naked people

Муравьиная матка «переработала» больное потомство

Если муравьиная матка замечает у личинок признаки болезни, то не «выхаживает» потомство, а съедает. Как такой каннибализм помогает появлению здоровых муравьев, выяснили ученые из Великобритании.

Матка черного садового муравья съедает личинок

Муравьи — насекомые, которым свойствен ряд интересных для науки особенностей. Например, считается, что они стали социальными и научились общаться с помощью феромонов (ароматических соединений) больше 100 миллионов лет назад. Кроме того, они приспособились строить гнезда так, чтобы не заражаться смертельными болезнями от сородичей.

Специалисты из Оксфордского университета в Великобритании обнаружили еще один механизм, защищающий муравьев от инфекций. Они заметили, что матка съедает заболевающих личинок, а полученную энергию направляет на создание здорового потомства. Статья с соответствующими выводами появилась в научном журнале Current Biology.

Авторы публикации провели эксперимент с участием маток черного садового муравья (Lasius niger). Самкам «подбросили» личинок, которые были заражены грибковой инфекцией — смертельной, но пока не передающейся другим. В итоге матки уничтожили 92% инфицированных личинок и только 6% здоровых — относящихся к контрольной группе.

Матки по-разному вели себя с инфицированными, но не заразными, потенциально заразными и здоровыми личинками

Матки начинали поедать личинок, как только замечали первые признаки болезни. На уничтожение нездорового потомства уходило несколько часов. При этом сами матки не заражались — вероятно, они защищали себя, проглатывая антимикробный яд, который вырабатывает специальная железа на брюшке.

Ученые сравнили плодовитость самок, которые поедали зараженных личинок, и маток из контрольной группы. Оказалось, что «гигиенический каннибализм» позволил откладывать на 55% больше яиц, используя для размножения питательные вещества, полученные от проглоченного потомства.

«Матки, которые производят больше всего рабочих особей, имеют наилучшие шансы на выживание, поэтому возможность поедать и перерабатывать зараженных личинок обратно в потомство означает, что ценные ресурсы не будут потрачены впустую», — пояснили исследователи.

Важно, что личинок, болезнь которых приближалась к инфекционной стадии и которые могли стать заразными, матки не пытались съесть. Самки опрыскивали потенциально опасных личинок выработанным антимикробным ядом, но в 80% случаев все равно заболевали и умирали. Эксперимент показал, что действовать необходимо как можно раньше, и матки стараются следовать этому правилу.

«Гигиенический каннибализм» зафиксировали только у маток — взрослым рабочим муравьям такое поведение свойственно не было. Вероятно, дело в том, что рабочие муравьи могут вынести зараженных личинок из гнезда, а матки гнездо не покидают и вынуждены защищаться от болезней по-другому.

Статья спизжена отсюда

Североамериканские волки более любопытные и склонные к риску, и они позже мигрировали в свою среду обитания чем евразийские

- Почти все ныне живущие волки происходят с территории Берингии 

- В Северную Америку нынешние волки прибыли позже, чем в Евразию

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7317801/

- Североамериканские волки более любопытные и склонные к риску, чем евразийские 

https://naked-science.ru/article/biology/smelye-i-truslivye-volki

Гипотеза: чем меньше поколений проходит в популяции после миграции, тем при прочих равных - более любознательными и склонными к риску будут в ней животные, поскольку они находятся ближе к гипотетически произошедшему в прошлом отборе на эти качества и еще не успели изменится так-же быстро, как те, что мигрировали в нынешнюю среду раньше. 

Ну т.е. при миграции отбираются более любознательные и склонные к риску особи, а после неё, на уже освоенной территории - эти признаки из-за многих механизмов могут несколько усредниться. 

Например, возможно более любопытные и склонные к риску животные могут быть более мотивированны занимать новую среду (исследование), но по прибытию на место менее любопытные могут быть более эффективны в репродуктивном смысле и могут оставлять больше потомков. Например, более любопытные и склонные к риску особи могут чаще получать ранения и умирать, чем более осторожные особи, таким образом отбор будет формировать немного более осторожную популяцию. Ну или изменения могут носить случайный характер. 

Что вы думаете? 

Вызывающая карликовость мутация замедлила старение и защитила от болезней сердца

Новые данные на этот счет получили из необычного источника — при обследовании больных с одной из форм наследственной карликовости. Люди с так называемым синдромом Ларона имеют нормальный уровень гормона роста (соматотропина), который необходим для увеличения тела и органов, но слишком мало инсулиноподобного фактора роста (insulin-like growth factor-1, IGF-1). В норме обе молекулы работают в связке, и дефицит одной из них нарушает процесс роста костной и других тканей.

Болезнь наследуется от родителей и приводит к сильному снижению роста — взрослые с синдромом Ларона не вырастают выше 120-130 сантиметров. Однако нарушение передачи сигнала с помощью гормонов имеет и другие, неожиданно полезные эффекты. Люди с такими мутациями реже болеют раком, в том числе потому, что их ДНК меньше повреждается. Если же такое происходит, то пострадавшие клетки обычно совершают «альтруистическое самоубийство» и спасают организм от болезни.

Более того, синдром Ларона «защищает» от диабета, инсулинорезистентности, а также когнитивных нарушений в позднем возрасте. В этом списке так называемых ассоциированных с возрастом заболеваний — спутников старения не хватало разве что сердечно-сосудистой патологии. Пробел восполнила новая статья в журнале Med. Из нее следует, что люди с карликовостью действительно имеют более здоровое сердце и в целом медленнее стареют.

Оказалось, что у лиц с синдромом Ларона в крови меньше глюкозы, инсулина и креатинина, ниже артериальное давление, меньше размеры сердца и тоньше стенки самых крупных артерий (что говорит об отсутствии патологической гипертрофии). Артерии людей с карликовостью также содержат меньше атеросклеротических бляшек, несмотря на повышенный уровень «плохого» холестерина (то есть входящего в липопротеины низкой плотности).

Результат согласуется с тем, что биологи ранее узнали о протекторном действии низких концентраций IGF-1, в том числе в опытах на мышах. Грызуны, которые служили моделью такой генетической аномалии, в среднем жили на 40 процентов дольше.

Физики проследили фазовый переход магии в квантовой системе

То, насколько классический компьютер сможет воссоздать определенное квантовое состояние, описывается свойством под названием «магия». Ученые из США выяснили, существует ли резкий переход между состоянием «можем обойтись обычным компьютером» и «подойдет только квантовый».

Квантовый компьютер, на котором проводились эксперименты

Стабилизаторные состояния — класс квантовых состояний, поддающийся эффективному моделированию на классических компьютерах. Свойство «магии» в квантовой механике — характеристика квантовых состояний, описывающая степень их отклонения от стабилизаторных состояний.

Магия делает квантовые состояния трудными для моделирования, но в то же время необходима для реализации универсальных и устойчивых к ошибкам квантовых вычислений. Понимание отвечающих за это свойств механизмов значительно улучшит характеристики квантовых компьютеров.

Авторы нового исследования ранее опубликовали статью, в которой показали существование фазового перехода в запутанности системы. Они выявили, что в зависимости от частоты измерений фазовое состояние квантовой системы может сохранять или разрушать запутанность.

«Суперпозиции и запутанности оказывается недостаточно, чтобы сделать квантовые компьютеры более мощными, чем классические. Чтобы достичь преимущества, необходим еще один компонент — магия, или отклонение от стабилизаторного состояния. Если в квантовой системе нет магии, ее можно смоделировать на классическом компьютере, но это делает квантовый компьютер избыточным. Лишь при наличии значительного количества магии можно превзойти возможности классического компьютера», — объяснил Прадип Нироула (Pradeep Niroula), первый автор новой научной работы.

Квантовый вентиль, родственник логического вентиля в классических компьютерах, воздействует на кубиты и стремится создавать запутанность между ними, тогда как измерение одного из этих кубитов разрушает ее. Если добавить в квантовую схему несколько вентилей, можно проводить измерения в случайных местах и контролировать распределение запутанности в системе.

Ученые знают, что при малом количестве измерений вся квантовая система оказывается запутанной. Напротив, при слишком частых измерениях запутанность подавляется. Если же постепенно увеличивать частоту измерений, запутанность резко совершает фазовый переход от высокой к почти нулевой.

На этот раз ученые исследовали, существует ли фазовый переход в магии. Им удалось показать, что код, предназначенный для защиты квантовой информации от ошибок, с точки зрения магии демонстрирует явный фазовый переход из состояния «есть магия» в состояние «нет магии» без промежуточных этапов. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Вид на квантовый компьютер сбоку

Измерения также уничтожают магию, но для ее контролируемого добавления в систему необходимо выполнять малые изменения состояния кубитов. Изменения квантового состояния кубита называют поворотом, потому что оно теоретически описывается в трехмерной системе координат.

Физики использовали схему управления магией в случайном стабилизаторном коде через когерентные ошибки. Такие ошибки предсказуемы, постоянны и являются последствием эволюции квантовых состояний.

В эксперименте измерения в некоторых случаях уничтожали магию, возвращая состояния к стабилизаторным, а иногда оставляли магию неизменной. Конкурирующими силами в квантовых компьютерах оказались «количество измерений» и «угол вращения кубитов».

Ученые обнаружили, что при фиксированной скорости проведения измерений можно изменить угол вращения и перейти из фазы с высокой концентрацией магии в фазу без нее вообще. Авторы научной работы провели серию численных симуляций и показали, что фазовый переход магии действительно происходит, а затем проверили эту гипотезу экспериментально, используя реальные квантовые схемы. Эксперименты подтвердили симуляции.

«Мы наблюдали признак фазового перехода даже на фоне шума в системе. Наша работа открывает фазовый переход в магии. В прошлых исследованиях уже были обнаружены другие переходы в запутанности и зарядах, что поднимает вопрос: могут ли и другие ресурсы демонстрировать аналогичные переходы? Относятся ли они к какому-то универсальному типу переходов? Можем ли мы применить это знание для создания устойчивых к помехам квантовых компьютеров?» — отметил Неурула.

Наличие перехода может указывать на существование более общей теории, применимой к разным квантовым свойствам.

Статья спизжена отсюда

Гигантских крыс предложили привлечь к борьбе с контрабандой образцов дикой природы

Распространенные в Африке гигантские хомяковые крысы обладают острым обонянием, что ранее позволило использовать их для обнаружения взрывных устройств и возбудителя туберкулеза. Теперь международная группа исследователей показала, что грызунов вида Cricetomys ansorgei можно натренировать улавливать запахи чешуи панголина, слоновой кости, рога носорога и африканского черного дерева. Эти ресурсы дикой природы часто становятся предметом контрабанды.

Африканских хомяковых крыс Cricetomys ansorgei, обученных выявлению контрабанды, планируют одевать в специально изготовленные жилеты с шариком в области груди. Потянув за него при обнаружении цели, животные смогут оповещать дрессировщика

Эксперимент по проверке такой возможности провели в исследовательском центре некоммерческой организации APOPO со штаб-квартирой в Танзании, которая специализируется на дрессировке хомяковых крыс.

Ранее одно из животных, прошедших подобное обучение — самца по кличке Магава, — наградили золотой медалью PDSA за работу по разминированию в Камбодже. За свою жизнь эта хомяковая крыса-сапер отыскала более 100 мин и других неразорвавшихся боеприпасов. В 2022 году в APOPO сообщили о смерти животного в преклонном возрасте восьми лет.

В новом проекте задействовали 11 хомяковых крыс Cricetomys ansorgei, но к его завершению три особи выбыли из-за болезни и смерти. Обучение включало несколько этапов, во время которых грызунов с помощью поощрений тренировали распознавать и запоминать целевые запахи, а также отличать их от посторонних.

Сначала животные выучили запах чешуи панголина (Manis spp.) и находящегося под угрозой исчезновения африканского растения Dalbergia melanoxylon, чья древесина высоко ценится. Затем грызунов натренировали обнаруживать рог носорога и слоновые бивни. В финале эксперимента семеро испытуемых сумели верно выявить все четыре целевых образца среди 146 других объектов.

Как утверждают авторы научной работы, которую недавно опубликовал журнал Frontiers in Conservation Science, обученные хомяковые крысы успешно находили потенциальные контрабандные объекты, даже когда их пытались скрыть среди ложных целей. Также животные справились с заданием после продолжительного перерыва в контакте с образцами.

По словам ученых, полученные в эксперименте результаты заложили основу для более масштабного обучения хомяковых крыс обнаружению контрабанды по запаху. Среди основных преимуществ Cricetomys ansorgei специалисты отметили небольшие размеры и чуткий нюх, низкие затраты на подготовку и содержание, способность работать с разными дрессировщиками и длительный срок жизни.

Все перечисленное позволит этим животным стать экономически эффективным инструментом по борьбе с незаконной торговлей ресурсами дикой природы, считают исследователи.

Далее ученые планируют проработать возможность задействовать обученных крыс в морских портах, через которые могут переправлять грузы с контрабандой. Для этого грызунов предполагают одеть в специально изготовленные жилеты с прикрепленным в области груди шариком, издающим звуковой сигнал. Потянув за него при обнаружении цели, хомяковые крысы смогут оповещать дрессировщика.

Статья спизжена отсюда

Зоологи неделю «спаивали» шершней, чтобы проверить их устойчивость к алкоголю

Израильские ученые установили, что восточные шершни (Vespa orientalis), распространенные на большей части Азии, Африки и Европы, исключительно устойчивы к этанолу. Эксперименты показали, что эти насекомые способны без негативных последствий выдерживать концентрацию спирта, высокотоксичную для большинства остальных животных.

Восточный шершень (Vespa orientalis)

В природе зрелые фрукты и другие растительные продукты могут образовывать спирт в процессе естественной ферментации или гниения. Поскольку такая пища очень питательна (калорийность этанола почти вдвое выше, чем у сахара), это привлекает к ней многих животных. Однако из-за токсичности алкоголя обилие подобной еды может навредить. Если концентрация этанола превышает 4%, отрицательные эффекты проявляются даже у видов, привычных к небольшому количеству спирта в пище, а более высокие значения чреваты смертью.

Однако зоологи из Тель-Авивского университета недавно выявили исключение из этого правила. В лабораторных экспериментах ученые на протяжении недели давали шершням Vespa orientalis сладкие растворы с разным содержанием этанола. Насекомые не пострадали, даже когда крепость достигла 80%. Статья об этом недавно вышла в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Исследователи начинали опыты с более низкого предела в 20%. Это максимальное значение, возможное при брожении натуральных дрожжей — микроскопических грибов, естественно обитающих на поверхности разных фруктов, ягод и цветов. Не увидев негативных реакций, ученые стали повышать содержание спирта, чтобы определить наивысшую концентрацию, которую способны переносить восточные шершни. В итоге ее довели до 80%.

Хотя после такой «трапезы» шершни какое-то время не могли нормально летать и передвигаться, а некоторых особей заметили лежащими на спине, вскоре насекомые пришли в себя. Переработав этанол, они как ни в чем не бывало продолжили строить гнездо. Исследователей это поразило, поскольку подобный эксперимент с медоносными пчелами привел к их гибели в течение 24 часов.

По мнению ученых, необычайная стойкость восточных шершней к спирту объясняется высокой скоростью метаболизма этанола в их организме, которую, вероятно, обеспечивает наличие у представителей рода Vespa нескольких копий генов, отвечающих за расщепление алкоголя (алкогольдегидрогеназы, НАДФ+).

Эта особенность могла развиться в процессе эволюции — в результате мутуалистических, то есть взаимовыгодных, отношений с натуральными дрожжами Saccharomyces cerevisiae, которые встречаются в природе, а также применяются в хлебопечении и производстве спиртного. Из прошлых исследований известно, что эти микроскопические грибы, не переносящие холод, зимуют и размножаются в кишечнике общественных ос, к которым принадлежат и шершни. В качестве «ответной услуги» дрожжи обеспечивают насекомых энергией, сбраживая фрукты и нектар, которыми те питаются. Чтобы выдерживать эту нагрузку, шершни, видимо, приобрели дополнительные гены, обеспечивающие устойчивость к алкоголю.

Авторы новой научной работы отметили, что их эксперимент и другие подобные исследования важны, поскольку расширяют знания о природе толерантности к этанолу. С их помощью ученые смогут лучше понять механизмы расстройств, связанных с употреблением алкоголя, и найти новые методы их лечения.

Статья спизжена отсюда

Ученые вывели мух, способных к партеногенезу

Генетические манипуляции позволили самкам обычных дрозофил оставлять потомство без участия самцов, передавая эту способность из поколения в поколение.

Дрозофила обыкновенная

Некоторые животные способны к партеногенезу, размножению без участия мужских половых клеток, когда яйцеклетка развивается в организме самки без оплодотворения. Такой процесс встречается у многих насекомых, включая муравьев, кузнечиков и мух, но не у обычных лабораторных дрозофил. Однако биологи из Кембриджского университета сумели изменить их геном так, что дрозофилы начали размножаться партеногенетически, причем эта новая способность передавалась по наследству. О работе рассказывается в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Для начала Дэвид Гловер (David Glover) и его коллеги изучили близких родственников обычной фруктовой мушки (D. melanogaster), дрозофил вида D. mercatorum. Ученые секвенировали геном двух линий этих насекомых, одна из которых способна к партеногенезу, а другая нет. Сравнив последовательности их ДНК, биологи определили гены, которые проявляют активность при партеногенетическом развитии яйцеклетки и могут быть ответственны за такой вид размножения, а также гены, работа которых при этом подавляется.

Затем ученые перешли к экспериментам на обычных D. melanogaster, изменив активность генов так же, как это происходит у партеногенетических D. mercatorum. В результате в отсутствие самцов мушки также начинали производить потомство без оплодотворения. Все насекомые следующего поколения были самками. Если в нужный момент поблизости оказывались самцы, они размножались обычным образом, однако когда тех не было, некоторые из самок второго поколения также размножались с помощью партеногенеза.

Факт, что насекомые способны переходить к факультативному (необязательному) партеногенезу, по словам ученых, должен настораживать. «Если на вредителей действует стабильное давление отбора — а оно действует (напомним, что численность комаров — разносчиков малярии пытаются контролировать за счет неспособных к размножению самцов. — NS), — рано или поздно это приведет к тому, что они начнут размножаться таким способом. Это может стать серьезной проблемой для сельского хозяйства, ведь если самки производят только новых самок и так далее, то их численность увеличивается быстрее», — сказала Алексис Сперлинг (Alexis Sperling), одна из авторов новой работы.

Статья спизжена отсюда