Ноябрь 15th, 2009
Одно из первых наблюдений взаимодействия нейтрино в пузырьковой камере.
Если вы думаете, что вакуум – это настоящая пустота, то вы сильно ошибаетесь. Даже холодное межзвездное пространство, не говоря уж об искусственно созданном вакууме, не так уж и пусто. На один кубометр Вселенной в среднем приходится один протон и один электрон. Еще в этом же кубике в среднем бывает 500 миллионов реликтовых фотонов и столько же реликтовых нейтрино. Наша Вселенная не только светится изнутри, с первой миллисекунды Большого Взрыва, но и «нейтринится» настолько же интенсивно.
Ноябрь 12th, 2009
Скорпионницы — реликтовый отряд насекомых, в котором сейчас насчитывается около 600 видов. Оказалось, что эти насекомые были превосходными опылителями еще до появления цветковых растений. Фото с сайта www.diary.ru/~elruu
Детальное изучение ротовых частей ископаемых скорпионниц привело палеозоологов к выводу, что эти насекомые питались нектаром и участвовали в опылении растений. Найденные виды скорпионниц существовали около 165–160 млн лет назад, во время господства голосеменных, то есть до появления цветковых растений. Ученые заключили, что энтомофилия — широко распространенная среди цветковых растений стратегия опыления насекомыми — зародилась тоже до появления цветковых растений: первыми эту стратегию «изобрели» голосеменные.
Считается, что развитие цветковых растений и насекомых — это прекрасный пример коэволюции групп, или сопряженной эволюции. Действительно, существование насекомых и цветковых растений неотделимо друг от друга, и их эволюционное развитие тоже тесно увязывается друг с другом. Увеличение разнообразия тех или иных групп насекомых соотносится с развитием конкретных групп цветковых растений, а ускорение развития всего класса насекомых в раннем мелу объясняется началом распространения цветковых растений.
Ноябрь 9th, 2009
Мимикрия у ядовитых бабочек рода Heliconius: редкие формы маскируются под более массовых, чтобы хищники быстрее учились не нападать на них. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Бабочки Heliconius cydno alithea, живущие в Эквадоре, делятся на две формы: желтую и белую, маскирующиеся под два разных вида ядовитых родственниц. Оказалось, что желтые самцы предпочитают желтых самок, однако белых самцов в равной степени привлекают самки обоих цветов. Никакой выгоды от избирательного скрещивания с себе подобными желтые бабочки, по-видимому, не получают, потому что потомство от смешанных браков оказывается либо желтым, либо белым (не промежуточным). Этот пример показывает, что неполная репродуктивная изоляция (которую обычно рассматривают как первый шаг к видообразованию) может зародиться внутри единой популяции даже в том случае, если изолирующие механизмы не дают адаптивного преимущества и поэтому не могут поддерживаться отбором.
Ноябрь 9th, 2009
Открытые разработки фосфатов в Западной Сахаре. Фото с сайта photobucket.com
Фосфор — незаменимый элемент питания растений (как, впрочем, и всех других организмов). Поддержание высоких урожаев сельскохозяйственных культур, необходимое для обеспечения продовольствием растущего населения Земли, возможно только благодаря массированному применению минеральных удобрений. Фосфорные удобрения получают, разрабатывая имеющиеся в некоторых местах залежи горных пород, богатых фосфатами. Связанный растениями фосфор переходит далее по пищевым цепям (достается животным, в том числе и человеку), выделяется с продуктами обмена, попадает в сточные воды, реками выносится в океан, где в конце концов оказывается в морских осадках, но уже в очень рассеянной форме. Таким образом, имеющиеся на Земле запасы фосфатов — это фактически невозобновляемые, исчерпаемые ресурсы. На какое время их хватит человечеству? В редакционной статье, опубликованной недавно в журнале Nature, дан анализ экспертных оценок складывающейся ситуации. Прогноз экспертов не слишком оптимистичен: фосфора нам хватит не более чем на 50–125 лет.
Ноябрь 9th, 2009
Голубая австралийская квакша (Litoria caerulea) — один из многих видов земноводных, страдающих от всесветно распространенной кожной болезни хитридиомикоза, вызываемой патогенным грибком Batrachochytrium dendrobatidis (Bd). Опыты, проведенные на лягушках этого вида, показали, что смерть зараженных этим грибком животных наступает в результате остановки сердца, вызванной нарушением транспорта ионов через покровы. Фото с сайта en.wikipedia.org
Численность земноводных на всей планете в последние десятилетия стремительно сокращается. Одна из причин этого сокращения — кожная болезнь хитридиомикоз, вызываемая патогенным хитридиомицетом. Исследования хитридиомикоза продолжаются уже не один год, но до сих пор было непонятно, почему земноводные гибнут от этого заболевания. Опыты, проведенные группой австралийских исследователей на голубых австралийских квакшах, показали, что смерть зараженных животных наступает от остановки сердца, вызванной нарушением транспорта ионов через кожные покровы, приводящим к снижению концентрации ионов натрия и калия в крови. Однако некоторые земноводные устойчивы к хитридиомикозу, поскольку у них на коже присутствуют симбиотические бактерии, которые вырабатывают вещество, подавляющее рост патогенного грибка. Возможно, что впоследствии таких бактерий удастся использовать для борьбы с хитридиомикозом.
Ноябрь 9th, 2009
Амёбы Dictyostelium при недостатке пищи собираются в многоклеточные агрегаты (слева), из которых затем образуются плодовые тела на длинной ножке (справа). Фото с сайта www.iaa.es
Любой социальной системе, основанной на кооперации и альтруизме, приходится защищаться от нахлебников и обманщиков, пользующихся чужой добротой, но ничего не дающих взамен. Эксперименты, проведенные американскими биологами с амёбами Dictyostelium, у которых социальный паразитизм широко распространен, показали, что способность защищаться от нахлебников может развиться очень быстро в результате случайных мутаций и отбора, осуществляемого самими же нахлебниками.
Амёбы Dictyostelium в последние годы стали излюбленным объектом биологов, изучающих эволюцию кооперации и социального поведения. Эти амёбы при недостатке пищи собираются в большие многоклеточные агрегаты (псевдоплазмодии), из которых затем образуются плодовые тела. Те амёбы, чьи клетки идут на построение ножки плодового тела, фактически жертвуют собой ради товарищей, которые получают шанс превратиться в споры и продолжить род. Очень похожее социальное поведение наблюдается у ряда других микробов, в том числе у бактерий миксококков (см.: Способность к сложному коллективному поведению может возникнуть благодаря единственной мутации) и бацилл (см.: Бактерии-альтруисты помогают своим сородичам-каннибалам себя съесть), а также у ряда одноклеточных эукариот, объединяемых вместе с диктиостелиумом в группу миксомицетов.
Ноябрь 9th, 2009
Есть мнение, что главным стимулом для развития речи у наших предков была необходимость посплетничать. Сплетни — древнейшее средство распространения компрометирующих сведений о «неблагонадежных» членах социума, что способствует сплочению коллектива и наказанию «обманщиков». Рисунок известного американского художника и иллюстратора Нормана Роквелла (Norman Rockwell) "Gossips" «Сплетни» (с сайта www.nrm.org)
Психологи давно предполагали, что эволюция кооперации и альтруизма у людей должна была привести к выработке особых адаптаций для запоминания соплеменников, не заслуживающих доверия. Эксперименты, однако, показали, что имена и лица обманщиков запоминаются не лучше, чем имена и лица честных людей. Разница состоит в том, что факты, порочащие репутацию известных нам личностей, запоминаются существенно лучше, чем сведения о хороших или нейтральных поступках.
Кооперация, взаимопомощь и альтруизм играют огромную роль в жизни человеческих коллективов. Давно прошли те времена, когда развитие альтруизма казалось труднообъяснимым с естественнонаучных позиций. При соблюдении определенных условий гены (точнее, генетические вариации — аллели), которые обеспечивают склонность к кооперативному и альтруистическому поведению, распространяются в популяции даже в том случае, если каждой отдельно взятой особи выгоднее вести себя эгоистично и никому не помогать. Собственно говоря, с точки зрения отдельной особи эгоизм просто по определению всегда выгоднее альтруизма.
Однако любые адаптации правильнее рассматривать с точки зрения их выгодности не для особи, а для распространения генов, которые отвечают за формирование этих адаптаций. Естественный отбор может идти на разных уровнях, но его результаты фиксируются («запоминаются») только на уровне генов — и никак иначе. «Ген альтруизма» может в буквальном смысле обрекать на гибель своих носителей, но всё равно будет распространяться — например, благодаря механизму «родственного отбора» (жертвуя собой, особь спасает своих родичей, многие из которых несут в себе копии того же самого «гена альтруизма»). Самоотверженная забота родителей о потомстве — наиболее широко распространенный результат действия родственного отбора.
Ноябрь 9th, 2009
Извечный конфликт общественных и личных интересов не менее актуален для перепончатокрылых насекомых, чем для людей (фото с сайта www.plasmator.net)
Германские энтомологи из берлинского Института передовых исследований (Institute for Advanced Study) показали, что альтруистическое поведение у пчел и ос является не добровольным, а вынужденным. Рабочие особи воздерживаются от откладывания собственных яиц не потому, что им выгоднее заботиться о потомстве царицы, чем о своем собственном, а потому, что их яйца уничтожаются товарищами по гнезду.
Рабочие особи перепончатокрылых насекомых (ос, пчел, муравьев) обычно не размножаются, посвящая себя заботам о потомстве царицы. Альтруизм перепончатокрылых принято объяснять тем, что рабочим выгоднее заботиться о своих сестрах, чем о собственных детях. Всё дело тут в особенностях наследования пола в этом отряде насекомых. У перепончатокрылых самки имеют двойной набор хромосом и развиваются из оплодотворенных яиц. Самцы же гаплоидны (имеют одинарный набор хромосом) и развиваются партеногенетически, то есть из неоплодотворенных яиц.
Из-за этого складывается парадоксальная ситуация: сестры оказываются более близкими родственницами, чем мать и дочь. У большинства животных степень родства между сестрами и между матерями и дочерьми одинакова (50% общих генов). У перепончатокрылых родные сестры имеют 75% общих генов, поскольку каждая из них получает от отца-трутня не случайно выбранную половину его хромосом, а весь геном полностью. Мать и дочь у перепончатокрылых имеют, как и у других животных, лишь 50% общих генов.
Ноябрь 9th, 2009
Многие поколения яблонной мухи-пестрокрылки Rhagolethis pomonella (на фото) живут и размножаются на одном и том же дереве. Такой изолированный жизненный цикл способствует быстрому видообразованию. (Фото © Larry Hull с сайта www.ento.psu.edu)
Группа американских микробиологов исследовала процесс видообразования, взяв в качестве модели вирусы. Ученые показали, что и лучшая приспособленность, и репродуктивная изоляция — основные предпосылки образования нового вида — обслуживаются одним и тем же единственным геном. Так что эволюция видов во многом происходит за счет многофункциональности генов.
Считается, что для образования нового вида требуется, чтобы произошли несколько взаимосвязанных событий. Во-первых, чтобы появилась полезная мутация. Во-вторых, чтобы концентрация этой мутации увеличилась в популяции. В-третьих, чтобы часть популяции с мутацией обособилась от той, что этой мутации не имеет.
Эволюционная теория предлагает несколько сценариев для этой триады. Можно сначала отделить часть популяции каким-нибудь барьером, и тогда пусть все мутации случаются по отдельности в каждой части популяции: неизбежно в этих частях появятся свои полезные свойства.
Ноябрь 9th, 2009
Жизненный цикл дрожжей Saccharomyces cerevisiae. 2n — клетки с двойным набором хромосом (диплоидные), n — с одинарным набором (гаплоидные). Рис. с сайта www.img.ras.ru
Биологи из Торонтского университета (Канада) провели на дрожжах опыты по искусственному видообразованию. Ранее в подобных экспериментах пытались (и порой успешно) получить поведенческую презиготическую изоляцию, то есть нежелание представителей разошедшихся линий скрещиваться друг с другом. На этот раз удалось получить постзиготическую изоляцию, то есть снижение жизнеспособности гибридов. Дрожжи, выращивавшиеся в течение 500 поколений в контрастных неблагоприятных условиях высокой солености или низкого содержания глюкозы, оказались постзиготически изолированы как друг от друга, так и от предковой линии.
