биология человека

Как бы сегодня выглядели динозавры, выжившие после падения астероида

Около 66 миллионов лет назад на Землю упал огромный астероид и полностью изменил ход эволюции. После его падения, в воздух поднялось облако пыли, из-за которого солнечный свет исчез и наступила тьма. Растения погибли, а вслед за ними и животные — пищевая цепочка была оборвана. По расчетам ученых, древняя катастрофа привела к вымиранию 90% всех существовавших в те времена животных. В том числе, в результате падения астероида, погибли все динозавры. А что было бы, если они выжили? Могли бы они отрастить себе большой мозг и изобрести машины, смартфоны и космические ракеты? И вообще, какими бы стали динозавры, если бы их не убил астероид? Все это звучит как сюжет фантастического фильма с сомнительным качеством. Но ученые действительно задавались такими вопросами, и сделали некоторые выводы.

По мнению Дейла Рассела и Рона Сегена, современные динозавры выглядели бы так

В 1980-е годы палеонтолог Дейл Рассел (Dale Russell) решил провести мысленный эксперимент, в котором допустил выживание динозавров, а также их развитие по эволюционному пути человека. Если бы динозавры развивались так же, как люди, то могли бы научиться пользоваться инструментами и даже научились ходить прямо. Вместе со своим коллегой Роном Сегеном (Ron Séguin), палеонтолог нарисовал образ человекоподобных динозавров — как видно на изображении выше, они бы выглядели как рептилоиды, которых так любят сторонники теорий заговора.

По мнению специалистов, превращение выживших динозавров в человекоподобных созданий было действительно возможно, но крайне маловероятно. Эволюция на Земле всегда шла по непредсказуемому пути. Миллиарды лет назад жизнь существовала только в воде и была микроскопической. Но уже в юрском периоде по суше ходили гигантские зауроподы — динозавры, которые весили 30 тонн и обладали 30-метровым телом.

Некоторые зауроподы весили более 70 кг

Эволюция большинства динозавров пошла по тропе, которая сделала их гигантами. При этом, у них никогда не наблюдалось увеличение объема головного мозга — об этом свидетельствуют их черепа. Самый большой мозг среди динозавров был у тираннозавра, но его масса составляла ничтожные по человеческим меркам 400 граммов. Почему это ничтожный показатель? А потому, что в среднем мозг человека весит 1,3 килограмма.

Что было бы, если динозавры не вымерли

Несомненно, иногда динозавры становились умнее. Особенно сообразительность становилась лучше в тяжелые времена. Например, для упрощения добычи еды они начали собираться в стаи. Некоторые виды динозавров объединялись для того, чтобы эффективнее защищаться от нападений со стороны хищников. Сообразительность иногда повышалась, но не настолько, чтобы ученые всерьез задумались о вероятности динозавров становления человекоподобными существами.

Тяжелые времена заставляли динозавров объединяться

В всей истории существования динозавров нет ни одного намека на то, что они могли бы радикально измениться, если бы выжили после падения астероида. Скорее всего, даже сегодня они выглядели бы как огромные ящеры, и держали нас в страхе. Также есть вероятность того, что в случае выживания динозавров людей бы не существовало — они вполне могли уничтожить наших далеких предков. А может быть, нашли предки смогли бы одержать над ними верх и уничтожить их — если не от астероида, огромные ящеры могли пострадать от людей. Вероятностей очень много, и ученые никогда не смогут сказать точно, как бы развивался мир при том или ином условии.

Возможно, динозавры стали бы нашими домашними животными

Сегодня некоторые птицы, которые являются потомками древних динозавров, умеют пользоваться инструментами — считается, что вороны умнее обезьян. Но развитость их мышления не идет ни в какое сравнение с умственными способностями людей. Тот факт, что люди развились до нынешнего состояния, можно считать чудом, обусловленным крайне удачным стечением обстоятельств. Миллионы лет назад в мире существовало множество видов приматов, и только жившие на территории Африки виды стали нашими предками. Жившие в других точках Земли приматы, по совершенно разным обстоятельствам, вымерли.

В конечном итоге получается, что выжившие после падения астероида динозавры выглядели бы так же — никаких кардинальных изменений бы не произошло. Жизнь на Земле развивается непредсказуемо, и ученые даже не могут точно сказать, как спустя сотни лет будут выглядеть люди. Впрочем, у них есть интересное предположение — скорее всего, нынешний образ жизни сделает нас уродливыми созданиями с кривой спиной и скрюченными пальцами. Вот изображение человека 3000-х годов.

КАК ВЫГЛЯДЯТ И РАБОТАЮТ КЛЕТКИ ЧЕЛОВЕКА

Углеродный шовинизм

Стартап Orchid выбирает эмбрионов с лучшими генами для ЭКО

Стартап 29-летней выпускницы Стэнфорда Нур Сиддики проводит полное секвенирование генома эмбрионов-кандидатов на процедуру ЭКО, а затем вычисляет вероятность для будущего ребенка заболеть одним из более, чем 1200 заболеваний, в которых ту или иную степень влияния оказывают гены, включая аномалии развития нервной системы, предрасположенность к раку, диабету, шизофрении и др. И выбирает лучших.

Такие процедуры уже какое-то время существуют в репродуктивных клиниках, но они секвенируют всего 0,25% всего генома, тогда как Orchid читает почти 99%. Цена вопроса - 2500 долларов за один эмбрион.

ЭКО происходит так. Пациентка проходит двухнедельный курс гормональной терапии, затем из нее извлекают яйцеклетки. Их оплодотворяют, затем эмбрионы проводят в инкубаторе несколько дней, в этот период и проводят генетические тесты, после чего они помещаются в матку пациентки.

У Orchid всего 16 сотрудников, но они уже представлены в 40 репродуктивных клиниках по всей стране и имеют тысячи клиентов, включая, по слухам, несколько известных имен из тех-индустрии.

Во время интервью Wired журналист задал Сиддики вопрос:

Представьте, что если бы подобная технология существовала раньше, и ваши бабушка и дедушка воспользовались ей, т. к. не хотели, чтобы их ребенок страдал от заболевания глаз, ваша мама бы не родилась и вы, соответственно, тоже. Думаете, это справедливо?

Ну и дальше следует диалог типа:

- Я не удаляю свою мамку.

- Но типа как бы задним числом существует мир где ты ее типа стерла.

- У меня была бы мамка, но она бы не страдала.

- Ты бы не увидела, как она страдает, потому что не существовала бы.

- Это была бы другая я.

- Но ведь именно страдания твоей мамки побудили тебя попытаться улучшить мир.

И т. д.

Это не единственный раз когда вокруг стартапа велись этические дискуссии, его уже сравнивали с Гаттакой и Дивным новым миром.

Биологи выяснили, как тихоходки выживают в экстремальных условиях

Долгое время для исследователей оставалось загадкой, как именно тихоходки запускают анабиоз, при котором их тело высыхает и выглядит словно безжизненный шар. В таком состоянии эти животные могут переносить холод, голод, засуху на протяжении нескольких лет. К ответу на вопрос приблизились американские биологи.

ссылка на гифку

Тихоходка под микроскопом

Тихоходки (Tardigrada) — восьминогие микроскопические беспозвоночные, которых еще называют «маленькими водяными медведями» из-за их ног, отдаленно напоминающих лапы медведя. Тихоходок по праву можно назвать самыми живучими существами на земле: считается, что они способны пережить любой апокалипсис.

Эти животные десятилетиями могут находиться под водой, выдерживать температуры ниже минус 200 градусов Цельсия и на протяжении нескольких лет жить в жидком кислороде при минус 193 градусах. Также тихоходка годами способна существовать без еды, воды и кислорода, вполне комфортно чувствует себя в открытом космосе и хорошо переносит воздействие радиации.

В экстремальных условиях у тихоходок повышается уровень стресса, и они переходят в состояние анабиоза, при котором втягивают свои конечности, резко сокращают запасы воды. Тело высыхает и выглядит как безжизненный шар (или тун — так называют шарообразную форму тихоходок в анабиозе). Во время глубокой спячки метаболизм тихоходок замедляется до 0,01 процента от его нормальной скорости. Такое состояния значительно повышает шансы на выживание.

Тихоходка в анабиозе

Пока тихоходки находятся в анабиозе, их легко переносят ветер и вода. Когда животные попадают в благоприятные условия, уровень стресса возвращается к норме, и они «оживают». Важно отметить, что эти существа не процветают в экстремальных условиях, а просто их переживают.

Ученые давно пытаются понять, какие именно механизмы отвечают за состояние «туна», то есть за превращение тела тихоходок в «безжизненный шар». К ответу приблизилась группа американских исследователей из Университета Маршалла и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле. Результаты работы опубликованы в журнале PLoS One.

Чтобы вызвать у тихоходок «тун», биологи подвергли животных воздействию высоких концентраций перекиси водорода, сахара и соли при температуре минус 80 градусов. В эксперименте использовали вид тихоходок Hypsibius exemplaris, который выращивали в лаборатории в одно- и двухлитровых колбах на протяжении нескольких недель. Затем их переносили в чашки Петри, где испытывали и изучали с помощью микроскопов и масс-спектрометрии, позволяющей исследовать и анализировать вещества.

Ученые обнаружили, что когда у тихоходок повышался уровень стресса, они вырабатывали высокореактивные молекулы — внутриклеточные активные формы кислорода (свободные радикалы). Затем эти свободные радикалы вступали в реакцию с другими молекулами и окисляли аминокислоту под названием цистеин — важный компонент многих белков и ферментов. Такие реакции заставляли белки менять свою структуру и функции, «оповещая» организм о наступлении анабиоза.

Также тихоходка, снимок сделан с помощью растрового электронного микроскопа

Когда же исследователи подавляли высвобождение высокореактивных молекул с помощью антиоксидантов, то есть не допускали окисления цистеина, тихоходки не могли больше испытывать стресс, а значит, и перейти в состояние «туна».

«У тихоходок цистеин работает как своего рода регулирующий датчик. Он позволяет этим животным чувствовать окружающую среду и реагировать на стресс», — пояснила Лесли Хикс (Leslie Hicks), участвовавшая в исследовании.

Авторы научной работы отметили, что их открытие хотя полностью и не раскрывает всех механизмов, позволяющих тихоходкам превращаться в «безжизненный шар», значительно приближает к ответу на этот вопрос.

В новых исследованиях ученые хотят выяснить, можно ли считать окисление цистеина универсальным механизмом защиты у всех видов тихоходок. Биологи уверены, что их данные помогут коллегам в будущем лучше понять процессы старения и даже то, как сделать долгосрочные космические путешествия безопасными для человека.

Статья спизжена отсюда

Биологи объяснили, почему у растений разная форма листьев

Исследователи из США и Китая определили генетические механизмы, лежащие в основе разнообразия форм листьев у растений. Полученные данные позволят адаптировать растения к разным климатическим зонам и повысить их урожайность путем управления формированием листьев на генетическом уровне.

Земляника с различной формой листьев

Форма, размер, структура и сложность строения листьев растений могут значительно отличаться даже у разных сортов одного вида, не говоря уже об их общем многообразии в природе. Наблюдаемые различия возникли не совсем случайно. Они обусловлены необходимостью терморегуляции, управления водным режимом листа и адаптации растений к условиям окружающей среды, таким как влажность воздуха и количества солнечного света.

Разнообразие листьев определяется главным образом двумя факторами: сложностью листа и особенностями его края. Простой лист состоит из одной плоской пластинки, а сложный — из нескольких простых. В свою очередь, край листа может быть цельным, зубчатым или лопастным с разной глубиной зубцов.

Чтобы определить, от чего зависит характер развития листьев, биологи из Мэрилендского университета (США) и Шэньчжэньского института синтетической биологии (Китай) изучили их формирование на примере лесной земляники (Fragaria vesca). Исследователи определили два ключевых регуляторных пути, участвующих в развитии разной структуры листьев у трех мутантов земляники. Результаты своей работы ученые описали в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Обычно у земляники образуются сложные листья, состоящие из трех отдельных листочков, причем край каждого из них имеет четко выраженные зубцы. Но недавно был обнаружен мутант с одиночными листьями вместо тройных. В новом исследовании международная команда биологов идентифицировала мутант с тройными листьями, но более глубокими зубцами.

Краткое графическое представление результатов исследования

Подробно изучив геном этих трех вариантов земляники, ученые обнаружили два независимых пути, при помощи которых генетические факторы SL1 и SALAD определяют сложность и зубчатость листьев соответственно. Чем больше в зачатке листа синтезируется фактора SL1, тем более сложным он получится: тройным, пятерным и так далее. И наоборот, чем меньше в клетках на краю листа образуется фактора SALAD, тем более глубокие зубцы получаются. Удивительно, но эти два пути регуляции формы листьев в конце сходятся и влияют на работу одного и того же гена CUC2, который во многом отвечает за рост и деление растительных клеток.

Причем выводы биологов не ограничиваются земляникой и могут применяться ко многим другим растениям. Эксперименты с резуховидкой таля (Arabidopsis thaliana) — стандартным модельным растением — показал аналогичную регуляцию особенностей листа. По мнению исследователей, эта связь может быть использована, чтобы помочь растениям адаптироваться или переносить более широкий спектр условий в разных климатических зонах.

Резуховидка таля или просто арабидопсис

«Если мы сможем настроить эту регуляцию, мы сможем, например, заставить растение производить больше биомассы, что потенциально будет способствовать увеличению производства фруктов. Мы также можем вывезти эту землянику куда-нибудь за пределы ее естественной среды обитания и расширить ее адаптивность, изменив морфологию листьев. Например, больше зубцов означает, что они будут иметь более высокую устойчивость к холоду. А более широкие и гладкие листья будут лучше адаптированы к более теплому климату», — объяснили авторы нового исследования.

Статья спизжена отсюда