Всемирный день черепах

23 мая отмечается Всемирный день черепах

 

Источник: http://www.nkj.ru/

У ВАС ЖИВЕТ ЧЕРЕПАХА

У ВАС ЖИВЕТ ЧЕРЕПАХА

Л. СТИШКОВСКАЯ.

Среднеазиатская, черепаха и ее потомство.

Эти черепахи достигают в длину 20 сантиметров,

в отличие от среднеземноморс-ких, имеют

 невысокий панцирь и по четыре когтя на передних лапах.

Когда начинается сезон продажи черепах и я вижу, как их несут из зоомагазинов, у меня надолго портится настроение. Будущее почти у всех этих животных, мягко говоря, незавидное. Многие покупают черепах, чтобы у ребенка была игрушка. А игрушку можно не кормить, можно стучать по ней чем вздумается, можно оставить ее на улице или на даче. Однако и те черепахи, на которых не смотрят, как на игрушку, как правило, не вызывают у их владельцев большой любви. А за что их любить? Вечно холодные, с потухшими глазами, неуклюжие, ползают еле-еле, чуть что — прячутся в панцирь. Проходит немного времени, и эти владельцы черепах начинают искать, кому бы их отдать. Есть, конечно, и хорошие хозяева, которые с симпатией относятся к своим питомцам. Но зачастую и они не подозревают, что в их доме оказались поразительные животные.

МЕДЛИТЕЛЬНЫЕ И НЕПОВОРОТЛИВЫЕ?.. НИЧЕГО ПОДОБНОГО!

Черепахи, как и люди, полагаются в основном на свое зрение. Окружающий их мир полон красок. Разыскивая пищу, они обращают внимание в первую очередь на ее цвет и только потом уже на запах и вкус.

Средиземноморским, балканским и другим черепахам, живущим на суще, особенно нравится все, что имеет красный цвет. Во время опытов наиболее привлекательными для них оказались красные яблоки и бананы, которые они едят, красные лук и сельдерей, которые они никогда не едят, и даже красные кусочки дерева, бумаги, пластмассы. Черепахи относятся благосклонно и к зеленому цвету, но предпочитают светло-зеленые тона темно-зеленым.

Медлительность и неповоротливость черепах вошли в поговорки, которые придумали люди, плохо знающие этих животных.

Среднеазиатские, или степные, черепахи, особенно часто содержащиеся в домашних условиях, поднимаются в горы на высоту до 2000 метров над уровнем моря. Они спокойно ходят по обрывистым каменным террасам. Большеголовые черепахи — жительницы ручьев и речек, текущих среди девственных горных лесов Южного Китая, Бирмы и Индокитайского полуострова, отправившись на охоту, лазают по крутым берегам, по наклонным стволам деревьев, по веткам. Коробчатые черепахи, обитающие на юго-востоке Канады, на востоке, а также в центральных штатах США и в Северной Мексике, оказавшись в неволе, лазают по проволочной сетке загона, высота которого около 80 сантиметров.

Я знала среднеазиатскую черепаху, которая забиралась к своей хозяйке в постель и спала под одеялом возле ее ног. Одна из болотных черепах, сбежавшая из террариума, без труда вскарабкалась по кружевной шторе до самого ее верха.

Особенно шустрыми становятся черепахи, когда настает пора любви. Средиземноморские черепахи-самцы бегают, настойчиво преследуя самок, которые ищут спасения от них в кустах, в густой траве. Однако самцы пускают в ход свои панцири, стучат ими по панцирям своих избранниц, кусают их за ноги и заставляют покинуть убежище. Если на внимание самки претендуют несколько самцов, они хватают друг друга за голову, ноги и могут наносить серьезные раны.

Американские болотные черепахи-самцы добиваются расположения самок по-всякому. Оказавшись возле своих избранниц, они качают опущенной головой из стороны в сторону. Но самый оригинальный их номер такой: изо рта и ноздрей вылетает струя воды, которая точно попадает в физиономии самок.

Еще искуснее ухаживают за самками красноухие черепахи-самцы. Эти черепахи — самые обычные жители акватеррари-умов. В природе они обитают в мелких озерах и прудах с низкими заболоченными берегами на востоке США, а также в северо-восточной Мексике. Влюбленная парочка располагается в воде весьма своеобразно. Самка медленно плывет вперед, а самец, находящийся прямо перед ней, — вспять. При этом его передние лапы с длинными когтями вытянуты вперед, и он ухитряется держать их очень близко от головы самки. В довершение всего лапы самца дрожат, и когти поэтому щекочут подбородок и щеки самки.

УМНЫЕИ ПРЕДУСМОТРИТЕЛЬНЫЕ

Найдется немало людей, которые убеждены, что черепахи не только медлительные, вялые существа, но и тупые. Однако это также не соответствует действительности.

Профессором Леонидом Викторовичем Крушинским были проведены эксперименты, насколько мне известно, единственные в мире, доказавшие, что у черепах есть разум, что они способны думать. Кроме черепах в экспериментах участвовали самые разные птицы и звери. Всем им задавали одну и ту же логическую задачу. Все они должны были сообразить: куда исчезла еда?

Первую черепаху, как и остальных потом, внесли в комнату и оставили возле кормушки. Черепаха подошла к ней, стала есть. Но прошло несколько минут, и кормушка начала медленно двигаться по рельсу влево. Черепаха пошла за ней. И тут произошло неожиданное — лакомство исчезло из ее поля зрения: кормушка скрылась за деревянной ширмой. Теперь все зависело от умственных способностей черепахи. Чтобы продолжить завтрак, она должна была сообразить, в каком направлении продвигается еда.

Голуби и полевки, которым эту задачу предложили раньше, чем черепахе, не смогли ее решить. Кролики, лишившись еды, прыгали, сами не зная куда. Куры искали зерна, которые только что клевали, там, где они исчезли. А утки, поискав еду, пытались пробраться к ней через деревянную ширму, не понимая, что сделать это невозможно.

В отличие от всех них черепаха пошла вдоль ширмы влево и продолжила завтрак.

В экспериментах участвовали как живущие на суше, так и обитающие в воде черепахи — европейские болотные и каспийские. И все они прекрасно справились с задачей.

О сообразительности черепах говорят и другие факты.

Черепахи, обитающие в пустыне, в частности гоферы (но не все, а только некоторые из них), после небольших редких дождей делают бассейны, вода в которых может пробыть даже шесть часов.

В последнее время мест, подходящих для откладки яиц, стало меньше, и болотные черепахи начали откладывать яйца в гнезда аллигаторов. В этих гнездах кладки черепах реже погибают от хищников.

Черепахи, оказавшись в неволе, достаточно быстро осваиваются в новых условиях. Они перестают бояться человека, берут еду из его рук. Если их кормят в одни и те же часы и в одном и том же месте, они приходят туда в положенное время. Некоторые владельцы убеждены, что их черепахи знают свое имя.

НА ВОЛ Е — ДОЛ ГОЖИТЕЛ И, А В НЕВОЛЕ?

Черепахи относятся к животным-долгожителям. Крас-ноухие живут 30 лет, гоферы — больше 50, средиземноморские — 125, исполинские — до 200, а крупные морские черепахи, живущие в океане, — до 300 лет. Однако сотни тысяч, миллионы черепах, оказавшись под крышей человека, у людей разных стран, как правило, не живут больше двух лет. Причина: неправильное содержание.

Купив среднеазиатскую или любую другую черепаху, живущую на суше, нельзя предоставлять в ее распоряжение комнату или квартиру. Это приводит к тому, что животные получают травмы, простуживаются. Дом у черепахи может быть только один — террариум, причем достаточно просторный: животное должно иметь возможность свободно ходить.

На дно террариума помещают грунт толщиной от трех до десяти сантиметров. Если грунта нет, у черепахи стираются когти, деформируются ноги. На грунт ставят ящичек или что-либо другое, в чем черепаха могла бы прятаться. Укрытие делают там, где всегда прохладно: на необогреваемом участке.

Источник тепла в террариуме — лампа накаливания. Большинство сухопутных черепах чувствует себя хорошо при температуре от +20 до +35 градусов.

Летом нужно обязательно выносить черепах на солнце. Самое лучшее для них в это время года — огороженный участок на даче. Ограждение должно быть таким, особенно у земли, чтобы черепахи не могли убежать. В загоне можно посеять семена клевера, одуванчика, гороха, других растений. В нем обязательно должны быть укрытия и вода.

Зимой черепах, особенно молодых, а их-то всегда и продают, нужно облучать кварцевой или эритемной лампами.

Молодых черепах кормят один-два раза в день, взрослым, длиной от 10 сантиметров, устраивают один раз в неделю «голодный» день.

Все сухопутные черепахи питаются растениями. Поэтому их меню должно состоять из овощей, фруктов, зелени, стеблей и листьев гороха, листьев диких растений: одуванчика, клевера, подорожника. Чтобы черепаха не ела только какой-то один вид корма, твердые овощи и фрукты натирают на терке и перемешивают. В эту смесь летом добавляют листья одуванчика и других растений, а также мелко нарезанную крапиву, зимой — сушеную крапиву, ростки овса. Кроме того, черепахам нужно давать вареный рис и картофель. Часто рекомендуемый хлеб с молоком лучше исключить из их рациона.

Считается, что сухопутные черепахи не едят ничего, кроме растений. Однако наблюдения за черепахами в природе показали, что растения — не единственная их пища. Они поедают птенцов птиц, гнездящихся на земле, различных беспозвоночных и даже падаль, фекалии человека и животных. Поэтому в меню сухопутных черепах, во фрукто-во-овощную смесь нужно обязательно включать мясной фарш или свежее мясо кусочками: черепахе с длиной панциря 5—10 сантиметров — 0,5—4 грамма, с длиной панциря 20—30 сантиметров — 10—20 граммов. Фарш можно заменять мучными червями или улитками.

Черепахам нужно давать поливитамины, которые сейчас продаются, и костную муку — источник кальция и других макро- и микроэлементов: черепахе с панцирем 4— 6 сантиметров — 0,2 грамма, черепахе с панцирем 6—7 сантиметров — 0,4 грамма и черепахе с панцирем 7—10 сантиметров — 0,5 грамма.

Один раз в две недели черепах купают в теплой, 35-градусной, воде. Это способствует очищению кишечника и стимулирует аппетит. Воду для купания, как и для питья, используют отстоенную: простоявшую 1—2 суток в банке с широким горлом. После купания черепах хорошо вытирают полотенцем,чтобы они не простудились.

Когда осенью черепаха начинает делать попытки зарыться в грунт, это значит, что она готова к зимовке. Черепаху купают, затем неделю не кормят, после чего на день-два переносят в холодное помещение и, наконец, укладывают в деревянный ящик с подстилкой из мха толщиной 20—30 сантиметров и укрывают сухими листьями. Температура во время зимовки — до +8 градусов.

Пресноводные черепахи, в том числе красноухие, должны жить в акватеррариумах или в аквариумах с подвесным островком. Лучше, чтобы такой аквариум был из оргстекла. Для двух черепах с длиной панциря 20—30 сантиметров нужно 150—200 литров воды.

Островок располагают в центре аквариума, примерно на 1/3 площади основания.

Изготавливают его из двух одинаковых по размерам пластин из оргстекла, которые закрепляют под острым углом друг к другу с помощью проволоки. На верхней, наклонной, пластине делают ямки или насечки, чтобы черепахе было легче забираться на нее. И один край этой пластины опускают в воду. Нижнюю пластину погружают в воду всю. Она должна располагаться па-раллельно дну и на такой глубине, чтобы черепаха, находясь на ней, могла поднять голову над водой и подышать. Когда в аквариуме есть островок, черепаха, оказавшись на верхней пластине, находится на суше, а если она заберется на нижнюю пластину, то будет на мелководье.

Нагревательный прибор устанавливают над островком. Температура воды в аквариуме для красноухих черепах должна быть от +20 до +28 градусов, а воздуха — от +20 до +30 градусов.

Молодые черепахи растут быстрее, если у них вода постоянно чистая. При замене воды используют только отстоявшуюся.

Пресноводных черепах кормят рыбой, лягушками, новорожденными мышами, пресноводными моллюсками, креветками, сверчками, тараканами, дождевыми червями, мотылем, дафниями, кусочками мяса, печени, филе кальмара. Кроме того, им дают салат, капусту, морковь, яблоки, листья одуванчика, ряску, различные водоросли.

Молодых черепах до двух лет кормят каждый день, взрослых — два-три раза в неделю. Рыбу молодым дают мелко нарубленную, с костями, взрослым — большими кусками или целиком. Крайне нежелательно кормить черепах мойвой и другой жирной рыбой. Замороженную рыбу размораживают и дают теплой.

Меню черепах не должно быть однообразным. Если их долго кормят только рыбой, возникают гипо- и авитаминозы.

Пресноводным черепахам, как и сухопутным, нужно давать витамины, кальций, и их необходимо облучать ультрафиолетовыми лучами.

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/archive/articles/11280/ (Наука и жизнь, У ВАС ЖИВЕТ ЧЕРЕПАХА)

Маленькие инфузории – большие открытия

Знакомые всем по школьному курсу биологии инфузории-туфельки помогли разрешить одну из важных задач эпигенетики и задуматься о перспективах увеличения информационной емкости генома.

Схема материнского наследования

типов спаривания.

Фото предоставлено Алексеем Потехиным

Эти одноклеточные известны тем, что половой процесс у них проходит без размножения, а размножение без полового процесса. Конъюгация, или половой процесс, впервые был описан 75 лет назад американским генетиком Трейси Соннборном, который наблюдал, как инфузории Paramecium двух разных линий слипались в большие комки и затем разбивались на пары. Каждую пару образовывали клетки противоположных типов спаривания, названные Е и О, или четный и нечетный. Но в результате такого парного общения никаких новых особей не появляется, поэтому и говорят, что это половой процесс, но без размножения.

Действительная цель же конъюгации – обмен генетической информацией. Инфузории отдают друг другу копию всей своей ДНК, однако при этом, несмотря на присутствие чужой ДНК, тип спаривания у инфузорий сохраняется тот же, что и был, и при дальнейшем размножении дочерние клетки будут принадлежать к тому же типу спаривания (грубо говоря, к тому же «полу»), что и материнская клетка.

Почему так происходит? Отвечает на этот вопрос исследование, проведенное международной научной группой под руководством лидера в области молекулярной генетики инфузорий Эрика Майера. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Оказалось, что устойчивость типа спаривания обеспечивается тем же механизмом, что защищает геном инфузорий от транспозонов. У всех живых организмов есть ДНК, которая называется мусорной и функции которой до конца так и не выяснены. Однако известно, что заметную ее часть мусорной ДНК составляют транспозоны и прочие так называемые мобильные элементы – особого рода последовательности, которые могут случайным образом копировать самих себя и расселяться по геному.

Если такой транспозон вдруг прыгнет внутрь какого-нибудь гена, то с очень большой вероятностью этот ген просто перестанет работать. У человека известно 96 заболеваний, причина которых именно в таких вот прыгающих последовательностях. Для других организмов мигрирующая ДНК тоже не безопасна, а потому в ходе эволюции выработались особые механизмы, которые защищают жизненно важную ДНК от разрушительного действия транспозонов.

Инфузории примечательны тем, что у них есть два ядра: макронуклеус, обеспечивающий повседневную жизнь одноклеточного, и микронуклеус, участвующий в половом процессе. С точки зрения качественного состава генов оба ядра одинаковы, просто в макронуклеусе содержится несколько копий хромосом инфузории, а микронуклеусе – только по две копии. Кроме того, в ДНК макронуклеуса вся мусорная ДНК удалена. И есть специальные молекулы, которые держат её под контролем, – это сканирующие РНК, или сканРНК. Они синтезируются в микронуклеусе, полностью перекрывая его геном. Затем отправляются в макронуклеус и сканируют его ДНК. Их цель – найти последовательности, которых раньше здесь не было. Если такая последовательность нашлась, сканРНК метят её как «лишнюю», то есть потенциально опасную. Затем специальные ферменты распознают эти метки и удаляют лишнюю ДНК из макронуклеуса. Так с помощью РНК-сканирования инфузории защищают от транспозонов гены, которыми они постоянно пользуются.

Поскольку разнообразные регуляторные РНК, к которым относятся и сканРНК, входят в число так называемых эпигенетических регуляторов генетической активности, то в этом случае можно говорить об эпигенетической защите от транспозонов. Аналогичные системы защиты генома от транспозонов, ключевую роль в которых играют малые РНК, недавно обнаружены и у многоклеточных животных.

При чём же тут типы наследования? Эксперименты по генетическому анализу клонов-мутантов по типам спаривания, приведшие к выявлению мутации, которая нарушала экспрессию исследуемого гена у одного из таких клонов, проводил доцент Санкт-Петербургского государственного университета Алексей Потехин. Начавшееся в 2010 году сотрудничество с исследовательской группой Майера продолжается, и сейчас в СПбГУ осуществляется целый ряд проектов, связанных с исследованиями, которые проводит Майер и его коллеги в Париже.

«У инфузории-туфельки Paramecium tetraurelia обнаружен ген mtA, кодирующий белок, наличие которого определяет клетку инфузории к Е-типу спаривания. У клеток О-типа гена mtA нет, так как у него последовательность ДНК, содержащая промотор гена mtA, имеет небольшое случайное сходство с транспозонами, и может быть удалена из генома макронуклеуса наряду с настоящими транспозонами при РНК-сканировании. Если это происходит, то в следующих поколениях эта последовательность уже будет считаться ненужной и всегда удаляться при развитии макронуклеуса – ведь она уже утеряна из его «чертежа». В итоге ген mtA молчит, и клетка имеет наследуемый О-тип спаривания.

Оказалось, что древний механизм защиты генома от транспозонов вовлечен в регуляцию работы клеточных генов, обеспечивая, в частности, загадочное материнское наследование типов спаривания у инфузории-туфельки», – рассказал Алексей Потехин о деталях исследования.

То есть молекулярный механизм, чья задача – следить за потенциально опасными транспозонами, может влиять и на активность обычных генов, если в них вдруг есть какое-то сходство с прыгающими ДНК-последовательностями. (В случае с инфузориями этими генами оказались те, что определяют тип спаривания.) При этом важную роль играет, каким чертежом руководствуется этот механизм, с чем он сравнивает проверяемую ДНК.

Инфузориям все равно, какого «пола» – О или Е им быть. Но возможно, что подобным образом регулируются и другие гены. Наличие такого эпигенетического механизма наследования признаков при помощи малых РНК открывает новые возможности для повышения информационной емкости генома, так как один и тот же ген можно прочитать разными способами или «выключить» в ряду поколений.

Фото предоставлены Алексеем Потехиным.

 

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/24379/ (Наука и жизнь, Маленькие инфузории – большие открытия)

Электромагнитный шум мешает птицам ориентироваться на местности

 

Ann & Steve Toon / Corbis.

В городских условиях птицы не вполне могут доверять своей системе геомагнитной навигации – её работе мешают многочисленные источники искусственного электромагнитного поля.

Считается, что для ориентации в пространстве у птиц есть целый арсенал «компасов», причём зоологи до сих пор продолжают узнавать что-то новое о том, как эти самые «компасы» работают. Так, буквально в прошлом году Джонатан Хагструм (Jonathan T. Hagstrum) из Геологической службы США высказал предположение (подкреплённое экспериментальными данными), что важную роль в умении птиц ориентироваться на местности играют инфразвуковые волны.А волны эти, в свою очередь, зависят от ландшафтных и климатических особенностей конкретной территории, то есть, получается, птицы держат в голове что-то вроде инфразвуковой карты местности.

С другой стороны, в том же 2013-м исследователи из Института орнитологии Общества Макса Планка сообщили, что птицы пользуются ещё и запаховой картой, что они в буквальном смысле могут вынюхивать правильный маршрут. Ну и глаза у пернатых тоже без дела не остаются: орнитологи из Оксфорда выяснили, что более сложный ландшафт птицы запоминают лучше, чем однообразную местность. То есть в чистом поле, в городе или в лесу каким-нибудь голубям ориентироваться сложнее, чем там, где холмы, деревья, реки и ровные участки сменяют друг друга.

Однако более всего зоологов интригует геомагнитное чувство птиц. Десятилетиями учёные пытались выяснить, как это чувство у птиц работает, в итоге все согласились с тем, что без магнитного поля Земли птицам никак не обойтись, но вот чем именно они чувствуют это поле, так и остаётся непонятным.

На эту тему ведутся бурные дискуссии: сначала считали, что магнитным компасом птицам служит клюв, затем в теории «магнитного клюва» как будто разочаровались – в нём так и не нашли рецепторов, которые могли чувствовать магнитное поле. Но вот недавно учёные из Университета Ольденбурга и из Зоологического института РАН получили новые данные, согласно которым клюв тут всё-таки нужен – с его помощью птицы запоминают магнитную карту местности.

Однако сами авторы этой работы признают, что у птиц, скорее всего, должен быть ещё какой-то орган магнитного чувства помимо клюва. И тут нельзя не вспомнить про железные микрошарики, которые исследователи из венского Института молекулярных патологий нашли в клетках внутреннего уха птиц – эти микрошарики вполне могут оказаться компонентами геомагнитных рецепторов, которые учёные так долго ищут.

У теории птичьего магнитного чувства есть ещё одно белое пятно, связанное с экологией мигрирующих птиц. Нет нужды описывать, сколь много электромагнитного излучения производит наша цивилизация. Искусственные источники электромагнитного поля появились совсем недавно, если сравнивать это с эволюционной историей птиц, и сконцентрированы эти источники в городах, больших и малых.

Возникает вопрос, не ухудшает ли электромагнитное поле городов способность птиц ориентироваться на местности? Между тем, долгое время каких-то специальных исследований на эту тему почти не проводилось, и более-менее надёжный ответ на этот вопрос удалось получить только сейчас.

Хенрик Моуритсен (Henrik Mouritsen) из Университета Ольденбурга (он был как раз среди авторов вышеупомянутого исследования, в котором попытались реабилитировать «магнитный клюв») заметил, что перелётные зарянки, оказавшись в городе, не могут сориентироваться, куда лететь во время миграции. Птиц держали в специальном помещении, в котором они не могли увидеть ни Солнца, ни звёзд – в аналогичных условиях за городом зарянки правильно выбирали направление для путешествия. В городе же, как было сказано, птицы вдруг терялись и не знали, куда двигаться.

Однако навигационные способности птиц пришли в норму, как только их защитили специальным экраном, который не пропускал электромагнитное излучение в диапазоне от 50 килогерц до 5 мегагерц (в этом диапазоне находятся, например, частоты амплитудного радиовещания на длинных, средних и коротких волнах). Экран снижал интенсивность электромагнитного шума вдвое, и в таких условиях птицы уже могли выбрать направление миграции.

Исследователи ставили и обратный опыт, повышая с помощью специального устройства электромагнитный фон вокруг птиц. Зарянок это сильно дезориентировало, что опять же доказывало зависимость их системы навигации от загрязняющего магнитного поля. Такие эксперименты длились семь лет, и к ним привлекли несколько поколений студентов – исследователи хотели убедиться, что их собственное сознание не сыграло с ними злую шутку и что посторонний человек, не погружённый в тему, увидит те же самые результаты. Статья с полученными данными в итоге вышла в журнале Nature.

Стоит, однако, подчеркнуть, что авторы работы ничего не говорят о каких-то глобальных экологических последствиях электромагнитного шума для птиц. Действительно, птицы как совершали миграции, так и совершают, и если какие-то из них сбиваются с пути, то это всё-таки не массовые случаи, и в целом птицы находят правильную дорогу, несмотря на множество «электромагнитных» городов.

Вероятно, птицы могут как-то компенсировать отказ магнитной навигационной системы за счёт других своих навигационных систем. (Напомним, что в эксперименте птицы не могли видеть ни звёзд, ни Солнца).Кроме того, некоторые исследователи сомневаются, что описанный в статье эффект вообще имеет место быть: эксперименты с птицами и до этого ставили в городах, и во многих случаях пернатые нормально ориентировались без всяких экранов, защищающих их от искусственного электромагнитного излучения.

В то же время другие учёные говорят, что сами наблюдали похожий феномен, и что электромагнитный шум может искажать результаты поведенческих экспериментов не только у птиц, но и у других животных. Впрочем, чтобы проводить на эту тему более подробные исследования, хорошо бы всё-таки сначала точно выяснить, чем именно птицы чувствуют магнитное поле.

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/24364/ (Наука и жизнь, Электромагнитный шум мешает птицам ориентироваться на местности)

Митохондрии и вирусы влияют на работу ядерных генов

Митохондрии и вирусы влияют на работу ядерных генов
ДНК митохондрий и РНК вирусов могут маскировать эффекты от мутаций, попавших в хромосомные гены – по крайней мере, в дрожжах.

Схема эксперимента:

перевод митохондрий из одной

 дрожжевой клетки в другую,

 лишённую митохондрий.

 (Иллюстрация Jose-Luis Olivares / MIT)

Когда в 2003 году геном человека, наконец, полностью прочитали, многие надеялись, что нас теперь ждёт настоящая лавина медицинских инноваций, основанных на корректировке работы самых разных генов. Действительно, многие болезни случаются от того, что либо сам белок несёт в себе некий дефект, либо организм производит этот белок не там и не в тех количествах, которые требуются для нормальной жизни. Такие дефекты и аномалии часто происходят из-за того, что что-то случилось в ДНК, а раз мы ДНК теперь знаем от и до, значит, знаем, где и что нужно исправить.

Но впоследствии оказалось, что управление активностью генов намного сложнее, чем полагали. Во-первых, в самой ДНК есть участки, которые сильнейшим образом влияют на активность других зон генома, и про многие из таких участков раньше либо вовсе не знали, либо их влияние недооценивали. Например, буквально два месяца назад учёные из международного исследовательского консорциума FANTOM (Functional Annotation of the Mammalian genome) подвели итоги многолетних поисков регуляторных последовательностей в ДНК человека, и цифры, конечно, не могут не впечатлять: промоторных регуляторных элементов оказалось 180 000, а энхансерных регуляторных элементов — 44 000.

Во-вторых, на синтез белка могут влиять разнообразные регуляторные РНК, которых оказалось целое море. В-третьих, основания в ДНК могут быть модифицированы специальными эпигенетическими метками, которые опять же влияют на генетическую активность. Есть и другие механизмы, которые вмешиваются в работу генов, причём исследователи не перестают находить тут что-то новое.

Вот, например, как сообщает Массачусетский технологический институт, его сотрудники под руководством Дэвида Гиффорда (David K. Gifford) и Джеральда Финка (Gerald R. Fink) обнаружили, что внеядерная ДНК и РНК у дрожжей влияет на работу генов, заключённых в клеточном ядре. Исследователи заметили, что если у дрожжей вырезать из хромосом какие-то гены, то эффект от такой операции нельзя объяснить одним лишь исчезновением вырезанных генов. Например, когда рост культуры с покалеченными хромосомами сравнивали с ростом обычных дрожжей, то оказывалось, что в одном случае культура «генетических инвалидов» росла с той же интенсивностью, что и культура обычных дрожжей, в другом случае её рост сильно замедлялся, и чаще всего темпы роста принимали какое-то из промежуточных значений между крайними точками. Но гены при этом удаляли всегда одни и те же. И возникает вопрос, как одна и та же генетическая операция может давать настолько разные эффекты.

Сначала исследователи решили, что всё дело в некоем РНК-вирусе, который путешествовал по клеткам дрожжей: геном этого вируса, представленный двуцепочечной РНК, вполне мог влиять на работу дрожжевого генома. Но потом генетики задумались, а не могут ли на работу ядерного генома влиять собственные внехромосомные элементы, заключённые в митохондриях?

Митохондрии называют силовыми станциями клетки, в них происходит образование главной энергетической молекулы, АТФ, внутри которой энергия запасена в удобной для употребления форме. При этом у митохондрий есть собственная ДНК со своими генами, и митохондриальный геном довольно сильно отличается от генома ядерного. Это, кстати, послужило одной из главных предпосылок теории о симбиотическом происхождении митохондрий – согласно ей, митохондрии когда-то были самостоятельными бактериями, которые со временем перешли в подчинение предкам эукариот, при этом сильно упростившись.

Чтобы проверить, может ли ДНК митохондрий влиять на ДНК ядра, исследователи поступили следующим образом: они удалили митохондрии из клеток одного дрожжевого штамма и позволили им вступить в половые отношения с клетками другого штамма, у которых все митохондрии были при себе. У дрожжей, как известно, кроме вегетативного размножения почкованием или делением, есть и половое размножение со слиянием гаплоидных клеток, но в эксперименте ядра у слившихся клеток дрожжей не объединялись, оставаясь разделёнными. Затем исследователи заставляли получившуюся двуядерную клетку делиться, но так, чтобы ядра от одного штамма оказывались вместе с митохондриями другого штамма. Понятно, что одним из дрожжевых штаммов был тот, у которого из хромосом вырезали какие-то гены. Ядро такого штамма комбинировали с митохондриями от разных прочих линий дрожжей; кроме того, картину потом ещё и усложнили, добавляя в клетки вышеупомянутый вирус.

В результате исследователи убедились, что – да, действительно, «внешняя» ДНК из митохондрий влияет на работу «главных» генов из ядра; более того, учёным удалось даже подсчитать, насколько это взаимодействие влияет на конечный эффект. Так, если не брать в расчёт митохондрии, то различия в эффекте от удаления хромосомных генов можно объяснить на 40%. Если же добавить к анализу митохондриальную ДНК, то разнообразие результатов становится понятным уже на 60%. Если же учесть вирус, то различия в разных линиях дрожжей можно описать на 90%. Причём влияние вируса помогало понять не только реакцию дрожжей на удаление хромосомных генов, но и различия между обычными дрожжами, не претерпевшими генетической модификации. Результаты экспериментов и математические расчёты, позволившие оценить влияние митохондрий и вируса на ядерную ДНК, исследователи опубликовали в журнале PNAS.

Один из главных выводов, который из всего этого следует, состоит в том, что изменения в хромосомах и, например, наличие вируса в клетке могут влиять на жизнь организма не порознь, а вместе, дополняя и усиливая друг друга. При этом исследователи говорят только лишь о влиянии вирусной РНК, то есть жизнедеятельность самого вируса (например, процессы, сопровождающие сборку вирусных частиц и т.д.), тут ни при чём.

Кроме того, дрожжи с удалёнными генами порой росли с той же активностью, что и обычные дрожжи, то есть внехромосомные элементы, ДНК митохондрий и РНК вируса, маскировали негативный эффект от генетической операции. Понятно, что это может иметь непосредственное отношение к тому, как на нас действуют мутации, унаследованные или благоприобретённые – влияние таких мутаций может сильно меняться под влиянием тех же митохондрий или каких-то вирусов, оказавшихся в наших клетках.

Ещё раз подчеркнём, что речь идёт не просто о суммировании эффектов от митохондрий и от хромосом, но о синергетическом влиянии. (Хотя, конечно, эти результаты следует проверить хотя бы на клетках животных.) Всё это ещё сильнее запутывает картину генетической регуляции, но это такая парадоксальная наука, что чем больше в ней запутываешься, тем ближе оказываешься к истине.

 

Автор: Кирилл Стасевич

 

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/24345/ (Наука и жизнь от 15 Мая 2014, Митохондрии и вирусы влияют на работу ядерных генов)

НЕ КОРМИТЕ ПОПУГАЯ ПЕТРУШКОЙ

НЕ КОРМИТЕ ПОПУГАЯ ПЕТРУШКОЙ

По материалам журнала "Das Tier" (ФРГ).

Обычная петрушка, полезная для человека, оказывается, опасна для животных. Она содержит эфирные масла и другие химические соединения, которые токсичны для попугаев и мелких млекопитающих.

Избыток петрушки в их корме может привести к гастриту, к воспалению кишечника, к ожирению печени и даже к заболеванию почек. К таким выводам почти 40 лет назад пришли ученые ветеринарно-медицинского факультета в немецком городе Гисен.К сожалению, эту информацию и по сей день не найдешь практически ни в одной специальной книге о животных.

Еще ядовитее болиголов. Листья этого растения внешне сходны с петрушкой и могут быть ошибочно использованы в пищу в качестве приправы. В отличие от петрушки болиголов опасен не только для животных, но и для человека, так как содержит различные алкалоиды, в том числе кониин, действие которого подобно действию яда кураре. У человека при отравлении этим растением наступает потеря кожной чувствительности, угнетенное дыхание, в тяжелых случаях - смерть от удушья. У животных болиголов вызывает понос, лихорадку,нарушение координации движений,слабость мышц, паралич, при сильном отравлении наступают конвульсии и смерть. Болиголов растет всюду,кроме Крайнего Севера, - на лесных опушках, около жилья, в посевах. К счастью, запах свежего растения отталкивает большинство животных.

Владельцам животных можно только посоветовать: не ошибитесь сами относительно болиголова, приняв его за петрушку, и помните о том, что петрушка токсична для ваших питомцев: птиц и мелких млекопитающих.

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/archive/articles/10298/ (Наука и жизнь №2, 1998, НЕ КОРМИТЕ ПОПУГАЯ ПЕТРУШКОЙ)

ХРОМАТОГРАФИЯ

ХРОМАТОГРАФИЯ - ПРОСТОЙ СПОСОБ АНАЛИЗА СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ

Ф. БАЙБУРТСКИЙ

Михаил Семенович Цвет родился 14 мая 1872 года.

 

В 1997 году торжественно отмечалось 125-летие со дня рождения выдающегося русского химика Михаила Семеновича Цвета, открывшего и впервые применившего принципиально новый метод исследований - хроматографию. Она стала в наши дни незаменимым методом разделения и анализа сложных веществ. С ее помощью удалось, в частности, разобраться в сложностях строения и состава белковых соединений, получить многие трансурановые элементы периодической системы Менделеева, разделять и очищать антибиотики, витамины, алкалоиды и гормоны.Хроматографические явления составляют основу многих природных геохимических процессов, вроде образования почвы и многих рудных месторождений.

Михаил Семенович Цвет заинтересовался природой хлорофилла, который делает листья зелеными. Роль этого вещества в природе огромна: с его помощью в живом листе световая энергия Солнца превращается в химическую энергию органических соединений.

Профессор Цвет насыпал в стеклянную трубку тонко измельченный порошок чистого мела, смочил его бензолом, налил сверху немножко раствора хлорофилла,извлеченного из свежего листа (самый верхний слой порошка, конечно, сразу окрасился в зеленый цвет), и стал медленно, по каплям подливать в трубочку с мелом бензол. По мере того как окрашенный слой промывался бензолом, зеленое колечко вслед за растворителем начало передвигаться вниз по трубке. Потом(в этом-то и заключалось замечательное открытие Цвета) оно стало постепенно разделяться. Появилась узкая желтая полоска, она двигалась по трубке наиболее медленно, ее опередила желто-зеленая полоса, перед которой шла широкая зелено-синяя полоса, две желтые и в самом низу двигалась еще одна полоса,тоже желтого цвета. Тщательный анализ показал, что над верхней желтой полоской располагалась еще одна - бесцветная. Своим опытом Цвет доказал, что хлорофилл имеет сложное строение, и эта работа легла в основу новой науки.

Компоненты вещества, подобно световым лучам в спектре, расположились друг за другом в столбе порошка в виде окрашенных полос. Это явление было названо хроматограммой, а сам метод исследования - хроматографией, от греческих слов "хроматос" - окраска, "грамма" - считывание и "графия" - запись.

Что же происходило в "хроматографической колонне" - стеклянной трубочке,набитой порошком мела?

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/archive/articles/10300/ (Наука и жизнь, ХРОМАТОГРАФИЯ - ПРОСТОЙ СПОСОБ АНАЛИЗА СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ)