Оказалось, что генные сигнатуры, связанные с развитием головы, расположены по всему телу морских звезд. При этом на протяжении наблюдения экспрессия генов, которые кодируют туловище и хвост, у них практически отсутствовала. Биологи также отметили, что молекулярные сигнатуры, обычно связанные с самой передней частью головы, были выражены в линии, проходящей по центру каждой конечности на нижней стороне морской звезды.
Как описали сами авторы исследования, тело морской звезды, по сути, представляет собой голову, ползущую по морскому дну при помощи «губ».
Некоторые удивительные фкты по ним:
Необычный метод питания: Чтобы съесть добычу, морская звезда буквально выворачивает свой желудок наизнанку прямо через рот на дне, обволакивает им жертву и переваривает ее снаружи
Глаза на лучах: На кончиках каждого из своих «лучей» (которые, как выяснилось, эволюционно вовсе не являются руками) у нее расположены крошечные светочувствительные глазки.
Скомпилировал из интернетов. Кому стадо интересно - гугл пока еще работает....
Глубины Мирового океана остаются одним из самых загадочных и малоизученных мест на Земле. Экстремальное давление, вечная темнота и в среднем близкие к нулю температуры создают среду обитания настолько суровую, что она кажется совершенно непригодной для жизни. Однако природа, как всегда, находит путь - и в этих негостеприимных условиях процветают удивительные создания с поразительными адаптационными механизмами.
Одно из самых удивительных приспособлений глубоководных обитателей, описанное международной командой океанологов лишь в 2020 году, представляет собой особую ультра-черную окраску, делающую ее обладателей практически невидимыми.
Чернее тьмы
В идеальных условиях солнечный свет проникает на глубину около одного километра, а полноценное освещение присутствует только в верхних 200 метрах – фотической зоне, где возможен фотосинтез. Обладатели ультра-черной окраски живут на большей глубине, где царит абсолютная темнота, поэтому такая адаптация на первый взгляд может показаться излишне странной.
Объяснение кроется в явлении под названием "биолюминесценция" – способности живых организмов производить свет в ходе естественных биохимических реакций. Многие глубоководные существа используют биолюминесценцию для охоты, общения, привлечения партнеров и защиты.
Крупные хищники часто прибегают к внезапным вспышкам света, чтобы обнаружить и/или временно ослепить жертву. Некоторые ядовитые создания предупреждают о своей токсичности яркими биолюминесцентными сигналами. А еще в морских глубинах есть целые сообщества, которые используют световые вспышки как своеобразный язык, предупреждая собратьев об опасности.
В такой среде, где каждая вспышка света может означать обнаружение (а значит риск стать чьим-то перекусом или же остаться без обеда), способность поглощать практически весь падающий свет стала эволюционным преимуществом колоссальной важности.
Мастера невидимой охоты
Наиболее ярким примером эффективного использования ультра-черной окраски стали удильщики – хищные рыбы, также известные как морские черти. Они охотятся с помощью светящейся "приманки" – модифицированного луча спинного плавника, на конце которого располагается биолюминесцентный орган.
Чтобы охота была плодотворной, сам удильщик должен оставаться не только неподвижным, но и невидимым, пока его потенциальная жертва приближается к привлекательному источнику света. Именно здесь на помощь приходит уникальная кожа, способная поглощать до 95% падающего света.
Секрет невидимости под микроскопом
Изучив кожу ультра-черных глубоководных существ под электронным микроскопом, ученые смогли раскрыть секрет их невидимости. Оказалось, что меланосомы – специализированные клеточные структуры, содержащие пигмент меланин – у этих животных имеют уникальную организацию.
В отличие от обычных темноокрашенных организмов, у глубоководных обитателей меланосомы упакованы с запредельной плотностью и образуют сложную трехмерную структуру. Такая архитектура создает своеобразную ловушку для света – фотоны, попадая на поверхность кожи, многократно отражаются внутри этого "лабиринта", практически не имея шансов вырваться наружу.
Исследователи обнаружили 16 видов морских обитателей, обладающих такой ультра-черной кожей. И учитывая, что человечество исследовало лишь малую часть глубоководной среды, можно смело предположить, что на самом деле этих "невидимок" гораздо больше.
В мозге среднестатистического человека около 100 триллионов синапсов — соединений между нейронами, которые передают нервные импульсы и химические сигналы. Вся эта вычислительная мощность умещается в небольшой черепной коробке объемом 1200–1400 кубических сантиметров.
В Млечном Пути, простирающемся на 100 000 световых лет, насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд. Выходит, что число связей в нейронной сети одного человека в сотни раз превышает количество звезд в целой галактике!
Каждый синапс способен передавать импульсы с частотой до нескольких сотен раз в секунду. В любой момент времени — даже когда вы спите — миллиарды нейронов обмениваются сигналами. Во время бодрствования нейронная сеть мозга обрабатывает информацию от органов чувств, управляет движениями, фокусирует внимание, помогает извлекать воспоминания и порождает мысли. Во сне активность не выключается: мозг перерабатывает пережитое, сортирует полученные знания, укрепляет память, регулирует эмоции и поддерживает работу жизненно важных систем.
Галактика против мозга
Звезды в галактике — отдельные объекты, разделенные колоссальными расстояниями. Несмотря на их гравитационное взаимодействие друг с другом, они все же не образуют плотную сеть связей. Мозг устроен иначе: все упаковано очень плотно, и каждый нейрон тесно связан с тысячами других, что вкупе приводит к формированию сложнейшей паутины коммуникаций.
И эта паутина постоянно меняется. Одни связи усиливаются, другие ослабевают, старые исчезают, а их место занимают новые. Это называется нейропластичностью — способностью мозга адаптировать нейронные связи под опыт, обучение и даже травмы.
Ученые давно мечтают смоделировать работу всего человеческого мозга, а не его отдельных участков, но это все еще невозможно из-за отсутствия необходимых вычислительных мощностей. Даже самые мощные суперкомпьютеры способны симулировать лишь крошечную часть процессов — и то с огромными упрощениями.
Мозг — одна из самых сложных известных структур во Вселенной. Да, галактики и даже галактические скопления огромны, но они довольно предсказуемы и без особых проблем поддаются моделированию. Мозг, несмотря на его крошечность в космических масштабах и доступность для прямого исследования, все еще остается очень плохо изученной структурой с невероятно сложной внутренней организацией.
При должном подходе мозг человека способен постичь целую Вселенную, понять законы природы, рождать гениальные идеи, менять через тело окружающий мир и создавать произведения искусства, которые останутся в истории на века.
Прямо сейчас, читая эти строки, в вашей голове разворачивается процесс, по сложности сопоставимый со всем, что происходит в целой галактике. Каждый из вас — космос.
В донных отложениях Тихого, Атлантического и Индийского океанов ученые обнаружили изотоп железа-60 — радиоактивный элемент с периодом полураспада около 2,6 миллиона лет.
В заметных количествах этот изотоп естественным образом на Земле не образуется: он синтезируется в недрах массивных звезд в процессе нуклеосинтеза, а его образование может дополнительно усиливаться на стадии вспышки сверхновой, которая затем разносит железо-60 по космическому пространству. Присутствие этого изотопа в океанских отложениях возрастом в несколько миллионов лет указывает на то, что в прошлом до Земли доходило вещество, выброшенное относительно близкими сверхновыми.
Вспышка сверхновой происходит, когда массивная звезда исчерпывает запасы ядерного топлива, теряет способность поддерживать равновесие между внутренним давлением и собственной гравитацией, после чего ее ядро стремительно коллапсирует, а внешние слои выбрасываются в окружающее пространство.
Некоторые ученые предполагают, что близкие сверхновые могли сыграть важную роль в эволюции жизни на Земле. Всплеск космического излучения теоретически мог не только повлиять на климат, но и увеличить мутационную нагрузку у живых организмов.
Любопытно, что появление в донных отложениях железа-60 по времени совпадает с заметными изменениями в земной биосфере, однако прямая причинно-следственная связь между этими событиями пока остается предметом научной дискуссии.
Комары лондонского метро (лат. Culex pipiens molestus) генетически отличаются от своих "деревенских" родственников настолько, что практически с ними не скрещиваются. Кроме того, они не впадают в зимнюю спячку, активны круглый год и эффективно размножаются в замкнутых пространствах туннелей. Кровь для развития яиц самки "добывают" у людей и крыс.
Птицы в городах поют громче и на более высоких частотах, чтобы пробиться сквозь шум транспорта и строек. Они меньше боятся людей и меняют суточный ритм из-за многочисленных источников искусственного освещения. Вороны вообще научились использовать автомобили как щелкунчики: кладут орехи на дорогу и ждут, пока проезжающая машина раздавит скорлупу.
Микробы тем более не стоят на месте. Бактерии на бетоне, пластике и металле смогли приспособиться к материалам, которых никогда не было в природе. Они учатся разлагать синтетические полимеры и выживать в присутствии всевозможных дезинфицирующих средств.
Город — это огромная лаборатория, где эволюцию можно наблюдать в "прямом эфире".
Митохондрии — это клеточные органеллы, которые справедливо называют "энергетическими станциями", потому что они превращают питательные вещества в основную энергетическую валюту клетки — молекулы АТФ (аденозинтрифосфата). Однако в глубоком прошлом митохондрии являлись полноценными самостоятельными организмами с собственной эволюционной историей.
Все изменилось около двух миллиардов лет назад, когда свободноживущая альфа-протеобактерия была поглощена более крупной клеткой. Но это событие не обернулось банальным перевариванием, а стало началом взаимовыгодной сделки мирового масштаба: клетка-хозяин обеспечивала безопасность и стабильное поступление питательных веществ, а протеобактерия, в свою очередь, наладила невероятно эффективное производство энергии в виде АТФ. Это сотрудничество оказалось настолько успешным, что переросло в нерушимый союз.
Постепенно протеобактерия, пребывая в комфортных условиях, утратила независимость, передав большинство своих генов в ядро клетки-хозяина, но при этом сохранила собственный крошечный геном и способность к независимому делению. Так древний симбионт окончательно стал неотделимой частью клетки — органеллой, которую мы теперь называем митохондрией.
Этот необычный альянс привел к появлению всех многоклеточных организмов на Земле, включая нас с вами.
По факту это яркий пример симбиоза: грибы получают сахара от растений, а растения — дополнительную воду и минералы из почвы. Но сформированная сеть обладает куда более обширным функционалом, чем просто обмен ресурсами.
Через микоризу растения передают химические и даже электрические сигналы. Если дерево подвергается атаке вредителей, оно выделяет в сеть вещества, предупреждающие соседние деревья об угрозе. Те, считав сигнал, тут же начинают вырабатывать защитные токсины заранее — до того, как вредители доберутся и до них.
Растения также используют сеть для распознавания родственников. Исследования показали, что взрослые деревья передают больше питательных веществ своим "детям" и меньше — чужим. Старые деревья и вовсе активно поддерживают все молодые растения вокруг, щедро делясь ресурсами.
Важно отметить, что это не сознательная коммуникация и растения не обладают интеллектом, но перед нами некое подобие распределенной "нервной системы" — базовые принципы нейронной коммуникации без мозга и нейронов. Лес — не набор обособленных организмов, а единая информационная сеть, где каждое дерево — и приемник, и передатчик.
В 1960 году швейцарско-американский батискаф "Триест" достиг дна Бездны Челленджера — самой глубокой точки Мирового океана (10 935 ± 6 метров). Там, где давление составляет примерно 1 100 атмосфер, экипаж спустил донный трал, в который попались 90 бокоплавов (амфипод), ставших первым доказательством существования жизни (да еще и многоклеточной!) в Бездне Челленджера.
Выяснилось, что исследователи имеют дело с бокоплавами вида Hirondellea gigas, который был описан еще в 1955 году советскими учеными Бирштейном Яковом Аркадьевичем и Виноградовым Марком Евгеньевичем по образцам с экспедиций судна "Витязь" к Курильско-Камчатской впадине (образцы были получены с глубины около 6 800 метров).
Тогда-то океанологи поняли, насколько же удивительны эти создания.
Гиганты среди своих
Слово "gigas" (гигантский) неслучайно является частью названия. При длине тела около 7,5 сантиметра (у самцов) они втрое крупнее своих прибрежных родственников. Парадокс: на глубине, где дефицит привычной для морских существ пищи, обитают самые крупные представители семейства. Как такое возможно?
Ответ нашли японские ученые. В 2012 году, изучая бокоплавов в Бездне Челленджера с помощью глубоководнойкамеры ASHURA, облаченной в каркас из бальзы (охромы), исследователи увидели, как эти обитатели глубин с жадностью набросились на деревянные элементы. За три часа было съедено около 40% каркаса! Оказалось, что эти амфиподы умеют переваривать древесину.
Штормы и наводнения сносят деревья в океан. Сначала бревна плавают, но постепенно обрастают морскими организмами и начинают тонуть. На критической глубине (1000–1500 метров) давление выдавливает воздух из древесины — и она быстро уходит на дно.
Пока рыбы и крабы дерутся за редкую падаль в верхних слоях, на самое дно оседает то, что никому из них не нужно — древесина. Именно она стала ключевой частью рациона Hirondellea gigas. Их уникальный фермент целлюлаза превращает целлюлозу в глюкозу. И самое интересное, что лучше всего этот фермент работает именно под чудовищным давлением. Эволюция породила идеального обитателя бездны.
Думаете, что эффективное поедание древесины — главная особенность этого чудесного творения природы? Как бы не так!
Броня из алюминия
На глубине в 11 километров давление превращает растворенный углекислый газ в угольную кислоту, а значит панцири из карбоната кальция должны растворяться. Но Hirondellea gigas нашли выход: они выделяют глюконовую кислоту из кишечника, которая вытягивает алюминий из донного ила. Когда алюминий попадает в щелочную морскую воду, он сразу густеет, превращаясь внерастворимый защитный гель, который обволакивает панцирь.
Владыки бездны
Эти существа живут огромными мигрирующими стаями, насчитывающими сотни особей. Самки способны вынашивать до 250 яиц прямо на себе. Продолжительность жизни Hirondellea gigas оценивается в 5-10 лет.
Эти амфиподы — истинные владыки самых темных глубин Мирового океана. Там, где человек может находиться лишь несколько минут и на борту батискафа, они чувствуют себя прекрасно, размножаются и процветают миллионы лет.
В 2025 году китайские ученые полностьюрасшифровали их геном(13,92 гигабазы), который оказался одним из крупнейших среди животных. Это достижение приближает нас к пониманию того, как зародилась и развивалась жизнь на самой прекрасной планете Солнечной системы.
У головоногих моллюсков — осьминогов, каракатиц и кальмаров — есть удивительный инструмент выживания, используемый ими в критический момент. Речь идет о чернилах, которые оказались гораздо более сложным и эффективным механизмом защиты, чем считалось ранее.
Оказавшись в роли потенциальной добычи, головоногие мгновенно выбрасывают чернила. Это отпугивает и дезориентирует хищника, давая моллюскам драгоценное время для побега и поиска укрытия. Чернила выбрасываются из специального мешка внутри тела — модифицированного выроста прямой кишки. Состав поразительно прост: меланин (тот же пигмент, что придает цвет нашим волосам, глазам и коже) и органическая слизь.
Современные исследования показывают, что чернила головоногих — это больше чем просто "дымовая завеса". Фермент тирозиназа, играющий ключевую роль в производстве меланина, способен вызывать серьезное раздражение глаз хищника. Чернильное облако также временно нарушает обоняние и вкусовые рецепторы нападающего, полностью — хотя и временно — дезориентируя его в водной среде.
Примечательно, что чернильное облако служит еще и системой раннего предупреждения для других обитателей океана. Увидев темное пятно в воде, морские животные понимают: поблизости хищник, и пора прятаться. Таким образом, одно головоногое создание может спасти жизни множества соседей.
Вопреки распространенному заблуждению, чернила головоногих не ядовиты. И хотя у этих моллюсков действительно есть ядовитые железы (особенно у синекольчатого осьминога), но они никак не связаны с чернильным мешком — это совершенно разные защитные механизмы.
Не все головоногие обладают этой чрезвычайно полезной защитной способностью. Чернильный мешок отсутствует у древних наутилусов и группы глубоководных осьминогов, включая очаровательного осьминога дамбо. Но для них это не критично: наутилусы полагаются на крепкие раковины, а глубоководные виды живут там, где хищников практически нет.
Большинство головоногих не могут похвастаться твердым панцирем, острыми шипами или высокой скоростью. Зато природа наделила их гораздо более интересной способностью — мгновенно становиться невидимыми и полностью дезориентировать врага. Чернильная защита — это результат миллионов лет эволюции, породившей одну из самых элегантных систем выживания в Мировом океане.
Это существо выглядит как порождение самых мрачных ночных кошмаров, вынуждающих просыпаться в холодном поту. Огромные глаза-трубки, светящиеся в темноте. Пасть, усеянная зубами-иглами. Способность заглатывать жертв крупнее себя. Нет, это не инопланетный монстр, а земная глубоководная рыба-телескоп (род гигантуры), один из самых жутких хищников океанских глубин.
У рыбы-телескопа длинное стройное тело с массивной головой и заостренным рылом. При общей длине 15-20 сантиметров на хвостовую часть может приходиться до половины тела, что придает обладателю еще более зловещий вид.
Массивная пасть, усеянная тонкими острыми зубами для захвата добычи, занимает большую часть головы. Тело покрыто гуанином вместо чешуи, что придает ему специфический серебристый блеск.
Пожалуй, самая поразительная особенность рыбы-телескопа — цилиндрические трубчатые глаза. Эти органы зрения настолько увеличивают светопропускание, что позволяют видеть биолюминесцентную добычу с большого расстояния на глубинах 500-3000 метров. Кроме того, этот хищник может обнаруживать добычу сверху на фоне крайне слабого света, который едва проникает в морские глубины.
Во тьме океана рыба-телескоп передвигается вертикально головой вверх, высматривая добычу, которая излучает свет. Благодаря эластичным челюстям этот монстр, догнав жертву, заглатывает ее целиком. Часто жертвами становятся хаулиоды, гоностомовые рыбы и другие глубоководные виды, некоторые из которых превышают его по размеру (обычное дело для глубоководных хищников).
Где обитает морской ужас?
Рыба-телескоп встречается в водах тропических и субтропических зон всех океанов. Эти существа предпочитают обитать на экстремальных глубинах, поэтому наблюдать их в естественной среде весьма проблематично.
К счастью, рыба-телескоп не находится под угрозой исчезновения, так что глубоководные исследовательские аппараты будущего позволят нам познакомиться поближе с этим жутким хищником, наводящим ужас в океанских глубинах вдали от человеческих глаз.
Всем привет, мои дорогие мальчишечки и девчоночки! Сегодня снова наши любимые насекомые, ведь вам же нравится про них читать, правда? И какие необычные формы нам постоянно подкидывает природа, если речь заходит о насекомых, мне кажется, что именно на них фантазия природа сорвалась с цепи и Остапа понесло (нет, природа тут - просто фигура речи, я не считаю, что есть какая-то высшая сила контролирующая развитие существ, а то знаю я вас, начнете мне тут щас). Так вот, сегодня у нас в гостях Верблюдки, пойдемте поближе их рассмотрим.
Верблюдки (лат. Raphidioptera) — отряд хищных насекомых. Название произошло из-за характерного профиля переднего конца тела, напоминающего шею и голову верблюда. Они вполне себе самостоятельные ребята, что всякими там жуками мы их называть не имеем никакого морального права. Это самостоятельный и самобытный отряд, уходящий корнями своей истории аж в глубины юрского периода (примерно 201-145 млн. лет назад), короче древние ребята.
Верблюдки распространены в Северном полушарии, практически не выходят за пределы Голарктики, куда входят Северная Америка, Европа, Россия, Северная Африка и практически вся Азия кроме её южной части. Южная граница ареала — Таиланд и Северная Индия, с севера — зона вечной мерзлоты. В России обитает около 30 видов этих насекомых. Здесь Верблюдки распространены в основном в южных регионах, таких как Кавказ и юг Сибири. В некоторых случаях могут встречаться даже в городских парках и садах.
Верблюдки связаны с влажными местами и большая часть видов населяет хвойные леса. Однако на открытых участках леса Верблюдки не живут. Они не против проживания и в других местах богатых растительностью, но, видимо, хвойные ароматы особенно близки их сердечку. Взрослые Верблюдки обитают преимущественно на деревьях. Личинки живут под корой деревьев, в лесной подстилке или почве.
Сами вы верблюды
Все Верблюдки имеют характерный внешний вид, который отличается у взрослых особей и личинок, но на верблюда никто из них не похож, как на мой взгляд, хотя спорить с учеными я, конечно, не буду.
Взрослые особи имеют очень скромные размеры - 7-9 мм, так что вы может и не обращали на них никогда особого внимания. Само тельце удлиненное и имеет обычно достаточно неброский темно-коричневый цвет. Голова уплощенная сверху и снизу, крепится на вытянутую и подвижную переднегрудь, которая образует подобие шеи, откуда и пошло название.
На голове располагаются большие и хорошо развитые фасеточные глаза, расположенные по бокам. Также пишут, что есть 3 простых глазка, но не у всех видов. Между глазами на голове имеются нитевидные усики. Ротовой аппарат грызущего типа, которому позавидует даже хищник из одноименного фильма (нет, правда, среди всего, что есть у насекомых, меня всегда в дрожь бросает от того, что у них вместо рта).
Как и у любого уважающего себя насекомого, у Верблюдок имеются крылья, даже две пары, почти одинакового размера 7-11 мм. Крылья прозрачные и имеют сетчатое жилкование. Рядом вершинами крыльев расположены тёмные пятна — птеростигмы, которые выполняют роль стабилизаторов при полёте. Короче, летают эти ребята прекрасно. Ноги у них тоже имеются (кто бы мог подумать), которые неплохо приспособлены для бега. Они длинные и тонкие. В качестве бонуса, у самок еще имеется длинный саблевидный яйцеклад на конце брюшка.
Личинки верблюдок удлинённые, веретеновидные, сверху сплющенные. Спинная поверхность в области груди и брюшка мягкая с коричневатым рисунком, который соответствует фону коры и делает личинок незаметными. Маленькие присоски на конце тела позволяют личинке передвигаться даже вниз головой. Личинки быстро бегают вперёд, но ещё быстрее могут пятиться назад, поочерёдно то выпрямляя, то дугообразно выгибая брюшко, подогнутый конец которого служит «седьмой ногой» личинки. Ноги у них короткие, на концах имеют пару коготков. Как и у взрослых, у личинок ротовой аппарат грызущего типа, и на него тоже страшно смотреть. Глаза у личинок тоже фасеточные, но не такие крутые, как у родителей.
Чем живут и что едят
Основная активность наших новых друзей приходится на дневное время. Ночью они видят так себе и предпочитают отдыхать, ожидая когда взойдет теплое солнышко. Как ни странно, но большую часть времени насекомые тратят на очистку своего тела, для этого используют передние ноги, которые проводят над головой подобно гребню, и проводят антенны через сегменты ног. Затем ноги подносят к ротовым органам уже для их очистки.
Верблюдки не фанаты шумных компаний, так что взрослые особи живут отдельно и собираются вместе только для размножения. Как личинки, так и взрослые особи являются хищниками, которые в своей весовой категории не щадят ни стариков ни детей (это я про личинок). Кстати, из интересного, в отличие от других насекомых с полным превращением, куколки Верблюдок способны активно передвигаться.
Переходим к питанию, и, как я уже говорил, наши знакомые - активные хищники. Взрослые Верблюдки охотятся на тлей, щитовок, личинок мух и пилильщиков, гусениц бабочек, паутинных клещей и еще целую кучу других насекомых, которые будут им по зубам (по челюстям...по жвалам...в общем, вы поняли). Также они могут есть пыльцу растений, чтобы немного разнообразить свой рацион, но это когда нет возможности закусить чем-то более мясным. Обычно взрослые особи медленно ползают по коре деревьев, ощупывая всё перед собой постоянно вибрирующими усиками, а когда находят кого-то похожего на обед, тут же вгрызаются в него своими жвалами и начинают страшно рвать на куски и есть.
Личинки Верблюдок не отстают от своих родителей и также питаются тлями, личинками короедов, кладками яиц насекомых, да и вообще всей съедобной живностью, до которой смогут дотянуться. Личинки могут забираться в щели и ходы, куда крылатое насекомое не залезет, и устраивает там кровавую баню среди молодняка каких-нибудь короедов. Личинки первого возраста поедают тлей, затем переходят на питание стволовыми обитателями, проникая в их норки.
Откуда появляются Верблюдки?
Ближе к концу лета у Верблюдок начинаются брачные игры, во время которых они иногда сильно кусают друг друга. Процесс ухаживания у некоторых видов включает движения антенн, крыльев и брюшка. Весь этот процесс может длиться несколько часов, а после этого самец вводит в половое отверстие самки сперматофор.
Яйца самки откладывают под кору деревьев или в поверхностный слой почвы. В лесах средней полосы — под кору, в сухих байрачных лесах и полезащитных лесных полосах в степной зоне — в почву. Это происходит в конце лета или в начале осени.
Из яиц выходят личинки, мало похожие на взрослое насекомое. Личиночная стадия обычно длится 2–3 года, но у некоторых видов без определённого количества возрастов она может достигать 6 лет. Можно сказать, что это основная часть жизни Верблюдок, а все остальные нужны только чтобы к ней прийти.
Закончив личиночное развитие, личинки не прядут кокона, а строят овальную колыбельку. В ней они находятся в защищённом состоянии в течение всей стадии куколки. Куколки сперва белые, непигментированные, но через 2 недели начинают темнеть, их покровы отвердевают, и куколка покидает колыбельку, после чего свободно и быстро бегает по трещинам коры или в подстилке. Да, это уникальная особенность Верблюдок, ведь у большинства насекомых куколка - это вполне себе статичная форма существования, и они у них уж точно не бегают.
Для развития почти всех Верблюдок необходим низкотемпературный период, который стимулирует окукливание и выход имаго. Превращение куколки во взрослую Верблюдку происходит обычно в конце весны или начале лета в утренние часы. После чего взрослая особь улетает искать себе новый дом пока еще светло. Взрослые Верблюдки живут 1,5–2 месяца, и нужны по большей части только для спаривания и откладки яиц, а после выполнения своих задач насекомые погибают.
Бро или не бро?
Возможно, у вас возник вопрос, а дружим ли мы с Верблюдками, или они нам совсем не бро и даже представляют опасность? Ответ: однозначно дружим. Верблюдки не представляют никакой опасности для человека. Они не агрессивны, не могут отравить или покусать вас, так что можете смело записывать их в список "правильных насекомых".
Однако это еще не все, ведь наши братишки имеют также и практическое значение, которое заключается в том, что они уничтожают вредителей лесных насаждений, в частности, кладки непарного шёлкопряда. Верблюдки, пусть и не намеренно, помогают развитию сельского хозяйства благодаря своему основному рациону, который состоит из различных вредителей, таких как тля и клещи.
Закругляемся
Что же мы имеем в итоге? Маленьких братишек, которые помогают на бороться с вредителями, и при этом они совсем не токсичные. Насекомые большую часть жизни проводят в состоянии личинкуса, но их это совсем не смущает, а когда вырастают, то имеют стильный внешний вид. Думаю, что вам было интересно почитать про этих насекомых и вы узнали для себя что-то новое еще об одном обитателе нашей планеты.
Всем привет, мои мальчишечки и девчоночки! Сегодня я решил копнуть ваши заявки на темы постов, которые бы вы хотели почитать, а потому речь пойдет о тех, кто буквально лежит на дне (нет, не социальном), но при этом умудряется быть настоящим эволюционным гением. Сегодня не будет моего обычного плоского юмора, ибо наши сегодняшние герои и так достаточно плоские. Мы говорим о камбалообразных, и если вы думаете, что это просто плоские рыбы, то вы сильно ошибаетесь.
Камбалообразные (лат. Pleuronectiformes) - отряд лучепёрых рыб, в состав которого включают 772 вида, объединяемых в 129 родов, он подразделяется на два подотряда, включающие 14 семейств. Главная их фишка – это, конечно же, их асимметричное тело (по сути, это те еще уродцы, вы только представьте человека на месте этой рыбы). Они буквально сплющены с боков, но самое интересное – это их глаза. У большинства рыб глаза расположены по бокам головы, а у камбалы они оба перемещаются на одну сторону, что сделано, разумеется, для удобства.
Камбалообразные обитают во всех океанах мира, от тропических до полярных вод (кажется, у нас в городе был магазин "Океан", вот там они тоже были вяленые). Они предпочитают жить на песчаном или илистом дне, где могут легко зарыться и замаскироваться. Глубина обитания варьируется от мелководья до нескольких тысяч метров. Обитают камбалообразные преимущественно на шельфе, однако некоторые виды заходят в реки и очень немногие живут на больших глубинах. В России встречаются, например, палтусы (Hippoglossus) и лиманды (Limanda).
Как рыба решила стать плоской?
Камбалообразные известны с эоцена, однако их предки, вероятно, появились в меловом периоде. Это где-то 145 - 66 миллионов лет назад, так что рыбка у нас довольно древняя, хоть и существовала тогда не совсем в том виде, в котором мы с вами привыкли ее видеть в наше время.
Эволюция камбалообразных характеризуется постепенным переходом от симметрии к полной асимметрии. Изначально личинки этих рыб симметричны, однако в ходе метаморфоза один из глаз перемещается на противоположную сторону головы. Этот процесс, известный как орбитальная транспозиция, сопровождается сложными изменениями в структуре костей черепа, нервной системе и мышечной координации.
Единого мнения насчет эволюции этих рыб нет, но есть пара теорий:
Теория Дарвина гласит, что изначально симметричные личинки камбалообразных во время отдыха наклоняются боком на морском дне. В таких условиях адаптивным преимуществом могло стать расположение нижнего глаза немного выше, что расширило бы поле зрения рыбы.
Гипотеза о преимуществах обитания на одном боку. Камбалообразные обнаружили преимущества в том, чтобы опираться на один бок и обитать на морском дне, прячась от хищников и добычи. Однако это породило проблему: нижний глаз, обращённый ко дну, стал бы бесполезным и уязвимым. Чтобы это исправить, естественный отбор переместил глаз рыбы и деформировал её тело.
Теория Фрейда...хотя нет, это из другой статьи.
Вопрос о том, является ли анатомическая перестройка камбалообразных примером завершённого эволюционного процесса, остаётся дискуссионным. С одной стороны, эти рыбы демонстрируют высокий уровень специализации, что подтверждается стабильностью их морфологии на протяжении миллионов лет, а как мы знаем: стабильность - признак мастерства. С другой стороны, изучение их генетического кода показывает, что регуляторные механизмы развития остаются гибкими и подверженными дальнейшей эволюции.
Например, изменения в температурных режимах и уровне кислорода в воде могут оказывать влияние на скорость роста и развитие асимметрии. Некоторые учёные предполагают, что при изменении экологических условий асимметрия может изменяться в обратном направлении или приобретать новые формы. Так что, однажды, наши пра-пра-пра... и еще сто раз правнуки смогут лицезреть, например, одноглазых камбал, или камбал с нормальным ртом, или еще что-нибудь более экзотическое.
Плоская, но не простая
Поговорим про внешний вид наших рыбок. Поскольку мы говорим о целом отряде рыб, то внешний вид и строение могут быть только обобщенными, ведь у каждого вида есть свои особенности, которые присущи только ему. Однако их всех что-то связывает, и именно об этом и пойдет речь дальше.
Тело взрослых особей билатерально-асимметричное (то есть, левая и правая половины тела развиваются не равномерно, прямо как полушарии мозга тиктокеров), уплощённое. Длина варьируется от нескольких сантиметров до 4,7 м, масса — от нескольких граммов до 340 кг. Нижняя сторона тела (слепая), как правило, светлая. Верхняя (глазная) — более или менее ярко окрашена, часто с пятнами и полосами. Плавательный пузырь, за редким исключением, отсутствует. Чешуя у камбалообразных мелкая и плотно прилегает к телу.
Спинной и анальный плавники тянутся по всему телу, от глаз почти до хвостового плавника, образуя своеобразную окантовку. Грудные плавники у камбалообразных обычно хорошо развиты и используются для передвижения по дну. Рот более или менее выдвижной, сверху ограничен только предчелюстными костями. Он обычно большой, с острыми зубами, приспособленный для захвата добычи. Глаза расположены не по бокам головы, а смещены на одну её сторону. Это позволяет камбалообразным видеть в двух направлениях одновременно, что очень важно для выживания.
Голодай, мимикрируй, пылесось дно
Камбалообразные большую часть времени проводят на дне. Они ведут оседлый образ жизни, редко перемещаясь на большие расстояния. При этом, наши новые друзья – хищники, которые охотится на все, что способны схватить и проглотить. При ловле добычи в толще воды или спасаясь от хищников поворачиваются на ребро (спиной вверх). Передвигаются по дну они с помощью грудных плавников, и делает это с большей охотой и грацией чем плавает.
Некоторые виды активны днём, другие - в период восхода и заката, третьи - ночью, короче говоря, все как у людей. Правда, в отличии от людей, наши плоские друзья снабжены несколькими крутыми бонусными способностями. Одна из таких супер-сил - метаболизм, который адаптирован к периодам низкой активности, а механизмы энергообеспечения позволяют выдерживать длительные периоды без пищи, а это, на секундочку, больше трех месяцев голодовки.
А еще наши гости способны к активной мимикрии. Это значит, что они меняют цвет и рисунок тела, сливаясь с субстратом. Этот процесс регулируется нейроэндокринной системой и играет важную роль в защите от хищников, а также в охоте. Ведь притворяться камушком или песчаной кучкой можно по разным причинам. Камбалообразные охотятся из засады: они зарываются в песок или ил и ждут, пока добыча приблизится. Затем она резко бросается на жертву и захватывает ее своими острыми зубами.
В основном наши донные ребята и девчата - хищные и плотоядные рыбы, питаются рыбами, креветками, крабами, моллюсками, червями, всяческими рачками и прочей мелочевкой, которой не повезло оказаться рядом с голодным хищником. Иногда крупные камбалообразные рыбы могут перекусить своими меньшими собратьями. Вы скажете, что это каннибализм, но я скажу вам, что это не всегда рыбы одного вида, так что не считается. Вообще, эти донные чуваки не брезгуют ничем, что может проскользнуть мимо рта, так что можно смело называть из пылесосами морского дна.
Некоторые виды, например палтусы, являются активными хищниками и питаются преимущественно рыбой и достаточно крупными донными животными. Для камбалообразных характерны сезонные изменения интенсивности питания. В период нереста активность питания рыб значительно снижается либо прекращается, потому что "ну, когда же есть, когда тут вот этот вот гормональный взрыв".
Они что, с рождения такие?
Сам процесс размножение камбалообразных нам не сильно интересен, но я его все равно затрону, но намного интереснее то, что происходит потом, однако давайте обо всем последовательно и начнем с нереста. Нерест происходит обычно в определенные сезоны, часто в более глубоких водах. Самки выпускают икру, а самцы - молоки, после чего все это смешивается, икра оплодотворяется и в ней начинают зреть будущие рыбки-блинчики. Икра у камбалы обычно мелкая и плавучая. Она дрейфует в толще воды, пока не вылупятся личинки.
Из икры вылупляются личинки, которые сначала имеют удлиненную форму, но быстро принимают более округлую. У личинок часто есть защитные шипы на голове, жабрах, брюшных и грудных плавниках. Личинки ведут планктонный образ жизни, т.е дрейфуют на водных потоках недалеко от поверхности воды и едят всяческую сверхмелкую взвесь в воде. По мере развития личинки опускаются в более глубокие слои воды, претерпевая метаморфоз.
На ранних стадиях развития личинки камбалообразных обладают билатеральной симметрией (т.е. выглядят как нормальные рыбоньки, которых вообще не заподозришь в скрытых мутациях). Они плавают вертикально, глаза расположены по бокам тела, имеющего форму блинчика. Через месяц после рождения один глаз начинает перемещаться вверх. Он двигается по черепу, пока не добирается до второго глаза, и в итоге оба глаза расположены на одном боку, левом или правом, в зависимости от конкретного биологического вида.
Череп также меняет форму, способствуя этому перемещению, кроме того, меняются окрас и плавники. В результате рыба опирается на тот бок, который остался без глаза, чтобы оба глаза были сверху. В дальнейшем, по мере перехода к донному образу жизни, тело уплощается в боковом направлении. Некоторые современные виды камбалообразных демонстрируют вариативность в скорости и степени перемещения глаз в зависимости от внешних условий.
Закругляемся
Теперь мы с вами знаем, что камбалообразные рыбы являются уникальным примером изобретательности эволюции. Наши новые друзья не только мастерски умеют приспосабливаться к достаточно сложным и необычным условиям жизни, которую сами себе испортили своей кривизной, но и умеют обратить свои недостатки в достоинства. К тому же, они являются промысловыми рыбами, чье мясо считается диетическим и страшно полезным (особенно в вяленом виде под кружечку пива, поверьте, я знаю).
Как всегда, надеюсь, что вам было интересно читать эту статью/пост/рукопись/сочинение и вы узнали для себя что-то новое еще об одном обитателе нашей планеты.
Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.
Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.
Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющуюадаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.
Шонизавры (Shonisaurus Popularis) охотятся на кальмаров - Марк Уиттон
Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.
Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.
В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.
Мозазавр охотится на плезиозавра - James Kuether
Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.
Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа -слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.
Пакицет - Рис Мейеркорт
Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.
Амбулоцет - Хулио Ласерда
Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.
Амбулоцет - Р.Дж. Палмер
При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.
Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.
47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.
Джорджиацет, взрослая особь и детёныш - Рисунок Марка Уиттона
Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.
Базилозавр, взрослая особь и детёныш - @SUNSP0T_
Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.
Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих.
Черепа базилозавра и адского кабана (энтелодона)
Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».
Черепа мозазавра и базилозавра.
Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.
Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.
Дорудон - Давид Арруда
Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.
В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.
Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.
Горбатый кит у побережья Колумбии. - Cr. Whale and Dolphin Conservation, Facebook
Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.
Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.
Иллюстрация различных видов китов рода Coronodon. - Роберт Боссенекер
Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.
Морфология зубов ископаемых и современных китообразных. (A) 3D-модель зуба базилозаврида Zygorhiza kochii, (B) Фотография зуба вымершего усатого кита Llanocetus dentricrenatus, (C) Фотография зуба вымершего усатого кита Fucaia buelli, (D) 3D-модель зуба вымершего усатого кита Aetiocetus cotylalveus. Масштаб 10мм. (E) Зачатки зубов у зародыша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) длиной около 115 см. - Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales.
Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.
Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.
Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.
Этиоцет - Нобу Томура
Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.
Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.
Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.
https://www.orcaireland.org/blue-whale
Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.
Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.
Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.
Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.
Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной.
Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.
Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её.
Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.
Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.
Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.
Мелвинов левиафан и мегалодон - Гершель Хоффмайер
Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.
Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?
* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды. ** Слуховая булла— характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. *** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.
В мозге каждого из нас живет древний вирус. А если точнее, то его генетический код, который давно стал частью нашего генома и теперь, вероятно, играет ключевую роль в работе того, что мы называем сознанием.
Согласно двум исследованиям (первое и второе), опубликованным в рецензируемом журнале Cell, миллионы лет назад вирус внедрил свой генетический код в геном четвероногих животных. После многочисленных эволюционных хитросплетений до наших дней "уцелел" лишь фрагмент кода, но он все еще продолжает функционировать в человеческом мозге, выполняя типично вирусную задачу: упаковывает генетическую информацию и отправляет ее от одних нервных клеток к другим в небольших "капсулах", очень похожих на сами вирусы.
Вирусные гены — это норма
Может показаться странным, что части человеческого генетического кода берут свое начало от вирусов, но это — абсолютная норма. Согласно научным данным, от 40 до 80 процентов человеческого генома сформировались благодаря древним вирусам, которые миллионы лет назад внедрились в ДНК наших очень далеких предков.
Связано это с тем, что вирусы — не просто микроскопические "сущности", стремящиеся покомфортнее обосноваться в организме как бактерии. Вирус — это генетический паразит, целью которого является внедрение своего генетического кода в клетки хозяина с целью их захвата и превращения в фабрики для производства новых вирусов. Чаще всего эти "вирусные манипуляции" не дают результатов, но в некоторых случаях — наносят серьезный вред носителю. Однако в природе встречается и третий исход: иногда внедренные вирусные гены оказываются полезными, поэтому они остаются с нами навсегда.
Ген Arc в действии
Стоит синапсу* активироваться и древний вирусный ген Arc тут же оживает, начиная записывать свои инструкции в виде подвижного генетического кода, известного как РНК. За пределами клеточного ядра РНК служит посланником ДНК, представляя собой односпиральную копию кода двойной спирали ДНК.
*Синапс — это место контакта между двумя нервными клетками (нейронами).
Следуя инструкциям Arc, нервная клетка возводит вокруг вирусной РНК "капсиды" (вирусоподобные оболочки, состоящие из белков), что позволяет ей свободно перемещаться между клетками — иммунная система не распознает ее как угрозу. Таким образом вирусная РНК беспрепятственно проникает в соседние нейроны и передает им свой пакет генетической информации.
И вот тут начинается самое интересное: ученые пока не знают, что делает эта информация, попадая в новую клетку. Но авторы исследования обнаружили, что если этот механизм нарушен, то синапсы отмирают. Проблемы с геном Arc часто встречаются у людей с аутизмом и другими нетипичными неврологическими состояниями.
Исследователи считают, что эти процессы необходимы для реорганизации мозга с течением времени (сознание ребенка, определенно, отличается от сознания взрослого человека).
"Они [эти процессы] лежат в основе функционирования мозга — от классических условных рефлексов до человеческого самопознания и концепции 'я'", — отмечают они.
Многократное вторжение
Ген Arc, похоже, передавался от вирусов к животным не один раз. У людей и четвероногих существ гены Arc тесно связаны друг с другом. Однако гены Arc у плодовых мушек и червей, по-видимому, появились независимо друг от друга.
Следующий шаг исследования — объединить экспертов в области нейронауки и вирусологии, чтобы выяснить, когда и как именно Arc попал в наш геном, и какую информацию он передает между нашими клетками сегодня.
В природе встречаются примеры, когда паразиты полностью контролируют поведение носителя. Например, паразитический червь Лейкохлоридий парадоксальный (лат. Leucochloridium paradoxum) внедряется в организм улитки и превращает ее в покорного раба, заставляя забраться как можно выше, чтобы она была съедена птицей. Оказавшись в организме пернатого создания, червь приступает к размножению.
Может быть, древний вирус, наградивший нас геном Arc, тоже преследовал свои цели, но более масштабные. Возможно, целью вируса было расширение сферы влияния далеко за пределы Земли, поэтому нас так тянет к звездам. То есть наше совершенно иррациональное желание колонизировать абсолютно непригодные для жизни миры вроде Луны и Марса может быть не нашим сознательным выбором, а древней вирусной программой.
Проект "Геном человека" — международный научный проект по расшифровке и картированию всех генов человека. Начатый в 1990 году, он был завершен в 2003 году, определив последовательность примерно трех миллиардов пар оснований ДНК.
Результаты проекта революционизировали медицину, открыв путь к персонализированному лечению, генной терапии и лучшему пониманию наследственных заболеваний. Это один из самых амбициозных и успешных научных проектов в истории биологии.
Казалось бы, человечество достигло впечатляющих высот в науке: мы редактируем геномы, создаем искусственные органы, программируем сложные нейросети. Но до сих пор не можем создать самую простую живую клетку "с нуля". В чем же проблема?
На самом деле, ученые достигли впечатляющих результатов в этом направлении. Но чтобы понять, насколько мы близки к созданию искусственной жизни, нужно разобраться в том, что уже удалось сделать и с какими фундаментальными сложностями мы столкнулись.
Что мы уже умеем?
Синтетическая биология
В 2010 году команда генетиков, возглавляемая Крейгом Вентером, создала первую бактерию с полностью синтетическим геномом*, которой было дано имя Синтия (англ. Cynthia). Ученые собрали ДНК по заданной последовательности и вставили ее в живую клетку, из которой удалили родную ДНК. Бактерия ожила и начала размножаться. Но важно понимать - это не создание жизни "с нуля", а скорее "пересадка мозга" в уже существующую клетку.
*Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма.
Протоклетки
Ученые научились получать простейшие "клеточноподобные" структуры, названные протоклетками. По сути, это микроскопические пузырьки из липидов (группа биологических соединений, растворимых в органических растворителях и нерастворимых в воде), имитирующие оболочку живой клетки. Внутрь протоклеток исследователи встраивают искусственные органеллы и различные биологические молекулы, чтобы наделить их свойствами, присущими настоящим клеткам.
Так, мембрану протоклеток ученые снабжают белками-переносчиками, способными прокачивать вещества внутрь и наружу, как это происходит в живых клетках. А в 2024 году исследователям из Университета Базеля и Университета Гронингена удалось создать систему протоклеток, способных к примитивной межклеточной коммуникации, имитирующей работу фоторецепторов глаза. Синтетические протоклетки могли обмениваться "сигнальными" молекулами и реагировать на свет.
Но до создания полноценной синтетической клетки еще далеко. Пока протоклеткам не хватает самого главного — собственного генома из ДНК или РНК, который позволил бы им расти, делиться и производить себе подобных.
В чем главная сложность создания искусственной жизни?
Самовоспроизведение
Одно из главных свойств живого - способность к самовоспроизведению. Даже простейшая бактерия - это невероятно сложный механизм, где тысячи молекул работают совместно, создавая копии самих себя. Воссоздать эту систему "с нуля" пока что выше наших возможностей.
Энергетический обмен
Живые клетки получают и используют энергию через сложнейшую и идеально настроенную систему биохимических реакций. Создать работающую энергетическую систему клетки - отдельная грандиозная задача для современной науки.
ДНК хранит генетическую информацию, РНК считывает ее и служит матрицей для синтеза белков, которые выполняют большинство функций в клетке, и вся эта система настолько взаимосвязана, что невозможно создать одну ее часть без других — нужно сразу создавать всю систему целиком. Это, как вы могли догадаться, пока что точно за пределами наших возможностей.
Подводя итоги
Итак, мы все еще очень далеки от создания живой клетки "с нуля". Но человечество научилось:
Создавать синтетические геномы;
Модифицировать существующие организмы;
Собирать простейшие протоклетки;
Объединять протоклетки в системы, способные к примитивной коммуникации друг с другом.
Сегодня мы находимся на пороге новых открытий в области создания искусственной жизни. Возможно, решение придет с неожиданной стороны - не через копирование существующих форм жизни, а через принципиально новые подходы. И первая истинно искусственная форма жизни может оказаться чем-то совершенно иным, выходящим за рамки наших текущих представлений о живом.
В комнату вошли астрофизик и нейрохирург — так начинается не анекдот, а одно из самых удивительных научных открытий последних лет. Двое итальянских ученых обнаружили поразительное сходство между структурой Вселенной и организацией человеческого мозга.
Астрофизик Франко Вацца и нейрохирург Альберто Фелетти провели революционное исследование, сравнив космическую сеть галактических скоплений с сетью нейронов мозга. Результаты оказались ошеломляющими — несмотря на колоссальную разницу в масштабах, обе системы демонстрируют почти идентичные принципы организации.
Загадочная симметрия чисел
Человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов, а наблюдаемая Вселенная — не менее двух триллионов галактик. И несмотря на такую колоссальную разницу в количестве, и нейроны, и галактики составляют менее 30% от общей массы своих систем. Остальные примерно 70-75% в мозге приходятся на воду, а во Вселенной — на загадочную темную энергию.
Паутина в разных масштабах
Исследователи применили метод спектрального анализа — технику, которую космологи используют для изучения распределения галактик. Выяснилось, что структура связей в мозжечке на микроуровне (от 1 до 100 микрометров) в точности повторяет принципы организации космической материи на расстояниях от 5 до 500 миллионов световых лет.
Сходство между двумя системами настолько глубокое, что ученые предполагают: несмотря на разные физические силы, действующие в галактиках и нейронах, их эволюция подчиняется общим принципам. Это открытие может стать ключом к пониманию фундаментальных законов самоорганизации материи.
Результаты исследования открывают захватывающие перспективы. Методы анализа, разработанные для изучения одной системы, могут помочь в исследовании другой. Возможно, наблюдая за эволюцией галактик, мы сможем лучше понять развитие нашего мозга, и наоборот.
При обсуждении научных открытий часто можно услышать фразу "это всего лишь теория", которой оппонент пытается обесценить научные знания. Но такое высказывание демонстрирует глубокое непонимание того, что в науке означает слово "теория".
В повседневной жизни слово "теория" используется для обозначения догадки, предположения или непроверенной идеи.
"У меня есть теория, почему соседская собака лает по ночам" — вот типичный пример бытового использования этого слова.
Однако в науке "теория" имеет совершенно другое значение. Научная теория — это тщательно проверенное, подтвержденное множеством доказательств объяснение определенного аспекта природы. Это не догадка, а результат многолетних исследований, экспериментов и наблюдений.
Путь от гипотезы к теории
В науке путь к теории начинается с гипотезы — обоснованного предположения, основанного на имеющихся знаниях и наблюдениях, которое можно проверить. Именно гипотеза — хотя она тоже опирается на научные данные — ближе к бытовому пониманию слова "теория".
Чтобы гипотеза превратилась в теорию, она должна:
Пройти многократную экспериментальную проверку;
Объяснять существующие наблюдения;
Иметь предсказательную силу — способность предвидеть результаты будущих экспериментов;
Выдержать критику научного сообщества;
Согласовываться с другими установленными научными знаниями.
Научные теории — это не просто абстрактные идеи. Они:
Опираются на обширную базу экспериментальных данных и наблюдений;
Проходят многоступенчатую проверку научным сообществом;
Постоянно подтверждаются новыми исследованиями;
Являются основой современных технологий и инноваций.
Например, без теории относительности Эйнштейна не работали бы GPS-навигаторы, а без квантовой теории у нас не было бы современных компьютеров и смартфонов.
