Палочки (слева) и колбочки (справа) модифицированных мышей, покрытые наночастицами

Ma et al. / Cell

Исследователи из Научно-технического университета Китая придумали способ, позволяющий мышам видеть в инфракрасном свете. Для этого они прикрепили к фоторецепторам мышей наночастицы, переводящие сигнал из невидимого диапазона в видимый. Эксперименты показали, что такие мыши способны различать сложные формы в инфракрасном свете. Результаты работы опубликованыв журнале Cell.

Фоторецепторы человека, основанные на работе родопсинов, способны различать свет с длинами волн в районе 400–700 нанометров. Дело в том, что инфракрасное излучение имеет большую длину волны и меньшую энергию, которой не хватает для активации фоторецептора. Это обстоятельство лежит в основе невосприимчивости глаза человека и других животных к инфракрасному излучению. Чтобы его преодолеть, уже предпринимались попытки понизить энергию активации фоторецепторов, например при помощи нагревания, но в результате этого они начинали срабатывать самопроизвольно и это сильно зашумляло исходный сигнал.

Группа ученых под руководством Тянь Сюэ (Tian Xue) придумала альтернативное решение. За основу для мышиных «инфракрасных очков» были взяты давно известные частицы на основе эрбия и иттербия размером около 40 нанометров, которые могут поглощать лучи с длиной волн в районе 980 нанометров и испускать в ответ зеленый видимый свет с длиной волны около 535 нанометров. В основе их работы лежит способность собирать энергию нескольких инфракрасных фотонов и высвобождать ее в виде единственного, но более коротковолнового (а значит, имеющего большую энергию) фотона. Важным преимуществом этих частиц оказался низкий уровень генерируемого ими случайного шума. Механизм работы таких частиц наглядно продемонстрирован в видео ниже:

Для придания частицам гидрофильности исследователи покрыли их полиакриловой кислотой. Кроме того, к ним пришили молекулы конкавалина А, известного своей способностью связываться с внешним сегментом фоторецепторов млекопитающих. После инъекции в мышиный глаз наночастицы прикреплялись к рецепторам и начинали передавать сигнал с минимальными искажениями.



a — внешний вид наночастиц под микроскопом; c и d — их спектры поглощения и эмиссии; f — схема эксперимента; l — наружные сегменты фоторецепторов, покрытые наночастицами и светяшиеся зеленым

Ma et al. / Cell

Побочных эффектов у этой процедуры оказалось не больше, чем в контрольной, где мышам вкалывали безвредный раствор; нарушений обычного зрения авторы тоже не обнаружили. Следующим этапом стала функциональная проверка проверка новой «суперспособности». Это было сделано на трех уровнях: ученые проверили реакцию глаза на инфракрасное излучение, активацию зрительной коры и поведенческие реакции.



a — Зрачок продвинутой мыши сужается в ответ на инфракрасное излучение, а у обычной нет. с, d — Справа показана схема и результаты поведенческого теста, в котором мышь помещали в бокс с темным отсеком и с отсеком, в котором включали либо инфракрасную, либо обычную подсветку. Если мышь видела этот свет, она старалась прятаться в темной части бокса

Ma et al. / Cell

Результаты тестов показали, что наночастицы позволяют животным не только реагировать на свет определенного спектра, но и видеть отдельные формы, например отличать продольные полоски от поперечных. Для того, чтобы это подтвердить, мышей помещали в воду и учили искать скрытую плавучую платформу, отмеченную так же, как и контрольное место без платформы, — рисунком на стенке бассейна. В первом тесте эти два рисунка отличались направлением инфракрасных полосок, а во втором мыши должны были выбрать между кругами и треугольниками, нарисованными как в видимом, так и невидимом диапазоне (количество испытуемых в контрольной и тестовой группах колебалось от пяти до семи). Контрольные мыши после обучения выплывали к нужному месту меньше чем в 50 процентах случаев благодаря случайности, тогда как мыши, которые могли видеть и правильно интерпретировать подсказки справлялись примерно в 80 процентах случаев.

Обнадеживающие результаты тестов позволяют предположить и о придании инфракрасного зрения человеку, но исследователи предупреждают, что этот процесс небезопасен: помимо временных проблем со зрением (у мышей всё пришло в норму за две недели) после укола и возможных осложнений эти наночастицы содержат тяжелые металлы. Лучшее подтверждение этому — слова самих авторов статьи о том, что они вообще не намерены испытывать технологию на себе.

Это не первая попытка подарить грызунам инфракрасное зрение. Ранее крыс с помощью имплантатов научили видеть в инфракрасном свете, передавая сигнал напрямую в мозг.

Источник https://nplus1.ru/news

Американские ученые экспериментально подтвердили гипотезу о том, что полосы на теле зебры помогают им эффективно защищаться от насекомых. Понаблюдав за лошадьми, зебрами, а также лошадьми в костюме зебры, они выяснили, что слепни реже приземляются на полосатое тело животного, потому что, по-видимому, не могут быстро найти место для посадки. Статья опубликована в журнале PLoS One.

Существуют четыре основные гипотезы того, зачем зебрам нужны полоски: предполагается, что они могут служить в качестве эффективного средства терморегуляции, использоваться для камуфляжа или социализации, а также — защищать животное от паразитов и насекомых. Две гипотезы уже опровергнуты: в 2016 году ученые доказали, что полосы не помогают зебрам эффективнее скрываться от хищников, а прошлым летом с помощью бочек, переодетых в шкуры разных животных, показали, что полосы не спасают от высоких температур.

Гипотезу о защите от паразитов исследователи, наоборот, считают самой правдоподобной, и ее уже подтверждали теоретически. Кроме того, недавнее исследование показало, что белые полосы, которые наносят на свое тело темнокожие жители тропиков и субтропиков, помогают им спасаться от насекомых. Теперь ученые под руководством Тима Каро (Tim Karo) из Калифорнийского института в Дэйвисе решили проверить эту гипотезу на животных экспериментально. Для этого они использовали трех зебр и девять лошадей, каждая из которых имела единый окрас (коричневый, черный или белый). Животных наблюдали в одном месте летом 2016 и 2017 года: исследователи присматривали за каждым животным в течение нескольких минут, считая количество слепней, которые кружили вокруг, приземлялись на тело (и сколько времени проводили на нем) или же врезались в него.

Ученые выяснили, что слепни одинаково часто кружили вокруг зебр и лошадей, но на зебр приземлялись значительно (p = 0,041) реже: даже с учетом отдельной особи и скорости ветра. При этом чаще всего (в 54 процентах случаев) слепни садились на белые полосы (ученые не считали количество полос у каждой особи, но, учитывая равный возраст и пол животных, предположили, что они были примерно одинаковы).

Затем ученые по очереди надевали на семерых лошадей черные, белые и полосатые накидки, и наблюдали за ними в течение 30 минут. За время наблюдений слепни садились на тело лошадей, покрытых черной и белой тканью, но почти не садились на лошадей, переодетых в зебру. При этом на голову лошади, не покрытую тканью, слепни садились примерно с такой же частотой, что и раньше.

• Среднее число касаний тела и приземлений на тело и голову слепнями в зависимости от костюма лошади

После этого ученые изучили видеозаписи лошадей и зебр в присутствии слепней. Они выяснили, что слепни гораздо быстрее летят в сторону зебр, чем в сторону лошадей, но проводят меньше времени вокруг, решая, куда приземлиться, а также быстрее улетают. Из этого авторы сделали предположение о том, что полосы на самом деле не отвлекают слепней издалека, но они не могут эффективно выбрать место для посадки, поэтому либо врезаются, либо улетают от зебр. При этом эффективно защищаться от слепней зебрам помогают не только полоски, но и их поведение: они больше бегают и чаще лошадей машут хвостом, из-за чего даже те слепни, которым удалось приземлиться на тело зебры, проводят на нем мало времени.

А вот пятна на теле жирафа — еще одного животного с необычным окрасом — частично наследуются от матери, а их форма и и размер предсказывают шансы на выживание в молодом возрасте (правда, ученые пока точно не знают, как именно).

Ученые из США и Германии синтезировали биополимеры, которые находятся в зубах некоторых видов кальмаров. Материалы из таких белков, полученные с помощью бактерий, обладали высокой прочностью, эластичностью, протонной проводимостью и способностью к восстановлению структуры. Статья опубликована в открытом доступе в Frontiers in Chemistry.

Захватывать и удерживать добычу в воде кальмарам помогают зубы, которые находятся в присосках на щупальцах. Прочность им придает не наличие минеральных солей, как у людей, а особенности строения и конформации макромолекул. Благодаря блокам из различающихся по свойствам мономеров в макромолекуле, на микроуровне происходит разделение фаз (как при смешении воды и масла), однако полностью расслоение не возникает, так как части молекулы связаны друг с другом. Вместо этого образуются периодические надмолекулярные структуры, которые придают уникальные физические свойства материалам из белков зубов кальмара.

Мелик Демирель (Melik Demirel) и Абдон Пена-Франчес (Abdon Pena-Francesch) из Пенсильванского университета предложили метод программируемого дизайна белков с повторяющейся структурой, изучили их свойства и возможность применения функциональных материалов и пленок на их основе. С помощью методов генной инженерии, авторам удалось в промышленных масштабах синтезировать белки с заданными молекулярными массами и последовательностью аминокислот. Экспрессию белка контролировали генно-модифицированные бактерии, поэтому продукт получился монодисперсным и обладал определенной последовательностью аминокислот.

Сегментированная структура молекулы белка (чередование аморфных и кристаллических доменов) позволила образовать стабильную сетку из β-листов, которая придавала материалам высокую прочность. В стеклообразном состоянии аморфные цепи не могли передвигаться друг относительно друга из-за водородных связей. Помимо этого, материал обладал эластичностью, способностью к самозалечиванию и переносу протонов. В зависимости от структуры молекулы, менялись оптические и термические свойства. Программируя ход синтеза таких белков можно получать вещества с нужными для определенных задач свойствами.

В виде пленок и покрытий, такие биополимеры могут использоваться в доставке лекарств, биосенорике, защищать ткани от механических повреждений с восстанавлением своей изначальной структуры. Наноматериалы из этих белков, по словам авторов, эффективны как мягкие биосенсоры. В области композитных материалов из оксида графена применение программируемых биополимеров расширяется до создания высокотехнологичных устройств хранения памяти и сенсоров. И в отличие от синтетических полимеров, биополимеры не загрязняют окружающую среду и могут стать отличной альтернативой пластмассам.

Ученые утверждают, что эти белки также можно применять даже в медицине, в силу их способности поддерживать рост клеток. На сегодняшний день часто для восстановления тканей используют хитозан. Китайским ученым удалось восстановить поврежденный спиной мозг обезьян с помощью биоматериала на основе этого вещества.

Взаимовыгодные (мутуалистические) отношения между растениями и животными встречаются в разных классах организмов. Так, в шерсти трехпалого ленивца часто заводятся зеленые водоросли, которые обеспечивают животному защитную окраску и разнообразят его рацион. Кроме водорослей в шерсти ленивцев живут бабочки-огневки, которые снабжают водоросли азотом и откладывают яйца в помет ленивцев. Другими примерами могут служить краб «йети», выращивающий на своих конечностях съедобных бактерий или рыбы-ласточки, культивирующие водоросли.

Но самые разнообразные формы сельскохозяйственных отношений с растениями возникли у некоторых групп насекомых, в том числе у муравьев. Известно около 40 видов муравьев-листорезов, которые выращивают в муравейниках на субстрате из пережеванных листьев грибы-базидиомицеты. Грибами питаются и личинки и взрослые особи. Муравьи рода Pseudomyrmex ferrugineus находятся в отношениях симбиоза с деревьями акации, Acacia hindsii, обеспечивающими насекомых пищей и жильем. В ответ муравьи защищают деревья от травоядных животных и растений-конкурентов. Однако мутуалистических отношений, в которых муравьи сажают и выращивают растения ученые до сих пор не наблюдали.

У некоторых тропических видов муравьев существуют взаимовыгодные отношения с эпифитами (растениями, произрастающими или постоянно прикрепленными к другим растениям). Эпифиты обеспечивают муравьев соком и плодами, а взамен насекомые снабжают их дефицитным азотом. Некоторые виды этих растений произрастают на муравьиных гнездах, сделанных из пережеванной древесины (картона) и представляющих собой отличную питательную среду. Многие виды эпифитов формируют полости, в которых муравьиная колония устраивает гнездо и делится с растением продуктами жизнедеятельности.

Эпифиты из рода сквамеллярий также образуют полости, пригодные для обитания муравьев. Авторы новой работы обратили внимание, что шесть видов этих растений (S. grayi, S. huxleyana, S. imberbis, S. major, S. thekii and S. Wilsonii) населяют муравьи только одного вида — Philidris nagasau —которые обитают в полостях растений и не строят картонных гнезд.Исследователи находили на сквамелляриях как муравьиные колонии, так и одиночных рабочих муравьев. Эпифиты при этом растут группами до 25 и больше растений, которые объединяются муравьиными тропами, что свидетельствовало о том, что насекомые из одной колонии могут обитать в нескольких растениях. Кроме того, пять из шести видов сквамеллярий снабжают муравьев сладким соком. По-видимому, растения и муравьи находятся в облигатных (обязательных) отношениях и друг без друга существовать не могут. Для сравнения исследователи рассказали о других видах сквамеллярий, (S. jebbiana, S. Tenuiflora, S. Wilkinsoni), которые образуют необязательные (факультативные) отношения с муравьями. На них обитают 14 видов муравьев, которые образуют колонию только на одном дереве. При этом муравьи могут гнездиться и вне эпифитов, а 20-30 процентов сквамеллярий этих видов вообще обходятся без насекомых.

• Муравьиное гнездо в Squamellaria thekii. Этот вид эпифитов населяют только муравьи P. Nagasau

Исследователи решили выяснить, как устроены облигатные отношения между шестью видами сквамеллярий и муравьями. Сначала они проверили, принимают ли участие P.nagasau в распространении семян растений. Эпифиты, на которых обитают муравьи, растут гораздо кучнее, чем другие виды сквамеллярий. Это косвенно свидетельствует о том, что муравьи сажают семена необходимых им видов эпифитов. Ученые наблюдали за несколькими колониями насекомых и обнаружили, что рабочие муравьизасовывают семена в трещины в коре деревьев, а затем регулярно посещают места посадок. Когда исследователи предложили им выбрать между семенами облигатных и факультативных видов сквамеллярий, насекомые выбирали семена только облигатных видов, причем как созревшие, так и нет.

Авторы работы заметили, что на облигатных для P.nagasau видах сквамеллярий не сохраняются созревшие плоды. По-видимому, то ли птицы, то ли насекомые срывают их незрелыми. Ученые проверили, кто их срывает — муравьи или птицы. Сначала они ограничивали доступ к растениям только птицам, затем — и птицам, и муравьям. Оказалось, что птицы питаются плодами неспецифичных видов сквамеллярий, а муравьи интересуются фруктами только облигатных видов.

На следующей стадии наблюдений ученые проверяли, ухаживают ли муравьи за сквамелляриями и делают ли что-то, чтобы те быстрее росли. Оказалось, что как только семена давали побег и образовывали полость, рабочие муравьи начинали сновать между основным гнездом и проростком. Они забирались во вновь образованную полость, и, по-видимому, испражнялись в ней, тем самым обеспечивая росток необходимым ему азотом. Эксперимент с радиоактивным изотопом азота N15 подтвердил эту догадку. Муравьев кормили сахарным сиропом с добавлением аминокислоты глицина, меченой радиоизотопом, а потом измеряли содержание N15 во вновь выросших растениях. Содержание изотопа в растениях выросло в 300 раз по сравнению с контролем. То есть муравьи целенаправленно не только сажают семена облигатных для них видов, но и культивируют их. По словам авторов, система P. nagasau/Squamellaria — это первый известный случай обязательного культивирования муравьями растений. По уровню сложности она сравнима с выращиванием грибов муравьями-листорезами.

Чтобы выяснить, когда между муравьями и сквамелляриями возникли облигатные отношения, биологи провели их филогенетический анализ. Оказалось, что предок вида P. Nagasau утратил способность строить картонные гнезда примерно три миллиона лет назад, и, таким образом стал зависим от сквамеллярий, образующих полости. Остальные муравьи из рода Philidris умеют делать гнезда из картона до сих пор.

• Слева: сравнение молодых сквамеллярий с ножкой (облигатный вид) и без ножки (неспецифический вид). Справа: Кусок коры удален и видна прорастающая ножка.

У ростков сквамеллярий, облигатных для P. Nagasau, сначалаобразуется корневая ножка, которая, по всей видимости, позволяет растению прорастать через кору хозяйского дерева, и только потом формируется полость. У неспецифичных видов сквамеллярий, населяемых другими видами муравьев, корневой ножки нет. Судя по результ��там филогенетического анализа, сквамеллярии «научились» выращивать ножку около трех миллионов лет назад, то есть примерно в то же время, когда P. Nagasau перестали строить гнезда. То есть эволюция муравьев и растений, по-видимому, происходила согласованно.

Генетики впервые собрали геном Белой акулы. Ученые нашли в нем гены белков, отвечающих за поддержание стабильности генома, которая связана с процессом старения. Возможно, наличием этих генов можно объяснить долгожительство белых акул. Также в их ДНК нашли гены, связанные с быстрым заживлением ран.

Хрящевые рыбы представляют собой одну из древнейших групп позвоночных; они появились около 400 миллионов лет назад. Один из самых узнаваемых представителей класса — Белая акула (Carcharodon carcharias). Длина этих рыб может достигать шести метров, а вес доходит почти до двух тонн. Изучение генома этих рыб интересно ученым по нескольким причинам. Это одни из самых долгоживущих хрящевых рыб — по оценкам ученых, их максимальная продолжительность жизни достигает 73 лет. Белые акулы способны выдерживать большие перепады температур, в частности, нырять на глубину свыше километра. Они чуют добычу и могут определить источник запаха по изменению концентрации ароматного вещества. Наконец, они владеют секретом быстрого заживления ран.

Американские, российские и португальские исследователи под руководством Махмуда Шивджи (Mahmood S. Shivji) из Юго-восточного университета Нова собрали геном Белой акулы высокого качества, проанализировали его и сравнили с известными геномами других хрящевых рыб — китовой акулы (Rhíncodon týpus) и представителя отряда химер австралийского каллоринха (Callorhinchus milii). Его еще называют слоновой акулой.

Авторы обнаружили в ДНК белых акул гены белков, отвечающих за поддержание стабильности генома и за быстрое излечивание ран. Геном этих рыб оказался примерно в полтора раза длиннее генома человека (4,65 миллиардов и 3,23 миллиарда пар оснований, соответственно). Общее количество генов в акульем геноме — примерно 24,5 тысячи. Исследователи распознали как минимум 67 генов, отвечающих за стабильность генома, то есть за поддержание мутаций в ДНК на низком уровне. Среди них были гены ферментов, вовлеченных в репарацию (ремонт) ДНК, подавление роста опухолей и апоптоз — программируемую клеточную смерть, в результате которой уничтожаются дефектные клетки. Стабильность генома, в свою очередь, связана со старением. Считается, что его причиной является постепенное накопление мутаций в организме, которые могут привести к развитию раковых заболеваний, «поломке» клеток или их гибели. Поэтому, возможно, стабильностью генома белых акул можно объяснить их долголетие.

Также исследователи нашли в геноме белых акул три локуса, вероятно, связанные с быстрым заживлением ран. В них находились ген одной из субъединиц белка фибриногена (FGG) — основного компонента сгустков, образующихся при свертывании крови. Ген EXTL2 кодируетодин из ферментов, необходимых для свертывания крови и образования новых кровеносных сосудов. Этот процесс называется ангиогенез и активируется, в том числе, при регенерации поврежденных тканей. Наконец, ген KRT18 кодирует один из кератинов, белков, которые обеспечивают механическую защиту от повреждений, а некоторые из них играют важную роль в заживлении ран.

Несмотря на то, что Белая акула, как и другие виды акул, находит добычу по запаху, большого числа генов обонятельных рецепторов исследователи в геноме не нашли. Впрочем, их многочисленностью не могут похвастаться ни китовая акула, ни австралийский каллоринх. Поэтому авторы решили, что за чувство обоняния у акул может отвечать, например, вомероназальный орган, который есть у некоторых позвоночных животных и относится к дополнительной обонятельной системе. В частности, они нашли в геноме Белой акулы 13 копий генов вомероназальных рецепторов 2 типа. Они относятся к классу обонятельных и, предположительно, с их помощью животные распознают феромоны и другие летучие ароматные вещества. У китовых акул оказалось 10 копий генов вомероназальных рецепторов, а у каллоринха, как выяснили авторы другого исследования — более 30. Из этого ученые сделали вывод, что именно вомероназальные рецепторы могут отвечать за острое обоняние акул.

Белые акулы являются одними из самых долгоживущих хрящевых рыб. Представитель надотряда акул, гренландская акула, оказалась самым долгоживущим позвоночным, известным на сегодняшний день. По утверждению исследователей, средняя продолжительность жизни этих животных 272 года, а половой зрелости они достигают примерно в 150 лет.

Муравьи, живущие на акации, защищают ее от травоядных, ориентируясь на вибрацию, которую они чувствуют, когда животное подходит очень близко или начинает есть ветки. Муравьи не только переходят в боевую готовность, но и бегут по направлению к источнику вибраци со всего дерева. При этом на колебания веток от ветра они не реагируют. Исследование опубликовано в Current Biology.

Отношения акаций и муравьев — классический пример симбиоза. В саванне есть немало травоядных, позвоночных и беспозвоночных, диких и домашних, желающих полакомиться листьями и ветками акации. Муравьи, живущие на дереве, охраняют свой дом от нападений травоядных, акация же предоставляет им питательный нектар и убежище в полых шипах. Как только муравьи замечают травоядное животное, они выбегают из укрытий, агрессивно нападают на него и кусают пока оно не отступит, однако до сих пор было неясно, как муравьи понимают, куда нужно бежать на защиту. Некоторые травоядные активны ночью, а муравьи часто прячутся в полых шипах, поэтому визуальные сигналы не могут быть надежны. Считалось, что муравьи ориентируются на запах сока от поврежденных листьев растения, однако химические сигналы распространяются довольно медленно и сильно зависят от направления ветра.

Немецкие исследователи Феликс Хагер (Felix A. Hager) и Катрин Крауса (Kathrin Krausa) из Рурского университет в Бохуме(Германия) во время работы в кенийской саванне заметили, что когда они задевали ветки акации, на них тут же нападали агрессивные муравьи. Ученые заподозрили, что муравьи могут реагировать на вибрацию. Они решили проверить это предположение на муравьях Crematogaster mimosae, живущих на акации Acacia zanzibarica.

Для начала авторы пронаблюдали за активностью муравьев в зависимости от силы ветра, и оказалось, что с усилением ветра активность патрулирования ветвей снижается. С помощью акселерометра исследователи измерили и сравнили вибрации акации, вызванные ветром и козой, поедающей листья. Вибрации от порывов ветра более четырех метров в секунду характеризовалась низкими частотами, в основном ниже двух килогерц. В момент, когда коза отрывала лист с акации частота колебаний на ветвях акации достигала шести килогерц, амплитуда увеличивалась при измерениях ближе к верхушке дерева. Для имитации воздействия травоядного животного авторы использовали прибор, создающий вибрации заданной интенсивности, сходной с интенсивностью вибраций, вызванных козой.

• Вибрации от ветра заставляют муравьев скрываться в убежище в шипах акации. Вибрации от сорванной слоном ветки заставляют муравьев активизироваться и бежать к источнику вибраций

Авторы наблюдали за активностью муравьев в течение минуты каждые 20 минут днем и ночью. Они заметили, что «имитация травоядного» на 30 секунде наблюдения вызывала усиление активности муравьев по сравнению с первой половиной минуты (р <0,001). Причем активность муравьев выросла не только вблизи источника вибраций, но и за два метра от него. Муравьи становились заметно активнее уже через четыре с половиной секунды, такая быстрая реакция была бы невозможна на химический сигнал, или по крайней мере только при определенных направлениях ветра. Муравьи активизировались и двигались в 97 процентах случаев по направлению к источнику вибраций, в то время как в контрольных наблюдениях без вибростимуляции муравьи перемещались во все стороны с одинаковой вероятностью. Муравьи не только чувствовали вибрации, но и реагировали на них, перемещаясь в сторону их источника.

Слизни вида Triboniophorus graeffei, или красные треугольники, способны намертво приклеить к ветке своей слизью лягушек, которые на них охотятся, сообщается в статье, опубликованной на BioRxiv. Исследователи на примере одной лягушки впервые пронаблюдали способ защиты у брюхоногих, который заключается в приклеивании хищника, а не отпугивании его с помощью слизи. Более того, они показали, что моллюски синтезируют суперклейкий секрет именно для защиты, она не похожа по составу на слизь, которую они вырабатывают во время движения.

Слизни Triboniophorus graeffei обитают на восточном побережье Австралии. Это крупнейшие представители брюхоногих моллюсков на континенте, их длина достигает 15 сантиметров. У этих слизней может быть самая разная расцветка, от белой до красной или оливково-зеленой, но у всех особей на спине есть рисунок в виде красного треугольника, из-за чего в англоязычных источниках их называют красными треугольниками (red triangle slug). Эти моллюски встречаются не только в дикой природе, но и в городских садах, а иногда забираются в дома. Питаются они водорослями, которые растут на эвкалиптовых деревьях, а в домах — плесенью в ванных комнатах. Ареал моллюсков частично пересекается с районом обитания древесных лягушек красноглазых литорий (Litoria chloris), которые на них охотятся. Однако слизни, как выяснилось, выработали эффективное средство защиты от хищника.

Слизень красный треугольник (Triboniophorus graeffei)

Биологи Джон Гульд (John Gould) и Роза Аптон (Rose Upton) из университета Ньюкасл и Хосе Вальдес (Jose W. Valdez) из Орхусского университета описали, как красные треугольники приклеивают лягушек к веткам своей слизью и таким образом обездвиживают их. Впервые ученые обнаружили это в октябре 2017 года, когда заметили взрослого самца красноглазой литории, приклееного к упавшей ветке эвкалипта. Рядом с ним нашли красного треугольника. Исследователи предположили, что лягушка приклеилась секретом слизня, либо по неосторожности, либо во время охоты на него. Они отнесли эту пару (вместе с веткой) в лабораторию, поместили их в контейнер и стали наблюдать за поведением литории. Лягушка периодически предпринимала безуспешные попытки освободиться. Старания ученых оторвать ее от дерева, тоже не увенчались успехом, литория только начинала кричать от боли. Все это время слизень без движения сидел меньше чем в сантиметре от лягушачьего рта. Больше чем через сутки лягушка все еще не могла отклеиться от ветки и тогда ученые осторожно отскребли от ветки кожу земноводного. Даже после этого лягушка была частично покрыта слизью, которая норовила приклеиться к дну контейнера. Интересно, что попытки растворить слизь в воде не дали эффекта. После смачивания она, наоборот, начинала работать лучше.

Позднее авторы собрали еще несколько красных треугольников и изучили их суперклейкую слизь. Оказалось, что моллюск вырабатывает ее с помощью железы, находящейся на спине. Иногда достаточно было прикоснуться к мантии, чтобы слизень начинал выделять секрет, иногда нужно было потереть ему спину около минуты. По сравнению с секретом, который красные треугольники выделяли при движении, защитная слизь была гораздо гуще и намного более клейкой. Она начинала работать через секунды после выделения, склеивая ученым пальцы, или приклеивая их к бумаге или пластику. Иногда, после продолжительной стимуляции, слизни выделяли секрет красного цвета, который был похож на остатки слизи, сохранившиеся на коже лягушки.

Судя по тому, что слизь на коже лягушки была похожа на секрет красного цвета, который слизни вырабатывали не сразу, а после стимуляции, лягушка приклеилась к ветке не случайно, а во время атаки на моллюска. По-видимому, слизь могла эффективно удерживать земноводное сутки и больше, так что лягушка в дикой природе могла бы погибнуть от обезвоживания или стать жертвой хищников. На коже земноводных находятся железы, которые вырабатывают секрет, предохраняющий ее от высыхания. По-видимому, он смачивал «суперклей» слизней и заново его активировал.

Стоит отметить, что авторам удалось пронаблюдать пока что только единственный пример того, как красному треугольнику удалось приклеить лягушку к ветке, однако они уверены, что это не случайное стечение обстоятельств, а результат работы защитного механизма этого вида слизней.

Ручейники оказались самым быстро исчезающим отрядом насекомых. Сейчас в нем сокращается численность 68 процентов видов.

Ученые провели метаанализ статей, посвященных динамике численности насекомых, и обнаружили, что общая биомасса насекомых снижается на 2,5 процента в год. По расчетам исследователей, сейчас снижается численность 41 процента видов насекомых, причем эта цифра каждый год будет расти на один процент, говорится в Biological Conservation.

Мы уже знаем о вымирании и сокращении численности многих позвоночных. За последние десятилетия было опубликовано довольно много исследований на эту тему. Многие исследователи считают, что мы стали свидетелями (и основной причиной) шестого массового вымирания, которое началось около 12 тысяч лет назад. Однако ученые лишь недавно начали обращать внимание на динамику численности безпозвоночных, в частности, насекомых. Так, экологи обнаружили, что численность насекомых в природо-охранных зонах Германии за 27 лет снизилась на 76 процентов. В тропиках Пуэрто-Рико биомасса насекомых сократилась на 78-98 процентов за 36 лет. Падение численности насекомых привело к вымиранию птиц, лягушек и ящериц, которые ими питались. Похоже, что численность насекомых сокращается даже быстрее, чем количество птиц или растений.

Австралийские экологи Франсиско Санчез-Байо (Francisco Sánchez-Bayo) из Сиднейского университета и Крис Викхайс (Kris A.G. Wyckhuys) из Квинслендского университета решили разобраться в ситуации и понять, насколько она серьезна. Они провели метаанализ статей за последние 40 лет, в которых исследовалась динамика численности насекомых. Ученые отбирали те из них, в которых анализировалась численность многих видов насекомых (семейства или отряда) на площади целой страны или нескольких стран. Либо работы, которые проводились на меньшей территории, но в течение 10 лет и дольше. Всего авторы нашли 73 таких исследования.

В результате оказалось, что сейчас снижается численность 41 процента видов насекомых (для сравнения, количество видов позвоночных, чья численность сокращается — почти вдвое меньше, 22 процента). Каждый год к этому списку добавляется один процент видов, а общая биомасса насекомых падает на 2,5 процента каждый год. При этом представители некоторых семейств и отрядов вымирают быстрее, чем в среднем. Так, в Средиземноморье падает численность более 60 процентов видов жуков навозников (Geotrupidae); а в Европе — 71 процента видов чешуекрылых (Lepidóptera — бабочек, мотыльков и молей). Вообще количество чешуекрылых падает быстрее, чем в среднем, — сокращается численность 53 процентов видов. Но быстрее всего падает численность насекомых из отряда ручейников (Trichoptera) — 68 процентов видов. Самое тревожное, по мнению авторов, что сокращается численность не только насекомых-«специалистов», которые обитают в узкой экологической нише или зависят от определенного вида растений, но и широко распространенных видов, которые встречаются в нескольких странах. Кроме того, ученые отмечают, что картина неполна — большинство исследований проводилось в Европе и США, так что динамику численности тропических насекомых авторы адекватно оценить не смогли.

Сокращение видов наземных насекомых (по семействам или отрядам). Синим цветом показано уменьшение численности менее, чем на 30 процентов, оранжевым — падение численности больше, чем на 50 процентов, желтым — виды под угрозой исчезновения (сокращение численности на 75 процентов и больше), серым — вымершие виды.

На смену бесчисленным исчезающим видам приходят немногочисленные насекомые, которые могут выжить в разных экосистемах или менее чувствительны к загрязнениям, например металловидка Путнама (Plusia putnami) или изменчивая коровка (Hippodamia variegata). Возможно, они в какой-то мере смогут заменить другие виды, но непонятно, как такое изменение повлияет на экосистему в целом. Например, смогут ли питающиеся насекомыми позвоночные приспособиться к другому рациону.

Почти половина проанализированных исследований (49,7 процентов) главной причиной исчезновения насекомых называет изменение или исчезновение среды обитания. Поэтому же сокращается и численность млекопитающих и птиц. Следующим по важности фактором являются загрязнения, пестициды и инсектициды (они упоминаются в 28,5 процентах исследований), биологические причины, например болезни и паразиты, а также инвазивные виды (17,6 процентов исследований) и изменение климата (6,9 процентов исследований).

Авторы приходят к неутешительному выводу. По их мнению, если не изменятся способы производства еды, практически все насекомые могут исчезнуть за несколько следующих десятилетий. Возможно, этого можно будет избежать, восстанавливая среду обитания насекомых и уменьшая количество химических удобрений и пестицидов.

Ранее биологи подсчитали, что при текущей скорости вымирания млекопитающих, для восстановления биологического разнообразия понадобится от трех до пяти миллионов лет. Даже если вымирание прекратится прямо сейчас и больше ни один вид не исчезнет, на восстановление биоразнообразия понадобится около 500 тысяч лет.

Источник https://nplus1.ru

Поедающие падаль зайцы-беляки впервые попали на видео:

video.nationalgeographic.com/video/animals-source/00000168-3e44-d3cc-a1e8-7ecf3aa00000

Американские зайцы-беляки, обитающие на северо-западе Канады, оказались падальщиками и каннибалами. Как пишутканадские биологи в Northwestern Naturalist, зайцы чаще питаются падалью зимой, вероятно, восполняя таким образом нехватку питательных веществ. Помимо мяса, зайцы поедают и перья погибших птиц. Ранее в научной литературе встречались упоминания о зайцах-падальщиках, но доказательства подобного поведения биологи получили впервые.

Американские беляки (Lepus americanus) обитают на территории Канады и США в хвойных и лиственных лесах, питаются преимущественно растительной пищей. Весной и летом их рацион довольно разнообразен — листья, молодые побеги и трава. Зимой зайцы поедают кору, небольшие ветки и стебли, хвою. Ранее исследователи сообщали о том, что американские беляки едят падаль (1, 2), но документальных свидетельств этого не было.

Биологи из Торонтского и Альбертского университетов под руководством Руди Бунстры (Rudy Boonstra) такие доказательства получили — они сняли на видео американских беляков, поедающих падаль, в том числе тела других зайцев. Ученые исследовали сообщества падальщиков, обитающих вблизи озера Клуэйн на северо-западе Канады, и в 2015-2017 годах раскладывали в разных местах трупы разных видов животных. В нескольких метрах от них исследователи прятали камеры с датчиком движения и оставляли их на месте до тех пор, пока падаль не съедали.

Оказалось, что беляки съедали падаль в 12 процентах случаев (20 тел из 161). В основном они питались так зимой, по-видимому, восполняя недостаток белков и других питательных веществ. В период с мая по август зайцы к падали не притрагивались. Беляки ели как млекопитающих, так и птиц; в частности, трупы канадской рыси — хищника, который преимущественно охотится на них самих, тела других зайцев, разных видов рябчиков и черноклювых гагар. Исследователи отмечают, что беляки отдавали предпочтение телам рябчиков, причем в этом случае поедали не только мясо, но и перья. Предположительно, перья способствуют пищеварению механически, либо меняют кишечный микробиом, или таким образом зайцы восполняли недостаток пищевых волокон в рационе.

Канадский исследователь Кевен Каукилл (Kevan Cowcill) рассказал«National Geographic», что после того, как он раскладывал по лесу полуоткрытые банки сардин, ими приходили лакомиться не волки и куницы, а американские беляки. Известны случаи хищничества и других животных, которых мы привыкли считать травоядными. Например, американские кролики и белки-летяги поедают трупы рябчиков, а белохвостые олени и коровыразоряют птичьи гнезда.