Обитают ли в Чёрном море организмы, способные жить без кислорода? Что позволяет им обходиться без него? Как в больших водах формируются зоны экстремальной гипоксии? Что такое метаболический арест? Какое строение имеют клетки организмов, живущих среди сероводорода? Что такое гиперосмотические среды?
Об этом рассказывает Александр Солдатов, доктор биологических наук, главный научный сотрудник, руководитель отдела физиологии животных и биохимии Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.
Распространено убеждение, что змеи не умеют закрывать веки, поэтому вынуждены даже спать с открытыми глазами. Мы решили проверить, подтверждается ли это научными данными.
Спойлер для ЛЛ:век у змей нет, и моргать они не могут. Их глаза покрывает брилле — прозрачный защитный колпачок. Поскольку брилле никогда не оставляют глаза открытыми, то змеи не спят с открытыми глазами, а скорее бодрствуют с закрытыми
Змеи имеют ряд особенностей в строении тела. Так, почки у них расположены ассиметрично, левого лёгкого или нет совсем, или оно рудиментарно, а сердце способно перемещаться вдоль пищевода, чтобы облегчить передвижение пищи. Между глазами и носом с обеих сторон головы у этих рептилий находятся специальные рецепторы, позволяющие им улавливать тепло, излучаемое теплокровными. Также в охоте им помогает вибрационная чувствительность — наружное и среднее ухо (включая слуховое отверстие и барабанную перепонку) у змей отсутствует, но значительная часть тела, находящаяся в прямом контакте с землёй, позволяет распознавать приближение других животных.
При этом на зрение змеи почти не полагаются, некоторые виды и вовсе могут только отличать свет от темноты. Особенность строения глаз этих рептилий, отличающая их от млекопитающих, птиц и остальных пресмыкающихся, в том, что фокусировка достигается не путём изменения кривизны хрусталика, а его смещением относительно сетчатки.
В 2016 году международная группа учёных обнаружила, что змеи, которые охотятся в течение дня, имеют специальные жёлтые «линзы» в глазах, которые блокируют яркий ультрафиолетовый свет, позволяя пресмыкающемуся чётко видеть в условиях повышенной освещённости. Виды же, которые ведут ночной образ жизни, наоборот, имеют прозрачные «линзы», которые пропускают больше ультрафиолетового света и помогают им видеть в темноте.
Вопреки популярным утверждениям, век у змей нет вовсе. Вместо них у этих животных есть специальные чешуйки — в англоязычной литературе их называют брилле, а в русском языке устоялось обозначение «глазной колпачок». Обычно они полностью прозрачные, однако в период линьки мутнеют и сходят вместе с остальным покровом.
Помутневший глазной колпачок ужа перед самой линькой. Источник
Глазной колпачок того же ужа на 20 дней раньше. Источник
Брилле неподвижно и полностью закрывает глаз, предотвращая его травматизацию. Изучая эмбриогенез имеющих брилле ящериц, учёные пришли к выводу, что эта мембрана формируется у эмбриона путём слияния верхнего и нижнего века. Аналогичный процесс у змей достоверно не известен, но, скорее всего, механизмы схожие. Если рассматривать неподвижный брилле как аналог век у змеи, то правильнее было бы говорить не о том, что змеи спят с открытыми глазами, а о том, что они бодрствуют с закрытыми, ведь эти специальные чешуйки в принципе никогда не обнажают глаза. Даже когда в процессе линьки эта мембрана сходит вместе с кожей, на её месте уже сформировалась такая же новая. В пространство между глазом и глазным колпачком также выходят отверстия слёзных желёз, обеспечивая постоянное увлажнение роговицы.
Начало линьки у коричневой домашней змеи. На уже отслоившейся коже виден глазной колпачок. Источник
Таким образом, век у змей нет в принципе и моргать они не могут. Глаза этих пресмыкающихся покрывает брилле — защитный колпачок, состоящий из прозрачных чешуек. Эта мембрана сходит у пресмыкающихся каждую линьку вместе с чешуёй, когда на её месте уже сформирована новая. Поскольку брилле никогда не оставляют глаза открытыми, то змеи не спят с открытыми глазами, а скорее бодрствуют с закрытыми.
Шимпанзе, которого 40 лет назад во время исследований заразили гепатитом С, удалось вылечить, говорится в журнале Primates. Заповедник Кумамото, где живет этот шимпанзе, собрал деньги на лечение с помощью краудфандинга. Курс лечения также прошли еще четверо шимпанзе заповедника, но время контрольных анализов еще не пришло. Еще трое оставшихся шимпанзе с гепатитом проходят терапию прямо сейчас. Сотрудники заповедника рассчитывают, что к концу 2024 года в Японии не останется больных гепатитом С шимпанзе.
В 1980-х годах в Японии проводились биомедицинские исследования по изучению вирусного гепатита, в которых участвовали шимпанзе. В результате таких исследований по крайней мере 22 шимпанзе были заражены гепатитом С. В 2006 году проводить биомедицинские исследования на шимпанзе в Японии запретили. Учреждение, принадлежащее фармацевтической компании, где в то время содержались шимпанзе, участвующие в исследованиях, в 2011 году превратилось в заповедник Кумамото при Киотском университете. Там до сих пор живут шимпанзе — в том числе зараженные гепатитом.
Раньше возможности вылечить этих шимпанзе не было, поскольку лечение от гепатита C дорогое — стоимость полного курса составляет 20–30 тысяч долларов США. Лечение жителей Японии покрывается государственными субсидиями, но для шимпанзе такого не предусмотрено.
Сатоши Хирата (Satoshi Hirata), заместитель главного редактора журнала Primates и сотрудница Центра исследования дикой природы Киотского университета, рассказала о том, как им удалось решить эту проблему и все-таки вылечить шимпанзе заповедника Кумамото. В конце 2022 года заповедник провел краудфандинговое онлайн-мероприятие, на котором собрал деньги на лечение обезьян: люди пожертвовали около 162 тысяч долларов США — этого хватило на покупку лекарств для шести из восьми больных шимпанзе (остальные 14 шимпанзе, зараженные гепатитом 40 лет назад, уже умерли).
В конце января 2023 года в заповеднике начали лечить первого пациента — это был шимпанзе по имени Шубо (Shoubou). В течение восьми недель Шубо принимал таблетки — комбинацию Глекапревира и Пибрентасвира. Таблетки размешивали в картофельных клецках, чтобы замаскировать их горький вкус. По окончании лечения и спустя 12 недель вирус в его крови не обнаруживался — шимпанзе был здоров.
Летом 2023 года в заповеднике начали лечить еще пятерых шимпанзе. У одного из них — Юкио (Yukio) — оказалась устойчивая форма гепатита С, и лечение не помогло. Также исследователи долго не могли подобрать еду, в которой будет размешано горькое лекарство для шимпанзе по имени Акина (Akina). Другие шимпанзе не были слишком осторожны по отношению к еде, а Акина переставала есть, едва почувствовав странный вкус. Картофельные клецки с лекарством она не ела, и исследователи решили попробовать размешать таблетку в виноградном соке — это сработало, но спустя пять недель Акина перестала его пить. Тогда ученые стали пробовать другие варианты — соки, лимонады и даже молоко, пока Акина не начала игнорировать пластиковые бутылки с напитком. В конце концов исследователям удалось найти нечто вроде йогурта: его насыщенный вкус перебивал горечь лекарства. Но и с ним пришлось повозиться: ученые переливали напиток из картонной упаковки, чтобы растворить в нем лекарство, а затем шприцом заливали обратно, а упаковку заклеивали — так, будто она и не была вскрыта. Это было не зря: Акина закончила курс терапии.
В итоге помимо Шубо еще четыре шимпанзе закончили лечение. Первые анализы успели провести для троих из них — и вируса в крови не нашли. Спустя 12 недель после окончания лечения исследователи снова проведут анализы. Однако поскольку вируса уже не обнаружили в крови трех шимпанзе, ученые считают, что лечение было эффективным.
Осенью 2023 года заповедник Кумамото провел второй раунд краудфандинга и собрал деньги на лечение оставшихся трех шимпанзе: сейчас они проходят курс терапии. Шимпанзе Юкио с устойчивой формой заболевания дают лекарства другого типа — комбинацию Софосбуфир/Велпатасвир и Рибавирин. Его предстоит лечить дольше — 24 недели, однако исследователи рассчитывают, что на этот раз все получится. По словам Сатоши Хирата, к концу 2024 года в Японии не должно остаться больных гепатитом С шимпанзе. Кроме того, показатели функции печени у людей, вылечившихся от гепатита, приходят в норму — того же можно ожидать и в случае шимпанзе.
Их есть у нас! Красивая карта, целых три уровня и много жителей, которых надо осчастливить быстрым интернетом. Для этого придется немножко подумать, но оно того стоит: ведь тем, кто дойдет до конца, выдадим красивую награду в профиль!
Существует миф о том, как учёные будто бы пришли к выводу, что шмели не должны летать, так как это противоречит законам физики. Мы решили проверить, правда ли это.
Спойлер для ЛЛ:полёт шмеля противоречит не законам физики и аэродинамики, а только той модели, которую учёные применяли к изучению механики его полёта в 1930-е
«По законам физики шмель летать не должен, но он не знает об этом и поэтому летает» — эта расхожая шутка очень популярна в интернете. Она встречается в сборниках цитат, постах в Twitter и Instagram и даже в рекламе одной аудиторской фирмы! Вопрос, правда ли это, часто задают на сервисах вопросов и ответов. Мем про шмеля, который не должен летать, приобрёл настолько большую популярность в интернете, что попал даже на «Луркмор». Упоминал об этом и Михаил Веллер в книге «Ножик Серёжи Довлатова». Кстати, то же самое вменяют в вину и пчёлам, ближайшим родственникам шмелей, а создатели мультфильма «Би муви: Медовый заговор» даже вынесли эту фразу в эпиграф.
В 1934 году французский зоолог, а по совместительству авиаинженер Антуан Маньян написал книгу «Полёт насекомых», в которой доказывал, что по законам аэродинамики шмели летать не должны. Он опирался на расчёты, сделанные его помощником, математиком Андре Сент-Лагом. Маньян писал: «Я применил законы сопротивления воздуха к насекомым и пришёл вместе с господином Сент-Лагом к заключению, что их полёт невозможен». Учёные считали, что размер крыльев шмелей (Маньян «запретил» летать не только им, но и некоторым другим насекомым) слишком мал для того, чтоб поднять в воздух тело такого размера. А ведь шмели и пчёлы собирают пыльцу, от чего их вес ещё увеличивается.
С математикой сложно спорить, и тем не менее шмели как летали до выхода книги Маньяна, так и продолжили после. Неужели их существование действительно нарушает законы физики? На самом деле, конечно, нет. Многие учёные-энтомологи уже не раз опровергали заявление Маньяна. Были ли его расчёты неверны? Нет, они были сделаны корректно, вот только, будучи ещё и авиаинженерами, учёные предполагали, что крылья насекомых движутся по тому же принципу, что и крылья самолёта. И если бы это было так, шмели, пчёлы и некоторые другие насекомые действительно могли бы разве что ползать.
Но не стоит строго судить Маньяна за это заблуждение. Шмели совершают от 150 до 300 взмахов крыльев в минуту, и уследить за этим процессом невооружённым глазом действительно непросто. Современные технологии позволили учёным точнее изучить полёт насекомых. Так, физик из Университета Корнелла Чжэн Джейн Ван доказала, что шмели не нарушают никаких принципов аэродинамики. Для этого ей понадобилось провести несколько сотен часов за суперкомпьютером, который производил моделирование и расчёты. Конечно, таких инструментов в 30-е годы XX века ещё не было.
Так как же летают шмели? Они не просто машут крыльями вверх-вниз (это, кстати, видно и на видео выше), а совершают сложные движения, создавая вокруг себя вихревые потоки воздуха, которые и держат их в полёте. В книге «Беспозвоночные. Новый обобщённый подход» Роберт Барнс, Питер Кейлоу и ещё несколько учёных зоологов описывают этот процесс так: «Когда крылья насекомого смыкаются и затем расходятся, передние, более жёсткие их края разъединяются первыми и воздух устремляется в область низкого давления, возникающую между крыльями. Работа затрачивается на ускорение массы воздуха, закручивающегося вокруг крыла, а сила противодействия включает как подъёмную, так и тяговую составляющие. Как только движение воздуха достигает максимальной скорости, крылья перестают совершать полезную работу до тех пор, пока вихрь не будет "сброшен", что произойдёт при смене крылом направления движения в нижней его точке».
Барнс Р., Кейлоу П., Олив П., Голдинг Д. Беспозвоночные: Новый обобщённый подход. М., 1992
Биолог Майкл Дикинсон из Вашингтонского университета и его коллеги из Калифорнийского технологического института с помощью технологии высокоскоростной фотографии изучили полёт шмелей, пчёл и других насекомых. Они выяснили, что весь секрет заключается в нетрадиционной комбинации коротких, прерывистых взмахов крыльев, быстрого вращения крыла, когда оно переворачивается и меняет направление, и очень высокой частоты взмахов крыльев. Но даже сейчас, спустя почти 90 лет после исследований, проводимых Маньяном, полёт шмелей, пчёл и других подобных насекомых изучен не до конца. Физики и зоологи продолжают их исследовать, меняя внешние условия среды, как сделали учёные Стэнфордского университета. Они заметили, что в зависимости от плотности воздуха движения крыльев насекомых меняются.
Таким образом, механика полёта шмеля довольно сложна и, главное, далека от принципов полёта самолётов, которые брал за основу Маньян. А значит, то, что шмели могут летать, противоречит не законам физики и аэродинамики, а только той модели, которую учёные применяли к изучению механики полёта шмеля в 1930-е.
Принято считать, что для вычисления возраста домашнего питомца по человеческим меркам необходимо использовать коэффициент 7. Мы проверили, правда ли это.
Сразу заметим, что сопоставление возрастов человека и животного — вещь очень условная. Под «возрастом собаки в человеческих годах» принято понимать тот возраст, в котором человек обычно находится на той же стадии развития, что и рассматриваемая собака. Кроме того, речь не идёт об индивидуальных особенностях развития конкретной особи — учитываются средние показатели.
О том, что собачий возраст некорректно соотносить с человеческим по линейному коэффициенту, учёные заговорили довольно давно. В 1953 году ветеринар из Франции Альбер Лебо предложил теорию, учитывающую ускоренное развитие собак в первые 12 месяцев своей жизни. По его расчётам, пёс, достигший половой зрелости в годовалом возрасте, соответствовал 15-летнему подростку. В течение второго года жизни собаки происходит доформирование её организма, поэтому двухлетнему псу уже соответствует физиологическое состояние 24-летнего молодого человека. Каждый последующий год жизни собаки приравнивается к четырём человеческим. Таким образом, трёхлетней собаке по человеческим меркам 28 лет, четырёхлетней — 32, восьмилетней — 48 и т. д.
И хотя таблица Лебо до сих пор имеет широкое распространение, в ней не учтён один важный фактор — зависимость от породы, а точнее, её средних размеров.
Ведь ещё в 1932 году швейцарский биохимик Макс Клайбер вывел закон метаболизма в организме животных. Проведя массу опытов, он пришёл к выводу, что крупные животные живут дольше. Как ни странно, в случае с собаками этот закон работает с точностью до наоборот: сенбернары и лабрадоры, вопреки выкладкам швейцарца, живут 10–12 лет, а пекинесы — 14–16 лет. При этом в один и тот же момент времени их «человеческий» возраст отличается, и чем старше они становятся, тем сильнее растёт разница в биологическом возрасте. В наши дни большую популярность среди ветеринаров и кинологов имеет следующая таблица, основанная на среднем весе взрослой особи:
Наконец, в ноябре 2019 года учёные Калифорнийского университета опубликовали исследование, в котором предложили совершенно новый взгляд на возраст. По их мнению, вместо подсчёта календарных лет куда полезнее и точнее взглянуть на изменение ДНК собаки. Специалисты полагают, что вычислять биологический возраст нужно с помощью так называемых эпигенетических часов — совокупности эпигенетических меток ДНК, накапливающихся с течением времени в организме любого млекопитающего.
Многие важные физиологические маркеры (такие, например, как развитие зубов) проявляются у разных видов при одном и том же уровне модификации молекулы ДНК. Сравнивая уровни этого процесса, именуемого метилированием, у лабрадоров-ретриверов и людей, исследователи вывели формулу, с помощью которой можно привязать возраст собаки к его эквиваленту у человека. Формула такова: «человеческий» возраст собаки = 16 x ln (собственный возраст собаки) + 31, где ln — натуральный логарифм, то есть логарифм по основанию е.
Вот как работает эта формула в графическом виде (красная кривая):
Как мы видим, собаки в начале своей жизни очень быстро взрослеют (что подтверждали и предыдущие исследования). Затем процесс их старения замедляется, и большую часть своей жизни наш питомец проводит в состоянии среднего возраста. Однако, в отличие от бытовавшего ранее мнения, первый собачий год примерно равен не семи (зелёная кривая) и не 12–15 (синяя кривая), а 31 человеческому году. При этом учёные отмечают, что, несмотря на все различия между породами, траектории их развития схожи между собой.
Возможно, и это исследование не ставит точку в интересующем нас вопросе. Однако можно однозначно заявить, что, согласно современной точке зрения, коэффициент 7 при вычислении возраста собаки в человеческих годах некорректен — зависимость здесь однозначно нелинейная.
Выспаться, провести генеральную уборку, посмотреть все новые сериалы и позаниматься спортом. Потом расстроиться, что время прошло зря. Есть альтернатива: сесть за руль и махнуть в путешествие. Как минимум, его вы всегда будете вспоминать с улыбкой. Собрали несколько нестандартных маршрутов.
Аквакультура: какие биоресурсы нужны, чтобы она существовала? Так ли легко выращивать марикультуры? Какие исследования нужно проводить перед открытием марифермы? Выращивают ли на фермах только продукты питания? Какие морепродукты качественнее: выращенные на ферме или дикие? Рассказывает Владимир Гринцов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела аквакультуры и морской фармакологии Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.