Крысы и мыши владеют совершенным челюстным аппаратом

Пищевая универсальность мышеобразных никак не сказывается на эффективности их челюстей. Более того: крысы и мыши грызут лучше, чем такие известные мастера этого дела, как белки, а жуют лучше, чем асы жевания морские свинки.
Нет нужды доказывать, что грызуны - самая успешная группа млекопитающих. Это наиболее многочисленный отряд зверей, и распространены они повсюду, кроме Антарктиды. Своё победное шествие по планете грызуны начали ещё в эоцене, где-то между 56 и 34 млн лет назад, и с тех пор они неустанно совершенствуют едва ли не главное своё преимущество - универсальную пищевую специализацию. Которая, в свою очередь, зависит от строения не только зубов, но и жевательных мышц и костей черепа, к которым эти мышцы прикрепляются.
Схема строения черепа и жевательных мышц белки (вверху), морской свинки (посередине) и крысы (внизу); разные группы жевательных мышц выделены разным цветом (рисунок авторов исследования).
Однако разные грызуны обладают различной грызуще-жующей специализацией. Например, белки любят погрызть, поэтому у них все усилия направлены на передние зубы, а у морских свинок челюстной аппарат, наоборот, "заточен" под жевание. И ещё есть крысы и мыши, не имеющие такой специализации. При этом мышеобразные включают в себя около тысячи видов - почти четверть всех видов млекопитающих.
Исследователи из Ливерпульского университета (Великобритания) предположили, что причиной столь выдающегося эволюционного успеха мышеобразных могут быть их универсальные челюсти. Для выяснения этого они построили виртуальные модели головы белки, морской свинки и крысы, со всеми мышцами и зубами, и виртуально попробовали их накормить, чтобы понять, как работает челюстной аппарат у двух "специалистов" и одного мышеобразного "неспециалиста". Результаты исследования опубликованы на сайте PLoS ONE.
Обычно считается, что универсальность достигается за счёт эффективности: тот, кто делает много всего, уступает в качестве работы узкому специалисту. Нельзя ждать от триатлониста тех же результатов, которые выдают профессиональные пловцы, ничем, кроме плавания, не занимающиеся. То же самое учёные ожидали увидеть в случае грызунов. Крыса-универсал должна была грызть и жевать хуже, чем белка и морская свинка, и её эволюционное преимущество было бы в том, что она может, образно говоря, есть сразу из двух кормушек.
Но крыса превзошла все ожидания: она грызла лучше, чем белка, и жевала лучше, чем морская свинка. То есть мышеобразные не только пищевые универсалы, они ещё и чемпионы среди грызунов, оставляющие позади узкоспециализированные виды. Исследователи пробовали виртуально совмещать череп и мышцы от разных животных, чтобы узнать, чему больше крысы обязаны своими выдающимися способностями. Выяснилось, что главную роль тут играют жевательные мышцы: их развитие и особенности строения и стали залогом эволюционного успеха мышеобразных перед остальными грызунами. Да и перед млекопитающими в целом.
Кирилл Стасевич
Источник: http://science.compulenta.ru/, 28.04.2012

Кальмары умеют слышать

Морские биологи приступили к исследованию слуха кальмаров с целью узнать, как они воспринимают звуки и реагируют на них в океане. Ученые только недавно приняли тот факт, что головоногие моллюски обладают способностью слышать.
Новые эксперименты показали, что звуки разного уровня громкости и частоты заставляют этих животных по-разному себя вести, например, выпускать чернила или менять цвет.
Автор исследований Аран Муней (Aran Mooney) из океанографической организации в Массачусетсе, США, заинтересовался кальмарами, так как они представляют собой нечто вроде "краеугольного камня" среди морских видов. Кальмары находятся в самом сердце многих пищевых цепочек. Если они не являются хищниками в этих цепочках, обязательно будут чьей-то добычей. Поэтому ученым важно выяснить, может ли деятельность человека мешать этим животным.
"Мы производим массу шумов при эксплуатации океанов, научных исследованиях, добыче нефти, в поисках месторождений газа и из-за коммерческой транспортировки, - сказал доктор Муней. - Большинство этих шумов идут на низкой частоте, которую могут воспринимать кальмары. Если мы будем оказывать влияние на этих животных с помощью шумов, мы, скорее всего, можем изменить их поведение".
Предыдущие исследования установили, что кальмары могут слышать звуки в диапазоне от 50 до 500 Гц, но лучше всего они воспринимают звуки 300 Гц. Таким же слухом обладают рыбы.
Для восприятия звуков у кальмаров имеются два близко расположенных друг к другу органа под названием статоцисты. "Статоцисты похожи на вывернутые наизнанку теннисные мячики, - рассказывает Муней. - На них имеются волоски с внутренней стороны, а на клетках этих волосков имеется плотный камешек кальция. Звуковые волны двигаются по телу кальмара, а эти плотные объекты остаются на одном уровне. Волны наклоняют клетки волосков и генерируют нервный импульс в мозг".
В лабораторном резервуаре с животными доктор Муней выпускал звуки различной громкости и частоты, чтобы проследить за поведением кальмаров. Он составил отчет о том, какое поведение вызывали у головоногих разные звуки.
"Они реагировали через 10 миллисекунд, - сказал он. - Это сравнительно быстро, и является в основном рефлексом. Это очень важно в условиях поведенческих реакций, так как животным не нужно думать, чтобы обработать полученную информацию. Они не могут решать, реагировать им или нет, они просто реагируют и все".
Реакции кальмаров были достаточно динамичны. Они могли поменять цвет, выпустить струю чернил или начать быстро двигаться. Пока не ясно, меняют ли они цвет из-за испуга или для того, чтобы стать незаметнее.
Возможно, кальмары пользуются слухом для ориентации в пространстве, например, для того, чтобы найти дорогу от одного рифа к другому, от поверхности океана к глубине и так далее.
До этого исследователи концентрировали внимание на плезиопсовых, важном семействе рыб восточного побережья США. Но доктор Муней планирует расширить исследования и изучить головоногих моллюсков западного побережья, а также кальмаров Гумбольдта, которые являются самыми крупными беспозвоночными на планете. Также ученые стали наблюдать за каракатицами.
Заполучить гигантского кальмара для лабораторных исследований было довольно сложно. Эти существа встречаются редко, а также их сложно поймать. Обычно, если их удается увидеть, то только мертвыми. Однако исследователям удалось найти несколько представителей и подробно изучить функции их статоцист. Эта информация помогла сделать несколько полезных предварительных выводов по поводу слуховых способностей самых крупных головоногих моллюсков на Земле.
Источник: http://www.infoniac.ru/, 27.02.2012

15 животных, использующих орудия труда

До 1963 года, когда была опубликована работа Джейн Гудолл о диких шимпанзе и использовании ими орудий труда, большинство ученых считали, что использование инструментов - черта, присущая исключительно людям. Полстолетия спустя мы, наконец, начинаем понимать, что грань между людьми и другими животными довольно тонкая. Чтобы доказать это, представляем вниманию читателей описания 15 представителей царства животных, использующих орудия труда в повседневной жизни.
1. Вороны. Не беря во внимание приматов, вороны демонстрируют наибольшую сообразительность в мире животных. В арсенал их находчивых трюков входят манипуляции с палками и ветками, чтобы достать насекомых из бревен, сбрасывание грецких орехов перед движущимися машинами, чтоб расколоть скорлупу, и даже использование бумажной макулатуры в качестве грабель или губки.
2. Слоны. Слоны обладают отличительной способностью использовать инструменты при помощи своих гибких хоботов. Они чешут спину палками, обмахиваются листьями, отгоняя таким образом мух, жуют кору, чтобы сделать ее достаточно пористой для впитывания питьевой воды. Но самым, пожалуй, удивительным свойством слонов являются их художественные способности. Смотрители зоопарков дают слонам кисти, и эти чувственные создания демонстрируют незаурядный талант!
3. Птицы-шалашники. Большинство птиц демонстрируют общую черту, связанную с инструментами: строительство гнезд. Шалашники, которых обычно можно увидеть в Австралии и Новой Гвинее, делают даже больше, и побуждения у них исключительно романтические. Чтобы привлечь партнершу, самцы шалашников строят сложное жилище - бережно сконструированный "шалаш", в создании которого часто используются различные предметы, как крышки от бутылок, бусины, осколки стекла и вообще все, что удается найти и что привлекает внимание.
4. Приматы. Существует бесконечное количество примеров использования орудий труда приматами. Назовем несколько из них: шимпанзе используют палки для добычи термитов, камни и деревянные инструменты для разбивания орехов, острые копья из палок для охоты; гориллы измеряют глубину водоема при помощи посоха; орангутанги могут открыть замок при помощи скрепки для бумаг; капуцины изготавливают каменные ножи, ударяя куски кремня о пол, пока не получатся острые края.
5. Дельфины. Сообразительность дельфинов хорошо известна, но из-за того, что у них не руки, а плавники, многие специалисты не предполагали, что эти животные используют инструменты. Во всяком случае, до 2005 года, когда стаю дельфинов-афалин застали за интересным занятием: они разрывали губки и оборачивали кусочками носы, очевидно, для того, чтоб избежать царапин во время охоты на морском дне.
6. Обыкновенные стервятники. Птицы входят в число созданий, наиболее искусно использующих орудия труда, и одним из самых поразительных примеров является обыкновенный стервятник. Одно из самых его любимых лакомств - страусиные яйца, но толстую скорлупу довольно сложно разбить. Чтобы решить эту проблему стервятники манипулируют камнями при помощи клюва и бьют ими до тех пор, пока яйцо не треснет.
7. Осьминоги. Осьминоги считаются самыми умными беспозвоночными на планете, и они часто импровизируют с орудиями труда. Этот парень на фото носит с собой две половинки ракушки и в случае опасности закрывает их и, таким образом, прячется. А другой вид осьминога отрывает щупальца медуз и размахивает ими как оружием во время нападения.
8. Дятловый вьюрок. Есть несколько видов вьюрков, использующих инструменты, но самый известный из них, очевидно, галапагосский дятловый вьюрок. Так как его клюв не всегда может протиснуться в маленькие отверстия, где живут насекомые, птица компенсирует этот недостаток при помощи ветки подходящего размера, которой она и вынимает пищу.
9. Муравьи и осы. Даже насекомые используют орудия труда, особенно это касается социальных видов, таких как муравьи и осы. Одним из самых известных примеров является муравей-листорез, создавший развитую сельскохозяйственную систему, обрезая листья и используя их в качестве емкостей для транспортировки еды и воды. А одиночные осы разбивают комки земли при помощи маленьких камешков.
10. Зеленые кваквы. Находчивость зеленых квакв позволяет им стать отличными рыбаками. Вместо того, чтобы входить в воду и ожидать, пока добыча появится на поверхности, эти животные используют рыболовные приманки, чтобы заставить рыбу приблизиться на расстояние удара. Видели, как некоторые кваквы разбрасывают на воду еду, такую как крошки хлеба, чтобы привлечь рыбу.
11. Морские выдры (каланы). Даже сильных челюстей морской выдры не всегда достаточно, чтобы открыть раковину вкусного моллюска или устрицы. И вот тут симпатичное морское млекопитающее проявляет сообразительность. Выдра всегда носит камень в районе живота и использует его, чтобы открыть свою пищу.
12. Рыбы-стрелки. Большинство питающихся насекомыми рыб ожидают свою добычу, а затем неуклюже падают в воду, но не рыба-стрелок. Вместо этого рыбы этого вида используют специально устроенный рот, чтобы буквально подстреливать насекомых струей воды. И прицел у них отличный. Взрослый стрелок почти никогда не промахивается, и эта рыба может попасть в насекомого, расположившегося на листе или ветке на расстоянии ни много, ни мало три метра.
13. Крабы. Даже крабы используют орудия труда. С помощью клешней можно прекрасно манипулировать предметами. Крабы некоторых видов одеваются в морские анемоны, натягивая их себе на спину. Обычно они делают это с целью маскировки, хотя в других случаях, наверное, просто чтобы выглядеть красиво.
14. Бобры. Бобры широко используют инструменты. Эти животные строят свои дамбы, чтобы защититься от хищников и обеспечить свободный доступ к пище и спокойное плавание. Некоторые дамбы достигают 800 метров в длину. Бобры сооружают свои конструкции, срезая деревья и обкладывая их грязью и камнями.
15. Попугаи. Попугаи могут быть самыми умными птицами в мире, и примеров использования инструментов ими есть множество. Многие владельцы этих птиц узнают о таком умении, когда любимец, используя кусочек металла или пластмассы, поднимает замок клетки. Известно, что пальмовый какаду обкладывает клюв листьями, чтобы крутящим движением открывать орехи, подобно тому, как человек взял бы полотенце, чтобы усилить трение для открывания бутылки.
Источник: http://www.facepla.net/

Эмбрионы кораллов могут клонировать себя перед оседанием на дно

Когда перед наступлением ночи на Большом Барьерном Рифе кораллы массово откладывают яйца, сильные морские волны, зачастую сопровождающие этот процесс, могут способствовать успеху их размножения, сообщается в новых австралийских исследованиях, опубликованных в издании Science 1 марта 2012 года.
После оплодотворения яйцеклетки они начинают делиться, образуя личинки, которые могут быть быстро рассеяны течением по океану перед их оседанием на дно. Однако, в отличие от большинства других морских беспозвоночных, эмбрионы не покрыты мембраной, которая позволяет им делиться.
"Таким образом, на начальной стадии своего развития эмбрион делится на группы клеток, - заявил в публикации один из соавторов исследования Эндрю Хэйворд из Австралийского института морской науки (Australian Institute of Marine Science, AIMS). - Поскольку у этой группы клеток нет наружного защитного слоя, мы задались вопросом, если подвергнуть его небольшой встряске, то можно тем самым разделить клетки".
Исследователи воссоздали эффекты малых волн на рифе, выливая эмбрионы из одного сосуда, содержащего морскую воду, в другой с высоты около одного фута (30 см).
"Это, фактически, имитация вершин волн, образованных под воздействием ветра умеренной силы, которые обычно называют гребнями волн", - объяснил один из соавторов исследования Эндрю Негри из AIMS в публикации.
Команда ученых была удивлена, обнаружив, что фрагментированные эмбрионы развивались нормально, но по размеру были пропорционально меньше.
"Интересно, что эти фрагментированные эмбрионы развились в более мелких особей кораллов, чем целые эмбрионы", - заявил Хэйворд.
Отсутствие оболочки, таким образом, представляет собой важную репродуктивную стратегию в создании коралловых рифов.
"Почти половина всех этих голых эмбрионов были фрагментированы в наших экспериментах, предполагается, что увеличение общего количества кораллов необходимо для увеличения эффективности их репродуктивных усилий", - заявил Негри.
Кораллы также могут размножаться бесполым путем, то есть, с помощью клонирования. Однако используется смешанная стратегия размножения, в таком случае генетическое разнообразие потомства поддерживается посредством полового размножения, которое следует за планктонным клонированием.
Ученые планируют исследовать этот феномен далее и понять, почему кораллам выгодно производство таких непрочных эмбрионов.
"Это удивительно, насколько непрочны эмбрионы в начале раскола, - сообщил Негри Великой Эпохе через электронную почту. - Наши самые последние эксперименты показывают, что личинка кораллового полипа может развиваться из фрагментированных 64- и 128-клеточных эмбрионов, которые имеют форму малины.
Фрагменты тех эмбрионов были зачастую образованы из более чем одной клетки и крошечные личинки-клоны, как мы сказали, могут развиваться из множества клеток".
Поскольку одна колония кораллов может производить более 100000 яиц, потенциальная выгода фрагментации заключается в повышении числа жизнеспособных эмбрионов и шансов на заселение более выгодных сред обитания.
"Преимуществом также может быть производство личинок разного размера и молодых полипов, что позволяет им избегать определенных хищников, - сообщил Негри. - Также размер может воздействовать на показатели, связанные с развитием личинки, которые могут влиять на их распространение и увеличение численности популяции.
Кесси РАЙАН/Перевод Алексея ПОЛЯБИНА
Источник: http://www.epochtimes.ru/, 09.03.2012

Ученые обнаружили у морских червей признаки развития мозга позвоночных животных

Происхождение такого сложного органа позвоночных животных как мозг продолжает оставаться загадкой для ученых. С точки зрения эволюции, он возник из неоткуда. Вы не увидите ничего подобного, что было бы схоже с мозгом по анатомическому строению у других типов животных, как отметил Ариэль Пани (Ariel Pani), исследователь Морской биологической лаборатории (MBL) в Вудс-Холе и аспирант Университета Чикаго.
Но недавно в журнале Nature, Пани и его коллеги опубликовали сведения об открытии некоторых генетических процессов, которые регулируют развитие мозга позвоночного животного, у морских червей, относящихся к классу кишечнодышаших, которых исследователи собрали в бухте Уоквойт в городе в городе Фолмут (Массачусетс).
Ученые искали наследственное подтверждение трех "сигнализирующих центров" в зародыше позвоночного животного, которые являются основными компонентами "невидимых задатков, предрасполагающих к развитию мозга", как сообщил Пани. Диагностические молекулярные характеристики этих сигнализирующих центров по большей части отсутствуют у морских асцидий и ланцетников, беспозвоночных животных типа хордовые, ближайших родственников позвоночных животных с эволюционной точки зрения. Это указывает на то, что данные сигнализирующие центры являются новыми ключевыми признаками в происхождении позвоночного животного.
К своему удивлению ученые обнаружили очень похожие сигнализирующие центры в морских червях вида Saccoglossus kowalevskii, гемихордовых беспозвоночных.
У зародышей этих червей отсутствовали структуры нервной системы, которые сравнимы с мозгом позвоночного животного, и их род отклонился в развитии от позвоночных животных еще более 500 миллионов лет тому назад. Пани и его коллеги обнаружили, что сигнализирующие центры морского червя влияют на формирование его тела в зародыше.
"Это означает, что морской червь является последним общим предком гемихордовых и позвоночных животных. Даже если у него никогда не было нервной системы как у позвоночного животного, то присутствие некоторых очень сложных механизмов характерных для нервной системы позвоночных животных, контролирующих развитие тела очевидно" - сообщил Пани. "Кроме того, странные морские животные типа асцидий могут обеспечить очень ценную информацию для более глубокого понимания эволюционного развития позвоночного животного и генетики".
"Ланцетники и асцидии - это первые животные, которых следует изучать, чтобы понять эволюцию позвоночного животного. Но в случае обнаружения каких-либо различий, мы теперь знаем, что нужно рассматривать животных с расхождением в анатомическом строении, так как можно найти интересные сходства там, где не ожидаешь" - сказал Пани. "Я думаю, что этот принцип должен широко применяться исследователями для лучшего понимания эволюции животного".
Морская биологическая лаборатория, где хранится более 200 различных типов морских животных, долгое время была центром сравнительных исследований эволюции и развития животных.
Источник: http://globalscience.ru/, 19.03.2012

Стеклянная губка стала живым архивом климатических изменений

Климатологи открыли новый архив исторических морских температур. Изучив скелет губки вида Monorhaphis chuni, живущей 11 тысяч лет в Восточно-Китайском море, международная команда исследователей из Института химии Общества Макса Планка показала, что на протяжении нескольких последних тысячелетий условия для живых организмов в глубоководной зоне моря серьёзно изменялись: температура воды в глубинных районах, где как раз обитает стеклянная губка, по меньшей мере один раз поднималась от 2 C сразу на 6-10 C. До сих пор эти изменения не были известны.
В глубоководной зоне море кишит неизвестными существами, живущими настолько долго, что по отдельным экземплярам можно проследить историю тысячелетних климатических изменений моря. В данном исследовании климатологи изучали скелет губки длиной более чем 2 метра и толщиной 1 сантиметр, найденный в Восточно-Китайском море на глубине 1100 метров. Возраст этого организма, как показал анализ скелета, весьма почтенный - 11 тысяч лет! Со скелета губки учёные "считывали" информацию о том, как во время её жизни менялась экология моря.
Под электронным микроскопом исследователи обнаружили четыре области, в которых иглы губки росли неравномерно. Это стало доказательством того, что в определённые периоды температура воды в море значительно поднималась, возможно, с началом извержения подводных вулканов. На время гидротермальной активности в море указывают и следы марганца в скелете (концентрация марганца в воде также повышается с началом извержений).
Анализ слоя стеклянной губки, состоящего из оксида кремния, показал, что температура моря при рождении беспозвоночного составляла 1,9 C. Из других источников океанографам известно, что приблизительно такой была температура глубоководной зоны моря примерно 11 тысяч лет назад. Дальнейшие химические исследования позволили сделать вывод о том, что температура воды, в которой росла губка, оставалась практически постоянной в течение первых 1000 лет. Потом она внезапно поднималась примерно от 2 C на 6-10 С, а затем снова падала до сегодняшних значений в 4 С.
До сих пор о локальных температурных колебаниях в Восточно-Китайском море ничего не было известно. Стеклянная губка открывает много загадок о возможных климатических изменениях в море, имевших место в далёком прошлом. Чтобы получить ещё более точные данные, учёные в дальнейшем будут исследовать иглы губки посредством изучения изотопов кремния, способствуя таким образом созданию новой модели актуальных климатических изменений.
Быкова Наталья
Источник: http://www.strf.ru/, 06.04.2012

Морские черви питаются угарным газом

Ученые расшифровали протеом симбиотического морского червя Olavius algarvensis и установили, что одним из основных источников энергии для него является окисление угарного газа.
В ходе работы ученые исследовали метапротеом червя. Сначала биологи отделяли ткани червя от симбионтов. Это оказалось, по словам авторов, непростой задачей, так как бактерии живут непосредственно под кожей беспозвоночного. После этого клетки разрушали, выделяли из них белки, которые в свою очередь, разделяли по двум независимым параметрам в квадратном геле.
В одном направлении (например, верх-низ) разделялись белки от больших к меньшим, в другом направлении (право-лево) по заряду - от отрицательно к положительно заряженным.
В результате были получены двумерные распределения, в которых можно было идентифицировать пятна тысяч отдельных белков. По яркости пятен можно было установить их количество и, соответственно, активность и важность в жизни червя.
Ученые обнаружили большое количество таких белков, которые дают червю способность получать энергию из окисления угарного газа. Угарный газ очень токсичен для большинства животных, но в данном случае он стал одним из основных источников энергии беспозвоночного.
До проведения настоящего исследования считалось, что основную часть энергии симбиотические бактерии червя получают, окисляя содержащийся на дне сероводород. Сам червь, в свою очередь, питается своими симбиотическими бактериями.
Напомним, в 2009 году ученые, проводившие в течение 10 лет исследования мирового океана, заявили, что обнаружили около 18 тыс. новых видов живых существ.
Источник: http://korrespondent.net/, 18.04.2012