Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.967 RSS
←   Сентябрь 2010   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.967 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

У плоских червей обнаружена эусоциальность


Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

У плоских червей обнаружена эусоциальность

29.09.2010

На этих снимках показано, как <<солдаты>> сосальщика Himasthla (паразитического плоского червя) нападают на конкурентов, относящихся к другим видам сосальщиков или к другому клону того же вида. Атакующие солдаты помечены стрелочками с подписью <<attacker>>. Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B
На этих снимках показано, как <<солдаты>> сосальщика Himasthla (паразитического плоского червя) нападают на конкурентов, относящихся к другим видам сосальщиков или к другому клону того же вида. Атакующие солдаты помечены стрелочками с подписью <>. a, b -- солдат атакует размножающиеся особи сосальщика Euhaplorchis; на рисунке b в кишечнике солдата видны черные точки -- это глаза высосанных из тела вражеской особи зародышей -- будущих церкарий. c -- нападение на солдата сосальщика Parorchis. d -- нападение на размножающуюся особь Parorchis. e -- нападение на солдата, принадлежащего к другому клону того же вида (Himasthla sp. B). Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B

Эусоциальность -- <<высшая>> форма общественной организации у животных, при которой часть особей отказывается от размножения и посвящает себя служению коллективу -- обнаружена у сосальщиков Himasthla, паразитов морской улитки. В теле моллюска паразиты размножаются бесполым путем, образуя клоны генетически идентичных особей. Эти особи делятся на две касты: крупных размножающихся <<цариц>> и мелких, неспособных к размножению <<солдат>>. Солдаты блюдут интересы клона, ктивно нападая на конкурентов -- других паразитов, пытающихся проникнуть в улитку, в том числе на представителей других клонов того же вида сосальщиков.

Эусоциальность до сих пор была известна у насекомых (муравьи, пчелы, осы, шмели, термиты и ряд других), некоторых креветок и двух видов млекопитающих: голых и дамарских землекопов (см. ссылки в заметке Предложен новый взгляд на происхождение общественного образа жизни у животных, <<Элементы>>, 21.09.2010). Некое подобие разделения на касты размножающихся особей и <<солдат>> описано у актиний (см. Lisbeth Francis, 1976. Social organization within clones of the sea anemone Anthopleura elegantissima).

Сосальщики, или трематоды, на первый взгляд не кажутся <<перспективной>> группой, в которой следовало бы искать случаи эусоциальности. Однако если внимательнее присмотреться к типичному жизненному циклу трематод, можно заметить, что в нём есть этап, на котором складываются благоприятные условия для эволюции кооперации и альтруизма. В теле первого промежуточного хозяина -- как правило, брюхоногого моллюска -- трематоды размножаются бесполым путем. В результате образуется компактная группа (колония, клон) генетически идентичных особей. Эта стадия жизненного цикла трематод называется <<редия>>.

У индивидуальных особей в таких группах -- именно в силу их генетической идентичности -- нет и не может быть эгоистических эволюционных <<интересов>>, не совпадающих с интересами всей группы в целом. Трематоды блокируют размножение улитки-хозяина и фактически <<крадут>> ее тело, используя его как машину для собственного жизнеобеспечения. В таких условиях естественный отбор будет поддерживать любые наследственные изменения, повышающие репродуктивный успех всего клона как целого -- в том числе и ценой ущерба для р продукции отдельных особей (подробнее см.: Эволюция кооперации и альтруизма: от бактерий до человека).

Жизненный цикл трематоды Himasthla. Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Proceedings of the Royal Society B
Жизненный цикл трематоды Himasthla. Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Proceedings of the Royal Society B

Ранее уже было известно, что редии разных видов трематод, оказавшиеся в одной и той же улитке, иногда нападают друг на друга (у них есть рты и мускулистые глотки), причем побеждают обычно те, у кого пасть больше. Но вот о том, что у редий может быть разделение труда, как у общественных насекомых, -- одни размножаются, другие их защищают -- до сих пор никто не знал.

В ходе многолетнего изучения трематод -- паразитов морских брюхоногих моллюсков -- американские биологи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре заметили, что редии у нескольких видов трематод, распространенных по всему миру, четко делятся на два типа, или морфы. Первичная морфа -- это обыкновенные, всем известные редии, крупные и малоподвижные, в чьих телах развиваются представители следующего поколения паразитов -- церкарии. Вторичная морфа включает мелких неразмножающихся редий. Легче всего их приня ь просто за молодых, незрелых редий, которые еще не успели вырасти и приступить к размножению. Однако авторы обратили внимание на ряд фактов, противоречащих такой трактовке. Мелкие редии образуют обособленный размерный класс; у них очень крупная, мускулистая глотка и кишечник; они чрезвычайно активны; наконец, их численность резко повышена в тех частях тела улитки, куда обычно проникают личинки трематод при новом заражении. Кроме того, авторы заметили, что <<вторичные>> редии иногда нападают на гетероспецифичных (относящихся к друг му виду) трематод, проникших в <<их>> улитку.

Всё это побудило авторов всерьез взяться за изучение <<вторичных>> редий. Основным объектом исследования была трематода Himasthla sp. B (сокращенно HIMB), чьим промежуточным хозяином является морская улитка Cerithidea californica. Авторы поставили перед собой три вопроса: 1) Являются ли <<вторичные>> редии особой кастой или это просто незрелые особи? 2) Если редии действительно делятся на две касты, то специализируется ли одна из них на размножении, а другая на борьбе с конкурентами? 3) Если <<вторичные>> редии -- действительно каст воинов, то является ли принадлежность к этой касте постоянной или временной?

Детально изучив морфологию 173 вторичных и 143 первичных морф из семи колоний (то есть из семи зараженных улиток), авторы обнаружили четкие, статистически значимые различия в форме тела, строении глотки и даже в характеристиках роста: например, у первичных морф по мере увеличения длины тела его относительная ширина растет, а у вторичных, напротив, снижается. Каких-либо <<промежуточных>> вариантов между первичными и вторичными морфами обнаружено не было.

Авторы провели несколько серий поведенческих экспериментов, в которых в одну пробирку с морской водой сажали редий (извлеченных из улиток, но живых), относящихся к разным морфам и видам. Кроме HIMB использовались редии семи видов трематод. Во всех случаях <<вторичные>> редии HIMB активно атаковали редий других видов, а также конспецифичных (относящихся к тому же виду) редий из других клонов, но никогда не трогали <<своих>>, то есть относящихся к тому же клону. Мелких противников редии-солдаты глотали целиком, у крупн ых проедали покровы и начинали высасывать содержимое. <<Первичные>> редии HIMB, с которыми были проведены такие же эксперименты, как выяснилось, тоже способны атаковать чужаков, но делают это крайне редко и вяло.

a -- крупная <<первичная>> редия, набитая развивающимися церкариями, -- представитель размножающейся касты, и мелкая <<вторичная>> редия-солдат. b -- увеличенное изображение <<вторичной>> редии. Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B
a -- крупная <<первичная>> редия, набитая развивающимися церкариями, -- представитель размножающейся касты, и мелкая <<вторичная>> редия-солдат. b -- увеличенное изображение <<вторичной>> редии; ph -- глотка, co -- <<воротник>>, ap -- придатки на заднем конце тела. Длина масштабной линейки 0,2 мм. Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B

Детальное изучение также подтвердило, что только первичные редии HIMB способны размножаться (почти все они набиты развивающимися церкариями), тогда как вторичные стерильны. По-видимому, вторичные редии-солдаты никогда или почти никогда не превращаются в первичных, то есть принадлежность к касте воинов у них пожизненная.

Вторичные редии преобладают в мантии улитки и в передней части ее тела, там, куда обычно пытаются проникнуть личинки трематод. Это согласуется с их защитной функцией. Первичные, размножающиеся, редии, напротив, сидят в глубине тела хозяина, в основном в районе половых желез.

Таким образом, вся совокупность фактов указывает на то, что редии HIMB действительно делятся на две строго разграниченные касты, одна из которых не размножается и выполняет функцию защиты клона от конкурентов. Таким образом, трематоду HIMB с полным правом можно назвать эусоциальным животным.

Авторы отмечают, что разделение на касты размножающихся редий и редий-солдат, вероятно, характерно не только для HIMB, но и для многих других трематод. У некоторых видов, судя по предварительным наблюдениям, может наблюдаться еще более тонкое <<разделение труда>> между особями в колонии.

Каста солдат независимо сформировалась в нескольких группах социальных животных, для которых характерно бесполое, клональное размножение: у некоторых галловых тлей, актиний и у личинок некоторых паразитических наездников. Генетическая идентичность особей в колониях этих организмов -- важная предпосылка формирования каст и эусоциальности, но она не является обязательным условием. Об этом свидетельствует существование солдатской касты у некоторых видов, чьи колонии содержат генетически различающихся индивидуумов (кр еветки, трипсы, термиты). Помимо генетического родства особей в колонии, важную роль в становлении кастовой системы играют экологические факторы (см.: Предложен новый взгляд на происхождение общественного образа жизни у животных, <<Элементы>>, 21.09.2010). У большинства социальных животных, имеющих касту солдат, образ жизни соответствует модели <<обороны крепости>>: колония занимает небольшое, четко ограниченное пространство и удерживает в своем монопольном владении некий ценный ресурс, который нужно за щищать от конкурентов (в случае трематод таким ресурсом является захваченное паразитами тело улитки). В подобных системах развитию внутригрупповой кооперации и альтруизма (включая отказ от собственного размножения во имя интересов коллектива) может способствовать чрезвычайно острая межгрупповая конкуренция (см.: Межгрупповая конкуренция способствует внутригрупповой кооперации, <<Элементы>>, 28.05.2007).

Источник: Ryan F. Hechinger, Alan C. Wood, Armand M. Kuris. Social organization in a flatworm: trematode parasites form soldier and reproductive castes // Proceedings of the Royal Society B. Published online before print September 17, 2010.

См. также:
1) Предложен новый взгляд на происхождение общественного образа жизни у животных, <<Элементы>>, 21.09.2010 (в этой заметке приведена также подборка полезных ссылок).
2) Голых землекопов не жжет ни кислота, ни перец, <<Элементы>>, 31.01.2008.
3) А. В. Марков. Эволюция кооперации и альтруизма: от бактерий до человека.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

28.09 Слишком быстрое снижение рождаемости в Китае чревато катастрофическим старением населения

Политика снижения рождаемости, проводимая в Китае с 1970-х годов и резко ужесточившаяся в 1980-е, привела к радикальным изменениям возрастной структуры населения. Доля детей и молодежи неуклонно падает, а доля пожилых людей возрастает. Через 20 лет население страны будет представлено в основном теми, кому за 55. Результаты обсуждения сложившейся ситуации с китайскими демографами опубликованы в журнале Science.

27.09 Впервые измерены межгалактические магнитные поля

Двое калифорнийских ученых сделали заявку на фундаментальное астрофизическое открытие. Синъитиро Андо и Александр Кусенко полагают, что им впервые удалось обнаружить и измерить реликтовые магнитные поля, пронизывающие практически пустое межгалактическое пространство. Поиски таких полей ведутся уже более полувека. Статья доступна в архиве препринтов, а 10 октября появится в Astrophysical Journal Letters.
В избранное