако именно эти случаи могли бы прояснить механизмы взаимодействия наночастиц с тканями растений и зависимость физиологического эффекта от размера, формы и других свойств частиц.

 

Китайские биологи Сяоэнь Ло (Xiaoen Luo) и Цзяньцзинь Цао (Jianjin Cao) из Университета Сунь Ятсена впервые обнаружили, что растения могут накапливать в себе золотосодержащие наночастицы и в естественных условиях. Ученые исследовали два вида растений: двухлетний мелколепестник канадский (Erigeron canadensis) из семейства сложноцветных и многолетнюю крапиву китайскую или рами (Boehmeria nivea) из семейства крапивных. Поперечные срезы стеблей этих двух растений биологи изучили с помощью просвечивающей электронной микроскопии и обнаружили в тканях наночастицы, содержащие золото. Большая часть этих частиц была расположена вокруг цитоскелета, они имели сферическую или слегка вытянутую форму, а их размер составлял от 5 до 50 нанометров. При этом размер частиц зависел от вида: в мелколепестнике эти частицы были крупнее (от 20 до 50 нанометров), а в рами — в несколько раз меньше (от 5 до 15 нанометров).

 

Фотография золотосодержащей наночастицы, найденной в мелколепестнике. На фоне представлен энергодисперсионный рентгеновский спектр этой частицы, который говорит о ее элементном составе (X. Luo & J. Cao / Environmental Chemistry Letters, 2018)

 

Анализ состава наночастиц с использованием электронной и рентгеновской спектроскопии показал, что в растениях можно найти два вида частиц: одни содержат только золото и кислород, а другие — еще медь и хлор. Ученые отмечают, что содержание золота в земной коре в этой области очень низкое, поэтому, вероятнее всего, источник частиц все же антропогенный. Скорее всего, это расположенный вблизи точки сбора образцов гальванический цех, в технологическом процессе которой используется золото. При этом, скорее всего, именно в виде наночастиц золото и было впитано из почвы или воздуха.

 

В будущем ученые планируют более внимательно исследовать пути переноса искусственно полученных наночастиц в естественных условиях, что может определить механизмы взаимодействия антропогенных источников загрязнения окружающей среды с природными экосистемами.

 

Золотые наночастицы — далеко не единственный тип наночастиц, которые применяют для увеличения скорости роста растений. Например, американские исследователи использовали для повышения урожайности помидоров аэрозоли, содержащие наночастицы оксидов титана и цинка. В результате увеличения процента поглощенного листьями света и создании питательной среды для растений массу урожая удалось поднять на 80 процентов.

 

6. Биологи СПбГУ нашли мощного "киллера" бактерий

Биологи из Санкт-Петербурга смогли повысить эффективность работы антибиотиков в борьбе с самыми опасными микробами, изучая молекулы, которые вырабатывают опарыши, личинки мясных мух, сообщает РИА Новости. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Infection and Drug Resistance.

 

"Биопленки гарантированно осложняют заживления ран. Причиной более 80% всех случаев хронических язв и незаживающих ран становятся эти сложно организованные микробные сообщества. Наши опыты помогут повысить эффективность антибиотиков, многие из которых считались неэффективными в отношении биопленочных инфекций", — рассказывает Сергей Черныш из Санкт-Петербургского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

 

В последние годы перед медиками все шире и острее становится проблема появления так называемых "супер-бактерий" – микробов, стойких к действию одного или нескольких антибиотиков. Среди них есть как редкие возбудители инфекций, так и очень распространенные и опасные патогены, такие как золотистый стафилококк (Staphilococcus aureus) или пневмококк (Klebsiella pneumoniae). Возникла реальная опасность того, что все антибиотики потеряют свою эффективность и медицина вернется в "темные века".

 

Поэтому ученые сегодня начали искать антибиотики и похожие на них молекулы в самых неожиданных местах. К примеру, в начале 2016 года китайские биологи рассказали о том, что им удалось найти новые антибиотики в желудке гусениц хлопчатниковой совки, чьи бактерии-симбионты помогают насекомому защищаться от инфекций, производя токсины, убивающие других бактерий. Аналогичные молекулы были найдены в крови варанов и крокодилов.

 

Черныш и его команда уже несколько лет изучают подобные вещества, которые они обнаружили внутри тела опарышей, личинок мясных мух. Природные антибиотики помогают этим насекомым выжить в условиях тотальной антисанитарии и постоянного контакта с миллиардами микробов, разлагающих тухлое мясо и другую органику.

 

Два года назад российские биологи смогли выделить экстракт этих молекул из тела личинок и использовать его для повышения эффективности ряда "антибиотиков последней надежды". Эти же опыты поставили перед ними первую большую проблему – попытка выделить отдельные вещества из этой смеси закончилась неудачно.

 

Несмотря на это, подобную смесь белков, как показали последние опыты Черныша и его команды, можно использовать для усиления действия обычных антибиотиков и борьбы с так называемыми биопленками —  структурами из сахаров и других вязких веществ, которые выращивают колонии микробов на поверхности тканей тела. Они защищают микробов от внимания иммунных клеток и создают им благоприятные условия для жизни, что многократно осложняет борьбу с инфекцией.

 

Как правило, появление биопленки повышает стойкость микробов к действию антибиотиков в десятки и даже тысячи раз, однако добавление экстракта из крови мясных мух фактически обнуляло этот эффект. В некоторых случаях, к примеру, при борьбе с биопленками стафилококка, "белковый коктейль" опарышей повышал эффективность работы некоторых антибиотиков в 300-500 раз.

 

Причиной этого, как выяснили ученые, было то, что природные антибиотики уничтожали так называемые клетки-персистеры – особую популяцию микробов, на которые обычные лекарства не действуют и которые играют ключевую роль в формировании биопленок.

 

Сейчас ученые работают над созданием технологий, которые позволяли бы производить этот экстракт в массовых количествах, используя культуры опарышей. Как надеются Черныш и его коллеги, успешная реализация этой идеи позволит найти новые методы борьбы с самыми тяжелыми болезнями и "воскресит" многие антибиотики, которые сегодня считаются неэффективными и бесполезными.

 

По материалам Naked Science (1, 2), N+1 (3, 4 и 5), Научная Россия (6)

#естественные_науки, #медицина, #наукороссия

Избранное
  • Мне рассказывали, что во время ВОВ у тех тяжелораненых у которых в открытых ранах появлялись личинки мух, их собирали и потом рано быстро затягивалось и заживало. И рассказывали, что в рану сахар сыпали.

    • Автор
      18 июня 2018 г., 17:02
      Сур Бере   Пожаловаться

      Телепортация, опарыши едят омертвевшие ткани и не трогают живое мясо. Для лечения ран его использовали довольно давно.

  • А у тех у которых раны сразу обрабатывали и бинтовали, у них долго заживало

  • 18 июня 2018 г., 17:11
    nebabushka   Пожаловаться

    На примере с опарышами очень отчетливо проявилась "спиралевидная" сущность эволюции и истории:))) Стоило изобрести-открыть-создать антибиотики, чтобы вновь вернуться...нет,не к корням, а к червям, аххаххах. 

  • 18 июня 2018 г., 18:46
    ursar   Пожаловаться

    все таки новое это хорошо забытое старое

Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться
с помощью аккаунта в соц.сети
Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации