FORUM-EVOLUTION.ru

Текущее время: 29 мар 2024 00:09

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 185 ]  На страницу Пред.  1 ... 6, 7, 8, 9, 10  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 02 май 2020 21:21 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Сценарий происхождения высших растений во многом похож на сценарий происхождения животных.

Исследования геномов высших растений и их родственников, относящихся к стрептофитовым водорослям, приводят биологов к двум выводам: 1) высшие растения не выходили на сушу, будучи многоклеточными, а изначально формировались прямо на суше — весьма вероятно, что их ближайшие одноклеточные предки уже были наземными; 2) молекулярные преадаптации к освоению суши формировались у предков высших растений очень постепенно и давно — как минимум с первых шагов эволюции ветви стрептофит, и в этом отношении история происхождения высших растений схожа с историей происхождения многоклеточных животных.

Зеленые хозяева Земли
Трудно найти событие, которое бы изменило облик планеты Земля сильнее, чем возникновение высших растений. Образованный ими сплошной растительный покров, который с середины палеозоя покрывает большую часть земной суши, можно было бы назвать одним из биологических чудес света; недаром изучением его структуры занимается отдельная сложная наука — геоботаника. Высшие растения сильно изменили состав земной атмосферы, обогатив ее кислородом в количестве, немыслимом в более ранние эпохи. Повлияли они и на климат, и на рельеф, и уж тем более — на круговорот биогенных элементов. Ну и само собой разумеется, что появление наземных растительных сообществ создало много новых экологических ниш с новыми источниками питания, а это стало «приглашением» к выходу на сушу многоклеточных животных — сначала членистоногих, потом и позвоночных.

По всем этим причинам неудивительно, что происхождение высших растений очень интересует биологов. Откуда же они взялись?

Высшие растения относятся к большой эволюционной ветви эукариот, которая называется Plantae или Archaeplastida (см. рис. 2 в новости Случайно открытый жгутиконосец обновляет систему эукариот, «Элементы», 06.02.2019). Если представить себе родословное древо эукариот в виде обычного дерева, то от основания ствола архепластид первым делом отойдут две не слишком толстые веточки: глаукофитовые водоросли и красные водоросли. Все остальные архепластиды образуют мощную ветвь, которая называется Viridiplantae, то есть — буквально — зеленые растения. Однако ветвь зеленых растений, в свою очередь, сразу разделяется на две ветви потоньше: хлорофиты и стрептофиты (см. Д. Леонтьев, 2014. Общая биология: система органического мира). Хлорофиты гораздо разнообразнее, но зато стрептофиты успешнее освоили сушу. Высшие растения — это веточка внутри группы стрептофит (рис. 1). Таково их «место прописки» на всеобщем эволюционном древе.

Надо сказать, что хлорофиты и стрептофиты во многом похожи друг на друга. Обе ветви начались с одноклеточных, и в обеих постепенно появилась многоклеточность, причем это происходило отчасти параллельно: без помощи микроскопа неспециалист вряд ли отличит, например, хлорофитовую нитчатую водоросль улотрикс от стрептофитовой нитчатой водоросли спирогиры, хотя общие предки этих водорослей, несомненно, были одноклеточными. Возникает вопрос: почему эти ветви вообще разошлись?

Немецкий биолог Буркхард Беккер (Burkhard Becker) обратил внимание на то, что между хлорофитами и стрептофитами есть различия в механизме фотодыхания (B. Becker, 2012. Snow ball earth and the split of Streptophyta and Chlorophyta; см. также обзор в журнале «Знание — сила»). Фотодыхание — это частичное «сжигание» продуктов фотосинтеза, сопровождаемое поглощением кислорода, выделением углекислого газа и синтезом аминокислот. В одном из этапов фотодыхания могут для одной и той же цели использоваться разные ферменты: у хлорофит — гликолатдегидрогеназа, а у стрептофит — гликолатоксидаза. Разница в том, что в первом случае побочным продуктом этого этапа становится молекула с замечательным названием «восстановленный никотинамидадениндинуклеотид» (НАДH), которая заодно служит источником энергии, а во втором — абсолютно ненужная клетке перекись водорода. То есть биохимия стрептофит менее экономична. Между тем вероятное время расхождения хлорофит и стрептофит, судя по молекулярным данным, лежит где-то в окрестности знаменитой эпохи Земли-снежка, когда большая часть земной поверхности, включая и сушу, и океаны, была покрыта толстым слоем льда (см. С. Ястребов, 2016. Кислородная революция и Земля-снежок). Беккер предполагает, что хлорофиты сформировались в океане под ледяным панцирем, где света для фотосинтеза было мало и приходилось бороться за каждый квант энергии, а стрептофиты — в пресных лужах на поверхности ледяного панциря, где могло не хватать всего остального, но уж свет был в избытке. Поэтому там, где была возможность выбора, хлорофиты предпочли более сложный и экономичный путь, а стрептофиты — более прямолинейный и расточительный. Если эта красивая гипотеза верна, то получается, что стрептофитовые водоросли уже с момента своего возникновения были «слегка наземными».

Однако для того, чтобы разобраться в проблеме происхождения высших растений, этого все равно недостаточно. Тут нужны детали, и прежде всего — касающиеся родственных связей.

Неожиданные родичи
Помимо высших растений, к стрептофитам относятся шесть групп водорослей: мезостигмовые, хлорокибовые, клебсормидиевые, харовые, колеохетовые и сцеплянковые. Первые три группы по всем параметрам относительно далеки от высших растений, и о них сейчас можно больше не говорить, к счастью для тех читателей, которых пугает альгологическая номенклатура. На протяжении многих десятилетий ближайшими родственниками высших растений считались харовые водоросли. Это — крупные многоклеточные пресноводные водоросли, внешне похожие на хвощ, с отлично выраженными аналогами стебля и листьев и с многоклеточными половыми органами, напоминающими половые органы высших растений. Более роскошных предков было не найти.

Существовала, впрочем, и альтернативная идея, согласно которой высшие растения произошли не от харовых, а от колеохетовых водорослей. Последние не достигают такой сложности, как харовые, но зато прекрасно приспосабливаются к жизни на мелководье. «Тело» такой водоросли представляет собой пластинку из переплетенных нитей, которую очень легко представить себе в качестве переходной стадии при выходе на сушу. Более того, в эксперименте колеохетовую водоросль можно заставить жить вообще вне воды, просто на влажном субстрате (L. E. Graham et al., 2012. Aeroterrestrial Coleochaete (Streptophyta, Coleochaetales) models early plant adaptation to land).

Однако похоже на то, что молекулярная филогенетика опровергает все эти гипотезы. На самом деле ближайшими современными родственниками высших растений оказались не харовые и не колеохетовые, а сцеплянковые водоросли (M. N. Puttick et al., 2018. The interrelationships of land plants and the nature of the ancestral embryophyte). Любой ботаник подтвердит, что из более-менее правдоподобных кандидатур именно сцеплянковые водоросли меньше всего похожи на высшие растения. В этой группе нет форм сложнее нитчатых (например, та же спирогира), большинство же сцеплянок — одноклеточные. Но самым серьезным доводом против близкого родства сцеплянок с высшими растениями всегда было размножение.

Дело в том, что у высших растений наблюдается типичная оогамия: маленькая подвижная мужская половая клетка оплодотворяет большую неподвижную женскую. При этом мужские половые клетки — сперматозоиды — как и у животных, двигаются с помощью жгутиков. У споровых растений, например у мхов и папоротников, жгутиковые сперматозоиды самостоятельно доплывают до яйцеклеток. Семенным растениям подвижность половых клеток не нужна, и у подавляющего большинства из них она вместе со жгутиками исчезла. Но интересно, что у двух групп семенных растений, а именно у саговников и у гинкго, жгутиковые сперматозоиды до сих пор есть (W. F. Friedman, E. M. Gifford, 1997. Development of the male gametophyte of Ginkgo biloba: a window into the reproductive biology of early seed plants). Это очень древний признак, остаток далекого эволюционного прошлого.

А вот у сцеплянок жгутиков не бывает: у них просто утрачены соответствующие гены. Поэтому их клетки всегда неподвижны. Одноклеточные сцеплянки придают себе плавучесть не за счет активного движения, а за счет причудливых выростов жесткой клеточной стенки. Надо сказать, что иногда это выглядит очень красиво: все желающие могут полюбоваться, например, на изображения относящихся к сцеплянкам десмидиевых водорослей, сделанные великим Эрнстом Геккелем. Но никаких сперматозоидов и яйцеклеток у сцеплянок нет. У них выработан оригинальный вариант полового процесса, когда клетки конъюгируют («сцепляются») и содержимое одной из них перетекает в другую. Ничего общего с размножением высших растений это не имеет.

Тем не менее, по современным данным, именно сцеплянковые водоросли — сестринская группа высших растений (рис. 2), точно так же, как воротничковые жгутиконосцы — сестринская группа животных (см. «Первичность губок» опережает по очкам «первичность гребневиков», «Элементы», 12.11.2019). Правда, эти жгутиконосцы все-таки не являются прямыми предками животных. Сцеплянки — тоже не прямые предки высших растений. Потеря жгутиков, изобретение особого способа размножения — все это наверняка случилось уже после того, как эволюционная ветвь сцеплянок отделилась от ветви, ведущей к высшим растениям. Но более близких современных родственников у высших растений, судя по всему, нет.

Рис. 1. Некоторые стрептофиты. 1 — истинно многоклеточная (с дифференциацией органов и тканей) харовая водоросль Chara (фото Sven Dahlke с сайта dbg-phykologie.de). 2, 3 — пластинчатая колеохетовая водоросль Coleochaete (иллюстрации из статьи L. E. Graham et al., 2012. Aeroterrestrial Coleochaete (Streptophyta, Coleochaetales) models early plant adaptation to land): 2 — обычная жизненная форма водной колеохетовой водоросли: однослойная дисковидная пластинка (стрелочки указывают на клетки, имеющие хлоропласты особой формы), 3 — колеохетовая водоросль, выращенная в эксперименте вне воды: это уже не однослойная пластинка, а толстый «коврик» из переплетающихся нитей; длина масштабного отрезка на фото 2 — 50 мкм, а на фото 3 — 500 мкм = 0,5 мм (в десять раз больше!). 4 — нитчатая сцеплянковая водоросль Spirogyra (фото с сайта en.wikipedia.org). 5 — одноклеточная сцеплянковая водоросль Closterium (фото с сайта protist.i.hosei.ac.jp). 6 — спорофиты мха Rhizomnium (фото Margaret Gaines с сайта fineartamerica.com). Спорофиты — это коробочки на высоких ножках; «листочки» внизу — гаметофиты. Именно многоклеточный спорофит стал главным приобретением высших растений, отличающим их от всех других стрептофит.

Изображение

Рис. 2. Родственные связи стрептофит. Использована иллюстрация из статьи F. Leliaert et al., 2012. Phylogeny and molecular evolution of the green algae, но схема родственных отношений соответствует изложенной в обсуждаемой статье в Current Biology. Хлорокибовые водоросли не показаны: они не всегда считаются самостоятельной группой. Все остальные пояснения — в тексте.

Изображение

Что касается последнего общего предка высших растений и сцеплянок, то весьма вероятно, что он был одноклеточным. Ведь и сейчас большинство сцеплянок — одноклеточные. Это означает, что высшие растения при всем желании не могли унаследовать от своих водных предков никакие многоклеточные структуры. Наука, изучающая превращения таких структур — эволюционная морфология — тут бессильна. То ли дело, если бы предками высших растений оказались великолепные харовые!.. Но увы, это не так. Переход от водорослей к высшим растениям придется реконструировать «вслепую», без опоры на морфологическую преемственность.

Для ученых, работавших сто или хотя бы тридцать лет назад, такая задача была бы безнадежной. Она и сейчас непроста, но сейчас у биологов есть как минимум один новый мощный инструмент, позволяющий добыть хоть какую-то информацию. Это — чтение геномов.

Из воды на сушу... или наоборот?
В конце 2019 года вышла статья с анализом полных геномов двух сцеплянковых водорослей, находящихся очень близко к эволюционному корню этой группы (S. Cheng et al., 2019. Genomes of subaerial Zygnematophyceae provide insights into land plant evolution). Они называются Mesotaenium и Spiroglaea. Одна из них — спироглея — даже выделена авторами в особый подкласс: на филогенетическом древе, которое они получили, она оказалась сестринской группой ко всем остальным сцеплянкам, вместе взятым. Попутно проводились сравнения геномов сцеплянок с геномами других Viridiplantae: хлорофит, клебсормидиевых, харовых и высших растений. Серия таких сравнений позволяет довольно точно выяснить, какие гены когда приобретались.

В результате был составлен список генов, которые, вероятнее всего, появились у общего предка сцеплянок и высших растений (не раньше и не позже). Оказалось, что эти новые гены можно грубо разделить на четыре группы. Во-первых, это факторы транскрипции, то есть регуляторы активности других генов. Во-вторых, это гены, продукты которых вовлечены в гормональную сигнализацию; тут надо учитывать, что гормоны растений — фитогормоны — ничуть не менее разнообразны, чем гормоны животных, и роль их в регуляции роста и развития огромна. В-третьих, это гены, продукты которых участвуют или в создании клеточной стенки, или в ее перестройке (ремоделировании). Клеточные стенки — самая прочная часть растительного организма, его механическая основа. И четвертая группа — гены, кодирующие антистрессорные белки, которые облегчают реакцию клеток на экстремальные условия: например, на высыхание.

Приобретения оказались достаточно масштабными. Например, у общего предка высших растений и сцеплянок, возможно, появилось сразу три новых семейства факторов транскрипции (GRAS, KNOX2 и BBR/BPC). Это много: сравнительная геномика нас учит, что даже в масштабах сотен миллионов лет новые генные семейства появляются не так уж часто, а когда появляются, это обычно связано с появлением нового плана строения или образа жизни (см. Дупликация гомеобоксных генов могла быть одной из причин кембрийского взрыва, «Элементы», 13.02.2015). Какой же новый образ жизни освоил общий предок сцеплянок и высших растений?

Здесь стоит присмотреться к «главным героям» геномного исследования. Мезотениум и спироглея — самые примитивные современные сцеплянки (в данном случае слово «примитивный» обозначает эволюционную ветвь, рано отошедшую от общего ствола). Спироглея — одноклеточная водоросль, мезотениум — нитчатая, хотя и ее клетки тоже вполне могут жить поодиночке (см. Mesotaenium). Но самое интересное, что обе они живут в основном на суше, хотя и во влажных, конечно, местах: на почве, на камнях, на мху. Не архаичный ли это признак? Авторы обсуждаемой работы уверены, что общий предок сцеплянок и высших растений жил в субаэральных условиях — то есть, попросту говоря, в наземных. Это прекрасно объясняет его новшества, особенно приобретение генов, влияющих на структуру клеточной стенки и на устойчивость к высыханию.

А еще это означает, что современные сцеплянковые водоросли, ведущие полностью водный образ жизни — которых все же большинство — вернулись в воду вторично. Но почему бы и нет?

Еще в 1980 году американские ботаники Ледьярд Стеббинс (George Ledyard Stebbins) и Джерри Хилл (Jerry Hill) опубликовали статью под названием: «Выходили ли многоклеточные растения на сушу?» (G. L. Stebbins, G. J. C. Hill, 1980. Did multicellular plants invade the land?). Для многих этот вопрос был неожиданным. Традиционно было принято думать, что какие-то сложные многоклеточные водоросли, имевшие зачатки листьев и жившие на пресноводном мелководье, сначала приспособились поднимать над водой стебель, а потом постепенно освоили незатопляемую сушу и стали высшими растениями (см., например: В. Л. Комаров, 1961. Происхождение растений). Но данные, накопившиеся к концу 1970-х годов, заставили Стеббинса и Хилла сделать вывод, что этот классический сценарий, собственно, ни из чего не следует.

Выяснилось, что большинство так называемых «зеленых водорослей» относится не к той группе, от которой могли бы произойти высшие растения. Напомним, что ствол Viridiplantae распадается на эволюционные ветви хлорофит и стрептофит (последних раньше называли «харофитами»). Они отличаются по нескольким стойким и, по-видимому, древним признакам: например, у хлорофит в фотодыхании принимает участие гликолатдегидрогеназа, а у стрептофит — гликолатоксидаза. Это биохимическое различие открыли как раз в 1970-х годах, и уже тогда стало ясно, что оно маркирует очень давно разошедшиеся эволюционные ветви (см., например: G. L. Floyd, J. L. Salisbury, 1977. Glycolate dehydrogenase in primitive green algae). Есть между ними и другие различия, связанные с деталями строения клеток. Высшие растения — это стрептофиты, и произойти они могли только от каких-нибудь более древних членов этой группы.

Внешне высшие растения больше всего напоминают харовые водоросли. Но это сходство — явно конвергентное, то есть приобретенное независимо. Все остальные стрептофиты устроены крайне просто: в этой группе нет никаких намеков на расчлененные многоклеточные тела, которые могли бы сначала «высунуть голову» из воды, а потом распространиться на сухой берег. Гораздо вероятнее, что стрептофиты начинали осваивать сушу, будучи еще одноклеточными. Поэтому Стеббинс и Хилл считали, что высшие растения (вернее, их предки) стали многоклеточными уже на суше (рис. 3). И мы видим, что современные геномные исследования подтверждают этот вывод. Действительно, все указывает на то, что общие предки сцеплянок и высших растений были одноклеточными и наземными. Только потом некоторые их потомки вернулись в воду, причем успев «по дороге» потерять жгутики. Это признак наземной адаптации: жгутиковые подвижные стадии очень полезны в воде, а вот на суше без них можно и обойтись.

Впрочем, у высших растений потеря жгутиков не произошла (вернее, произошла, но на целую геологическую эру позже). По этому признаку они архаичнее сцеплянок.

Рис. 3. Сценарий эволюции стрептофит, соответствующий представлениям Стеббинса и Хилла. Они считали, что исходно наземными были не только общие предки сцеплянок и высших растений, но и вообще все стрептофиты — с многократными возвратами в воду. Харовые и десмидиевые водоросли — примеры таких вторичных возвратов. Иллюстрация из статьи: J. Harholt et al., 2016. Why plants were terrestrial from the beginning, с изменениями.

Изображение

Длинная рука ГПГ
Особая проблема связана с происхождением одной группы регуляторных генов — упоминавшихся выше факторов транскрипции GRAS.

Это большое семейство, у высших растений в него входят десятки генов. Любой регуляторный ген — это переключатель, который потенциально может регулировать что угодно. Реально, конечно, у большинства групп регуляторных генов есть какие-то свои типичные функции, но в ходе эволюции они могут довольно легко расширяться и меняться. GRAS-гены участвуют в росте, развитии, адаптации к стрессовым факторам, а также во взаимодействии растений со своими симбионтами (например, с микоризными грибами и с клубеньковыми бактериями). У сцеплянковых водорослей GRAS-гены тоже есть — в частности, у мезотениума и спироглеи это генное семейство представлено прекрасно. Проблема в том, что поиск по генетическим базам данных не обнаружил гомологов GRAS-генов ни у каких других эукариот. Зато обнаружил у бактерий. Все известные на данный момент обладатели GRAS-генов — это высшие растения, сцеплянковые водоросли и пять групп бактерий: дельта-протеобактерии, бактероиды, цианобактерии, актиномицеты и грамположительные бактерии. Поразительно, насколько эти группы разные! Такое широкое распространение GRAS-генов среди совершенно различных бактерий наверняка означает, что сами бактерии активно обменивались этими генами путем горизонтального переноса (ГПГ). Как известно, у бактерий горизонтальный перенос генов — дело обычное (см., например: В эволюции бактерий горизонтальный генетический обмен играет ту же роль, что и половое размножение у высших организмов, «Элементы», 09.04.2012). Очевидно, GRAS-гены были им полезны для регуляции работы генома, в частности, через метилирование ДНК (см. GRAS domain family).

Но откуда взял GRAS-гены общий предок высших растений и сцеплянок? Унаследовать их от более древних эукариот он не мог, потому что (насколько сейчас известно) ни у каких других эукариот этих генов просто нет. Скорее всего, они были получены в результате горизонтального переноса от каких-то почвенных бактерий (см. Гены бактерий помогли водорослям выбраться на сушу, «Элементы», 06.12.2019). От каких именно — сказать трудно, потому что «внутрибактериальный» горизонтальный перенос очень сильно запутал картину. Но это и не так уж важно. Еще Стеббинс и Хилл писали, что некоторые особенности стрептофитов могут объясняться адаптацией к жизни на влажной почве. Вот они и адаптировались, в том числе и таким способом.

Горизонтальный перенос генов от бактерий к эукариотам — явление далеко не такое частое, как перенос между разными бактериями, но и не слишком редкое (см., например: Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников, «Элементы», 15.06.2016). У сцеплянок и высших растений это, похоже, не единственное генное семейство, приобретенное таким способом. Для скептического отношения тут нет оснований, не стоит только впадать в другую крайность и рассматривать горизонтальный перенос генов как универсальный движитель эволюции. Если общий предок сцеплянок и высших растений, как это предполагается, получил новые семейства генов от почвенных бактерий, то он сначала вышел на сушу и только потом нахватался генов от микроорганизмов, с которыми там пришлось иметь дело. То есть первопричиной освоения растениями суши эти гены не были.

От растений к животным
Недавно два известных биолога, палеонтолог Филип Донохью (Philip C. J. Donoghue) и специалист по молекулярной биологии развития Йорди Папс (Jordi Paps Montserrat), выпустили статью, предлагающую своего рода синтетический взгляд на современное состояние проблемы происхождения высших растений. Стоит отметить, что вышла она в журнале Current Biology, который вообще часто публикует полезные обзорные статьи по актуальным проблемам, краткие, но очень содержательные. Донохью и Папс рассматривают данные о происхождении адаптаций, определивших облик высших растений — и предлагают свои выводы.

Например, хорошо известно, что корни большинства высших растений образуют взаимовыгодные ассоциации с почвенными грибами (см. Ю. Т. Дьяков, 2003. Грибы и растения). Такой союз корневой системы растения с грибом называется микоризой. Эта адаптация — одна из древнейших, какие только есть у наземных растений: ископаемые остатки микоризы найдены уже в отложениях ордовикского периода (D. Redecker et al., 2000. Glomalean fungi from the Ordovician). По современным данным, 80% всех высших растений живут в постоянном симбиозе с микоризообразующими грибами. Остальные 20% — результат нескольких независимых случаев потери способности к симбиозу (P. M. Delaux et al., 2014. Comparative phylogenomics uncovers the impact of symbiotic associations on host genome evolution), но это исключения, а не правило. Поскольку симбиоз с грибами очень важен, он обеспечивается большим набором специальных генов, кодирующих всевозможные сигнальные и транспортные белки. Гены эти приобретались постепенно. Сравнительный анализ геномов показывает, что часть из них появилась в начале эволюции стрептофит — задолго до сцеплянок и высших растений. Более того, некоторые из этих генов появились еще до расхождения стрептофит и хлорофит (P. M. Delaux et al., 2015. Algal ancestor of land plants was preadapted for symbiosis). Конечно, это не обязательно означает, что такие древние организмы, как общие предки стрептофит и хлорофит, уже осваивали сушу: функции генов когда-то могли быть другими, ведь сигнальные и транспортные белки по своей природе достаточно универсальны. Но это означает, что генетические преадаптации к освоению суши накапливались у растений очень давно — буквально на протяжении нескольких сотен миллионов лет.

О том же самом свидетельствует прослеженная биоинформатикой история нескольких других групп генов, влияющих на структуру клеточной стенки, на гормональную сигнализацию и на устойчивость к стрессовым факторам — таким, как высыхание и чрезмерная освещенность (для наземных водорослей последнее немаловажно). Даже у одного из самых примитивных стрептофит — клебсормидиевой водоросли Klebsormidium flaccidum — при ближайшем рассмотрении обнаружился набор сигнальных и антистрессовых систем, которые раньше считались уникальными для высших растений (K. Hori et al., 2014. Klebsormidium flaccidum genome reveals primary factors for plant terrestrial adaptation). Клебсормидиум — морфологически очень простая водоросль, ее колонии имеют форму линейных нитей, и нет никаких указаний на то, что ее предки когда-нибудь были устроены более сложно. Живет она не только в воде, но и в наземных местообитаниях — на коре, на почве, на камнях. Так что, вероятно, Стеббинс и Хилл были в какой-то мере правы: у стрептофит с самого начала была склонность к наземной жизни. У хлорофит такое тоже встречается (см. Trentepohlia), только реже. Возможно, что в эволюции стрептофит переходы из воды на сушу и обратно происходили много раз.

В современной эволюционной биологии вошло в оборот понятие «инструментарий развития» (developmental toolkit). Имеется в виду набор генов и белков (в первую очередь регуляторных), образующих элементную базу для сборки более-менее сложного организма. Инструментарий развития всегда многофункционален, поэтому архитектура организмов, построенных на основе близких наборов генов, может достаточно сильно отличаться. Вероятно, можно сказать, что на регуляторные гены, сигнальные пути и другие элементы инструментария развития распространяется сформулированный в свое время физиологами и морфологами принцип мультифункциональности, дополнительным по отношению к которому является принцип множественного обеспечения функций (см. С. П. Маслов, 1980. Ограничение возможностей гомеостаза мультифункциональностью и главные пути его обхода). Возможности варьирования функций в мультифункциональной системе очень широки. Молекулярный «инструмент», необходимый для развития многоклеточного организма, вполне может пригодиться одноклеточному — и наоборот.

Инструментарий развития, обеспечивающий формирование сложного организма высших растений, формировался в ходе эволюции постепенно, во много этапов, и некоторая его часть возникла уже у одноклеточных водорослей. Сравнительная геномика демонстрирует это вполне наглядно. И это — не особенность, свойственная лишь эволюции растений. Донохью и Папс отмечают, что сценарии происхождения высших растений и многоклеточных животных выглядят с этой точки зрения очень похоже.

Животные относятся к большой эволюционной ветви эукариот, которая называется Opisthokonta (ее ранг примерно равен рангу ветви Plantae = Archaeplastida, к которой относятся высшие растения; см. Случайно открытый жгутиконосец обновляет систему эукариот, «Элементы», 06.02.2019). В свою очередь, ствол Opisthokonta разделяется на две толстые ветви: Holomycota и Holozoa. К первой из них относятся грибы, ко второй — животные, в обоих случаях вместе с многочисленными одноклеточными и колониальными родственниками. Происхождение многоклеточных животных — тема популярная, неудивительно, что ее сейчас активно исследуют с применением всего арсенала методов молекулярной филогенетики, биологии развития и биоинформатики. Возникающая здесь картина, по выражению Донохью и Папса, «отзеркаливает» (mirrors) модель, которую мы видим на примере происхождения высших растений. И там, и там инструментарий развития, задействуемый у сложных многоклеточных организмов, уходит корнями в глубокую древность: можно показать, что он приобретался очень постепенно, во много этапов, начиная даже не с колониальных, а с одноклеточных форм.

Образно говоря, Holozoa шли к многоклеточности широким фронтом. Сравнительная геномика демонстрирует, что при достижении многоклеточности у них произошло не столько «изобретение» совершенно новых генов, сколько кооптирование древних генов для новых задач (см. A. Sebe-Pedros et al., 2017. The origin of Metazoa: a unicellular perspective). Довольно многие гены, считавшиеся раньше уникальными для многоклеточных животных, в действительности оказались свойственными всем Holozoa, а иногда и всем Opisthokonta. В генетический репертуар одноклеточного предка животных совершенно точно уже входили многие гены, функции которых у животных связаны с клеточной адгезией, межклеточной сигнализацией и регуляцией транскрипции (см., например: У одноклеточных организмов есть ген, способный управлять развитием хорды, «Элементы», 25.10.2013). Но в разных эволюционных ветвях эти гены реализовали свои возможные функции по-разному. В некоторых ветвях некоторые гены вообще исчезли, подобно тому, как у сцеплянковых водорослей исчезли гены, кодирующие белки жгутиков и часть факторов иммунитета. В истории происхождения многоклеточных животных и высших растений явно просматривается общий сюжет. Общий, как выражаются иные мыслители, паттерн.

Пульсирующая морфологическая вселенная
Рассмотрим эволюционную ветвь стрептофит. Пройдя адаптивную радиацию, она разделилась на шесть-семь ветвей следующего порядка (они были перечислены выше). Представители этих ветвей, с одной стороны, пополняют свой инструментарий развития, а с другой — морфологически усложняются. Связь между этими событиями, конечно, есть, но благодаря принципу мультифункциональности она очень непрямая: Донохью и Папс так и говорят, что между геномной и морфологической эволюцией наблюдается разрыв (disconnect). Это — фон, на котором происходит становление высших растений.

Высшие растения иначе называются эмбриофитами, потому что у них есть многоклеточный зародыш. Этот и некоторые другие признаки маркируют выход на новый уровень организации (что бы это словосочетание ни обозначало). Если воспользоваться классической терминологией, перед нами типичный ароморфоз.

Но вот что интересно. Разные ветви стрептофит эволюционировали в сторону нового уровня организации в большой мере параллельно. Самые продвинутые — харовые водоросли — успели стать во многом похожими на высшие растения: у них есть не только тело, четко дифференцированное на органы, но и аналоги архегониев — женских органов полового размножения, наличие которых всегда считалось одним из ключевых признаков высших растений (многоклеточный зародыш последних находится именно внутри архегония). Но успешный переход на уровень специализированных наземных многоклеточных организмов совершили вовсе не харовые водоросли. И не колеохетовые, у которых тоже есть многоклеточное тело. Его совершила эволюционная линия, начинающаяся с одноклеточного общего предка эмбриофит и сцеплянок. К переходу преадаптировались многие, но удался он лишь одной группе, причем не самой морфологически сложной, а совсем наоборот — самой простой.

Получается, что в морфологических координатах ароморфоз отнюдь не выглядит как постепенный, инерционный, закономерный процесс. Пусть преадаптация к нему и идет «широким фронтом» (просто за счет обитания многих групп в промежуточной зоне), но главный прорыв удается совершить единицам. «Много званых, но мало избранных».

Более того, похоже, что в нашем случае прорыв в новую среду произошел через упрощение структуры. Ясно, что сцеплянковые водоросли сейчас упрощены по сравнению со своими предками (теми, кто еще не относился к этой группе). Но и заочно знакомый нам общий предок сцеплянок и эмбриофит, по мнению Донохью и Папса, вполне мог быть вторично упрощен по сравнению с древними группами, имевшими более сложную морфологию. Исходя из логики эволюционной теории это не так уж удивительно: сбрасывание груза специализаций вполне может расширять адаптивные возможности (см., например: В. А. Красилов, 1986. Нерешенные проблемы теории эволюции). Получается, что при ароморфозе эволюционирующая группа проходит сквозь этакое морфологическое «бутылочное горлышко»: в новую среду она берет с собой только самое необходимое. А вот ветви с пышной морфологией имеют шансы оказаться тупиковыми. Впрочем, мы пока не знаем, насколько эти закономерности общие.

У проблемы происхождения высших растений есть и еще один интересный аспект. Как известно, эукариотные клетки бывают гаплоидными (с одним набором хромосом) или диплоидными (с двумя наборами). Целый организм тоже может быть гаплоидным, а может быть диплоидным. У всех стрептофитовых водорослей (кроме высших растений) организм гаплоидный. Единственная диплоидная стадия в их жизненном цикле — это зигота, которая сразу делится мейозом и распадается на гаплоидные клетки. И одноклеточные десмидиевые водоросли, и нитчатая спирогира, и пышно ветвящаяся хара — все это гаплоидные существа, гаплобионты.

Высшие растения — единственные из стрептофит, у кого возникла многоклеточная диплоидная стадия. Она называется спорофитом, а более архаичная многоклеточная гаплоидная стадия — гаметофитом (см. Современные высшие растения возникли в результате сдвига экспрессии генов, «Элементы», 10.04.2018). У современных высших растений спорофиты резко отличаются от гаметофитов, и у всех, кроме мхов, они в жизненном цикле доминируют. Сложный дифференцированный многоклеточный спорофит — пожалуй, важнейшее приобретение высших растений (рис. 1, фото 6). Стеббинс и Хилл предполагали, что в суровых наземных условиях у спорофита была выше жизнестойкость, аналогично тому, как и сейчас она часто повышается у полиплоидных разновидностей растений (больше чем с двумя хромосомными наборами).

В любом случае очевидно, что многоклеточный спорофит развился из одноклеточного спорофита, то есть из зиготы. И вот это уж точно истинное «бутылочное горлышко»: ведь собственной многоклеточной морфологии у зиготы нет. В этом смысле весь огромный морфологический мир спорофитов возник de novo — подобно тому, как могла бы возникнуть новая физическая вселенная после прохождения через сингулярность (см. также: Расширение белковой вселенной продолжается, «Элементы», 24.05.2010). Разумеется, некоторая преемственность при этом все равно имела место (иначе процесс, о котором мы говорим, просто не был бы эволюцией), но на морфологическом уровне она была сведена к минимуму. Так что крупные эволюционные изменения далеко не всегда полностью непрерывны.

Источник: Philip Donoghue and Jordi Paps. Plant evolution: assembling land plants // Current Biology. 2020. V. 30. № 2. P. R81–R83. DOI: 10.1016/j.cub.2019.11.084.

https://elementy.ru/novosti_nauki/43364 ... zhivotnykh


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 02 май 2020 21:22 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
В колониях микробов нашли свойства мозга.

Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего выяснили, что колонии бактерий, образующих биопленки, действуют подобно нейронам и обладают коллективной памятью. Статья исследователей опубликована в журнале Nature.

Ученые показали, что бактерии способны кодировать память с помощью мембранного потенциала — разницу в электрическом потенциале из-за разницы в зарядах на внешней и внутренней стороне клеточной мембраны. На основе похожего принципа осуществляется память в человеческом мозге.

В ходе эксперимента исследователи использовали клетки сенной палочки Bacillus subtilis, которых облучали голубым лазерным светом в течение пяти секунд. Выяснилось, что свет провоцирует изменение мембранного потенциала, при котором ионы выходят из клетки, а затем попадают в нее обратно. Таким образом бактерии переходят от поляризованного к деполяризованному состоянию и обратно, и этот эффект сохраняется в течение долгого времени даже после прекращения воздействия лазером.

По словам ученых, пока не известно, действительно ли бактерии каким-либо образом используют эту форму памяти. В то же время открытие может подтвердить идею, что некоторые нервные процессы могут иметь то же эволюционное прошлое, что и взаимодействие между бактериями.

https://lenta.ru/news/2020/04/28/brain/ ... coH2R7aZjM


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 02 май 2020 21:40 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Птенцы каких птиц (не)нуждаются в помощи?

phpBB [media]


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 17 май 2020 15:41 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Нейроны крыльев.

Перед вами — нейроны, которые передают сигналы от крыльев мухи-дрозофилы ей в мозг. В последнем исследовании, которое ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе опубликовали в журнале Science Advances показана роль этих нейронов в интересном явлении: чтобы приспособиться к изменившемуся окружению, мухе нужно… поспать!

Изображение

http://neuronovosti.ru/nejrony-krylev/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 03 июн 2020 02:17 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Шимпанзе чмокают губами в ритме, характерном для человеческой речи.

В поисках эволюционных корней человеческой речи приматологи исследуют ритмические звуковые сигналы и движения губ, встречающиеся у обезьян. Ранее было показано, что некоторые нечеловекообразные обезьяны, а также гиббоны и орангутаны производят мимические или звуковые сигналы с быстрым ритмом (2–7 Гц), что совпадает с частотой колебаний громкости издаваемых звуков и движений губ у разговаривающих людей. Новое исследование показало, что наши ближайшие родственники шимпанзе тоже производят сигналы в характерном «речевом» ритме. Шимпанзе из двух зоопарков (Эдинбургского и Лейпцигского) и двух диких африканских популяций во время груминга чмокают губами со средней частотой около 4 Гц (в зоопарках) или 2–3 Гц (в диких популяциях), причем между особями наблюдается значительная изменчивость по этому признаку. Результаты согласуются с гипотезой о том, что человеческая речь с ее характерным ритмом развилась на основе древних способов коммуникации, свойственных приматам.

Происхождение человеческой речи и языка — одна из самых важных и интригующих проблем эволюционной антропологии (см.: Светлана Бурлак. Происхождение языка. Факты, исследования, гипотезы). Один из множества взаимодополняющих подходов к ее решению связан с изучением ритмических сигналов обезьян.

Человеческая речь имеет определенные частотные характеристики. Независимо от языка, на котором говорят люди, они при этом обычно открывают и закрывают рот с частотой от 2 до 7 Гц (2–7 циклов открывания-закрывания рта в секунду). Это соответствует частоте произнесения слогов. Открытый рот, как правило, соответствует гласным звукам, закрытый — согласным. С такой же частотой колеблется и громкость издаваемых звуков (C. Chandrasekaran et al., 2009. The Natural Statistics of Audiovisual Speech).

Ранее было показано, что некоторые обезьяны (а именно макаки, гелады, гиббоны и орангутаны) производят голосовые сигналы и (или) двигают губами именно в таком ритме. Особенно интересным в этом плане оказалось ритмичное бормотание орангутанихи Тильды из Кёльнского зоопарка, в котором приматологу Адриано Ламейре (Adriano R. Lameira) и его коллегам даже удалось разобрать что-то похожее на гласные и согласные звуки (A. R. Lameira et al., 2015. Speech-Like Rhythm in a Voiced and Voiceless Orangutan Call).

Более того, было показано, что у макак ритмичное чмокание губами развивается в ходе онтогенеза по той же траектории, что и ритм человеческой речи (R. J. Morrill et al., 2012. Monkey lipsmacking develops like the human speech rhythm), задействует область коры, гомологичную зоне Брока (S. V. Shepherd, W. A. Freiwald, 2018. Functional Networks for Social Communication in the Macaque Monkey), и что восприятие у макак «настроено» на мимические сигналы, подаваемые именно с такой частотой (A. A. Ghazanfar et al., 2013. Monkeys are perceptually tuned to facial expressions that exhibit a theta-like speech rhythm).

Всё это позволяет предположить, что человеческая речь (или, по крайней мере, ее ритмическая основа) развилась на основе голосовых и (или) мимических сигналов, которыми пользовались еще наши далёкие обезьяньи предки (A. A. Ghazanfar, D. Y. Takahashi, 2014. Facial Expressions and the Evolution of the Speech Rhythm). Однако в таком случае следует ожидать, что сигналы «в речевом ритме» встречаются и у наших ближайших родственников — больших африканских человекообразных обезьян (горилл и шимпанзе), по которым до сих пор таких данных не было.

Чтобы восполнить этот пробел, Ламейра и его коллеги из четырех британских университетов проанализировали видеозаписи естественного поведения шимпанзе из четырех популяций: двух диких из Уганды и двух, содержащихся в неволе в Эдинбургском и Лейпцигском зоопарках. Из этих записей ученые выбрали те фрагменты, на которых видно движение губ при характерном для шимпанзе «чмокании» (lip-smacking). Во время груминга шимпанзе, как и некоторые другие обезьяны, иногда чмокают губами (рис. 1 и 2). Это считается аффилиативным сигналом, способствующим укреплению хороших отношений между особями (P. Fedurek et al., 2015. Chimpanzee lip-smacking facilitates cooperative behaviour).

Рис. 1. Социальный груминг (см. Social grooming) — чистка шерсти других особей — важный элемент социальной жизни шимпанзе. Во время этой процедуры шимпанзе (как и некоторые другие обезьяны) иногда чмокают губами — это способствует укреплению хороших отношений.

Изображение

Рис. 2. Анализ чмокающих движений губ шимпанзе. Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статье.

Изображение

В общей сложности в изученных записях удалось найти 54 серии чмокающих движений, произведенных 14 особями (четырьмя самками и десятью самцами, по 3–5 особей в каждой из четырех популяций). Общее число зарегистрированных циклов открывания-закрывания рта — 305.

Для каждой серии определили частоту чмокания. Оказалось, что в среднем по выборке доминирующая частота — 4,15 Гц, что соответствует «речевому ритму» (рис. 3).

Рис. 3. График «спектральной плотности мощности» чмокающих движений шимпанзе. График показывает, что доминирующая частота чмокания в изученной выборке — 4,15 Гц, что соответствует «речевому ритму». Вертикальными пунктирными линиями ограничена область частот открывания-закрывания рта, характерная для человеческой речи (2–7 Гц). Рисунок из обсуждаемой статьи.

Изображение

При этом наблюдается большая изменчивость как между индивидами, так и между четырьмя популяциями. Шимпанзе, живущие в зоопарках, чмокают со средней частотой 4,20 Гц (Эдинбург) и 4,08 Гц (Лейпциг). В двух диких угандийских популяциях средняя частота чмокания заметно ниже (2,86 и 1,95 Гц). Правда, эти межпопуляционные различия оказались статистически незначимыми — скорее всего, из-за маленькой выборки и большого размаха индивидуальной изменчивости внутри каждой популяции.

Имеющиеся данные пока не позволяют судить о том, чем объясняется эта изменчивость: генами (здесь уместно упомянуть, что обе популяции, содержащиеся в неволе, относятся к подвиду Pan troglodytes verus, а обе дикие — к подвиду P. t. schweinfurthii), средой, культурными традициями или случайностью. Но всё же авторы склоняются к мысли, что роль генетических различий здесь, скорее всего, минимальна. Гипотетические соображения о неврожденном характере индивидуальных особенностей ритмических сигналов приводились ранее и в отношении орангутанихи Тильды. При этом ритмические сигналы макак и гиббонов считаются по большей части врожденными. Авторы допускают, что переход от преимущественно врожденных, жестко детерминированных ритмических сигналов к более или менее произвольным произошел у базальных представителей больших человекообразных обезьян (Hominidae). Для проверки этого предположения необходимо собрать гораздо больше данных по ритмическим сигналам приматов.

Так или иначе, исследование показало, что сигналы, производимые в «речевом» ритме, характерны не только для макак, гелад, гиббонов и орангутанов, но и для наших ближайших невымерших родственников — шимпанзе. Это согласуется с идеей о том, что ритм человеческой речи имеет глубокие эволюционные корни.

Исследование ничего не говорит о том, как и почему в ходе антропогенеза на этот древний ритм наложились новые смыслы. Однако тот факт, что чмокание у шимпанзе — аффилиативный сигнал, используемый при дружеском общении, возможно, намекает нам на то, в каком социальном контексте начинала развиваться речь у наших далеких предков.

https://elementy.ru/novosti_nauki/43366 ... skoy_rechi


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 04 июл 2020 12:20 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Эволюция нейроглии. Часть 1: нейроглия беспозвоночных.

Большая часть информации о клетках глии, которая пишется на страницах учебников и последних научных статей в топовых журналах, была получена при исследовании нервной системы млекопитающих. Однако нервная система есть далеко не только у млекопитающих, и глия присутствует, разумеется, и у других животных, причем устроена она зачастую совершенно не так, как мы привыкли думать.

Клетки, похожие на глиальные, в ходе эволюции появились, по-видимому, у плоских червей. Нервная система плоских червей представлена двумя крупными церебральными ганглиями, от которых отходят два продольных нервных ствола с более мелкими ганглиями. По крайней мере, у двух плоских червей, Fasciolahepatica (печеночный сосальщик) и Notoplanaacticola, в церебральных ганглиях наряду с нейронами имеются особые поддерживающие клетки, которые можно рассматривать как примитивную нейроглию. Эти клетки по форме близки к клеткам мезенхимы и имеют длинные отростки, которые словно «обволакивают» пучки аксонов. Вероятно, примитивная глия плоских червей, не имеющих полости тела, образуется из заполняющей тело паренхимы, а отростчатую форму эти клетки приобретают позже, в ходе взаимодействия с элементами нервной системы. В некоторых глиальных клетках плоских червей имеются многочисленные включения гликогена, поэтому, возможно, эти клетки также снабжают нейроны «топливом».

У нематоды Caenorhabditis elegans, излюбленного модельного объекта нейробиологов и биологов вообще, глиальные клетки изучены вдоль и поперек. У этого червя имеется 50 глиальных клеток эктодермального происхождения и шесть глиальных клеток мезодермального происхождения (нейронов в его теле насчитывается 302; для C. elegans, как и для многих нематод, характерна эутелия – видоспецифичное количество клеток, образующих тело взрослой особи).

Морфологически глиальные клетки нематоды сильно отличаются от нейронов, однако они не экспрессируют ни один из белков-маркеров разных видов глиальных клеток млекопитающих. 46 из 56 глиальных клеток C. elegansвходят в состав сенсорной системы и образуют вместе с отростками нейронов сенсорные органы, известные как сенсиллы. Четыре клетки глии мезодермального происхождения входят в состав нервного кольца – своего рода «мозга» червя, которое расположено в передней части тела. Передние отростки этих клеток формируют сенсиллы вокруг рта животного, а задние окружают нервные волокна в составе центрального нервного кольца.

Глиальные клетки кольца участвуют в развитии и морфогенезе нейронов и поддерживают функционирование синапсов. Оставшиеся глиальные клетки мезодермального происхождения обеспечивают связь нейронов с миоцитами и образуют уникальную для C. elegansгруппу глиальных клеток. Они связывают между собой нервное кольцо и мышцы глотки, располагаясь между нейронами и миоцитами наподобие начинки в сэндвиче и регулируя движения глотки животного во время питания. И с нейронами, и с миоцитами эти глиальные клетки связаны посредством щелевых контактов (щелевые контакты между глией и нейронами, помимо беспозвоночных, выявлены, в частности, в развивающейся нервной системе млекопитающих).

Основные виды глии нематоды C. elegans. Отмечена глия, входящая в состав нервного кольца (sheathglia), глия, функционирующая в составе сенсорных органов (socketglia), а также глия, связывающая нейроны и миоциты (GLRglia). На врезках изображены строение сенсиллы нематоды и схема контактов между нейроном, глиальной клеткой и мышечной клеткой.

Изображение

Любопытно, что в отсутствие глии C. elegans может жить, хотя и испытывает множество морфологических, сенсорных и поведенческих дефектов. Стоит отметить, что глия червя по многим параметрам существенно отличается от глии млекопитающих. Помимо того что у червя глиальные клетки не экспрессируют молекулярных маркеров глии млекопитающих, они лишены внутриклеточных депо кальция, и все кальциевые токи обеспечиваются входом ионов кальция в клетку извне через специальные каналы в мембране. Однако, как ни удивительно, молекулярные механизмы, контролирующие развитие и дифференцировку клеток глии, у C. elegans и млекопитающих схожи.

Например, для развития глиальных клеток у червя, как и у млекопитающих, необходим транскрипционный фактор LIN-26, в отсутствие которого глиальные клетки превращаются в нейроны. Гомеостатические функции глиальных клеток червя достоверно не установлены; возможно, они поддерживают на нужном уровне концентрацию ионов калия во внеклеточной среде и поглощают молекулы нейромедиаторов из синаптической щели. Тем не менее, установлено, что они модулируют активность нейронов, образуют обкладку нервных волокон, регулируют размер и морфологию сенсорных окончаний, а также играют важную роль в развитии нервной системы в ходе онтогенеза.

У дождевого червя Eisenia fetida, относящегося к типу кольчатых червей, глиальные клетки можно подразделить на несколько видов:

клетки нейрилеммальной глии имеют продолговатую форму и длинные отростки;
клетки субнейрилеммальной глии – мелкие, веретеновидные, несут немногочисленные отростки;
клетки поддерживающей-питающей глии окружают тела нейронов и экспрессируют глиальный фибриллярный кислый белок – молекулярный маркер астроцитов млекопитающих;
вокруг гигантских аксонов обвиваются особые глиальные клетки, формирующие изолирующую оболочку нервного волокна.
Мембраны клеток глии у дождевого червя располагаются очень близко к мембранам нейронов, формируя подобие межклеточных контактов, которые, возможно, участвуют в транспорте веществ от глиальных клеток к нейронам. Кроме того, в телах глиальных клеток часто обнаруживаются сложные везикулярные структуры, которые указывают на возможность секреции клетками каких-то веществ.

У другого хорошо изученного кольчатого червя – медицинской пиявки (Hirudo medicinalis) – каждый из 21 ганглиев включает ровно десять глиальных клеток. Две глиальные клетки формируют обкладку аксонов, шесть глиальных клеток окружают тела нейронов, и еще две гигантские глиальные клетки, тела которых достигают 100 мкм в диаметре, располагаются в сердцевине ганглия. Отростки гигантских глиальных клеток имеют длину около 350 мкм и интенсивно контактируют с дендритами нейронов. Иногда они даже проникают внутрь тел нейронов и образуют структуры, известные как трофоспонгии.

Примечательно, что глиальные клетки пиявки соединены друг с другом щелевыми контактами, сформированными белками иннексинами, и потому формируют настоящий функциональный синцитий (аналогичные щелевые контакты соединяют кардиомиоциты миокарда млекопитающих). У пиявки также имеются клетки микроглии, которые обеспечивают локальную иммунную защиту в ганглиях в ответ на повреждения тела.

Глиальные клетки, окружающие тела нейронов, и гигантские клетки по функциями примерно соответствуют астроцитам млекопитающих и играют гомеостатическую роль. В частности, клетки обкладки тел нейронов контролируют внеклеточную концентрацию ионов калия. Мембраны гигантских глиальных клеток обладают повышенной проницаемостью к ионам калия, поэтому на них поддерживается устойчивая гиперполяризация с потенциалом покоя около — 75 мВ.

Кроме того, гигантские глиальные клетки несут рецепторы к многим нейромедиаторам, в том числе ионотропные рецепторы глутамата, ацетилхолина и серотонина, а также метаботропные рецепторы глутамата, серотонина, миомодулина и, вероятно, пуринорецепторы типа P2Y и аденозиновые рецепторы. Эти клетки несут транспортеры для многих ионов и регулируют тканевой pH, а за счет транспортеров серотонина и ацетилхолина могут поглощать нейромедиаторы из синаптической щели и в дальнейшем осуществлять их катаболизм. Также гигантские глиальные клетки изменяют мембранный потенциал в соответствии с активностью нейронов и генерируют внутриклеточные кальциевые токи, однако, в отличие от глии млекопитающих, ионы кальция при этом не высвобождаются из внутриклеточных депо, а проникают в клетку извне через мембранные кальциевые каналы, подобно тому, как это происходит у C. elegans.

Строение ганглия пиявки с указанием основных видов глиальных клеток.

Изображение

У насекомых нейроглия хорошо выражена. В частности, у плодовой мушки Drosophilamelanogasterна долю глии приходится около 10 процентов клеток мозга. Глиальные клетки дрозофилы принято подразделять на следующие классы:

глия периферической нервной системы, образующая оболочку нервных волокон;
поверхностная глия, образующая барьер между нейронами и гемолимфой (подобие ГЭБ у млекопитающих). Поверхностную глию также подразделяют на периневральную глию (мелкие клетки, лежащие на поверхности ганглиев), и субпериневральную, или базальную глию (крупные уплощенные клетки, связанные между собой септированными контактами – уникальный для беспозвоночных вид межклеточных соединений). Периневральная глия ограничивает мозг как орган, образуя физический барьер, а субпериневральная глия регулирует транспорт веществ между мозгом и гемолимфой;
корковая глия, которая взаимодействует с телами нейронов в ЦНС;
глия нейропилей, которая покрывает залегающие в нейропилях аксоны и их синапсы;
глия трактов, образующую оболочку аксональных трактов, соединяющих между собой различные нейропили.

Основные типы нейроглии у насекомых на примере дрозофилы и млекопитающих.

Изображение

Поверхностная глия, корковая глия и глия нейропилей по функциям схожи с астроцитами млекопитающих и поддерживают гомеостаз нервной ткани. Поверхностная глия, подразделяющаяся на два слоя, образует физический и химический барьер мозга.

Корковая глия имеет паренхиматозное строение и окружает тела нейронов, причем, в отличие от глии млекопитающих, каждая клетка корковой глии одновременно взаимодействует с несколькими нейронами. Корковая глия обеспечивает трофическое снабжение нейронов и контактирует с барьером между гемолимфой и мозгом, сформированным поверхностной глией.

Кроме того, клетки глии обволакивают концы трахеол (тончайших трубочек, обеспечивающих газообмен и пронизывающих все тело насекомого), которые доставляют кислород к нервной системе. Глия нейропилей играет важнейшую роль в образовании новых синапсов и синаптической передаче. Глию нейропилей подразделяют на клетки обкладки, которые очерчивают границы нейропиля, и астроцитоподобные клетки, по морфологии близкие к астроцитам млекопитающих, которые, в частности, с помощью специальных транспортеров поглощают молекулы нейромедиаторов, тем самым модулируя активность синапсов.

У дрозофилы клетки глии обладают возбудимостью и способны к спонтанной или индуцированной активации сигнального пути ионов кальция, которые могут выходить как из клеточных депо (в теле клетки), так и входить в клетку извне через каналы в мембране (на отростках). Кроме того, клетки глии, поддерживающие гомеостаз, регулируют ионный баланс нервной ткани, а также поглощают молекулы нейромедиаторов из синаптических щелей и обеспечивают их катаболизм, в частности, именно глия удаляет молекулы гистамина и ГАМК и разрушает их. Любопытно, что у дрозофилы поломка транспортеров глутамата, функционирующих в клетках глии, не является фатальной, а приводит к преобладанию гомосексуального поведения.

Наконец, у насекомых глия обладает нейропротекторными свойствами и обеспечивает питание нейронов. Например, в сетчатке медоносной пчелы глиальные клетки снабжают нейроны аланином, который далее превращается в пируват, из которого нейроны извлекают энергию. Гибель глиальных клеток приводит к скорой смерти нейронов, и у мух с наследственными дефектами в функционировании глии наблюдается активная нейродегенерация. Некоторые глиальные клетки насекомых способны к фагоцитозу и могут функционировать как локальные иммунные клетки, подобно микроглии млекопитающих.

У дрозофилы клетки глии образуют особые нейрогенные ниши, в которых пролиферируют и созревают нейробласты. Пролиферация и дифференцировка нейробластов находится под контролем глиальных клеток разных видов.

http://neuronovosti.ru/glia-evolution1/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 22 июл 2020 09:12 
Не в сети
Активный участник

Зарегистрирован: 28 май 2010 20:26
Сообщений: 2392
Американские ученые опровергли теорию естественного отбора Дарвина

Исследователи Университета Дьюка заявили, что дружелюбие и сотрудничество живых организмов являются главным принципом "эволюционного выживания", передает "Мир 24".

Данная версия опровергает теорию естественного отбора Чарльза Дарвина, согласно которой ключевым фактором эволюции является конкуренция. Такое предположение сделали эволюционные антропологи Брайан Хэйр и Ванесса Вудс в книге "Выживание самых дружелюбных", пишет The Washington Post.

По мнению специалистов, естественный отбор не имеет ничего общего с "уничтожением конкурентов" ради выживания, а скорее призывает "работать вместе". В частности, исследователи приводят в пример собак. Они "сотрудничают с людьми" в отличие от волков, которым приходится бороться за выживание.

"К сожалению, близкий родственник собак, волк, по этой причине находится под угрозой исчезновения в тех немногих местах, где живет", – объяснил Хэйр. Ученые ссылаются на исследования, которые показывают, что большие, сильные и агрессивные животные всю жизнь испытывать стресс, который истощает организм.

Также антропологи утверждают, что Homo sapiens выжил, так как был дружелюбным. Это позволило совершить когнитивный скачок, который дал преимущество над другими видами. Исследователи также привели в пример цветущие растения, которые привлекают животных и насекомых для распространения своей пыльцы, образуя партнерство.

Ранее ученые обнаружили в мозге мышей и крыс нейроны, стимуляция которых погружает животное в состояние, подобное зимней спячке. Не исключено, что похожие нейронные структуры есть и у людей.
Подробнее: https://www.m24.ru/news/nauka/22072020/ ... ce=CopyBuf


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 29 июл 2020 08:30 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
ИНТЕЛЛЕКТ, СОЗНАНИЕ, ПСИХИКА, ЭМОЦИИ, РЕЧЬ И ИСКУССТВО У ЖИВОТНЫХ

Есть ли у животных зачатки мышления? Эмоции - такие же как у человека? А способны ли они на искусство и религиозные ритуалы?

Зоя Зорина — доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией физиологии и генетики поведения кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ, автор более 150 научных статей и монографий.

Доклад «Горилла шутит - собака улыбается? Интеллект, сознание, психика, эмоции, речь и искусство у животных».

9:15 Три основных группы заблуждений и мифов относительно поведения животных
1. У животных нет зачатков мышления или наоборот, к проявлениям мышления относят более простые поведенческие акты другой природы;
2. У животных есть все эмоции, присущие человеку, включая ревность, зависть, скорбь, склонность к самоубийству и т.п.
3. У животных есть зачатки искусства и религиозных ритуалов.
10:58 Что такое мышление?
26:08 Миф «Психику человека и животных разделяет непреодолимая пропасть»
27:25 Миф «У животных есть все эмоции, присущие человеку, включая ревность, зависть, скорбь и т.п.»
29:04 Миф о китах, выбрасывающихся на берег
29:59 «Зарождение у животных религии»
33:16 Список источников
34:12 Дискуссия с «вредном оппонентом» раунда – биоинформатиком Александром Панчиным
47:35 Ответы на вопросы зрителей

phpBB [media]


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 29 июл 2020 08:32 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Мы верим, что вы щедрые, но не надо: почему нельзя кормить птиц летом

Эксперты обратились к петербуржцам с просьбой не подкармливать уток, чаек, голубей, ворон и других птиц. Особенно летом. И на это есть ряд причин, причём некоторые – совсем не очевидные.

В теплое время года никакие виды птиц не нуждаются в подкормке: естественного корма достаточно, и птицы сами способны найти пищу гораздо более полезную, чем хлеб. И не стоит обращаться внимание на то, что птицы держатся поблизости от мест подкормки: они могут делать это по привычке.

Орнитологи подчеркивают, что дело здесь не только в полезности пищи. Подкормка может помешать птенцам и молодым птицам научиться самостоятельно добывать пищу. И ещё один неочевидный аргумент против: регулярная подкормка способствует угасанию инстинкта перелётов у птиц. И когда наступает зима, водоёмы замерзают, а еды становится меньше, птицы могут погибнуть.

https://vk.com/id18738202?w=wall-59570153_173145


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 29 июл 2020 08:46 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Вторичные дендриты нейронов дрозофил разрослись стохастически.

Ученые определили принципы эмбрионального развития разветвленных дендритных деревьев нейронов дрозофил: рост крупного первичного отростка строго определен, а перпендикулярные вторичные дендриты удлиняются стохастично — то растут, то уменьшаются и меняют направление. Ключевой для формирования структуры дендритного дерева оказалась внутренняя регуляция: соприкоснувшись, отростки «отталкиваются» и начинают уменьшаться, но не могут сжиматься дальше ближайшего разветвления. Препринт статьи доступен на портале bioRxiv.

Дендритные деревья — система принимающих сигналы отростков нейронов — сильно отличаются у разных типов нервных клеток. У биполярных нейронов, например, от тела в противоположные стороны отходит два пучка дендритов, у звездчатых отростки расходятся во все стороны, а у клеток Пуркинье все обширное дерево находится в одной плоскости.

На формирование, рост и ветвление дендритов влияют многочисленные внутриклеточные факторы, сигналы других клеток и активность самих нейронов. Однако нам до сих пор неизвестно, что именно определяет геометрию дендритного дерева, является ли его формирование стохастичным вероятностным процессом или же оно строго детерминировано. Иными словами, мы не знаем, определен ли рост каждой ветви факторами среды или же заложены лишь базовые принципы роста дерева.

Французские ученые из Университета Экс-Марсель под руководством Томаса Лекуи (Thomas Lecuit) проследили за формированием дендритного дерева нейронов плодовых мушек Drosophila melanogaster в ходе эмбрионального развития. У нервных клеток, которые выбрали для исследования, есть два основных дендритных ствола, которые отходят от тела нейрона (крупный и мелкий), а вторичные ветви отходят от них перпендикулярно — в итоге получается структура, напоминающая ершик для бутылок.

Для начала исследователи оценили структуру дендритного дерева на четырех стадиях личиночного развития, а затем визуализировали формирование системы отростков на всем протяжении эмбриогенеза. Оказалось, что у личинок нейроны растут пропорционально всему организму, однако их структура не меняется: количество первичных, вторичных и третичных отростков, их относительная длина и положение закладывались ещё в ходе эмбрионального развития.

Рост дерева происходил следующим образом: сначала появлялся и рос крупный первичный отросток, через час на нем начинали появляться динамичные перпендикулярные выросты, которые то вытягивалсь, то снова уменьшались, а на них — множество мелких третичных отростков. Через несколько часов вторичные дендриты стабилизировались, число третичных сокращалось и структура переставала меняться.

Обязательный рост первичного дендрита в определенном направлении может указывать на то, что его развитие детерминировано. Действительно, ученые обнаружили, что в большинстве случаев на мембране первичных отростков или параллельно им присутствует белок адгезии E-кадгерин, а при повреждении верхушки дендрит всегда восстанавливается и продолжает расти в том же направлении. Рост вторичных дендритов оказался гораздо более динамичным: они появлялись и исчезали, их длина варьировала, число колебалось от 10 до 25 на один первичный отросток, а направление не было постоянным.
Ученые предположили, что первичные дендриты растут детермеинированно, а вторичные — стохастично. Тогда они построили математическую модель развития дендритного дерева. В качестве начальной фазы взяли нейрон с полностью сформированным первичным отростком и задавали следующие параметры: частоту появления новых ответвлений (вторичных или третичных), скорость роста или уменьшения отростков, вероятность переключения с роста на сжатие. Кроме того, в модель добавили другие признаки, которые наблюдали у дрозофил: отталкивание дендритов (если кончики двух отростков соприкасаются, они перестают расти и уменьшаются), постепенное замедление роста и то, что вторичный дендрит не мог сжиматься дальше ближайшего ответвления третичного отростка — достигнув развилки, он снова начинал расти.

При запуске модели с разными параметрами получалось воссоздать различные типы дендритных деревьев, более или менее плотные и ветвистые. В том числе удалось повторить развитие системы отростков, которое наблюдали у дрозофил в первой части работы.

В дальнейшем было бы интересно проследить за формированием дендритных деревьев других типов и понять, где записаны правила развития отростков. Вполне возможно, что статистические принципы заложены генетически, и их изучение поможет лучше понять, как происходит кодирование формы в генах.
На рост нейронных отростков влияют психоделики: под их воздействием дендриты дрозофил отращивают больше ответвлений дендритов. Благодаря этому вещества могут помочь обратить атрофию нейронов при психических расстройствах.

https://nplus1.ru/news/2020/07/14/dendr ... hing-rules


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 08 авг 2020 22:17 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
В растениях нашли скопления амилоида.

Российские исследователи обнаружили в семенах гороха посевного (Pisum sativum) амилоидоподобные скопления запасных белков, в первую очередь вицилина, сообщается в PLoS Biology. Это первый случай, когда растительные белки находят в такой форме. Амилоидные скопления вицилина образуются в клетках семядолей гороха, их содержание растет по мере созревания семени, а после прорастания падает. Они не распадаются под воздействием пищеварительных ферментов и при варке, сохраняются после консервирования и в больших концентрациях токсичны для клеток млекопитающих.

Амилоид (амилоидные волокна, бляшки и прочее) — это скопление молекул белков, прочно связанных бета-складчатыми листами. Они способны к самоорганизации: если несколько молекул белка перешло в форму амилоида, то и соседние молекулы тоже ее примут. Кроме того, белки в амилоидах часто образуют связи с полисахаридами или некоторыми другими молекулами. Эти стойкие образования выявляют у больных различными тяжелыми и неизлечимыми недугами, в том числе болезнью Альцгеймера. Некоторое количество амилоидов присутствует и в здоровых клетках, например в гиппокампе млекопитающих и грибовидных телах насекомых, и способствует запоминанию. Важны они и для хранения пептидных гормонов, создания биопленок (у бактерий), формирования специализированных гиф (у грибов) и ряда других целей.

Интересно, что хотя слово «амилоид» связано с крахмалом и изначально использовалось для обозначения углеводов растительной клетки (и до сих пор амилопластами называют структуры, образующие крахмал), у растений белков в форме амилоидных скоплений еще не находили. Однако биоинформатический анализ последовательностей аминокислот в составе различных растительных белков показал, что существование амилоидов в клетках этой группы организмов возможно: грубо говоря, аминокислоты в некоторых белках стоят в таком порядке, что могут образовать характерные для амилоидов структуры. Согласно ему, наиболее вероятные кандидаты на образование амилоидов в растениях — глобулиновые белки «размером» 11S и 7S (единиц Сведберга; определяют скорость осаждения, но не реальный размер молекулы)

Авторы этого анализа, сотрудники Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии и еще нескольких российских научных учреждений во главе с Антоном Нижниковым проверили состояние ряда глобулиновых белков в семенах одного из модельных растений — гороха посевного (Pisum sativum). За содержанием различных белков в семенах следили с момента их образования до прорастания. Амилоиды выявляли жидкостной хроматографией, а также действием ионных детергентов (в отличие от других форм белков, амилоидные скопления после такого воздействия сохраняются).

Оказалось, что амилоидные скопления в семенах гороха есть, и большую их часть образует белок вицилин. Они служат одним из источников азота для проростков. Больше всего их оказалось в семядолях — структурах семени, где обычно бобовые запасают питательные вещества для зародышей. Содержание вицилиновых амилоидных скоплений росло по мере созревания семени, но после его прорастания падало. По всей видимости, такая форма хранения белка помогает стабилизировать его до момента, пока он не понадобится молодому растению.

Амилоидные скопления удалось извлечь из семян и посмотреть на их свойства in vitro и действие на другие организмы. Их присутствие в среде с неамилоидными молекулами вицилина способствовало тому, что вторые тоже формировали скопления. На поверхности клеток кишечной палочки и в клетках дрожжей они вели себя так же. В вареных и консервированных семенах гороха тоже присутствовали амилоидные фибриллы вицилина. Они оказались стойкими к воздействию ферментов, разрушающих белки, но распадались под направленным действием ультразвука.

Когда вицилиновый амилоид вводили в культуры клеток дрожжей в концентрации 0,5 микромоль на миллилитр и выше, почти все они гибли. То же происходило и с культурой клеток аденокарциномы толстой кишки человека DLD1. Стоит учесть, что в семенах гороха концентрация амилоида значительно ниже, поэтому такие результаты не означают, что есть горох опасно для здоровья.

Наверняка вицилин не единственный растительный протеин, способный образовывать амилоидные скопления. Искать другие похожие по свойствам белки следует в семенах и других частях растений, которые используются для переживания неблагоприятных условий. Исключительная стойкость амилоидов ко внешним воздействиям делает их надежной формой хранения белков.

Семя — удивительно стойкая структура. Она может храниться без потери жизнеспособности десятки, а то и тысячи лет. Самые старые семена, которые удалось прорастить, — это семена иудейских финиковых пальм возрастом около двух тысяч лет. А живые зародыши извлекли (и вырастили из них полноценные особи) из еще более старых семян смолевки узколистой (или, по некоторым данным, зорьки сибирской) возрастом 31800 лет. В обоих случаях сохранить «посадочный материал» помог климат: косточки финиковой пальмы до прибытия ученых лежали в жарком месте с очень низкой влажностью на юго-западном побережье Мертвого моря, а плоды смолевки — в многолетней мерзлоте на северо-востоке Якутии.

https://nplus1.ru/news/2020/07/25/garden-pea-amyloid


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 08 авг 2020 22:20 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Собачья обработка речи оказалась похожа на человеческую.

Венгерские ученые выяснили, что обработка речевых стимулов в мозге собак происходит, как и у людей, иерархично: интонация услышанного обрабатывается низшими отделами и быстрее, а вот смысловая наполненность — уже участками коры, занимая гораздо больше времени. Чтобы это выяснить, ученые положили собак в МРТ-сканер и дали им послушать либо знакомые хвалебные слова, либо служебные части речи — все с разной интонацией. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Считается, что речь локализована в левом полушарии головного мозга, так как именно там находятся основные (и самые изученные) зоны ее обработки — области Брока и Вернике. Это, однако, не совсем правильное допущение: в обработке речи действительно принимают участие, в основном, участки лобной и височной долей левого полушария, но и правое полушарие тоже играет свою роль, пусть и меньшую — то есть в речевых отделах головного мозга наблюдается определенная иерархия.

Интересно, что латерализация речи в правом и левом полушарии наблюдается не только у людей, а, например, еще и у собак. В 2016 году ученые из Будапештского университета под руководством Анны Габор (Anna Gábor) с помощью фМРТ-эксперимента показали, что левое полушарие мозга собак активируется в ответ на осмысленную речь независимо от интонации, а вот активность правого полушария как раз зависит от интонации.

При этом остается непонятным, иерархично ли участие отдельных участков мозга собак в обработке речи. В новой работе Габор и ее коллеги решили это проверить — и снова провели фМРТ-эксперимент: в нем приняло участие 12 питомцев — те же самые собаки, которые участвовали в предыдущем эксперименте. Все участники были обучены лежать в сканере неподвижно в течение восьми минут.

Для исследования ученые отобрали шесть слов: три слова, которые обычно используют для похвалы (например jól van — «отлично»), и три частотных, но бессмысленных для собак слова (например, mégsem — «[еще] не»). Все слова исследователи произнесли и записали, проговаривая с двумя интонациями: восхваляя питомцев и нейтрально.

Чтобы проследить за тем, какие участки мозга собак вовлечены в обработку разных аспектов речи, ученые включали записанные слова несколько раз: в соответствии с гипотезой адаптации, активность тех участков, которые отвечают за обработку определенных аспектов стимула, будет снижаться при повторяющейся демонстрации.

Анализ фМРТ-данных показал, что за обработку просодии, то есть интонационных особенностей речи, в мозге собак отвечает крыша среднего мозга — отдел, участвующий в обработке звуковых сигналов: его активность значительно (p < 0,001) снижалась в ответ на повторение стимула, но зависела только от интонации, а не от лексической наполненности слова.

При этом обработка лексической составляющей происходила уже в корковых областях — со специализацией в правом полушарии, что подтверждает полученные в предыдущем исследовании результаты: осмысленные и просодически помеченные слова (то есть, например, слово «хороший», выраженное с похвалой) обрабатываются больше правым полушарием, чем левым. Кроме того, адаптация активности мозга для обработки интонации наблюдалась только при кратковременном повторении, а обработка смысла — уже при длительном.

В целом, ученые показали, что в мозге собак также присутствует определенная иерархия, характерная для процессов обработки речи мозгом человека: сначала, более глубинными структурами и гораздо быстрее, обрабатывается интонация, а уже затем — смысловая наполненность. При этом авторы уточнили, что это не означает, что вовлеченный в процесс нейронный механизм в действительности отвечает за обработку речи. Напротив, авторы заключили, что иерархия речевой обработки попросту не ислючительно человеческая.

Собаки — не самые удивительные участники фМРТ-экспериментов. Пару лет назад в сканер, например, удалось засунуть пятерых нильских крокодилов: участникам давали послушать Баха, проверяя, как те будут обрабатывать слуховые стимулы в зависимости от сложности.

https://nplus1.ru/news/2020/08/04/dogs-and-speech


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 10 дек 2020 13:57 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Птенец Золотистой ржанки - мастер маскировки

Изображение

https://vk.com/id18738202?z=photo-44747 ... 8202_10463


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 10 дек 2020 14:37 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Жителей Удмуртии просят самостоятельно не спасать замерзающих лебедей!

Министерства природных ресурсов Удмуртии прокомментировало публикации в СМИ и соцсетях и обращения граждан о замерзающих лебедях. А специалисты – орнитологи предупреждают, что спасать птиц самостоятельно своими силами, оказывается, категорически нельзя!
Лебеди часто остаются осенью на водоемах до появления льда. Когда лед встает, птицы перемещаются в центр водохранилищ или в проточные места – лед там встает гораздо позже. Холодная вода не мешает крылатым питаться и набираться сил перед дальним перелетом. То, что лебеди задерживаются на водоемах, - это нормально. Они улетят сами когда посчитают нужным.

Охрана и регулирование использования диких животных и птиц на территории республики относится к полномочиям Минприроды Удмуртии. Инспекторы ведомства регулярно выезжают на замерзающие водоемы с обитающими там лебедями. Птицы, у которых отсутствуют повреждения и имеется корм, обитают на водных объектах до декабря даже при минусовых температурах, после чего улетают. Наблюдение за ними продолжают, пока они не покинут место обитания.

Пожарные-спасатели так же, как и обычные граждане, не могут и не имеют права изымать животных или птиц из среды их обитания. Это запрещается по закону.

При этом, жителей призывают обращаться в Минприроды Удмуртии и Главное управление МЧС России по республике, если они заметят раненых или вмерзших в лед лебедей. Подобный случай произошел 31 октября на пруду вблизи д. Нынек Можгинского района.

https://vk.com/id18738202?w=wall-81909888_6928


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 25 июл 2021 18:17 
Не в сети
Активный участник

Зарегистрирован: 28 май 2010 20:26
Сообщений: 2392
Ученые определили роли отдельных особей в муравейнике

Ученые из лаборатории поведенческой экологии Института систематики и экологии животных СО РАН исследовали распределение поведенческих черт и когнитивных функций в колониях муравьев в зависимости от того, как они добывают пищу.
В исследованиях последних лет ученым-мирмекологам удалось обнаружить у муравьев феномен личности, находящийся в тесной взаимосвязи с механизмами их самоорганизации. В этологии — науке о поведении животных — понятие «личности» существенно отличается от термина, применяющегося к людям. Он обозначает сохранение у индивидуумов в разных обстоятельствах устойчивого сочетания разных поведенческих свойств, таких как уровень агрессивности, исследовательская активность, подвижность, смелость или робость, память, способность к обучению.

«Мы исследовали разные виды муравьев для разных целей. Для изучения "личностных" характеристик мы выбрали виды, обладающие, во-первых, сложной социальной системой. Во-вторых, у выбранных нами видов члены касты рабочих все примерно одинаковые, среди них нет разделения на субкасты — скажем, солдат с их огромными головами и челюстями, микроскопических нянек и средних по размеру фуражиров. К таким видам, у которых разделение функций в многочисленной и сложно устроенной семье основано только на поведенческих, а не на морфологических характеристиках, относятся хорошо всем знакомые рыжие лесные муравьи. Наши многолетние эксперименты выявили у этих видов систему коммуникации, превосходящую своей сложностью и эффективностью всем известный язык танцев медоносных пчел. По нашему мнению, эта система основана на когнитивной специализации рыжих лесных муравьев, которая опирается на их "личностные" характеристики», — рассказала заведующая лабораторией ИСиЭЖ СО РАН профессор Новосибирского государственного университета, доктор биологических наук Жанна Резникова.

Сотрудники ИСиЭЖ СО РАН впервые изучили когнитивные способности и особенности поведения отдельных особей. Как оказалось, от этих характеристик зависит профессиональное разделение на разведчиков, фуражиров, пастухов, охранников. Ученые задались вопросом — профессия выбирает муравья или муравей выбирает профессию? Как выяснили исследователи, скорее профессия выбирается под муравья на основе определенного набора качеств, причем специализация закрепляется на всю жизнь.

Определить личностные особенности рыжих лесных муравьев помогла серия лабораторных тестов. Об уровне агрессии говорила разная реакция во время встреч с жужелицами — конкурентами и врагами муравьев. Исследовательская деятельность измерялась количественной оценкой времени, затраченного муравьями на взаимодействие с пластиковыми моделями, имитирующими элементы естественной среды: камни, стволы деревьев, стебли травы. Пространственная ориентация оценивалась, исходя из способности запоминать последовательность поворотов в лабиринте бинарного дерева.

«Охранниками становятся те особи, которые уже в раннем возрасте проявляют агрессивность и без колебаний бросаются защищать общие ресурсы. Наши недавние эксперименты выяснили, что пастухи обладают лучшей памятью и способностями к обучению, чем охотники. А интеллектуальной элитой, составляющей около 1% муравейника, являются разведчики», — добавляет Жанна Резникова.

Муравьи постоянно обмениваются жизненно важной для всего сообщества информацией о найденных источниках пищи. После того как разведчик обнаружил пищу, он должен тем или иным способом сообщить фуражирам данные о ее расположении. Исследователи выделяют несколько основных типов мобилизации на источник пищи. У огромного количества видов муравей-разведчик, обнаружив еду, оставляет на пути к гнезду пахучий след, по которому затем ориентируются фуражиры.

«В этой системе массового рекрутирования все рабочие хотя и различаются по своим "личностным" качествам (например, сочетание смелости, подвижности, исследовательской активности), но каждый может поучаствовать в фуражировке и как разведчик, и как мобилизуемый, — объясняет Жанна Резникова. — У некоторых видов привлечение к пище основано на парном взаимодействии разведчиков и фуражиров: в таком тандеме муравей, найдя пищу, быстро приводит к ней еще одного. Значительно меньшее число видов обладает групповой системой мобилизации, опирающейся на взаимодействие лидеров и небольших временных коллективов для решения возникающей задачи. Свойствами лидеров обладают уже не все особи, а лишь имеющие склонность к такой деятельности. Но роль лидеров непостоянна. Возникнет другая задача, и решать ее будет новый временный коллектив. И наконец, система, основанная на действиях интеллектуальной элиты — лидеров-разведчиков. У них разведчики работают на постоянной основе, большую часть своей жизни, взаимодействуют с постоянными по составу рабочими группами фуражиров и передают им точную информацию о координатах цели».

Посвященная исследованию статья вышла в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.


https://годнауки.рф/news/1986/?utm_sour ... 8027463996


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 10 окт 2021 21:16 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Несмотря на крошечный мозг, навозные жуки на удивление неплохие навигаторы, способные двигаться прямо, перекатывая шарики из экскрементов. Но судя по всему, таланты этого насекомого еще удивительнее, чем считалось ранее. Навозные жуки, совсем как древние мореплаватели, могут ориентироваться по звездному небу и мерцанию Млечного Пути, выяснили ученые.

«Мы впервые увидели, как живое существо использует Млечный Путь для ориентации, - рассказывает автор исследования Мари Даке, биолог из Лундского университета в Швеции. – К тому же это первый пример того, как насекомое может использовать звезды».

Обнаружив свежую кучку экскрементов, навозные жуки формируют большой шар и катят его прочь. А вот недавно Мари Даке и ее коллеги выявили, что насекомые взбираются на свой шар навоза и танцуют кругами перед тем, как укатить его. И этот танец – вовсе не проявление радости; так жуки осматривают небо и находят ориентиры.

«Дорсальная (верхняя) часть глаз навозного жука приспособлена для того, чтобы анализировать направление поляризации света, т.е. направление, в котором колеблются световые волны», - рассказывает ученая. Таким образом, когда жук смотрит вверх, то воспринимает солнце, луну и характер распределения внешнего поляризованного света.

Даке и ее коллеги решили выяснить, могут ли навозные жуки кроме этих указателей использовать для навигации звезды, как птицы, тюлени и люди. Ведь как они резонно отметили, эти насекомые каким-то образом двигаются прямо и в чистые, безлунные ночи.

С этой целью исследователи засекли, сколько навозному жуку Scarabaeus satyrus потребовалось времени на пересечение круглой площадки с высокими стенами, закрывающими верхушки деревьев и другие наземные ориентиры. Они проводили эксперимент в Южной Африке под лунным, безлунным и облачным небом. В некоторых экспериментах у жуков были картонные козырьки, не дававшие им посмотреть вверх. По результатам исследования насекомым, обзору которых мешали облака или козырек, сложнее было двигаться прямо, и у них гораздо больше времени ушло на то, чтобы пересечь площадку.
Далее исследователи поместили экспериментальную установку в планетарий, чтобы понять, какую же информацию жуки получают со звездного неба. Они повторили испытания в различных условиях: демонстрируя лишь самые яркие звезды, диффузную полосу Млечного Пути или полное звездное небо. Пересечение площадки у насекомых заняло приблизительно одинаковое время под видимым Млечным Путем и усыпанным звездами небом. В других условиях они двигались медленнее.

Предыдущие эксперименты продемонстрировали, что навозные жуки другого вида, S. zambesianus, неспособны прямо катить шарики навоза в безлунные ночи, когда галактика Земли, Млечный Путь, находится за горизонтом. В совокупности результаты исследований указывают, что навозные жуки используют градиент света именно Млечного Пути.

Однако эта методика доступна только для жуков, обитающих в тех регионах, где галактика видна. «Я не знаю, что они делают в Северном полушарии», - отметила Мари Даке.

https://vk.com/id18738202?w=wall-158517550_9856


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 27 окт 2021 20:46 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
У мышей найдены нейроны, отвечающие за утешение расстроенных товарищей.

Важную роль в социальной жизни многих млекопитающих и птиц играет аллогруминг — дружеские прикосновения, поглаживания или уход за мехом (перьями) другой особи. Такие действия укрепляют аффилиативные (дружеские) связи между особями. Иногда аллогруминг используется для утешения сородичей, попавших в беду. Среди грызунов такое поведение было обнаружено у моногамных полевок. Новое исследование американских биологов показало, что обычные лабораторные мыши — классические модельные животные, для которых разработаны мощнейшие исследовательские методики, — тоже утешают стрессированных знакомцев при помощи аллогруминга. Стресс определяется по запаху: умиротворенную мышь будут утешать, если перенести на нее запах стрессированной. Как выяснилось, за это поведение отвечает особая популяция ГАМКергических нейронов медиальной амигдалы (MeA), производящих нейропептиды тахикинины и посылающих сигналы в медиальную преоптическую область гипоталамуса. По рисунку активности нейронов MeA можно определить, общается ли мышь со спокойным сородичем или со стрессированным и будет ли она его утешать. Другие нейроны MeA отвечают за обнюхивание сородичей, третьи — за самогруминг, а возбуждение четвертых ведет к нападению на сородича. Дальнейшие исследования покажут, есть ли у приматов похожие нейронные контуры для утешения товарищей и других форм социального поведения, и если да, то унаследованы ли они от общих с мышами предков или возникли независимо.

Эмпатия, взаимопомощь и забота о ближнем характерны для многих социальных животных, включая людей. Аллогруминг, или социальный груминг (см. Social grooming) — распространенная форма просоциального поведения, которую некоторые животные, по-видимому, используют для утешения стрессированных сородичей (как правило, членов своей группы: обычно с незнакомцами так себя не ведут). Аллогруминг описан у многих животных (включая птиц, грызунов, псовых, лошадей и приматов), но его нейробиологические основы изучены слабо.

Среди грызунов использование аллогруминга не просто для поддержания социальных связей, а именно для утешения расстроенных сородичей до сих пор было надежно установлено только у двух видов моногамных полевок (см. новость Моногамные полёвки способны жалеть друг друга («Элементы», 30.01.2016) и более позднюю статью L.-F. Li et al., 2019. Involvement of oxytocin and GABA in consolation behavior elicited by socially defeated individuals in mandarin voles). Показано, что у полевок в этом поведении из отделов мозга задействованы передняя поясная кора и паравентрикулярное ядро гипоталамуса, а из нейромедиаторов — окситоцин и ГАМК.

Новое исследование нейробиологов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показало, что обычные лабораторные мыши (Mus musculus) тоже жалеют расстроенных товарищей и используют аллогруминг, чтобы их утешить. А значит, можно изучать это явление на классическом модельном объекте, для которого существует миллион мощнейших генетических и нейробиологических исследовательских методик.

«Утешающий аллогруминг» у мышей был выявлен при помощи методики, испытанной ранее на моногамных полевках (рис. 2). Сначала две мыши одного пола (опыты проводились и на самцах, и на самках) жили в одной клетке не менее 5 недель. После этого они уже хорошо знакомы и не безразличны друг другу. Потом мышей разлучали: тестируемая особь («субъект» на рис. 2) оставалась в своей клетке, а другую мышь («партнера») отсаживали и либо подвергали стрессу, либо нет. Использовали три варианта стресса: слабые удары током по ногам, бросание в воду на 5 минут и помещение на 30 минут в тесную камеру, где мышь не может двигаться. После этого партнера возвращали в домашнюю клетку и регистрировали поведение обеих мышей в течение 13 минут.

Рис. 2. Схема эксперимента, показавшего, что тестируемая мышь (subject) намного чаще использует аллогруминг, то есть перебирает и вылизывает шерстку своего соседа (partner), если сосед пережил стресс. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Изображение

Чтобы сделать анализ поведения более объективным, исследователи научили нейросеть различать в видеозаписях такие виды поведения, как обнюхивание, самогруминг и аллогруминг. Попутно выяснилось, что каждый из трех видов поведения имеет свои уникальные пространственно-временные характеристики, по которым их можно уверенно идентифицировать.

Эксперименты показали, что субъект намного активнее вылизывает и перебирает шерсть партнера, если тот пережил стресс (любой из трёх), чем если с партнером за время разлуки ничего плохого не случилось. И самцы, и самки ведут себя в этом плане одинаково. На частоту и продолжительность вылизывания самого себя (самогруминг) стресс партнера не влияет. У партнеров после стресса социальная активность не росла, а снижалась: они реже по своей инициативе подходили к субъекту. Поэтому усиленный аллогруминг нельзя объяснить тем, что партнер активно просил поддержки у субъекта.

Известно, что грызуны определяют стресс сородичей по запаху. Это подтвердилось: ученые переносили запах стрессированной мыши (при помощи аногенитального мазка) на не подвергавшегося стрессу партнера, и в результате субъект начинает его жалеть и ласкать точно так же, как если бы тот сам пережил неприятный опыт.

Ученые также убедились, что груминг на самом деле успокаивает партнера: после общения с субъектом стрессированные партнеры свободнее передвигались по открытой арене и меньше времени проводили, прячась в уголке. Этот эффект исчезал, если стрессированному партнеру позволяли общаться с субъектом только через сетку. Стало быть, запаховых, слуховых и зрительных стимулов, исходящих от субъекта, недостаточно для утешения партнера: нужны именно прикосновения.

Таким образом, удалось показать существование утешающего аллогруминга у мышей. Теперь можно было приступать к изучению нейробиологических основ этого поведения.

Ученые сосредоточились на медиальном ядре миндалевидного тела (медиальная амигдала, MeA). Это важный компонент «социального мозга» (см.: Нейронные сети, отвечающие за социальное поведение, эволюционируют очень медленно, «Элементы», 14.06.2012), одна из функций которого — обработка социально-значимых обонятельных стимулов.

При помощи микроэндоскопов, вставленных мышам в мозг, и кальциевой визуализации (см. Calcium imaging) ученые обнаружили, что некоторые нейроны MeA возбуждаются в присутствии спокойного (но не стрессированного) партнера, а другие, наоборот, возбуждаются, только если партнер стрессирован. Корреляции настолько строгие, что, глядя на активность этих нейронов, можно точно сказать, с каким партнером сейчас общается мышь — с умиротворенным или стрессированным.

Выяснилось также, что в MeA есть особые популяции нейронов, возбуждающиеся при обнюхивании, самогруминге и аллогруминге. Эти три подмножества нейронов пересекаются лишь отчасти. Например, 7% нейронов MeA возбуждаются и при аллогруминге, и при обнюхивании, 34% — при обнюхивании, но не при аллогруминге, 9% — при аллогруминге, но не при обнюхивании. Наблюдая за активностью нейронов MeA, можно с высокой точностью определить, занимается ли мышь самогрумингом, обнюхиванием, аллогрумингом или не делает ничего из перечисленного. Более того, когда мышь начинает копаться в шерсти партнера, по активности «нейронов аллогруминга» в MeA можно предсказать, как долго она будет этим заниматься.

Выяснив всё это, исследователи перешли к использованию еще более высокотехнологичных оптогенетических (см. Optogenetics) и генно-инженерных методов (один только список искусственных вирусов, вводившихся мышам в те или иные отделы мозга, содержит 18 наименований! ), чтобы установить природу нейронов MeA, контролирующих утешающий аллогруминг.

Среди нейронов MeA есть глутаматергические (производящие глутамат в качестве своего главного нейромедиатора) и ГАМКергические. Оказалось, что во время аллогруминга активны ГАМКергические нейроны. Если подавить их активность оптогенетическими методами, то мыши резко перестают утешать своих стрессированных партнеров. Далее выяснилось, что в аллогруминге задействованы не все ГАМКергические нейроны MeA, а только одна их разновидность (субпопуляция), производящая нейропептиды тахикинины (см. Tachykinin peptides), кодируемые геном Tac1. Если эти нейроны искусственно активировать, то аллогруминг, направленный на стрессированных партнеров, резко усиливается (усиливается также и нежность по отношению к нестрессированным партнерам, но в меньшей степени, чем к стрессированным). Если же активность ГАМКергических нейронов MeA, экспрессирующих Tac1, искусственно уменьшить, то интенсивность аллогруминга снижается. Другие субпопуляции ГАМКергических нейронов MeA, производящие другие нейропептиды (соматостатин и холецистокинин), не влияют на аллогруминг. Более того: искусственное возбуждение тех ГАМКергических нейронов MeA, которые не экспрессируют Tac1, стимулирует не ласку и нежность, а агрессию, то есть мышь атакует партнера вместо того, чтобы его утешать.

Попутно исследователи идентифицировали и ту популяцию нейронов MeA, которая контролирует самогруминг. Оказалось, что за этот поведение тоже отвечают нейроны, экспрессирующие Tac1, но только не ГАМКергические, а глутаматергические. Если их искусственно возбудить, мышь начинает чиститься и прихорашиваться, а если заблокировать — становится безразличной к красоте и гигиене.

Хотя все эти популяции нейронов MeA, контролирующие разные аспекты социального поведения (аллогруминг, самогруминг, обнюхивание, агрессию), различаются биохимически (производят разные наборы нейропептидов и медиаторов), пространственно они никак не обособлены, то есть разбросаны по MeA более или менее случайным образом.

Авторы не успокоились на достигнутом и решили выяснить, куда идут аксоны ГАМКергических нейронов MeA, экспрессирующих Tac1. Оказалось, что они идут в два отдела гипоталамуса: медиальную преоптическую область (medial preoptic area, MPOA) и вентральное премаммилярное ядро (ventral premammillary nucleus, PMv). Сложные дополнительные эксперименты (примерное представление об их сложности дает рис. 3) показали, что аллогруминг стимулируется активностью не всех ГАМКергических нейронов MeA, экспрессирующих Tac1, а только тех из них, чьи сигналы поступают в MPOA (но не тех, чьи аксоны идут в PMv). Про MPOA известно, что этот отдел гипоталамуса играет важнейшую роль в половом и родительском поведении, и что он чувствителен к окситоциновым и вазопрессиновым сигналам, приходящим из других областей гипоталамуса. Забота о детенышах у млекопитающих включает в себя облизывание и уход за мехом, то есть аллогруминг, направленный на детеныша. Теперь стало ясно, что MPOA задействована также и в утешающем аллогруминге, направленном на взрослых сородичей того же пола (а участие окситоцина в этом поведении было ранее показано на моногамных полевках). MPOA анатомически различается у самцов и самок (см.: Sexually dimorphic nucleus), однако полученные в данном исследовании результаты относятся к обоим полам в равной мере.

Рис. 3. Схема эксперимента, показавшего, что за аллогруминг отвечают ГАМКергические, экспрессирующие Tac1 нейроны MeA, аксоны которых идут в MPOA. Для этого искусственные вирусы с геном каналородопсина (мембранного белка водоросли, пропускающего ионы через мембрану под действием света), вводятся либо в MeA, либо в MPOA мыши, генетически модифицированной таким образом, чтобы этот вирус «срабатывал» только в клетках с работающими генами Tac1 (тахикинин) и Vgat (транспортер ГАМК). В результате получается мышь, у которой можно по желанию экспериментатора возбуждать ГАМКергические нейроны, экспрессирующие Tac1 (и никакие другие), при помощи синего света и световодов, вставленных либо в MPOA, либо в MeA. В обоих случаях это приводит к резкому росту интенсивности аллогруминга (на графиках 0 соответствует моменту включения света). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Изображение

Таким образом, во-первых, исследование показало, что мыши утешают стрессированных партнеров при помощи аллогруминга. Во-вторых, оно выявило популяцию нейронов, контролирующих это поведение. В-третьих, стало ясно, что MeA играет важную роль в регуляции нескольких форм социального поведения, для каждой из которых в MeA есть особая популяция нейронов. Обнюхивание сородичей, способность их утешать, если они расстроены, агрессия, прихорашивание — для каждого из этих интимных проявлений тонкой мышиной души есть специальные, биохимически обособленные группы нейронов в MeA. Получается, что всё это «прошито» в мозге на самом базовом нейробиологическом уровне.

Результаты, полученные на мышах, не стоит слепо переносить на приматов. Всё-таки у мышей в поведении куда больше инстинктивных, врожденных компонентов, чем у обезьян, чье поведение в большей степени определяется обучением (в том числе социальным), да и запахи играют в мышиной жизни более важную роль. Однако внешнее сходство многих аспектов социального поведения настолько велико (взять хоть ту же склонность утешать расстроенных товарищей при помощи аллогруминга), что невольно возникает вопрос: не унаследовали ли мы нейронные контуры, отвечающие за всё это, еще от общих с грызунами предков?

https://elementy.ru/novosti_nauki/43388 ... U94uM0lqzY


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 27 окт 2021 20:50 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Память на лица начинается с серотонина.

Серотонин может десятикратно усилить социальную память — по крайней мере, у мышей.

Мы без труда отличим знакомого человека от незнакомого, и как будто ничего интересного тут нет: знакомое лицо есть у нас в памяти, а незнакомое — нет. Но как вообще мы запоминаем людей? В мозге есть несколько центров памяти, и чаще всего мы слышим про гиппокамп. Известно, что гиппокамп отвечает, среди прочего, за социальные воспоминания. Но чтобы запомнить человека, нам мало увидеть его, нам нужно с ним пообщаться. Иными словами, память на лица тесно связана с социальными взаимодействиями.

Исследователи из Стэнфорда экспериментировали с мышами, которые, как известно, очень любят общаться: незнакомые мыши, встретившись, активно изучают друг друга, забыв о других делах. Но если мыши уже знают друг друга, они не будут тратить много времени на обнюхивание. При общении с незнакомцами в мозге мышей активно работают некоторые ядра перегородки — нервные центры, расположенные между полушариями. Эксперименты показали, что ядра перегородки нужны для формирования социальной памяти: если их нейроны каким-то образом отключить, мышь просто не запомнит, с кем общалась, и каждый раз будет с одинаковым интересом изучать другую особь, хотя она видела её буквально пару минут назад.

Если же ядра перегородки дополнительно простимулировать перед встречей с незнакомцем, мышь запомнит его чрезвычайно хорошо, более чем на сутки, хотя память о встреченных незнакомцах у мышей стирается буквально за считанные часы.

Отростки нейронов ядер перегородки идут в гиппокамп, и, если усилить межнейронные синапсы между ними и нейронами гиппокампа, социальная память станет крепче. Но сами ядра перегородки принимают сигналы ещё из одного нервного центра в стволе мозга. Нейроны ствола мозга выделяют серотонин, который активирует нейроны социальной памяти в ядрах перегородки. В более ранних работах было показано, что серотонин играет большую роль в социальных функциях мозга, но конкретные нейронные цепочки оставались здесь не вполне изученными.

Для серотонина есть шестнадцать типов рецепторов. На нейронах перегородки сидит один из них, и как раз благодаря этому типу рецепторов социальные взаимодействия откладываются в памяти. Если во время первого знакомства у мышей усилить серотониновый сигнал из ствола мозга к нейронам перегородки, мыши будут помнить того, кого они встретили, в десять раз дольше. Результаты экспериментов опубликованы в Nature.

У людей социальная жизнь и социальная память устроены сложнее, чем у мышей. Но вполне возможно, что некоторые психоневрологические расстройства, которые сказываются на способности общаться и понимать других людей, можно будет лечить, целенаправленно действуя на серотониновый усилитель памяти в мозге.

https://nkj.ru/news/42313/


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 08 июн 2022 23:37 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
Изображение


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
 Заголовок сообщения: Re: Животные и растения.
СообщениеДобавлено: 23 июн 2022 12:20 
Не в сети
Активный участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 май 2010 17:00
Сообщений: 3479
А вы знали как спят птицы во время миграции?

Потребность во сне – эту нужду птицам приходится нарушать во время миграции. Они приспосабливаются к ночному образу жизни и значительно меньше спят.

Как отдыхают птицы в воздухе? Очень быстро. Американские дрозды, мигрирующие из Центральной и Южной Америки на север Канады и Аляску, переходят в состояние сна всего на 9 секунд за раз. Одна половина мозга у них продолжает бодрствовать, чтобы избежать столкновений в воздухе с сородичами или хищниками.

https://vk.com/id18738202?w=wall-184019812_4061


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 185 ]  На страницу Пред.  1 ... 6, 7, 8, 9, 10  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB
Copyright © Aiwan. Kolobok smiles