источник: Christofer Bang

опубликовано 10 ноя ‘11 17:58
текст: Надежда Маркина/Infox.ru

Ученые поняли, как именно из личинки пчелы развивается пчелиная матка. Они выявили все белки, участвующие в ее «короновании».

В улье медоносной пчелы королева (матка) развивается из той же личинки, что и рабочие пчелы. Но по строению тела и по физиологии она радикально от них отличается. Это полноценная самка, ее предназначение – откладывать яйца для пополнения пчелиной семьи. В то же время, рабочие пчелы – это недоразвитые самки, не способные к размножению.

Биологи знают, что пчелиная матка развивается только из той личинки, которую рабочие пчелы кормят особо питательным веществом под названием «королевское желе» (royal jelly). Но молекулярный путь, который приводит от особой диеты к «короне» до сих пор был ученым неизвестен. Этот путь распознали исследователи из Университета Аризоны, опубликовав свои результаты в журнале Journal of Experimental Biology.

Кое-что было известно из предыдущих исследований, в частности, японские ученые предположили, что королеву «делает» белок ройялактин, входящий в состав «королевского желе». Вопрос оставался в том, на какой рецептор он действует.

Команда Гро Амдама (Gro Amda) выяснила, что в связывания белка участвуют в партнерстве два рецептора: рецептор к инсулину и рецептор к эпидермальному фактору роста. Соединившись вместе с ройялактином, они изменяют экспрессию нескольких ключевых генов, которые направляют развитие пчелы по кардинально иному пути. Как объясняют авторы исследования, слившись в «любовном треугольнике» эти белки коронуют будущую матку на царство.

У рыбок гуппи тоже есть своя тайна под названием "любовь гуппи". Точней, до сих пор была. Заключается она в том, что в течение полумиллиона лет эволюции, которых с лихвой хватило бы на то, чтобы полностью поменять раскраску, самцы гуппи стабильно придерживаются оранжевой моды и украшают свое тело оранжевыми пятнами и полосками.

Такое эволюционное постоянство долго удивляло биологов, однако исследование, опубликованное в последнем номере британского журнала Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, приоткрыло завесу над этой загадкой природы – оказывается, все дело в том, что самки гуппи предпочитают именно этот цвет. И куда бы эволюция ни уводила цветовой калейдоскоп самцов гуппи, они неизменно возвращаются к оранжевым тонам, изменяя разве что оттенок – на более красный или желтый.


Самкам гуппи предложили на выбор три типа кавалеров

Оранжевое постоянство поддерживается у гуппи двумя пигментами – каротиноидами, дающими желтый цвет, и дрозоптеринами, дающими красный. Дрозоптерины вырабатываются организмом гуппи, каротиноиды они добывают из водорослей.

Исследователи из Калифорнийского университета провели эксперимент, в котором самкам гуппи предлагались на выбор самцы со средним, низким и высоким уровнем дрозоптерина. Повторив его более сотни раз, они убедились, что самки неизменно предпочитают средний тип возлюбленного – не слишком желтый и не слишком красный.

Исследователи также обнаружили, что в местах, небогатых водорослями с каротиноидами, самцы гуппи вырабатывают меньше дрозоптерина, но всегда столько, чтобы выдержать пропорцию между двумя этими пигментами и добиться прекрасного оранжевого убора. Теперь, разрешив вопрос с оранжевым постоянством самцов, ученые оказались перед другим вопросом – почему даже полмиллиона лет эволюции не повлияло на цветовые предпочтения самок гуппи?

CNews

Манера указывать рукой на предмет или держать его в руке до сих пор встречалась только у людей и некоторых высших приматов, да и то - в редком случае. Орнитологи Симоне Пика из Института орнитологии им. Макса Планка и Томас Буньяр из Венского Университета внесли в этот список еще и воронов (Corvus corax), убедительно доказав, что те пользуются так называемыми дейктическими жестами, чтобы привлечь к себе внимание потенциального партнера или усилить уже имеющуюся между ними связь.

Дейктические жесты характерны для детей в возрасте 9-12 месяцев, они активно ими пользуются, пока не научатся говорить первые слова. Два основных таких жеста – "указывание" ("Посмотри на это") и "взятие в руки" ("Возьми это"). Считается, что дейктические жесты представляют собой стартовую точку, начиная с которой ребенок учится разговаривать, и что они свидетельствуют об относительно высоких интеллектуальных способностях.

Чтобы причислить диких воронов к элитному клубу жестикулирующих, Пика и Буньяр в течение двух лет наблюдали за их сообществом в австрийском Кумберленд Вильдпарке. Указательным пальцем для этих пернатых служит клюв, им они указывают партнеру противоположного пола на мох, камень или ветку и таким образом привлекают его внимание и к указываемому предмету, и к себе.

Воронов недаром зовут мудрыми птицами – они действительно намного превосходят по интеллекту все других птиц и даже, согласно тестам, шимпанзе. Они моногамны, живут парами, которых характеризуют длинный период установления связей, весьма сложная система "семейных" отношений и высокий уровень кооперации. Теперь выясняется, что они вдобавок любят и поболтать. Клювами.

"Изучение языка жестов у животных долгое время фокусировалось исключительно на приматах, - утверждает Симоне Пика. – Однако разгадать тайну возникновения человеческого языка можно, только расширив круг исследований и включив в него системы общения у других животных.

CNews

Австралийские черепахи реки Мюррей (по названию реки Мюррей-Дарлинг, где они обитают) обладают удивительным свойством – их выводки вылупляются из яиц одновременно. Больше того, несмотря на разницу в условиях и, соответственно, в скорости эмбрионального развития, они появляются на свет одинаково развитыми.

Эволюционно такая синхронность очень полезна. У только что вылупившихся черепашат очень много врагов, и одновременное появление целой стаи вместо одного детеныша заставляет хищника ретироваться, чтобы самому не стать жертвой.

У черепах реки Мюррей большое потомство – около тридцати яиц за один раз. Яйца выкладываются кучкой, поэтому верхние получают больше тепла, чем нижние, и развиваются быстрее. Синхронность рождения, по идее, должна бы привести к тому, что обитатели нижних этажей кладки будут рождаться недоразвитыми и уступать своим верхним братьям и сестрам в скорости передвижения и реакции, то есть быть более легкой добычей для хищников в первые месяцы своей жизни. Однако группа зоологов из Университета Сиднея выяснила, что это не так.

В своем лабораторном эксперименте исследователи делили яйца одного выводка на две части и первое время держали их при разных температурах, затем помещали их в одинаковые условия до конца инкубационного периода, отслеживая скорость развития эмбрионов по уровням потребления ими кислорода и выделения углекислого газа, а также измеряя сердечный пульс каждого эмбриона. Они обнаружили, что в третьей, последней, стадии эмбрионального развития, у тех, кто вначале был помещен в условия с более низкими температурами, а значит, и развивался медленнее, скорость развития начинала возрастать, причем именно настолько, чтобы к моменту рождения они ни в чем не уступали своим более продвинутым родственникам с "верхнего этажа".

Исследователи объясняют эту синхронность в рождении и особенности в развитии тем, что эмбрионы каким-то образом обмениваются информацией, находясь внутри яиц. Перестукивание ли это, ультразвук, телепатия или еще что-то, пока неясно. Ученые подозревают, что здесь каким-то образом замешан газовый обмен или пульс, потому что это единственные из известных на сегодня источники информации о соседях для обитателей невскрытых яиц.

CNews

термиты источник: Fotobank.ru/Getty Images

текст: Алла Солодова/Infox.ru

Биохимикам удалось выделить феромон, при помощи которого цари термитов управляют своим народом и не дают ему бесконтрольно размножаться. Ученые смогли синтезировать аналог вещества и проверили его действие.

Термиты (Isoptera) -- общественные насекомые. В термитниках каждая особь (в зависимости от своего сословия) выполняет конкретные функции. Причем лишь два термита в многомиллионной семье имеют право размножаться -- царь и царица. Вся остальная «родня» обеспечивает нормальное существование «монархов».

Сословия в термитнике

В термитниках все насекомые принадлежат к тому или иному сословию. Сословие рабочих термитов, в отличие, например, от рабочих муравьев, состоит из особей как мужского, так и женского пола. Рабочие особи усваивают целлюлозу, строят стенки термитника, кормят царицу и солдат, оберегают отложенные яйца и заготавливают пищу. Солдаты оберегают колонию и молодых личинок от нападок муравьев. Словом, вся «родня» дает возможность репродуктивным насекомым забыть обо всех хлопотах и заняться наиболее важным для популяции делом -- размножением.

Женщина на троне

Царицей термитов может стать не любая особь женского пола, а специально «подготовленная» самка -- «вторичная царица». Унаследовав «трон», царица термитов внешне сильно изменяется, увеличивается в размерах, теряет бывалую «грацию» и подвижность. Она превращается в своеобразную «машину для воспроизводства потомства» и поэтому даже передвигается и питается с помощью рабочих особей.

Самка способна отложить до нескольких тысяч яиц в день. Ради этого репродуктивный самец готов спариваться не останавливаясь. На случай гибели размножающейся самки в колонии термитов есть «запасная королева», которая может взять на себя обязанности и функции умершего насекомого. Учитывая, что все потомство в термитнике появляется на свет от одной царской пары, получается, что «запасная жена» приходится монарху его же дочерью. Известно, что близкородственное скрещивание всегда чревато появлением неполноценного потомства.

Ученые из США и Японии под руководством Эдварда Варго (Edvard L. Vargo) и Кеньджи Матсуура (Kenji Matsuura) не могли поверить в то, что природа может поступить столь опрометчиво. Они провели «генетическую опись» колоний термитов Reticulitermes speratus. В 2009 году в статье Queen Succession Through Asexual Reproduction in Termites они опубликовали данные, по которым «заместительницы царицы» появляются в семье не из оплодотворенных яиц, а партеногенетически, то есть без участия самца. Именно «маменькины доченьки» образуют в термитнике касту «процариц», которые «всходят на трон» после смерти королевы. Таким способом царица обеспечивает сохранность своих генов в популяции. Ведь ее партеногенетическая дочь наследует только материнский генетический материал. Значит внукам после ее смерти достанется половина, а не четверть ее генов. Этот механизм еще и предотвращает появление на свет слабых и нежизнеспособных особей.

Борьба за гены

Дальнейшие исследования Reticulitermes speratus под руководством Эдварда Варго и Кеньджи Матсуура еще яснее показывают прагматичность и предусмотрительность цариц.

Из того, что в термитной колонии самки наравне с самцами присутствуют во всех сословных слоях, следует, что размножаться могут не только царицы. Иногда нимфы (крылатые личинки) отделяются от колонии и образуют новые семьи. Но этого никогда не происходит внутри «большого дома» -- термитника. Каждое насекомое знает свое социальное положение и даже не пытается «флиртовать» или «заигрывать» с особью противоположного пола.

Энтомологи уверены, что не последнюю роль в сословном разделении и подавлении сексуальных инстинктов у насекомых играют феромоны, которые, скорее всего, выделяет царица колонии. Такие предположения существуют более полувека, но ученым до сих пор не удавалось идентифицировать химическое вещество, которое, по сути, и обеспечивает существование столь массивных семей.

Американские и японские естествоиспытатели впервые определили этот феромон, обнаружив его химическую формулу -- н-бутил-н-бутират. Более того, исследователи пришли к выводу, что вещество оказывает множественное воздействие, -- оно привлекает внимание, но подавляет половое влечение и не позволяет «генетически неправильным» самкам «чувствовать себя настоящими женщинами». Причем феромон выделяют не только царицы, но и их заместительницы и даже отложенные яйца. То есть генетически «правильные» особи подавляют любое возможное желание других термитов вступить в половые отношения с царем. К тому же выделенный яйцами феромон привлекает работяг и солдат -- они начинают активно заботиться о будущем потомстве и защищать его.

По словам авторов работы, это великолепное оружие для борьбы с соперницами: и на суженого никто не засматривается, и будущие детишки окружены опекой.

Благоухающий химикат

Ученые также выяснили, сколько нужно феромона, чтобы воздействовать на всю экспериментальную колонию (100 особей). Оказалось, что довольно много. Вещества, выделенного 20 яйцами, не хватило на то, чтобы изменить поведение рабочих. Зато аромат сотни яиц заметно подавлял дифференцировку особей и менял поведение нерепродуктивных сословий.

Естествоиспытатели испробовали синтетический аналог обнаруженного феромона и пришли к выводу, что его воздействие на колонию термитов не отличается от биогенного.
Биологи предполагают, что химическое соединение воздействует сразу на всю колонию и определяет путь развития личинок. Пока непонятно, какие рецепторы передают внешние сигналы и как изменяется под их воздействием эндокринная система, которая регулирует половую дифференцировку особей. Так что теперь авторы работы хотят заняться молекулярным механизмом процесса.

Результаты последнего эксперимента появились в статье Identification of a pheromone regulating caste differentiation in termites (PDF), опубликованной в журнале PNAS.

опубликовано 9 дек ‘11 15:54
Крысы умеют сопереживать
текст: Анна Говорова/Infox.ru
видео: Борис Сивалкин/Science/AAAS



Крысы оказались преданными товарищами, способными к сопереживанию и сочувствию. В своем эксперименте ученые продемонстрировали, как крысы совершенно бескорыстно освобождали своих соплеменников из «плена», научившись открывать замок на клетке.

Группе ученых под руководством Джина Дисити (Jean Decety) из Чикагского университета (США) впервые удалось доказать, что крысам свойственно чувство эмпатии, или сопереживания и сочувствия. Причем, это чувство более характерно для особей женского пола, по сравнению с особями мужского пола.

Выпустить товарища на свободу

Во время эксперимента крысы открывали замки на клетках, в которых находились их товарищи, и совершенно бескорыстно выпускали их на свободу. А когда ученые поместили в вольеры клетки с шоколадом, крысы делились с освобожденными пленниками еще и эти лакомством.

Эксперимент, который поставили авторы, выглядел следующим образом: в просторный вольер, где свободно бегала крыса, поместили небольшой закрытый на замок пластиковый сосуд цилиндрической формы, в котором находилась другая крыса. Через пять дней свободная крыса понимала, как открыть замок на пластиковом сосуде, и выпускала пленницу на волю. «Это первое свидетельство того, что крысам знакомо чувство эмпатии. Хотя это чувство и наблюдали у других видов животных, например, приматов, но для крыс это первое подобное наблюдение», - говорит один из авторов исследовании Джин Дисити (Jean Decety).

Плитка шоколада

Во втором эксперименте ученые добавили в вольер еще одну закрытую на замок клетку, куда положили несколько кусочков шоколада. После того, как крысы сначала освобождали пленников, они открывали вторую клетку с шоколадом и делились лакомством с освобожденными товарищами.

По словам авторов, их эксперимент показывает, что крысы не только могут демонстрировать эмоциональное соучастие. Как раз это чувство вполне обычно для животных, например, когда они видят, что кто-то из знакомых им особей испытывает стресс, они точно также начинают испытывать беспокойство, например, начинают быстро бегать. Чувство эмпатии значительно более сложное, оно предполагает не только какие-то эмоции, но и действия, на которые эти эмоции толкают, объясняют авторы.

Крысы учились сами

«Мы никак не дрессировали этих крыс. Они научились открывать замок, потому что у них была мотивация это делать. Мы не показывали им, как можно открыть дверь, и до этого у этих животных не было подобного опыта. Они просто много раз пытались это сделать и, наконец, это получилось», - говорит Бартал.
«Эта работа демонстрирует очень древние эволюционные корни эмпатии», - добавляет Джеври Могил из Университета Макгилла, который изучает эмоциональное восприятие и особенности ощущения боли у мышей.

Статья Бартала и его коллег опубликована в журнале Science.

Ученые обнаружили, что мозг самых маленьких пауков настолько велик относительно размеров тела, что паукам приходится размещать его во всех доступных полостях, включая ноги.

В ходе изучения влияния минитюаризации на мозг и поведение американские исследователи измерили размеры центральной нервной системы девяти видов пауков: от тропических гигантов до тех, кто не крупнее булавочной головки. Оказалось, что при уменьшении тела размер мозга изменяется непропорционально, так что наиболее миниатюрным паукам приходится исхитриться, чтобы его уместить.

"Даже самые крошечные пауки способны плести ловчую сеть и делать другие сложные вещи. Мы обнаружили, что их нервная система занимает 80% тела, включая примерно 25% полости ног", - говорит Виллиам Вкисло.

Размер нервных клеток не может быть меньше определенного предела, поскольку в них должно размещаться довольно крупное ядро, хранящее полный набор генов, да и электропроводность (существенно необходимая для работы нервных клеток) напрямую зависит от диаметра волокна.

Оказалось, что у некоторых пауков в "младенчестве" есть специальные выпучивания, в которых и размещается "избыток" мозга. Когда они подрастают, внутри тела появляется больше пространства, и выпучивания исчезают.

Нервные клетки потребляют довольно много энергии, так что маленьким паукам, по видимому, приходится отдавать значительную часть всей усвоенной энергии на работу их мозга.

CNews

источник: Damian Scarf, University of Otago

опубликовано 23 дек ‘11 09:31
текст: Надежда Маркина/Infox.ru

К удивлению биологов, голуби оказались способны воспринять понятие о числе элементов и расставить множества в порядке возрастания.

Долгое время считалось, что способностью к счету, так же, как к языку, владеет только человек. Потом ученые экспериментально доказали, что оценивать и сравнивать количества элементов могут шимпанзе. Затем оказалось, что к этому способны врановые птицы. Умение оперировать с множествами элементов продемонстрировали и макаки резусы. Так что биологи все больше укрепляются в мысли, что человеческое «математическое мышление» развилось из гораздо более примитивной базовой способности оценивать количество. А она, эта базовая способность, есть у многих видов млекопитающих и птиц, потому что очень полезна для выживания в природе.

Дэймиан Скарф (Damian Scarf) и его коллеги из Университета Отаго (University of Otago) в новой Зеландии решили проверить, не смогут ли голуби справиться с количественной задачей. В иерархии интеллектуальных (специалисты говорят, когнитивных) способностей птиц голуби занимают невысокое положение. Ученые предложили им точно такую же задачу, которую в опытах других исследователей решали макаки-резусы. И, как ни странно, голуби с этой задачей справились.

Расставь по порядку

На этапе обучения птицам демонстрировали на мониторе три картинки, на которых были изображены один, два или три рисунка. Рисунки самые разные – от геометрических фигур до предметов разной формы и размера, важно было их количество. Задача голубей заключалась в том, чтобы научиться выстраивать картинки в порядке возрастания числа элементов – то есть, от одного до трех. Порядок они определяли клевком монитора. Для тренировки птицам давали 35 различных сочетаний изображений, пока они не усвоили закономерность – «выбирай от меньшего к большему».

Затем последовал тест. Так же, как и макакам-резусам, голубям предложили новые рисунки, с количеством элементов от 4 до 9. Рисунки демонстрировали им парами – причем рисунки в паре были знакомыми, незнакомыми или же - один знакомый, другой незнакомый. Но число элементов на них различалось. Правильное решение теста – клюнуть сначала меньшее множество, затем - большее.

Понятие «больше-меньше»

К удивлению исследователей, голуби решали тест, и их выбор достоверно отличался от случайного уровня. То есть, отличался от того, как если бы они клевали картинки случайно. Птицы сравнивали множества элементов точнее и делали это быстрее, если разница между ними была большей - например, 2 и 8, 3 и 9 и т.п. Если множества различались меньше (например, 3 и 4, 5 и 7 и т.п.), точность ответов снижалась, и увеличивалось время «на раздумье».

В целом, голуби показали результаты, сравнимые с макаками-резусами. Они продемонстрировали, что способны воспринять понятие о числе элементов и сравнивать большие и меньшие множества. Поскольку птицы перенесли выученные закономерности на новые объекты, значит, они показали способность формировать абстрактное понятие (число элементов) независимо от формы, цвета и размера элементов.

Журнал PLoS Biology опубликовал статью объединенной группы британских биологов, заявляющих, что на океанском дне поблизости от Антарктики ими обнаружен настоящий "затерянный мир" – большая популяция новых видов животных, включая пушистого краба Йети, морскую звезду, морских уточек, актиний и даже осьминога, прежде науке неизвестного.


Принадлежность этого осьминога к определенному виду так и не удалось установить

Находка сделана во время экспедиции на двух исследовательских суднах "Джеймс Кук" и "Джеймс Клерк Росс", при изучении подводных геотермальных источников (так называемых "черных курильщиков") с помощью телеуправляемого подводного аппарата (ROV или Remotely Operated Vehicle). Вокруг этих "черных курильщиков", где температура порой достигает четырехсот градусов Цельсия и нет даже намека на солнечный свет, жизнь процветает, используя вместо фотосинтеза хемосинтез – химическое расщепление различных молекул, в частности, молекул сероводорода. Глубоководные популяции придонных морских организмов, концентрирующихся вокруг этих столь необычных источников жизни, были обнаружены несколько лет назад и с тех пор активно исследуются, однако тот мир, который британские исследователи нашли в районе Восточно-Шотландского хребта (East Scotia Ridge) на глубине примерно в 2400 метров, оказался абсолютно новым и ошарашил ученых.

На фотографиях, сделанных во время погружений британского ROV, ученые увидели странных морских звезд с семью лучами, переползающих через "толпы" морских уточек – ракообразных, известные виды которых считаются самыми дорогим в мире. На одном из снимков оказался бледный осьминог, принадлежность которого к определенному виду так и не удалось установить.

Однако исследователей больше поразили не столько те виды организмов, которые были обнаружены вокруг этого "черного курильщика", сколько те, которых там обнаружить не удалось.

"Вокруг глубоководных гидротермальных источников, обнаруженных в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах, - заявляет профессор зоологии Алекс Роджерс из Оксфордского Университета, возглавляющий экспедицию, - обычно находят особые виды ленточных червей, мидий, крабов, креветок. Здесь ничего подобного нам обнаружить не удалось.

Профессор Роджерс считает, что различие между "черными" экосистемами в Антарктике и других местах земного шара объясняется существованием какого-то барьера, не допускающего определенные виды организмов на дно Южного океана.

CNews

Ученые обнаружили, что профессиональные военные есть не только у муравьев, но и у как минимум одного из видов пчел. Вероятно, на такой шаг им пришлось пойти, чтобы противостоять своим врагам: пчелам-ворам.

Для пчел характерны временно исполняемые "должности". "Рабочие выполняют различные задания в разном возрасте", - поясняет профессор Францис Ратникс из университета Сассекса, возглавлявший исследование. "Они начинают как уборщики гнезда, потом переходят к кормлению личинок, сбору корма и, наконец, становятся охранниками". Причем в должности охранника особь проводит в среднем около дня.

Как обнаружила группа Франциаса, у пчел вида Tetragonisca angustula охранники исполняют свои обязанности порядка недели и, что немаловажно, отличаются по строению от пчел своего вида, но других специальностей. "Солдаты оказались на 30% больше по размеру тела. Кроме того, для них характерны более длинные ноги, что, вероятно, облегчает захват и "якорение" противника".

Злейшим врагом этих пчел является вид Lestrimelitta limao, которые живут не честным трудом, а грабежом чужих гнезд. Столкнув в эксперименте пчелу-вора и охранников гнезда, ученые наблюдали ожесточенную схватку, в ходе которой вор был обездвижен (нападающие откусывали по кусочкам его крылья). Но многим охранникам пришлось заплатить за победу своей жизнью.

У других видов пчел профессиональные военные пока обнаружены не были.

CNews