специфичная биология

Самки лягушек притворились мертвыми, чтобы не спариваться

Самкам травяных лягушек спаривание может стоить жизни. Особенно когда «даму» добиваются сразу несколько настойчивых «кавалеров». Чтобы получить желаемое, ухажеры запугивают самку, преследуют ее и даже принуждают к соитию. Долгое время считалось, что самки лягушек пассивны и беззащитны перед «брачной агрессией» самцов. Однако авторы нового исследования заявили, что это не так. У самок выработан целый арсенал хитростей, позволяющих избежать нежелательного внимания и при этом сохранить себе жизнь.

Самец и самка травяной лягушки

Весна — непростое время для самок травяной лягушки (Rana temporaria). После зимней спячки примерно на две недели эти амфибии собираются в неглубоких прудах, чтобы спариться и отложить яйца. Такие сборища могут быстро обернуться неприятностями: самцы лягушек, которых значительно больше, чем самок, начинают преследовать своих «дам», чтобы принудить к спариванию. Часто самцы наваливаются на самку кучей, образуя «брачный клубок», из-за чего она может просто утонуть.

Группа биологов под руководством Каролин Дитрих, биолога-эволюциониста из Института этологии имени Конрада Лоренца (Австрия) и специалиста по поведению травяных лягушек, собиралась выяснить, выбирают ли самцы этого вида себе пару в зависимости от размера тела. Однако во время исследования ученые случайно обнаружили у самок лягушек особенности, о которых ранее ничего не знали. Оказалось, амфибии используют несколько хитростей, чтобы ускользнуть от самцов и таким образом спасти себе жизнь. Работа опубликована в журнале Royal Society Open Science.

Самцы травяной лягушки навалились на самку кучей

Каролин Дитрих поместила в наполовину наполненный водой аквариум 96 самок разных размеров (большие и маленькие) и 48 самцов, а после оставила амфибий наедине, предварительно включив видеозапись.

Наблюдения показали, что самцов привлекают самки любого размера. То есть, когда дело доходит до спаривания, им неважно, крупная перед ними самка или маленькая. Но когда ученые стали просматривать видеозаписи, они обнаружили странное поведение «дам».

«Мы увидели, как самец тащит оцепеневшую самку и подумали, что она мертва. В итоге самец отпустил ее и поплыл к другой. Буквально через пару минут самка, которую мы считали мертвой, „ожила“ и уплыла», — пояснила Дитрих.

Просматривая другие видеозаписи, ученые поняли, что такое поведение не случайность: треть самок симулировала смерть, когда самцы пытались в них вцепиться.

Мнимая смерть, также известная как танатоз, — распространенное явление в животном мире, но обычно ее применяют для того, чтобы спастись от хищника. Притворяться мертвым, чтобы не спариваться, — такое в природе встречается намного реже. Например, это замечено у самок одного из видов тритонов. Еще самцы некоторых видов пауков иногда симулируют смерть, чтобы их не съели самки. Но у лягушек это наблюдали впервые.

Интересно, что танатоз у самок травяных лягушек — не единственная хитрость, позволяющая спастись от спаривания. Еще они умеют имитировать звуки самца и «стряхивать» с себя «ухажеров».

Во время брачного сезона самцы травяной лягушки хватаются за все, что находится перед ними. Это могут быть даже другие самцы. Когда самец пытается взобраться на другого, последний издает специфические звуки, сообщающие первому об «ошибке». Дитрих и ее группа наблюдали, как самки лягушек имитировали эти звуки в попытках обмануть нежелательных партнеров, заставляя «думать», что перед ними не самка, а самец. Такое поведение наблюдалось почти у половины самок в эксперименте.

Еще самки пытались выскользнуть из «объятий» самцов, поворачиваясь под ними в воде. Подобную тактику применяло большинство самок, то есть она была наиболее распространенной.

Фиксаций для каждой формы избегающего поведения у самок

Размер тела самки в мм и отображаемое избегающее поведение. Самки, демонстрирующие все три поведения, были в среднем значительно меньше самок, демонстрирующих вращение и имитацию звуков. Большие белые точки - средний размер тела

Хотя исследование проходило в лаборатории, Дитрих считает, что самки лягушек проявляли бы аналогичное поведение в дикой природе. Однако некоторые специалисты с ней не согласны: они отметили, что условия, в которых проводили опыт, полностью не имитировали среду обитания этих амфибий, а значит, эксперимент мог нарушить естественное поведение животных.

Статья спизжена отсюда

Открыты механизмы, увеличивающие продолжительность жизни нематод на 500%

Сцена на Марсе

Ученый Максим Никитин совершил фундаментальное открытие в области генетики

Руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин открыл механизм «молекулярной коммутации» ДНК, который меняет представления в биологии. Результаты исследования опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов Nature Chemistry.

Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Кроме того, позволит качественно улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных реакций на препараты во время лечения.

Более 70 лет считалось, что ДНК хранит и обрабатывает информацию за счет структуры двойной спирали — однозначно соответствующих друг другу (комплементарных) молекулярных цепей. Никитин экспериментально доказал, что для эффективной обработки генетической информации ДНК совершенно не обязательно образовывать двойную спираль. ДНК может хранить и передавать информацию за счет слабоаффинных взаимодействий, реализующихся в том случае, когда молекулы имеют низкое «сродство» друг к другу. Более того, он показал, что так называемая короткая ДНК, даже максимально некомплементарная гену, может регулировать его работу.

Максим Никитин заметил, что в смеси, состоящей из коротких одноцепочечных и некомплементарных друг другу олигонуклеотидов, одновременно будут сосуществовать самые различные их комплексы. Варианты этих взаимодействий определяются «сродством» молекул и в общем случае описываются открытым еще в XIX веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ. Такие комплексы будут связаны друг с другом и будут передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую.

Например, в самой простой системе из трех олигонуклеотидов — Х, А и В: если А и В не взаимодействуют друг с другом, они все равно могут передать друг другу информацию через посредника — «коммутатор» Х. При этом каждому из них достаточно взаимодействовать с Х очень слабо: увеличение концентрации А приведет к росту количества комплексов ХА, что снизит число комплексов ХВ, хотя А никак не взаимодействовало с В напрямую. Если же в системе находится большее количество олигонуклеотидов, то можно добиться передачи значительного объема информации.

Для того чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперед заданными взаимными аффинностями, в своей статье Максим Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего три суперкоротких олигонуклеотида длиной в семь азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1 000 олигонуклеотидов. Это позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, что превосходит битность всех существующих электронных компьютеров. Примечательно, что предложенная Никитиным модель концептуально вообще не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов.

Кроме того, открытое Никитиным явление позволило ему экспериментально показать и другой удивительный, не укладывающийся в современную парадигму молекулярной биологии факт: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплементарности. Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов (также некомплементарных).

Открытый фундаментальный феномен коммутации цепей ДНК имеет важное практическое значение. Он может улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных (нецелевых) действий вводимых препаратов. Для этого требуется, конечно, создание программного обеспечения нового поколения, более точно предсказывающего слабоаффинное взаимодействие нуклеиновых кислот, а также анализирующего их вовлечение в различные естественные процессы, принимая во внимание механизм молекулярной коммутации. Но в итоге все это поможет минимизировать риски негативных последствий нецелевого редактирования генома пациента и снизить число нежелательных явлений в процессе лечения.

Биологи обнаружили зачатки «культуры» у шмелей

Хотя обычно люди не воспринимают насекомых как «умных», за последние годы появилось множество свидетельств того, что как минимум один вид этих членистоногих — земляной шмель — обладает удивительно развитым интеллектом. Ученые уже выяснили, что шмели способны идти на компромисс, осознавать размеры и форму собственного тела, а также получать удовольствие от бесполезного времяпрепровождения — игры.

Теперь же исследователи из Лондонского университета королевы Марии (Великобритания) обнаружили, что шмели могут быстро учиться и распространять новые модели поведения в своей популяции через социальное обучение (что частично подходит под определение культуры животных). Более того, они любят подсматривать решение у сородичей, после чего продолжают использовать именно его, даже если знают, что существует альтернативный способ.

Чтобы это установить, ученые предложили насекомым головоломку с двумя решениями: коробочку с наградой (чашкой сладкого сиропа) можно было открыть, потянув за красный язычок по часовой стрелке или потянув за синий язычок в противоположном направлении. Шмелей-демонстраторов обучили одному из способов, после чего предоставили возможность наблюдателям увидеть решение головоломки.

Результаты оказались любопытными: шмели, увидевшие, скажем, решение задачки от «красного» демонстратора, в дальнейшем продолжали использовать такой способ открытия коробочки, даже если потом им показывали альтернативный путь решения. При этом в контрольной группе, где демонстратора не было, коробочки почти не открывались: если обученные шмели вскрывали до 28 коробочек за день, шмели без демонстратора справлялись (чаще всего случайно) не более чем с одной.

В дополнительном эксперименте авторы работы предоставили колонии шмелей обучаться одновременно у «красного» и «синего» демонстраторов, но и на этот раз шмели не стали показывать особо разнообразное поведение: одна колония предпочла «красный» метод, другая — «синий».