Интересни научни открития

[Hatshepsut]

Защо папратите останаха след удара на астероида, убил динозаврите


Папратите са се възстановили много по-бързо от другите растения след удара на метеора, който е унищожил динозаврите

Един странен пласт във фосилните летописи съдържа доказателства, че след масовото измиране, завършило периода креда и ерата на динозаврите, популациите на папратите са се увеличили. Учените искат да разберат защо.

Според най-новата хипотеза вероятно е бил топъл пролетен ден в Северното полукълбо, когато астероидът, довел до смъртта на динозаврите, се е врязал в Земята преди около 65 милиона години. В последвалата огнена буря и т.нар. ударна зима (аналог на "ядрената зима") буйните и високи иглолистни гори, характерни за креда, изчезват и в продължение на около десетилетие има само студ и мрак.

Дори и след като светлината се завърнала, животът си проправил път обратно едва след хиляди години, което довело до началото на нова ера, доминирана от днешните бозайници и цъфтящи растения.

Учените могат лесно да открият това масово измиране в геоложкия запис благодарение на тънък слой бледи скали, обогатени с иридий - химичен елемент, освобождаван при удари на астероиди, който разделя скалите от двата периода.

Но от 70-те години на миналия век геолозите отбелязват и съществуването на друг слой, точно над богатия на иридий, който съдържа "много, много, много и много фосилни спори на папрати" и не много други, разказва Елън Кърано (Ellen Currano), палеоботаник в Университета на Уайоминг. "Виждаме много малко иглолистни или покритосеменни растения или нещо подобно", допълва тя, което кара изследователите да нарекат слоя папратов разцвет (пик).

Папратите не се съхраняват по-добре във фосилните записи, отколкото други видове растения, така че бумът на тяхното изобилие през вековете след удара на астероида предполага, че "... заради нещо в папратите, те са се справили добре в тези условия", обяснява Кърано.

Няколко хипотези обясняват този скок. Папратите са издръжливи и често първи пробиват полетата от лава например, а спорите им - които са по-малки от прашинка и са способни да се разпръскват на огромни разстояния - могат да останат неактивни в продължение на десетилетия.

И за разлика от много дървета, които не могат да се възстановят само от корените си, папратите се възстановяват след повреди на повърхността благодарение на подземните си стъбла, наречени ризоми, които може да са били изолирани от пожарите на повърхността.

Въпреки тези предположения "никой никога не си е направил труда да разбере от биологична гледна точка за какво става дума в този разцвет", отбелязва Емили Сеса (Emily Sessa), специалист по еволюционна биология на растенията от Университета на Флорида.

Сега Сеса, Кърано и техните колеги може би ще имат възможност да го направят. През 2019 г. НАСА финансира изследователското предложение на групата като част от интереса на агенцията да проучи как организмите реагират на екстремни условия, включително такива, настъпили по време на масовите измирания на Земята.

Сеса и Ярмила Питърман (Jarmila Pittermann), екофизиолог по растенията в Калифорнийския университет (UC), Санта Круз, използват оранжерия, за да създадат условия, подобни на тези в периода Креда, и в определен момент ще предизвикат симулиран удар на метеорит. Нищо неподозиращите растения в помещението включват покритосеменни, голосеменни и папрати в двата им жизнени етапа: големия, разпознаваем спорофит и много по-малкия, подобен на мъх гаметофит.

Зиготата се развива от проталуса (папратовия гаметофит). Той нараства с помощта на митоза и се развива в младо папратово растение

В екип Кърано и Реган Дън (Regan Dunn), палеоеколог от музея в Лос Анджелис, издирват музейни образци и пътуват до известни фосилни находища от периода на масовото измиране през креда – терциер (K-Pg) в Колорадо, Монтана и Уайоминг, за да сравнят оранжерийните растения с вкаменени листа и спори на папрати от времето на иридиевата аномалия и папратовия пик.

"Най-общо казано, има три начина за изучаване на миналото: Може да четете директно от фосилния запис, да търсите съвременни аналози в заобикалящия ни свят или да използвате експериментален подход за симулиране на събитието", обяснява Джонатан Уилсън (Jonathan Wilson), палеоботаник в колежа Хавърфорд в Пенсилвания, който преди е сътрудничил с Питерман, но не участва в настоящата работа.

Този проект, посочва той, "е изключително новаторски подход към подобно голямо събитие", защото включва и трите. "Мисля, че това ще ни помогне да подготвим почвата за бъдещи експерименти".

Микрография на фрагмент от листна кутикула, показваща епидермални клетки (групирани) и спора на папрат (долу вдясно) от K-Pg обект в южната част на Колорадо

Реконструирането на условията на околната среда преди удара на астероида също отнема време и огромен набор от палеоклиматична литература. Засега Питърман отглежда растенията в оранжерията в Санта Круз при приблизително 25 °C през деня и 17 °C през нощта, като поддържа висока влажност на въздуха и 1000 частици въглероден диоксид на милион. Тази първа фаза продължава вече няколко месеца и наскоро екипът събра първата си партида данни, включително времето и степента на покълване на спорите, растежа на растенията, клетъчната морфология и метаболитите.

Разбира се, добрите дни на този мини-Креда период са преброени. Скоро ще удари астероидът. Оранжерията ще бъде покрита с брезенти, за да се блокира по-голямата част от светлината, а температурата ще падне до под 10 °C. Лаборант периодично ще боядисва листата на растенията с разреден разтвор на сярна киселина, за да имитира киселинен дъжд. (Екипът не може да рискува чувствителното оборудване за наблюдение да се повреди от пулверизирането, така че всичко ще трябва да се прави на ръка, обяснява Питерман). Сеса провежда подобен експеримент в растежни камери в лабораторията си във Флорида, като се фокусира върху по-малките гаметофити.

Междувременно Кърано и Дън ще използват комбинирания си опит, за да свържат резултатите с това, което се вижда във фосилните записи. Кърано изтегля редки вкаменелости на листа от папрат от музейни колекции, за да ги сравни с пробите от оранжерията, докато Дън използва разработен от нея преди това заместител, основан на микроскопски анализи на морфологията на листата, за да оцени количеството светлина, което е получавало вкамененото растение, когато е било живо. Резултатите са предварителни, но Дън заявява пред The Scientist, че нейният подход изглежда регистрира промени в нивата на светлината в короните на дърветата непосредствено преди слоя, богат на иридий, и непосредствено след него - модел, който би могъл да съответства на екологичните ефекти от въздействието.

Елън Кърано и Алекс Баер проверяват растения в оранжерия в Калифорнийския университет в Санта Круз

Допълнително се отчита и фактът, че макар древните растителни линии да съществуват и днес, не е ясно дали оранжерийните растения ще реагират така, както техните предшественици са реагирали преди 65 милиона години. Въпреки това изследователите смятат, че основните аспекти на растителната биология, включително тази на папратите, са останали до голяма степен непроменени от кредата насам.

"Когато разглеждаме нещо като K-P (масовото измиране през креда – терциер), то всъщност е идеално събитие за изучаване, защото имаме чувството, че познаваме героите", споделя Уилсън. "Така че то е особено подходящо за този вид подход."

Работата може един ден да помогне на учените от НАСА, които планират извънземни цели: Ако папратите са достатъчно издръжливи, за да преживеят едно от петте най-големи масови измирания, те могат да бъдат и първата стъпка към тераформирането на Марс например. Проектът би могъл да допринесе и за осветляване на биологията на папратите, за която се знае толкова малко.

"Като цяло, ако зададете какъвто и да е въпрос, който можете да си представите за екологията или еволюцията на растенията, има вероятност отговорът при папратите да е: "Не знаем" или "Трябва да научим повече", отбелязва Сеса. "Това ги прави наистина интересна група за работа."

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Zashto-papratite-ostanaha-sled-udara-na-asteroida-ubil-dinozavrite_188421.html

[Hatshepsut]

На 6 септември 1766 е роден човекът дал името на далтонизма - Джон Далтон

Когато като дете изпращали Джон в гората за зрели ягоди, той донасял все такива плодове, които не ставали за ядене. Когато пораснал, разбрал, че има проблем и установил, че не различава зелено от червено. Описва своя вид цветна слепота в една малка книга през 1794 г.

Оттогава всички видове нарушения на цветното зрение носят името на Джон Далтон - далтонизъм.

Ако мислите, че описанието на далтонизма изчерпва заслугите научните заслуги на Далтон, грешите.

Работите в различни научни области донесли слава на провинциалния учител едва ли не като на най-авторитетния учен на своето време.

Количеството на откритите от него закони е изненадващо: законът за парциалните налягания, кръстен на него, законът за равномерното разширение на газовете при нагряване, законът за разтворимостта на газовете в течности, законът на кратните отношения.

Различни атоми и молекули, изобразени от Джон Далтон в книгата "Нова система на химичната философия" (1808)

И това не е всичко.

Сред научните заслуги на този самоук учен е откритието на явлението полимеризация например на етилена на бутилена и изчислението на атомните тегла на някои елементи. Джон Далтон въвежда и термина "атомно тегло".

Списък на химичните знаци на отделните елементи и техните атомни тегла, събрани от Джон Далтон през 1808

Далтон получава признание приживе - става член на Лондонското Кралско общество и Френската академия на науките, носител на Кралски медал.

Най-известният му ученик няма нужда от представяне - това е Джеймс Джаул. Днес ученикът и преподавателят му по математика, физика, химия и се гледат в сградата на кметството в Манчестър - изваяни от скулптора Гилберт.

https://nauka.offnews.bg/news/a_1/a_56089.html

[Hatshepsut]

Оказва се, че някои морски обитатели също са опрашители

До скоро се смяташе, че опрашването е феномен, който се случва само на сушата. Но то може да е съществувало в океана милиони години преди да се появят сухоземните растения.

Преди около десетилетие Вивиан Солис-Вайс, морски биолог от Universidad Nacional Autónoma de México, изучаваща морски червеи, разговаря с колега, изучаващ цъфтящи морски треви.

„Всеки път, когато събираме цветовете им, виждаме тези малки животни навсякъде по тях. Чудехме се защо тези малки червеи и дребни, подобни на скариди, ракообразни се събират там. Възможно ли е те да опрашват растенията — да са морският еквивалент на пчелите и пеперудите?”

Солис-Вайс и нейните колеги допускат, че съществата наистина може да играят роля в опрашването на растенията в океана и очертават идеята си в проучване, което се появява в Inter-Research Science Publisher през 2012 г.

„Беше много трудно да публикуваме тази първа статия, защото никой нямаше да ни повярва“, спомня си тя.

Ролята на опрашителите на Земята е добре известна. Размножаването на стотици хиляди цъфтящи видове зависи от животни и насекоми. Растенията предоставят сладък нектар, а опрашителите улесняват половото размножаване на растенията. Но доскоро се смяташе, че това е феномен, характерен само за сушата, който не съществува в океана.

„Според възприетата доктрина цялото опрашване в морската среда се извършва от движението на водата“, казва Ема Лаво, морски биолог от Парижкия университет (Сорбоната), която изучава Gracilaria gracilis – вид, известен като червено водорасло и растящо в крайбрежни скалисти басейни. И наистина, при много морски организми мъжките и женските отделят своите яйца и сперма във водата, оставяйки теченията да ги смесят и оплодят.

И все пак, през последните няколко години се появяват нови доказателства, които предполагат, че океанът има свои собствени организми опрашители. Тези същества могат да бъдат оприличени на „пчелите на морето“ и може да се окаже, че са много по-разпространени, отколкото смятат учените.

Загадките на морската трева и водораслите

За да докажат хипотезата си, Солис-Вайс и колеги създава изследователски полета с морска трева Thalassia testudinum на брега на океана и в аквариуми, заснемайки процеса на опрашване със снимки и видеоклипове. Всеки път по залез слънце, когато мъжките цветове на T. testudinum се отварят, множество червеи и други безгръбначни започват да пъплят сред тях, покривайки се с прашец.

„Направихме експерименти, за да покажем, че те ще отидат да търсят храна в мъжките цветове, по телата им ще полепне прашец и след това ще отидат до женските цветове и ще оставят прашеца там“, казва Солис-Вайс. През 2016 г. екипът публикува тези констатации в Nature, заедно със снимки на морски червеи, покрити с цветен прашец, като първото изследване, което показва опрашване в морето.

След това, Лаво наблюдава подобно явление, докато работи върху докторската си дисертация за репродуктивните загадки на G. gracilis. Вместо да изхвърля яйцата си сред вълните, както правят много други океански обитатели, женските водорасли ги задържат във фуниевидните си нишки, наречени тали. Мъжките освобождават сперматозоидите, но малките клетки нямат опашки, за да доплуват до женските растения и да влязат във влакната.

Но този привиден недостатък не засяга репродуктивния успех на морските водорасли. Таксономичната група, към която принадлежат червените водорасли, е еволюирала преди около 1 милиард години. Лаво и Мириам Валеро, популационен генетик във Френската национална изследователска агенция (CNRS), искат да разберат как се възпроизвеждат тези организми.

През годините на изучаване на водораслите във водоемите около Европа, Валеро забеляза, че по-голямата част от оплождането се случва при отлив, когато има малко вода. По това време рояци от малки равноноги, наречени Idotea balthica - ракообразни, които приличат на кръстоска между скарида и буболечка, плуват сред водораслите. Валеро и нейният екип се питат дали пренасят спермата върху телата си.

За да тестват тази идея, учените използват девствени G. gracilis, които никога не са оплождани преди и нямат плодни структури, наречени цистокарпи. Учените поставят мъжки и женски растения в множество аквариуми заедно с 20 ракообразни, но само към някои от растенията. След като цистокарпите се развиват, в аквариумите с ракообразните има 20 пъти повече плодни структури.

Също така екипът събира ракообразни, които плуват известно време в аквариумите с мъжките водорасли, след което ги пускат в аквариумите с девствени женски растения, което също увеличава броя на цистокарпите. Под микроскоп се вижда, че изоподите са покрити с малки петънца сперматозоиди, точно като морските червеи в изследването на Солис-Вайс. Екипът на Лаво съобщава за своите открития на 28 юли в Science.

В този случай двата организма си помагат. Водораслите осигуряват подслон за изоподите, но и храна под формата на биофилм от водорасли, който нараства, за да покрие G. gracilis. Това помага на червените водорасли да фотосинтезират.

Но „ако има твърде много [биофилм] растеж, червените водорасли започват да умират“, казва Лаво, а изоподите помагат в поддържането на баланса.

Древни корени

Но докато двата екипа описват привидно подобен феномен, еволюционните биолози и еколозите посочват, че между двете проучвания има съществени разлики.

Може да смятаме водораслите и морската трева за подобни видове, но това са два много различни организма с различно еволюционно развитие. Морските треви съществуват само от около 130 милиона години, казва Джеф Олертън, еколог, който изучава опрашването в Института по ботаника в Кунмин към Китайската академия на науките и не участва в двете проучвания.

Морските треви са еволюирали от сухоземни растения, които са се върнали в морето, но са запазили някои от характеристиките от живота си на сушата, като цъфтежа. И, очевидно, разчитането на животни за опрашване.

„Толкова е интересно да наблюдаваме как са намерили различни видове животни във водата, които да заменят пчелите и пеперудите“, казва Солис-Вайс.

За сравнение, морските водорасли са само далечно свързани с растенията и не са нито растения, нито животни, а нещо отделно, обяснява Олертън. Те са древни организми, еволюирали векове преди растенията да заменят океана със сушата. Това означава, че опрашването може да предшества растенията, казва Зонг-Син Рен, ботаник и еколог по опрашването от Института по ботаника в Кунмин.

„Това откритие тотално промени представата ни за това какво е опрашване“, казва той. „Може дори да предефинираме какво е опрашване.“

“Спасете изоподите”

Това откритие подтикна Рен и Олъртън да напишат статията „Съществувало ли е опрашване преди растенията?“, в която разсъждават върху значението на подобни взаимноизгодни връзки между животни и фотосинтезиращи организми, простиращи се много по-назад в еволюционната история, отколкото се смяташе.

„Знаем толкова малко за нашия свят, толкова малко за това, което се случва на сушата и още по-малко за това, което се случва във водата“, казва Рен.

Новото изследване предполага, че важните и неизвестни досега взаимоотношения между животни и водни растения и водорасли могат да ги направят по-уязвими. В случая с червените водорасли, например, по-голямата част от опрашването се извършва в плитки приливни басейни, където деликатният танц между животните и тези, които те опрашват, може да бъде нарушен от замърсяване, изменение на климата и др.

На сушата пчелите са застрашени от пестициди и други токсини, голяма част от които се отмиват в морето. Дали един ден “морските пчели” ще се окажат в подобна опасност? В своя блог Олъртън предупреждава за тази възможност.

„Така, както „Спасете пчелите“ става обединяващ призив за опазване на взаимодействията между видовете на сушата, скоро може да чуем същото послание в „Спасете изоподите“.

Според изследователите тепърва ще се откриват повече примери за опрашване в природата. „Без съмнение има още много разкрития, които очакват внимателния наблюдател“, пишат Олертън и Рен.

https://www.nationalgeographic.bg/a/okazva-se-ce-morskite-obitateli-sshho-oprasvat-morski-rasteniya-i-vodorasli

[Hatshepsut]

На днешната дата е роден Луиджи Галвани, човекът, който електрифицира жаби

Луиджи Галвани е италиански лекар и физик, един от основоположниците на електрофизиологията, който пръв установява, че в мускулите се произвежда електричество.

Галвани е роден на 9 септември 1737 г. в Болоня. Първо изучава богословие, а след това медицина, физиология и анатомия. Магистърската му теза се занимава със строежа на човешките кости. През 1771 г. започва да изучава нервната система и съкращаването на мускулите у жабите.

Една ноемврийска вечер на 1780 г. Галвани забелязал, че у току-що препарирана жаба мускулите реагират на действието на електрически ток. По-точно, че те рязко се съкращават. През 1791 г. в своя трактат "За силите на електричеството" (De viribus electricitatis) той описва откритието си по следния начин: "Аз разрязах и препарирах жабата. След това смятах да направя нещо съвсем различно от това, което се случи. Сложих жабата на масата, далече от електрическата машина, която се намираше там, така че препараттът да бъде изолиран от нейните проводници. (Вероятно машината е била електростатичен генератор на Хоксби като показания по-долу – б. м., А. О.).

Когато един от помощниците ми съвсем случайно допря скалпел до бедрените нерви на жабата, изведнъж всички мускули на крайниците започнаха да се свиват, като че ли се намираха в най-силен тоничен гърч. Друг мой помощник, който ни помагаше в извършваните от нас опити с електричество, отбеляза, че според него това се получава, когато от проводниците на машината излиза искра. Той мигновено обърна вниманието ми върху новото явление. Оттогава насетне аз започнах с невероятно усърдие и страст да го изучавам, така щото нищо от него да не остане скрито за света".

Галвани се заинтересувал от способността на мъртвото тяло да извършва движения, присъщи на живото такова (свивания на мускулите напр.) под влияние на електрически ток. Смятал, че колкото по-силен ток бъде използван, толкова по-отчетливи резултати ще получи, а и решил да изпита как ще се държат мускулите при съприкосновение с атмосферно електричество, а не "изкуствено".

Затова привързал препарирани жаби към проводника на гръмоотвода по време на буря. Мускулите им рязко започнали да се свиват. Тогава решил, че причина за това са електрическите разряди в атмосферата и че те могат да съкращават жабешките мускули, дори и самите препарати да не са привързани към гръмоотвод.

Тогава провесил няколко препарирани жабешки крака на медни куки, окачени на металната ограда на градината, отново докато вън бушувала буря. Но дори най-силните мълнии не оказали никакво влияние на поведението на крайниците. Обаче, когато силният вятър разлюлявал куката с провесените на нея крака, понякога те се удряли о металните пречки на решетката и се разтрепервали! Само че Галвани решил, че причина за това са електрическите разряди от бурята.

Малко по-нататък обаче той бил принуден да се усъмни в правилността на извода си: "След успешните опити в буреносно време аз поисках да установя действието на атмосферното електричество в спокоен климат. Повод за това желание стана наблюдението ми, че мускулите на окачените на градинската решетка жабешки крака се свиваха не само по време на буря, но и понякога и при съвършено ясно небе. Подозирайки, че причина за тези явления е промяната на атмосферата през деня, аз продължих опитите. Цели дни в различни часове аз старателно наблюдавах окачените на оградата крака, но не забелязах никакви движения в техните мускули. Накрая, уморен от чакане, аз допрях до железните решетки металната кука, която беше прокарана през гръбначномозъчния нерв, с цел да забележа някакви движения, които може би ще бъдат различни, поради промененото състояние на атмосферата и нейното електричество. Аз понякога забелязвах мускулни свивания, но нито едно не съответстваше на такава промяна. Явно те не се намираха в зависимост от електрическото състояние на атмосферата.

Само че през цялото време, през което провеждах опитите си само под открито небе, аз бях склонен да приема за вярна теорията си, че съкращенията възникват, когато електричеството от атмосферата дълго време постепенно е прониквало в животното и се е събирало в него, а когато медната кука се допре в металната пречка, изведнъж се получава електрически разряд. Толкова е лесно да се измамим, когато много време сме извършвали уморителни опити, и да се излъжем, че действително сме видели онова, което ни се иска да видим!

Когато внесох жабата в стаята и я поставих върху желязна пластина, допрях прокараната през гръбначномозъчния нерв медна кука към пластината. О, чудо – спазматичните гърчове отново бяха налице!

Тогава разнообразих опитите. Включих различни метали в различни часове на денонощието и в различни места – резултатът беше един и същ; разликата беше само, че при използване на едни метали съкращенията бяха по-силни в сравнени с други.

След това започнах опити с различни вещества, които е известно, че не са проводници на електричество, като стъкло, смола, каучук, камък и сухо дърво. Мускулни свивания не забелязах.

Тогава започнах да мисля, че електричеството се намира вътре в животното. През цялото време пред очите ми беше лайденската стъкленица. Смятах, че нещо като фина нервна течност се движи от нервите към мускулите, когато те се съкращават“.

Илюстрация от трактата на Галвани

Този обширен цитат е важен, защото по интересен начин илюстрира творческия метод на Галвани. Той провел сума опити, за да стигне до правилния извод, и затова трябва да отдадем дължимото на умението му да планира експерименти. Показал, че за търсения от него ефект (по-късно в биологията наречен "галванизъм"!) задължително са нужни метални предмети; забелязал, че при употреба на различни метали опитът дава различен резултат; накрая установил даже, че при опит с вещества, които не са проводници на електричеството, не произтича никакъв ефект.

Галвани обаче не стигнал до извода, че треперенията възникват, защото при допирането на жабата до желязната решетка се затваря електрическата верига между медта, желязото и жабешкото тяло. В очите на болонеца – физик със знания от границата между ХVІІІ и ХІХ век - изводът бил напълно логичен: след като при допир на непроводници към краката на препарата ефект не се забелязва, то вероятно източникът на електричеството, "лайденската стъкленица", се намира някъде вътре в тялото на жабата. По-точно, Галвани смятал, че в нея се съдържа биологичен еквивалент на съвременната нему батерия от лайденски стъкленици, съставена от мускули и нерви, и тази "батерия" се активира от действието на мозъка. Той решил, че е открил нов вид електричество - "живо" – различно от "изкуственото, което ни осигуряват различните машини и уреди", създадени от човека.

Големите учени не се отнесли сериозно към откритието на Галвани, а някои от биографите дори казват, че колегите на Галвани в университета в Болоня му нахлупили главата шапка с камбанки, присмивали му се и го наричали "учител по жабешки танци".

Но Галвани продължава работа си и я предава на Алесандро Волта, а името на Луиджи Галвани остава завинаги в историята на науката и в името на новия източник на ток - галваничен елемент и в инструмента галванометър за измервае на слаби електрически токове.

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Na-dneshnata-data-e-roden-Luidzhi-Galvani-chovekat-kojto-elektrifitc_114294.html

[Hatshepsut]

Защо учителите животни са толкова забележителни?


Възрастните сурикати прекарват много време в учене на малките как да се справят с опасните скорпиони - любимата плячка на вида

Биолозите имат дефиниция за преподаването на уроци сред животните, но в действителност това поведение се среща при малко видове, сред които косатки и сурикати.

Животните правят всякакви невероятни неща, но това, което вълнува учените е как се научават да ги правят.

Някои знания се наследяват: пеперудите монарх, например, мигрират от Мексико в Канада, използвайки пътната карта, кодирана в тяхното ДНК. Други видове, като сивите вълчета, имитират умения и поведение, докато наблюдават възрастните членове на глутницата по време на лов. А други се научават как да оцеляват по метода опит-грешка, като гарваните от Нова Каледония, които разбират, че пускането на камъчета в съда повишава нивото на водата.

Но в животинското царство истинските учители са рядкост и те се срещат само при шепа видове, като някои птици, примати и насекоми.

Дълго време „има истинска съпротива да се приеме за истина, че животните учат, защото това наистина е един от отличителните белези на човечеството, което ни прави специални“, казва Лиза Рапапорт, поведенчески еколог в Университета “Клемсън”.

Биолозите имат конкретна дефиниция за това какво е животно учител: той трябва да променя поведението си пред ученик, без от това да има непосредствена полза за самия него, а ученикът трябва да покаже, че е придобил знания или умения, казва Рапапорт.

Когато храната ви също хапе

Сурикатите от Африка на юг от Сахара живеят в социални групи с до 30 животни, в които практическото обучение е част от работата на родителите и другите възрастни, които заедно обучават младежите.

Различни видове скорпиони са на видно място в менюто на сурикатите, но смъртоносното им жило означава, че те изискват внимателен подход. Ето защо в началото родителите предоставят на малките си труповете на паякообразните. Докато те растат, учителите сурикати постепенно правят уроците по хранене по-трудни, например като отстраняват жилата от живите скорпиони, така че да станат безопасни, след което ги дават на малките, за да се упражняват с тях.

Докато малките придобиват умения и увереност в боравенето със скорпионите, техните учители постепенно започват да им дават все по-здрави скорпиони, докато учениците се научат безопасно да отстраняват жилото и да убиват плячката за себе си.

Въпреки че възрастните сурикати посвещават време на преподаването, вместо да го вложат за други дейности, това работи в тяхна полза. Тъй като много от сурикати в групата са тясно свързани, поддържането на повече членове живи и в безопасност гарантира оцеляването на семейните гени.

Уроци по музика

Един вид австралийски птици - великолепно австралийско коприварче (Superb fairywren), започва да обучава малките си още преди излюпването. Превъзходната майка пее на яйцата си до 30 пъти на час, учейки ембрионите на таен музикален “код за достъп”, който е уникален за всяка женска. След като се появят на бял свят, пиленцата използват звука, за да поискат храна от мама и татко.

Има основателна причина за преподаването на тези уроци по поене: кукувиците често снасят яйца в гнездата на малките, за да прехвърлят бремето на мътенето и отглеждането на собствените си малки - феномен, нареченгнездов паразитизъм или паразитизъм на потомството. Но родителите кукувици правят това твърде късно, за да могат ембрионите им да научат тайния зов. Затова грижата само за малките, които знаят зова, гарантира, че родителите няма да губят време и ресурси за хранене на измамници.

Да покажеш пътя на приятел

Когато скална мравка (Temnothorax albipennis) намери нов източник на храна или място за гнездо, тя води друга мравка до мястото, като използва техника, наречена тандемно бягане. Мравката откривател води начинаещия по маршрута, спирайки по пътя, за да може ученикът да запомни всяка забележителност. Учителят разчита на обратна връзка от ученика за потвърждение, че урокът е научен: докосване с антената уведомява учителя, че е време да продължи напред.

Рисковани водни маневри

В зависимост от това къде живеят, косатките ловуват много различна плячка. В Норвегия те работят заедно, за да събират херингите в гъсти ята, след което зашеметяват рибата с опашките си, преди да ѝ се насладят. А в Антарктида те се обединяват, за да отмиват тюлените на Уедъл от леда към чакащите им челюсти. Учените смятат, че в някои от тези уникални ситуации родителите учат малките си как да ловят плячка.

Край Патагония пък някои косатки ловуват малки на морски лъвове на брега, като умишлено се хвърлят на плажа. Възрастните показват на младите как да изпълняват тази опасна маневра много преди да започнат да ловуват, като избутат учениците си обратно във водата, когато е необходимо.

Във водите на Аляска са наблюдавани косатки да обучават малките си да улавят плячка на етапи, като първо зашеметяват морските птици с пляскане с плавници, за да могат малките да се научат да се справят с тях и да практикуват собствената си техника на пляскане.

Тези уроци са не само примери за преподаване, но и за култура, която се появява, когато една група натрупа социални знания и ги предава на следващото поколение, казва Брайън Скери, изследовател на National Geographic Explorer и фотограф на дивата природа.

„Те не само учат потомството си на уменията, от които ще се нуждаят, за да оцеляват, но ги учат на традициите на предците си, на нещата, които имат значение за тях.“



Orca: The moment a killer whale shares its catch with Brian Skerry

Майсторски клас по намиране на храна

Златистите лъвски тамарини от атлантическата гора на Бразилия трябва да завършат майсторски клас по търсене на храна, който включва над 150 различни вида плодове, насекоми, дървесни жаби, гущери и друга плячка.

За целта възрастните използват призива „ела и го вземи“, който първоначално привлича младите на раздаването на храна, по време на което постепенно ги запознават с по-трудни ситуации за търсене на храна - от разпознаване на вид плод до човъркане под кората на дърво за намиране на плячка.

„По време на този обучителен период успехите на младежите в търсенето на храна нараства рязко, така че има косвени доказателства, че това работи“, казва Рапапорт.

Постепенно възрастните предлагат нови храни на малките си, което показва, че те обръщат внимание на това, което малките правят и което не знаят да правят.“

Рапапорт наблюдава това поведение на възрастните, което определя като невероятна черта на животните учителите: фокусирането на енергията за преподаване върху онези, които имат най-голяма нужда от нея.

„Нямахме методологията, за да кажем недвусмислено, че преподават повече на малките, които учат бавно, но това беше моето впечатление“, отбелязва тя. „Бих се радвала някой наистина да погледне на това по внимателен начин.“

https://www.nationalgeographic.bg/a/zashho-ucitelite-sred-zivotnite-sa-tolkova-zabelezitelni

[Panzerfaust]

Шокиращи разлики в мозъците на неандерталците и съвременните хора

Учените успешно секвенираха неандерталска ДНК от вкаменен пръст, намерен в сибирска пещера

Дълго време неандерталците са били представяни като нашите малоумни, груби братовчеди. Сега ново изследване - макар и да не потвърждава стереотипа - разкрива поразителни разлики в развитието на мозъка на съвременните хора и неандерталците, съобщава "Гардиън".

Изследването включва вмъкване на неандерталски мозъчен ген в мишки, порове и "минимозъчни" структури, наречени органоиди, отгледани в лаборатория от човешки стволови клетки. Експериментите разкриват, че неандерталската версия на гена е свързана с по-бавното създаване на неврони в мозъчната кора по време на развитието, което според учените може да обясни по-добрите познавателни способности на съвременните хора.

"Създаването на повече неврони създава основата за по-високи когнитивни функции", казва Виланд Хътнер, който ръководи работата в Института по молекулярна клетъчна биология и генетика "Макс Планк". "Смятаме, че това е първото убедително доказателство, че съвременните хора са били по-добри в когнитивно отношение от неандерталците."

Съвременните хора и неандерталците са се разделили на отделни линии преди около 400 000 години, като нашите предци са останали в Африка, а неандерталците са се придвижили на север в Европа. Преди около 60 000 години масовата миграция на съвременни хора от Африка отново изправя двата вида лице в лице и те се кръстосват - съвременните хора с неафриканско наследство носят 1-4% неандерталска ДНК. Преди 30 000 години обаче нашите древни братовчеди са изчезнали като отделен вид и въпросът как сме изпреварили неандерталците е останал загадка.

"Един конкретен факт е, че навсякъде, където хомо сапиенс е отивал, той основно е изпреварвал другите видове там. Това е малко странно", казва професор Лоран Нгуен от Университета в Лиеж, който не е участвал в последното изследване. "Тези хора (неандерталците) са били в Европа много преди нас и биха били адаптирани към средата си, включително към патогените. Големият въпрос е защо ние сме могли да ги надминем."

Някои твърдят, че нашите предци са имали интелектуално предимство, но доскоро не е имало начин да се провери научно тази хипотеза. Това се промени през последното десетилетие, когато учените успешно секвенираха неандерталска ДНК от вкаменен пръст, намерен в сибирска пещера, проправяйки пътя към нови прозрения за това как биологията на неандерталците се е различавала от нашата.

Последните експерименти се фокусират върху ген, наречен TKTL1, който участва в производството на неврони в развиващия се мозък. Когато е поставен в мишки, учените установяват, че неандерталският вариант води до производството на по-малко неврони, особено във фронталния лоб на мозъка, където се намират повечето когнитивни функции. Учените също така тестват влиянието на гена при части от лабораторно отгледани тъкани, наречени органоиди, които възпроизвеждат основните структури на развиващия се мозък.

"Това ни показва, че въпреки че не знаем колко неврона е имал мозъкът на неандерталеца, можем да предположим, че съвременните хора имат повече неврони във фронталния лоб на мозъка, където активността на гена е най-висока, отколкото неандерталците", казва Анелин Пинсън, главен автор на изследването.

Крис Стрингър, ръководител на отдела за изследване на произхода на човека в Природонаучния музей в Лондон, определи работата като "новаторска", като заяви, че тя започва да разрешава една от основните загадки на човешката еволюция - защо при такова разнообразие на хора в миналото, сега сме останали само ние.

"Идеите са идвали и са си отивали - по-добри инструменти, по-добри оръжия, правилен език, изкуство и символика, по-добри мозъци", каза Стрингър. "Най-сетне това дава представа защо нашите мозъци може да са превъзхождали тези на неандерталците", цитира БГНЕС.

По-големият брой неврони не се равнява автоматично на по-интелигентен тип човек, въпреки че диктува основния изчислителен капацитет на мозъка. Човешките мозъци съдържат около два пъти повече неврони от мозъците на шимпанзетата и бонобо.

Нгуен заяви, че последната работа далеч не е окончателно доказателство за по-високия интелект на съвременните хора, но показва, че неандерталците са имали значими различия в развитието на мозъка.

https://www.bgonair.bg/a/163-lyubopitno/278261-shokirashti-razliki-v-mozatsite-na-neandertaltsite-i-savremennite-hora?fbclid=IwAR2mCjgK4QcnoHKAahQiQ_KKNNu6sCszOnAHVhbXNq8QMH8dp_c05hCox6g

[Hatshepsut]

Този вид медуза може да живее вечно! Учените се заровиха в генома ѝ, за да разберат как

Във водите на Средиземно море се носят флотилии от малки полупрозрачни чадърчета, всеки с размер колкото леща. Тези миниатюрни медузи, познати като Turritopsis dohrnii, махат и захващат с бледите си пипала, носейки планктон към устата си, както останалите медузи.

Но те имат една тайна, която ги отличава от обикновените морски обитатели:
Когато телата им са повредени, зрелите индивиди могат да върнат времето назад и да се превърнат отново в младежката си версия. Те се отърсват от крайниците си, превръщат се в полипи. Стават израстъци, които се прикрепят към скали или растения. Постепенно медузата се отделя от полипа – вече подмладена. Докато хищник или нараняване могат да убият T. dohrnii, старостта не го прави. На практика те са безсмъртни.

Сега, в статия, публикувана в понеделник в The Proceedings of the National Academy of Sciences, учените са разгледали подробно генома на медузата.
Искат да открият гените, които контролират този забележителен процес. Като изследват гените, активни в различните фази на жизнения цикъл, изследователите са получили представа за деликатната оркестрация на подмладяването на медузите.

Събирането на достатъчно количество T. dohrnii за изследване на геномите им се оказва трудно. Само един учен, Шин Кубота от Университета в Киото, Япония, успешно е поддържал колония в лаборатория за дълъг период от време.

Когато става въпрос за живот в аквариум, „те са много придирчиви“, казва Мария Паскуал Торнер, учен от Университета в Овиедо, Испания, която изучава медузите.

„Те са много, много малки, което също ги прави трудни за идентифициране и вземане на проби на терен.“
За да набавят достатъчно материал за новата статия, д-р Паскуал-Торнер и неин колега отиват със специално оборудван микробус до крайбрежие в Италия и се гмуркат, за да събират диви медузи.

След това ги връщат в лабораторията.

Целият процес

Когато заедно с колегите си секвенирали геномите на съществата, изследователите забелязали, че медузите имат допълнителни копия на определени гени. Това е знак, че те могат да бъдат важни за оцеляването на съществата. Изследователите открили сред индивидите много от дублираните гени. Включително някои, които защитават и поправят ДНК на медузите, тъй като ДНК често се разрушава с възрастта при животните.

За да предизвикат подмладяване, изследователите подлагат медузите на стрес. Оставят ги да гладуват, наред с други стимули. Докато медузите се свивали в малки топчета, превръщали се в полипи и започвали да изграждат наново телата си на възрастни, учените правели снимки на гените.

Правят това във всяка фаза от развитието.
Отделили по няколко медузи от всяка фаза, замразили ги и ги превърнали в каша, за да извлекат тяхната мРНК. Така може да се установи кои гени са били активно използвани за създаване на протеини.

При трансформирането на медузите учените забелязват значителна промяна в използването на гените, свързани със съхранението на ДНК. При възрастните медузи тези гени са били активни или експресирани на високо ниво, т.е. използвани са често за създаване на протеини.

Но когато животните започнали да се превръщат обратно в полипи, гените станали по-тихи, като протеините им достигнали най-ниските си нива във формата на плаваща топка.

Гените, свързани с плурипотентността, или способността на клетката да се развива в различни форми, правели точно обратното. Те са тихи във формата на възрастен индивид, но започват да действат, когато медузата разгради тялото си и започне да го изгражда отново.

След това гените за плурипотентност се върнали към покой, когато процесът приключил.
Д-р Паскуал-Торнер каза, че това предполага, че ДНК, която обикновено се съхранява, се изважда по време на трансформацията. Гените, които подтикват клетките да се възстановят, започват да работят на пълни обороти.

Мария Милиета, професор по морска биология в Тексаския университет A&M в Галвестън, също изучава T. dohrnii. Нейният екип е установил, че гени, свързани с възстановяването и защитата на ДНК, участват в подмладяването на медузите.

И двете изследвания показват, че времето и степента на експресия на гените на медузите имат също толкова голямо значение, колкото и самите гени, за да дадат нов живот на старото тяло.

С други думи, няма ген за безсмъртие, но със сигурност има процедура, чийто резултат е именно то.
Ако протеините за съхранение бъдат променени, за да останат активни, дали медузите ще могат да започнат отначало? Или ще бъдат в капан като всички нас, способни да се придвижват само напред във времето?

Все пак е малко вероятно да успеем да използваме процеса на T. dohrnii.
Нашата цел не е да намерим формулата на човешкото безсмъртие. Медузите са много различни от хората. Не става въпрос само за един ген или комплекс. Става въпрос за целия механизъм, който открихме и който работи заедно.

Д-р Паскуал-Торнер

Въпросът дали някой от тези процеси в организма на T. dohrnii има паралел в човешкия организъм е отворен. Но поне в обозримо бъдеще този фонтан на младостта е само за медузите.

https://www.kaldata.com/

[Hatshepsut]

Как спящите бактерии се връщат към живот дори след милиони години "сън"


Изследователите са използвали цветни багрила, за да осветят електрическите заряди на спорите на Bacillus subtilis, както се вижда тук, за да проследят как бактериите реагират на импулси от хранителни вещества. Бактерии като тези стават латентни, за да оцелеят в трудна среда, но досега не беше известно как усещат кога да се събудят

Бактериите стигат до крайности, за да се справят с трудните моменти: Те се свиват, изграждайки подобна на крепост обвивка около своята ДНК и изключвайки всички признаци на живот. И все пак, когато времената се подобрят,  спящите спори могат да възкръснат от мъртвите.

Но как разбират кога да се върнат към живота? Защото ако сбъркат, ще умрат.

За спорите на бактерията Bacillus subtilis решението е просто: те пресмятат.

Тези "живи мъртви" усещат, че е време да се съживят или да растат, като по същество броят колко често се сблъскват с хранителни вещества, съобщават изследователите в ново проучване в Science от 7 октомври.

Микроскопски снимки на "съживяващи се" спори на B. subtilis, възстановени от базови проби при 500-годишни условия на съхранение. Показани са изображения на три времеви точки на покълване: 0, 2.5 и 4 часа

Бактериите са първите сложни форми на живот на Земята, появили се преди повече от три милиарда години. Те са и едни от най-устойчивите, като са способни радикално да променят метаболизма си, за да изпаднат в състояние на покой, което им позволява да преживеят много дълги периоди, в които спират по-голямата част от биологичната си дейност.

В един екстремен случай изследователи от САЩ и Япония откриват дълбоководни микроорганизми, които са били в спящо състояние в продължение на повече от 100 милиона години. Когато извлечените микроби били изследвани в лаборатория, изследователите установили, че бактериите започнали да растат, въпреки че са били депозирани по време, когато динозаврите все още са били живи.

Спящите бактерии, известни като спори, не само могат да се върнат към живот след много време, но и да издържат на екстремно налягане, температура и дори на космическото пространство.

Това е изключително забележително, но и доста плашещо. Какво ще стане, ако възкресим спящ изключително опасен патоген, който може да накара коронавируса да изглежда невинен в сравнение с него? С повишаването на температурите вследствие на климатичните промени подобна перспектива става все по-вероятна, тъй като размразяващата се вечна замръзналост се пропуква и изчезва, потенциално разкривайки милиарди тонове въглерод и безброй видове древни спящи бактерии.

Ето защо е от първостепенна важност да научим повече за това как бактериите се връщат към живот. Въпреки че учените от известно време знаят, че хидратацията и рестартирането на метаболизма са това, което връща бактериалните спори към живот, все още има много неизвестни. Един от важните въпроси е как тези спори всъщност следят средата си за благоприятни условия, когато уж "спят".

Спорите, които пресмятат

Този особено труден въпрос вече е решен от биолози от Калифорнийския университет в Сан Диего, които са установили, че спорите запазват способността си да оценяват заобикалящата ги среда, използвайки съхранена електрохимична енергия, която работи подобно на електрически кондензатор.

"Изглежда нямат буквално никаква измерима биологична активност", разказва Гюрол Сюел (Gürol Süel), микробиолог в Калифорнийския университет в Сан Диего.

Но Сюел и колегите му знаят, че ядрата на спорите съдържат положително заредени калиеви атоми, и тъй като тези атоми могат да се движат, без клетката да използва енергия, екипът подозира, че калият може да участва в събуждането на клетките.

Затова изследователите излагат спорите на B. subtilis на хранителни вещества и използват цветни багрила, за да се проследят движението на калия от ядрото. При всяко излагане на хранителни вещества все повече калий напуска ядрото, променяйки електрическия му заряд в по-отрицателен. След като ядрата на спорите станат достатъчно отрицателно заредени, почва покълване, подобно на бутилката шампанско, която най-накрая изхвърля тапата си. Броят на експозициите, необходими за задействане на кълняемостта, варира в зависимост от спората, точно както някои тапи изискват повече или по-малко разклащане, за да изригнат. Експериментите на екипа показват, че спорите, чието изпускане на калий е затруднено, показват ограничена промяна в електрическия заряд и е по-малко вероятно да "избухнат" отново за живот, независимо от това на колко хранителни вещества са били изложени.

Промените в електрическия заряд на клетката са важни за цялото дърво на живота - от определянето на момента, в който мозъчните клетки изпращат съобщения една на друга, до затварянето на Венерината мухоловка. Откритието, че спорите също използват електрическите заряди, за да определят своите сигнали за събуждане, вълнува Сюел: "В биологията търсим да открием принципи, процеси, които са проникнали в системите, пресекли са области и граници".

Спорите са интересни не само с уникалната си и екстремна биология, но и с практическите си приложения. Някои от тях "могат да причинят доста неприятни неща" - от хранително отравяне до антракс, разказва Питър Сетлоу (Peter Setlow), биохимик в UConn Health във Фармингтън, който не е участвал в изследването. Тъй като спорите са устойчиви на повечето антибиотици, изследването им може да доведе до начин да ги върнем към живот, за да ги убием завинаги.

Все още има много въпроси без отговор за "черната кутия" на това как спорите започват да покълват, като например дали е възможно спорите да "нулират" броя на калийните си вещества.

"Наистина сме в началото на опитите си да запълним тази черна кутия", коментира Кайто Кикучи (Kaito Kikuchi), биолог, който сега работи в Reveal Biosciences в Сан Диего и е провел работата, докато е бил в Калифорнийския университет в Сан Диего.

Но откритието как спорите успяват да проследяват средата си, докато са повече мъртви, отколкото живи, е вълнуващо начало.

"Тази работа променя начина, по който гледаме на спорите, които се смятаха за инертни обекти", коментира професор Гюрол Сюел. "Показваме, че клетките в дълбоко спящо състояние имат способността да обработват информация. Открихме, че спорите могат да освобождават натрупаната си електрохимична потенциална енергия, за да извършват оценка на заобикалящата ги среда без необходимост от метаболитна активност."

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Kak-spiashtite-bakterii-se-vrashtat-kam-zhivot-dori-sled-milioni-godin_190434.html

[Hatshepsut]

Човешката хибернация е реална - ето как би могла да се осъществи


Хибернация на бурундук - малък бозайник от семейство катерицови

Все повече доказателства сочат, че хората могат да имат биологична способност да се възползват от някои аспекти на хибернацията. Включването на тези механизми може да доведе до лечение на сърдечен арест, да увеличи продължителността на живота и да помогне на хората да пътуват по-далеч в космоса

Възможно е хората да са запазили биологични механизми за задействане на някои аспекти на хибернацията.

Ако можехме да превъртим еволюционния часовник с милиони години назад, може би щяхме да открием, че предците ни са имали забележителна черта. Тя не е очевидна отначало. Но при определени условия - ако храната е била оскъдна или е настъпил студ - е възможно очите им да натежат, а организмът им да започне да се забавя, докато накрая се изключат напълно. Те биха изпаднали в хибернация.

В това нискоенергийно състояние днес хибернаторите могат да се защитят от огромен брой заплахи отвътре и отвън. Екстремният студ и гладът са очевидни, но хибернацията може да се бори и със състояния, които тормозят съвременните хора, включително болестта на Алцхаймер, инсулт и инфаркт. Тя дори може да е ключът към дълголетието и колонизирането на космоса. Нищо чудно, че някои изследователи се стремят да възстановят тази отдавна изгубена наша суперсила.

Идеята, че древните хора са можели да хибернират, може да изглежда пресилена, но все повече доказателства сочат, че много нехиберниращи бозайници са запазили способността си да влизат в състояния на намален разход на енергия, включително чрез спящи мозъчни сигнални пътища, които забавят метаболизма.

"Разпределението на хибернаторските видове в дървото на бозайниците прави вероятното заключение, че общият прародител на всички бозайници е бил хибернатор", заявява Санди Мартин (Sandy Martin) от Университета в Колорадо. "Възможно е всички ние да притежаваме този генетичен апарат."

Остава да видим дали някоя от основните схеми може да бъде задействана достатъчно, за да ни дари с някои от защитните свойства на хибернацията. Но потенциалните ползи са твърде големи, за да не опитаме.

Хибернацията често се свързва с дребните бозайници, като например таралежите и прилепите, но тя е разпространена и сред влечугите, земноводните и дори насекомите. Тя обаче не се поддава на лесно определение. На немски и много други езици хибернацията се превежда буквално като "зимен сън" - и наистина има бегла прилика с това. Но да се сравнява хибернацията със съня е като да се сравняват круши и ябълки, смята Влад Вязовски (Vlad Vyazovskiy) от Оксфордския университет, който изучава и двете.

"Съществуват критерии за определяне на съня и те са чисто мозъчни, но хибернацията се определя въз основа на метаболизма", посочва Вязовски. "Това означава, че технически може да сте будни и да сте в хибернация или да спите и да сте в хибернация".

Арктическа земна катерица (Spermophilus parryii), която по време на анабиоза може да понижи телесната си температура до -2,9 °C

По същество хибернацията се изразява в състояние, наречено анабиоза, при което животното намалява физиологичната си активност, което се изразява в понижаване на телесната температура и метаболизма. Продължителността и границите на тези промени варират в широк диапазон. Спадът на телесната температура може да бъде силен и да продължи седмици или кратък и да доведе до понижение само с няколко градуса. Съпътстващото понижаване на метаболизма може да бъде почти пълно или само 10 до 20 %. Нещо повече, някои хибернатори редовно влизат и излизат от анабиозата в състояния на възбуда, докато други остават с потиснат метаболизъм.

"Сред хиберниращите бозайници има цяла палитра на хибернация", отбелязва Матю Реган (Matthew Regan) от Уиверситета в Монреал, Канада.

В единия край е тринадесетивичестият лалугер (Ictidomys tridecemlineatus), един от най-изследваните хибернатори, който понижава телесната си температура в последователни цикли на анабиоза и възбуда, докато достигне малко над температурата на околната среда. Той може да остане в това състояние без храна и вода за повече от шест месеца, като преустановява много телесни функции и рециклира ключови хранителни вещества чрез специално адаптирани процеси.

В другия край на спектъра са големите видове като мечките. Черната мечка (Ursus americanus) например понижава температурата на вътрешността си с не повече от 6 °C и намалява метаболитните си нужди с една четвърт - значителна икономия за такова скромно понижение на температурата.

Изследователи измерват телесната температура, сърдечната честота и активността на 14 свободно отглеждащи се кафяви мечки средно за 3 години. Мечките драстично намаляват активността и пулса си по време на хибернация, докато телесната температура спада съвсем леко. Вертикалните зелени ленти показват периода, през който мечките са влизали или напускали своите леговища

Повечето експерти смятат, че ако някога навлезем в състояние на изкуствен анабиоза, то ще бъде подобно на това на по-малко екстремните хибернатори като мечките.

"Не е възможно да се мисли, че хората биха могли да стигнат до нивата на малките хибернатори, но може да се извлече страшно много полза от плиткото метаболитно понижение на мечката", обяснява Хана Кери (Hannah Carey) от Университета на Уисконсин.

В частност, тя може да бъде изключително полезна за пътувания в космоса на дълги разстояния.

Гени за хибернацията

Като начало трябва да разберем странните процеси, които протичат в телата на хибернаторите. През последните години напредъкът в тази област е бърз, не на последно място що се отнася до идентифицирането на гените, които участват в него. Санди Мартин е пионер в тази област. В продължение на десетилетия тя събира и замразява тъканни проби, взети от широк кръг бозайници по време на техния зимен сън.

"Идеята е тъканната банка да бъде внимателно подбрана във времето, така че да се получи добра информация за нивата на генните продукти, които се променят през периода на анабиозата или се променят много бързо по време на периода на затопляне и се променят сезонно", казва Мартин.

Голямата цел за Мартин е да анализира тези тъканни проби, за да идентифицира гените, които задействат превключвателите, контролиращи хибернацията при бозайниците. Веднъж открити, тези гени могат да бъдат изследвани и евентуално модифицирани, за да имитират полезните свойства, които хибернацията дава.

Когато Мартин създава своята тъканна банка, недостигът на технологии и ресурси прави това изключително трудно. Трудно е било да се изследват повече от един ген едновременно или да се установи кои гени се експресират в целия организъм. Сега обаче нещата са различни.

"Инструментите най-накрая се изравняват с възможностите за действително използване на пробите по ефективен начин", отбелязва Мартиня. Напредъкът е особено голям в една област на изследванията, наречена сравнителна геномика, която сравнява пълните геноми на различни видове, за да идентифицира важни гени.

Как да влезем в хибернация

Мартин се оттегля от активна изследователска дейност тази година, но предава съкровищницата си на една от бившите си студентки - Катрин Грабек (Katherine Grabek), която е съосновател на стартъп компания за сравнителна геномика, базирана в Калифорния, наречена Fauna Bio. Грабек и нейният екип използват резултатите от тъканната банка, заедно с много друга информация, като транскриптоми - описания на различните начини, по които гените създават протеини - и данни за човешки гени, за да идентифицират цели за лекарства, които могат да възпроизведат ползите от хибернацията.

Черните мечки могат да потиснат метаболизма си без голямо понижение на температурата

Така например тринайсетивичестият лалугер рециклира уреята си, за да запази хранителните вещества, почиства вредните мозъчни плаки, често свързвани с болестта на Алцхаймер при хората, смекчава инсулиновата чувствителност, която идва с огромното наддаване на тегло преди зимата, и изглежда не изпитва никакви лоши последици от силните скокове и спадове на кръвното налягане, когато излиза от зимен сън.

Сравнявайки генома му с геномите на повече от 50 други хиберниращи и нехиберниращи бозайници, Грабек и екипът ѝ вече са идентифицирали молекули, които изглежда предпазват от високо кръвно налягане, коронарна болест на сърцето и сърдечни инфекции. С разширяването на колекциите от проби и анализа те се надяват да идентифицират молекули, свързани с други състояния, които засягат човешкото здраве, и в крайна сметка да използват тези открития за разработване на терапевтични лекарства.

Други потенциални ползи за медицината идват от изследванията, които имат за цел да разберат промените, настъпващи в мозъка на хибернаторите. Голяма част от изследванията са насочени към невротрансмитер, наречен аденозин, който, наред с други неща, е свързан със съня: когато аденозинът се свърже с рецептори в хипокампуса на мозъка, невронната активност се забавя и човек се чувства сънлив.

През 2011 г., когато Дрю и колегите ѝ дават на арктическите катерици (Urocitellus parryii) лекарства, които активират или потискат тези аденозинови пътища, катериците спонтанно влизат и излизат от състояния на анабиоза.

Но има уловка: това работи само през зимата, когато катериците вече са подготвени за зимен сън. Защо това е така, остава загадка.

Дрю и екипът ѝ се питат какъв ефект може да има аденозинът при бозайниците, които не спят зимен сън.

За да разберат това, те правят подобни експерименти с плъхове. Те не водят до пълния метаболитен ефект, наблюдаван при катериците, но екипът открива, че повишаването на усвояването на аденозин в мозъка на плъховете понижава телесната им температура. Освен това при лекарството с аденозин не се наблюдават нежеланите ефекти, които обикновено се свързват с хипотермията, като треперене и метаболитен стрес.

"Това е наистина вълнуващо, защото механизмът на аденозина е забележително ефективен", отбелязва Дрю. Ентусиазмът ѝ е свързан с факта, че при хората индуцираната хипотермия се използва за лечение на сърдечен арест - и има потенциал да лекува и инсулти - но лекарствата, които понастоящем се дават за потискане на треперенето, не действат при много ниски температури.

Друг изследовател, който се фокусира върху аденозина, е Доменико Тупоне (Domenico Tupone) от Университета за здраве и наука в Орегон. Той смята, че той е ключът към метаболитната аномалия в сърцето на хибернацията, която той нарича "терморегулаторна инверсия".

При бозайниците нормалният физиологичен отговор на понижаването на температурите е тялото да се обърне към кафявите мазнини, които са пълни с митохондрии, произвеждащи енергия и генериращи топлина. Но по време на хибернация се случва обратното: охлаждането потиска производството на топлина, а затоплянето го увеличава. Тупоне и екипът му откриват, че могат да предизвикат инверсия на терморегулацията при плъховете, като им дават лекарства, които активират аденозиновите пътища.

"Плъховете са подобни на хората по отношение на вътрешните схеми на мозъка", разказва Тупоне. "Подозираме,  че тази схема присъства и при хората, но сме загубили способността да я задействаме."

Други изследователи са се насочили към малка част от мозъчния ствол, наречена raphe pallidus, която помага за контрола на автоматичните телесни процеси.

Матео Чери (Matteo Cerri) от Университета в Болоня, Италия, и колегите му са установили, че потискането на невронната активност на тази област при плъхове и прасета може да доведе до състояние на хипотермия, което наподобява анабиозата при хибернаторите.

Изследователите са показали също така, че raphe pallidus получава сигнали от хипоталамуса - друга ключова мозъчна област за контролиране на хибернацията.

"Всички тези изчисления за нашето метаболитно и енергийно състояние тръгват от хипоталамуса, който е по-висша област на мозъка, и отиват в по-стара област на мозъка - мозъчния ствол", обяснява Чери. "Там попадат в областта raphe pallidus, която организира отговора на организма."

Увеличаване на дълголетието

Чери, Тупоне и Дрю се надяват, че след като научим повече за неврологията на хибернацията, ще можем да преминем отвъд намаляването на производството на топлина към контролиране на метаболизма по други начини.

Крайната цел ще бъде нов подход за увеличаване на дълголетието. Десетилетия наред изследвания върху ограничаването на калориите и гладуването разкриха силна връзка между метаболизма и продължителността на живота. По-специално е установено, че при недостиг на хранителни вещества мрежа от метаболитни пътища преминава от стимулиране на клетъчния растеж към неговото потискане, като стимулира възстановяването и се храни с клетъчен детрит, който обикновено причинява клетъчни увреждания, водещи до стареене.

Хибернаторите живеят по-дълго от нехибернаторите със същия размер, а новите изследвания на прилепи и мармоти показват, че по време на хибернация телата им стареят по-бавно. Това предполага, че по-доброто разбиране на анабиозата може да даде нови идеи на изследователите, които се занимават с борбата със стареенето.

В бъдеще може да бъдат създадени лекарства, които да повлияят на нервната активност, свързана с хибернацията.

Възможно е дори това да стане чрез използване на факторите на околната среда, на които разчитат естествените хибернатори, като например годишното време или гладуването, обяснява Чери. Предстои ни дълъг път до пълното очертаване и насочване на съответните мозъчни вериги, но вече става ясно, че не е необходимо да сме хибернатори, за да се възползваме от предимствата.

"Тези процеси може да са еволюирали, за да оптимизират метаболитната пластичност за здравето на животните по време на периодите на анабиоза", отбелязва Матю Реган. "Но тези процеси не се нуждаят непременно от анабиоза, за да бъдат предизвикани или за да имат някаква полза."

Макар че загадките на хибернацията все още са много, усилията да я разберем по-добре най-накрая започват да набират скорост.

"Хората изучават хибернацията от поне един век", разказва Хана Кери. "Но новите технологии правят нещата много по-лесни за научно изследване. Тази област е твърде важна, за да не се опитаме да стигнем колкото се може по-далеч."

Към космоса

Заедно с напредъка на изследванията на хибернацията се увеличава и интересът към нея от страна на космическите агенции, които искат да защитят астронавтите по време на дълги мисии.

"Имаме истински интерес да разберем това по-добре, защото то ще реши някои от нашите проблеми по много елегантен начин, който иначе би изисквал разработването на нови двигателни системи за съкращаване на продължителността на пътуването", коментира Леополд Съмърър (Leopold Summerer) от Европейската космическа агенция (ЕКА), който ръководи екип, който разглежда иновативни решения за космически пътувания, като хибернацията.

Ако ЕКА, НАСА или SpaceX искат да изпратят хора на Марс, астронавтите ще трябва да прекарат месеци на малък космически кораб с минимално количество храна, в условията на микрогравитация, където костите и мускулите им ще се изтощават, бомбардирани от космическа радиация в отсъствието на земното магнитно поле. За радост, те наподобяват много от условията, при които хибернаторите са способни да оцелеят: мечките и катериците могат да запазят костната си структура, докато са в анабиоза - състояние, съпътстващо хибернацията, при което скоростта на метаболизма е намалена. Катериците също така са показали устойчивост към високи нива на радиация по време на хибернация. Екипът на Съмърър сега проверява как клетките на хибернаторите се справят в условията на микрогравитация, за да разбере дали анабиозата може да бъде ефективна стратегия за космически полети.

НАСА също финансира изследвания в тази област и се консултира с учени, занимаващи се с хибернация. Една от компаниите, с които си сътрудничи, е SpaceWorks.

Нейният главен изпълнителен директор Джон Брадфорд (John Bradford) казва, че целта на компанията е да се понижи телесната температура от 37,5 °C до около 32 °C, което би намалило метаболитната активност с около 50 %. Полетът до Марс ще отнеме от четири до шест месеца, обяснява Брадфорд.

"Не смятаме, че хората биха могли да се намират в това състояние през цялото време. Предвиждаме екипажът да преминава през тези двуседмични периоди на удължен сън, да бъде активен за няколко дни и след това отново да се върне в стазис."

https://nauka.offnews.bg/news/Biologiia_16/Choveshkata-hibernatciia-e-realna-eto-kak-bi-mogla-da-se-osashtestvi_190698.html

[Hatshepsut]

На 24 октомври 1632 г. е роден Антони ван Льовенхук, конструкторът на микроскопа

Роденият на днешната дата в холандския град Дефт през 1632 г. Антони ван Льовенхук е бил търговец-манифактурист по професия и гениален изследовател на живата природа по призвание, един от основоположниците на научната микроскопия и най-интересната фигура сред първооткривателите на клетката.

Казват, че след като Антони ван Льовенхук показва на Джонатан Суифт как работи творението му, сатирикът е толкова вдъхновен от идеята, че написва книгата си за пътешествието на Гъливер до страната на лилипутите. И всичко това, защото Льовенхук показва на Суифт микроскопа.

Като младеж Антони работи в магазин за галантерия, където вижда за първи път най-простия микроскоп - леща на статив, използван от текстилните работници и се влюбва от пръв поглед.

Льовенхук така се увлича, че зарязва търговския бизнес. Непрекъснато полира парчета от стъкло, от които прави малки лещи и наблюдава през тях всичко, каквото му попадне - от овча вълна до крилата на муха ... Така един ден не открива неподозирания дотогава невидим „свят на водната капка“ с едноклетъчни водорасли, инфузории, камшичести и други микроорганизми. През 1683 г. той описва и различни видове бактерии: коки, бацили, спирали и с това полага основите на микробиологията.

Лондонското Кралско общество  потвърждава откриването на микробите. За 50 години работа Льовенхук открива повече от 200 микроорганизми и конструира повече от триста микроскопа и достига 300-кратно увеличение.

Наблюдава строежа на мускулни влакна, зъби и различни тъкани, а също и движението на еритроцитите в капилярите. Описва десетки открити от него „малки животинки“, червени кръвни клетки на човек, жаба и риба. Също така потвърждава през 1677 г. наличието на откритите от Луис Доминикус Хам сперматозоиди.

Льовенхук е първият учен, който описва протозои и бактерии и изказва предположението, че те играят роля във ферментационните процеси. Неговият трактат за бълхите е класически, заявявайки че бълхите, също като рибите, кучетата и хората, са същества с определен пол.

https://nauka.offnews.bg/news/a_1/a_96399.html

[Hatshepsut]

Откриха 460-километрова река под ледовете на Антарктида

По воден обем тя отговаря на английската Темза

Хижата на капитан Скот в Антарктида

Екип от международни експерти откри 460-километрова река под ледовете на Антарктида.

Резултатите от изследването са публикувани в "Нейчър".

Реката е открита по движението на ледената покривка. Изчислявайки структурата, скоростта и посоката на сателитните изображения, учените са съставили карта на потока от лед в западната част на Антарктида, недалеч от морето Уедъл.

Особено внимание е обърнато на тези региони, където скоростта на движение на леда е висока.

Оказало се, че под тях има река, която по воден обем отговаря на английската Темза.

Изследователите също така забелязали, че участъци от ледници, разположени над реката, губят повече маса от съседните. Това предполага, че такива реки ускоряват процеса на "плъзгане" на ледниците в океана, което увеличава скоростта на тяхното топене.

В бъдеще авторите искат да извършат допълнителни измервания в други региони на Антарктида.

През октомври 2022 г. австрийски и германски учени откриха в седименти край Антарктида следи от древна ДНК, чиято възраст се оценява на около милион години.


Учени откриха ДНК на 1 млн. години на морското дъно в Антарктика

ДНК от древни микроорганизми, някои от които датират от преди около 1 милион години, са открита под морското дъно в Антарктика. Намерената ДНК-проба е най-старата, откривана някога, от седименти на морското дъно, показва ново проучване.

Ценната находка е открита абсолютно случайно при други разкопки на 178 метра под морското дъно в Антарктида. То е било част от проучване от 2019 г., ръководено от Международната програма за изучаване на морето Скотия /море от акваторията на Атлантическия сектор на Южния океан/, на север от континенталната част на Антарктика. Резултатите от проучването са публикувани в списанието Nature Communications.

Досега най-старата sedaDNA, която беше намерена на Антарктида, датира отпреди около 650 000 години.

Учените не са сигурни към кой вид принадлежи новооткритата ДНК, въпреки че определено е от еукариот - което означава, че идва от животно, растение или гъби, а не от бактерия или вирус.

Повечето от вече известните ДНК проби принадлежат на диатомеи - вид фитопланктон, който все още съществува в световните океани днес и формира основата на повечето морски хранителни мрежи.

Записът на sedaDNA от морето Скотия показва, че вероятно е имало рязък ръст от диатомеи преди около 540 000 години, - точно когато Земята е била подложена на фаза на естествено затопляне. По това време увеличената загуба на лед от ледената покривка на Антарктида и покачващите се температури на океана вероятно са подхранвали бързия растеж и размножаване на диатомите, пишат изследователите в статията.

Причинените от човека промени в климата вероятно ще създадат подобни условия, съобщава още изследването.

https://www.vesti.bg/lyubopitno/tam-otkriha-naj-staroto-dnk-6153387

https://www.vesti.bg/lyubopitno/otkriha-460-kilometrova-reka-pod-ledovete-na-antarktida-6154162

[Hatshepsut]

Откриха нов вид растение у нас

Билката е открита в Родопите

Учени от БАН откриха нов вид растение в България. Sideritis elica (Родопска елика) се отличава морфологично от известния Мурсалски чай (Sideritis scardica), а разликите са потвърдени на молекулно ниво чрез прилагането на генетични анализи, съобщават от БАН.

Новият вид е открит и описан от доц. Ина Анева (научен секретар на направление Биоразнообразие, биоресурси и екология и изследовател в Институт по биоразнообразие и екосистемни изследвания, БАН), проф. Петър Желев (Лесотехнически университет) и гл. ас. д-р Георги Бончев (Институт по физиология на растенията и генетика, БАН).

Най-съществените морфологични характеристики, които отличават новия вид са свързани с начина на разклоняване на стъблото, широчината и дължината на първите три листни двойки, дължината на връхчето на присъцветника и високата интензивност на овласяване.

Видът е част от секция Empedoclia на род Sideritis, която е сложна в таксономично отношение група, включваща 47 вида, разпространени в Източното Средиземноморие. Филогенетичният анализ показва ясни разлики между изследваните таксони и 6.8% генетична дивергенция между тях.

Sideritis elica расте в Биосферен резерват Червената стена, Западни Родопи. Популацията има ниска численост, което налага предприемането на мерки за опазването на вида в природата. Находището обхваща горната част на скалист склон, който в заравнената билна част преминава в смесена гора от черен бор и воден габър.

За добре проучени във флористично отношение страни, каквато е България, откриването на нови видове растения е сравнително рядко събитие.

Видът е наречен в чест на майката на доц. Ина Анева - Елка, като признание за нейния ботанически ентусиазъм, подкрепа и вдъхновяваща помощ по време на всички проучвания.

https://it.dir.bg/nauka/otkriha-nov-vid-rastenie-u-nas

[Hatshepsut]

Множество странни същества са открити на дъното на океана


Дълбоководна риба прилеп

Да се открият странни невиждани досега обитатели на дълбините се е очаквало още преди да отпътува на 30 септември 2022 г. експедицията, проучваща два нови морски парка, разположени на 2500 километра от покрай западния бряг на Австралия. Но резултатите надхвърлят очакванията.

Изследваният регионът е покрит с масивни подводни планини, образувани по време на ерата на динозаврите и се намира на критична точка между Тихия и Индийския океан, обяснява Тим О'Хара (Tim O'Hara), старши куратор на морските безгръбначни в Музеите "Виктория" (Museums Victoria).

„Истински сме развълнувани от перспективата да открием нови видове, може би дори нови клони на дървото на живота, които досега са оставали скрити под вълните в този неизследван регион“, отбелязва О'Хара.

По пътя си към новите територии на морския парк, които ще защитават 740 000 квадратни километра океан около Кокос Кийлинг и Коледните острови, изследователите наблюдават огромен набор от крилати риби, изстрелващи се във въздуха.

Тези животни рискуват да бъдат грабнати от гладни морски птици , за да избягат от по-големи риби, обяснява рибният биолог И-Кай Теа (Yi-Kai Tea) от Австралийския музейен изследователски институт в публикация в блог за пътуването .

Екипите на изследователския кораб Investigator картографират с помощта на сонар морското дъно в продължение на 35 дни по време на своето 13 000-километрово пътуване, откривайки древни морски планини, вулканични конуси, каньони и хребети. Изчезналите вулкани са се образували преди 140 до 50 милиона години.

Сонарът разкрива, че Кокосовите острови Килинг са два върха на масивна морска планина, издигаща се на почти 5000 метра от морското дъно. Идентифициран е и трети потопен връх на 350 метра под морското равнище.

Екипажът съобщава, че е събрал голямо съкровище от видове след вземане на проби от местообитания с малки тралове от 60 метра надолу до дълбочина от 5500 метра под повърхността.

О'Хара изчислява, че до една трета от тези видове може да са нови за науката. Това включва потенциално нов тип сляпа змиорка с отпусната, лепкава, прозрачна кожа.

Сляпа змиорка

„Тези риби имат наистина редуцирани очи. Всъщност, ако се вгледате в снимката, ще откриете, че са като малки златни вдлъбнатини в кожата. Те имат наистина отпусната желатинова кожа и са невероятно редки“, отбелязва пред Australian Broadcasting Corporation Даян Брей (Dianne Bray), старши мениджър колекции на Музеите "Виктория".

Забелязана е и очарователната дълбоководна риба прилеп. Това странно малко създание си проправя път по морското дъно на тънки малки перки с големи „крака“.

Дълбоководна риба прилеп

„Това са много малки роднини на морския дявол … те имат мъничка примамка във вдлъбнатина на муцуната им, която всъщност могат да движат, за да привлекат плячка, и по същество ходят по дъното на модифицираните си ръце и крака“, обяснява Брей.

Друга уловена риба е закотвена на земята със странно удължени перки, с които може да се носи без усилие точно над морското дъно, чакайки да се хвърли върху нищо неподозиращата плячка отдолу.

Тази "трикрака" риба има перки, които й позволяват да стои над морското дъно и да хваща храна


"Трикраката" риба е естествената й среда, заснета по време на дълбоководните проучвания на екипа

Екипите също откриха рак отшелник, използващ дълбоководен зоантиден корал като черупка. Тези лепкави меки корали са склонни да включват пясък или други парчета материали, които се намират наоколо, за да си придадат някаква структура – ��включително раци.

Bathysaurus mollis, наричан още високоперка риба гущер, е ненаситен хищник, който се среща в дълбоки води

След като корабът се върне на континента, взетите проби от същества ще бъдат изследвани от таксономисти, които се специализират в различни животински групи, за да потвърдят тяхната идентичност или да опишат новите видове, използвайки ДНК, извлечена от животните като жизненоважен източник на информация.

„Резултатите от изследването от това пътуване ще бъдат безценни за разбирането ни за дълбоководната среда на Австралия и въздействието, което хората имат върху тях“, обяснява Линли Кросуел (Lynley Crosswell), изпълнителен директор на Музеите "Виктория".

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Mnozhestvo-stranni-sashtestva-sa-otkriti-na-danoto-na-okeana_191818.html

[Hatshepsut]

Животните също сънуват - ето какво знаем до момента

Ако някога сте наблюдавали куче, докато си подремва, вероятно сте се чудили дали сънува. Отговорът не е лесен. Все още не знаем със сигурност защо хората сънуват и дали сънищата са важни. Изучаването на животински сънища е още по-трудно - кучетата не могат да ни кажат какво ги е накарало да хлипат докато спят или да хукват подплашени по време на дрямка.

„Мисля, че сънуването е начин да разширим редица когнитивни способности у животните - това включва неща като емоция, памет и дори въображение“, казва Дейвид М. Пеня-Гузман, който изучава философия на науката в Държавния университет в Сан Франциско и е автор на книгата When Animals Dream: The Hidden World of Animal Consciousness (в пр.: Когато животните сънуват: Скритият свят на животинското съзнание).

Знаем, че приматите имат емоции, но помислете за паяците, за които скорошно проучване предполага, че могат да изпитват фазата на дълбок сън БДО (Бързо движение на очите, на англ. ез. REM - rapid eye movement) и дори визуални сънища. Мисълта за сънища при паяк звучи странно, но може да е истина.

„Според нашата представа сънищата са разказ, който съдържа луди, ярки елементи“, казва Матю Уилсън, невробиолог от MIT. „Но когато разглеждаме животински модели, ние просто се опитваме да разберем какво се случва по време на сън, което може да повлияе на ученето, паметта и поведението.“

Какво сънуват котките

Домашните котки са едни от първите животни, подложени на изследване на сънищата. Мишел Жуве, пионер в изследванията на съня, открива доказателства за котешки сънища през 60-те години на миналия век, когато наблюдава поведението им, докато спят.

В БДО съня човешките мускули не се движат много въпреки интензивната умствена дейност, която захранва сънищата ни. Това състояние на атония (отпуснатост) гарантира, че тялото не изпълнява сънищата ни, независимо колко реални изглеждат. Жуве научава, че при котките структура на мозъчния ствол, наречена мост, изглежда регулира БДО съня и предизвиква частична парализа.

Чрез премахването на части от моста обаче Жуве предизвиква драматична промяна в поведението. С мозъците си дълбоко в БДО сън, котките започнали да се движат, сякаш са будни, ловувайки, скачайки, почиствайки се и агресивно защитавайки се срещу невидими заплахи.

Жуве нарича този период парадоксален сън, когато тялото е неподвижно, но умът остава напълно активен. Това предоставя прозорец към това, което се случва в спящите мозъци на котките.

Плъховете, лабиринтът и сънуването

След като през деня плъховете преминават през лабиринт, те могат да преминат отново по същия маршрут, докато спят, показват изследвания. Когато е буден, хипокампусът на плъха, част от мозъка, отговорна за създаването и съхраняването на спомени, запомня невронния модел на навигиране в лабиринта. По-късно, когато спи, мозъкът възпроизвежда идентичния модел, което предполага, че плъхът си спомня или запаметява лабиринта.

Това откритие от 2001 г. е едно от първите, които показват, че животните имат сложни сънища.

„Много неща предполагат, че има обширно повторно преживяване на будното състояние по време на сън“, казва Уилсън.

Зебровите амадини помнят песни

Въпреки че са известни със своите лирични песни, зебровите амадини (Taeniopygia guttata) не се раждат певци. Птиците трябва да се научат, като слушат, практикуват и, може би, като сънуват.

През 2000 г. изследователите научават, че невроните в предните мозъци на птиците се задействат по определен модел, докато те пеят песен - такъв, който учените могат да пресъздадат нота по нота. Докато птиците спят, мозъкът им възпроизвежда същия модел, пресъздавайки песента, която са чули и пели този ден, което предполага, че те помнят и изпълняват песни в съня си.

Авторите на изследването подозират, че пойните птици сънуват, че пеят. Сънуващите птици преживяват ли отново преживяванията си наяве? Или пеещите сънища са по-скоро като алгоритми, работещи без съзнателно осъзнаване? Учените може би са все по-близо до отговорите.

След две десетилетия изследвания амадините са първите небозайници, за които е установено, че имат подобна структура на съня като хората, включително БДО сън. Едно по-скорошно изследване показва, че птиците движат и гласовите си мускули, за да съответстват на музиката в мозъка им, и могат да бъдат подканени да я изпеят.

Спящите амадини също така създават вариации на песните си, което предполага, че те събират сензорна информация, докато са будни, и създават адаптивни промени чрез импровизиране на нови версии, за да насърчат ученето в подобно на сън състояние.

Дъбокият сън и рибите

Според Филип Мурейн, невробиолог от Станфордския университет, рибките зебра (Danio rerio) също имат сън, подобен на БДО. Докато спят, те губят мускулен тонус, развиват аритмични сърдечни удари и показват мозъчна активност, която изглежда като тази на будна риба.

Откритието предполага, че БДО сънят, състоянието, в което се появяват повечето сънища, може да се е развил преди най-малко 450 милиона години - преди сухоземните и водните животни да се разделят в еволюцията си.

„Преди двадесет години хората щяха да ми кажат, че рибите дори не спят“, казва Мурейн. „Сега виждаме... тези поведенчески характеристики са запазени от насекоми до паяци и гръбначни животни. И в БДО съня вие губите контрол върху най-важните си регулаторни системи. Еволюцията не би запазила такова крехко състояние, ако то не беше от значение.

Но защо сънуването има значение? Опазването на БДО съня през еволюцията означава ли, че дори рибите могат да сънуват?

За Мурейн сънуването се обяснява най-добре като нулиране на невронните връзки, което подготвя нашата нервна система за предстоящия ден чрез процеси като консолидиране на паметта и оптимизиране на познанието.

„Не бих се изненадал, ако действителни сънища бъдат открити при животни и мисля, че в крайна сметка ще можем да покажем това научно“, казва той.

„Направили сте нещо през деня и мозъкът ви ще го възпроизведе, интегрира и смеси с други преживявания. Ние не сме единственият вид, способен да помни и учи.”

https://www.nationalgeographic.bg/a/zivotnite-sshho-snuvat-eto-kakvo-znaem

[Hatshepsut]

Враните са по-умни от маймуните, могат да разбират рекурсивни модели


Врана ( Corvus corone )

В когнитивни тестове за разпознаване на определени видове модели враните надминават маймуните

Наскоро учени установяват, че враните са способни да схващат сложен когнитивен принцип, известен като рекурсия.

Най-обобщено казано, рекурсия е нещо, което може да се определи, опише или изобрази вътре в самото себе си, нещо, което се обръща само към себе си. Рекурсия се използва в лингвистиката и логиката, а също и в математиката и информатиката. (Повече за рекурсията в контекста на фракталите може да научите в статията "Рекурсия".)

Враните са пословично умни - тези птици могат да използват инструменти, да разбират понятието за нула и да следват основни аналогии. Сега ново проучване показва, че разбирането им на един сложен когнитивен принцип е по-добро от това на маймуните и сравнимо с това на малките деца.

Новото изследване обаче показва, че и враните могат различават двойки елементи, скрити в по-големи последователности - познавателна способност, известна като рекурсия. То надгражда предишна работа, демонстрираща съществуването на рекурсивни разсъждения сред маймуните.

"Оказва се, че една от най-отличителните черти на човешките когнитивни способности в крайна сметка не е толкова специфична за хората", обяснява за Live Science водещият автор Даяна Ляо (Diana Liao), докторант в Университета в Тюбинген, Германия.

Рекурсията се среща къде ли не. Ушите ни могат да различат музикална фраза в рамките на по-голямо произведение, а умът ни може да отдели математически израз, вкаран между скоби.

Всъщност проучване от 2020 г., публикувано в списание Science Advances, демонстрира, че хората могат да следват рекурсивни модели дори без формална подготовка по четене и математика. В това проучване хора от изолирани амазонски племена идентифицират рекурсивни модели приблизително толкова добре, колкото и възрастни, живеещи в развитите страни. Нечовекоподобните примати също демонстрират способност за разбиране на рекурсивни модели. Същото изследване установява, че маймуните резус (Macaca mulatta) много малко отстъпват на малките деца, когато става въпрос за разграничаване на двойки елементи, като отворени и затворени скоби, от множество символи.

Новото изследване, публикувано на 2 ноември в Science Advances, се основава на тази работа, като разширява резултатите отвъд приматите.

Ляо и колегите ѝ започнали, като научили две врани (Corvus corone) да разпознават символите { }, [ ] и < >, като ги възнаграждавали с лакомства само когато птиците кълвяли в реда на вградена в центъра рекурсивна последователност, например { ( ) } или ( { } ). Птиците се научават да кълват символите в този ред за около седмица, след което враните полагат финалните си изпити: поредици от подобни символи, които не са виждали, като например { } [ ]. Хората, малките деца и маймуните, изправени пред такъв изпит, обикновено разбират, че ако { ( ) } е правилно, то { [ ] } или [ { } ] също е правилно.

Що се отнася до враните, те не само се представят толкова добре, колкото обикновено се представят децата в предучилищна възраст на подобни тестове, но и надминават маймуните. В проучването от 2020 г. възрастните хора разбират вградената структура, в 60-90% от случаите; децата правят това в 43 % от случаите, а маймуните - в 26% от случаите. В новото изследване враните са избирали структури, вградени в цялото, в около 40% от случаите.

Дизайн на задачата за скоби и изпълнение от враните

Този резултат предполага, че способността за разпознаване на рекурсивни последователности, която често се смята за определяща характеристика на езика, може би първоначално се е развила за други цели.

Откритието, че безсловесните животни - както маймуните, така и враните - могат да си представят тези сложни последователности, предполага, че тази способност може да е еволюирала извън езиковата област, коментира Стивън Фериньо (Stephen Ferrigno), асистент в катедрата по психология в Университета на Уисконсин-Медисън, който не е взел участие в новото изследване, а в изследването от 2020 г.

Възможно е също така рекурсивната логика да е ключов компонент на общуването, дори при враните.

"Ако врановите птици могат да разбират и създават рекурсивни структури, те може да ги използват и за вокална комуникация и управление на сложните си социални взаимоотношения", отбелязва Ляо.

Междувременно, от невробиологична гледна точка, откритията отварят вратата към въпросите за това как мозъците на небозайниците извършват когнитивни подвизи, за които някога се е смятало, че са извън обсега на животните, които нямат шестслоен неокортекс.

"Резултатите ни предполагат, че някои мозъчни структури, като например многослойната кора на приматите, не са необходими за поддържане на рекурсивно разбиране", отбелязва Ляо. "По-нататъшните изследвания на невронните вериги, които са в основата на тази способност, биха били интересни."

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Vranite-sa-po-umni-ot-majmunite-mogat-da-razbirat-rekursivni-modeli_192120.html

[Hatshepsut]

Тези животни могат да замръзват през зимата. Ето как оцеляват

Антифриз протеини. Пълни със захар клетки. Изключвания на мозъка. За да стигнат до пролетта, много видове намират изненадващи начини да спрат телесните си функции.

Дървесната жаба е едно от най-често изследваните животни на Земята, които замръзват. Когато температурите паднат през есента, тя се сгушва сред листата и позволява на студа да пълзи из тялото ѝ, докато не го завладее напълно - сърцето, мозъка и всичко останало. Но това не е единственият вид, който по същество умира и след това се връща към живота.

Хиляди ларви на насекоми замръзват и се размразяват, а някои се движат напред-назад всеки ден в зависимост от времето. Младите петнисти блатни костенурки (Painted turtle) също успяват да замръзнат, а бавноходките (Tardigrada) се дехидратират напълно и чакат пролетта.

„Можете да заемете по-добра ниша в света, ако можете да замръзнете“, казва Кенет Стори, професор по биохимия в Университета “Карлтън” в Отава, Канада, който изучава толерантността към замръзване.

Захарите са ключови

„И така, ето я дървесната жаба, която подскача наоколо, докато настъпи студът“, казва Стори. „Кожата ѝ замръзва и скоро след това ледът прониква в жабата през вените и артериите.“

Оттам нататък става още по-странно. Мозъкът на жабата замръзва и ледът изтласква кръв към сърцето, докато в крайна сметка и то да става твърдо като камък.

Този преход изисква големи промени в биохимията. Микро РНК молекулите (miRNAs) на жабата реорганизират клетките, за да ги предпазят от увреждане. След това бавно се образува лед около външната стена на органите и клетките. В същото време черният дроб на жабата изпомпва невероятни количества глюкоза (сиропообразна течност, която действа като антифриз за жизненоважни органи), която се просмуква навсякъде, включително във вътрешността на клетките, за да ги предпази от свиване и умиране.

След това, през пролетта, казва Стори, слънцето разтопява земята и образува кал, и те се затоплят и се размразяват“.

Но това не е единственият начин, по който животните замръзват. Според ново изследване, публикувано в Science of the Total Environment, новоизлюпените петнисти блатни костенурки замръзват, тъй като микро РНК реорганизира метаболизма си по начин, който изисква значително по-малко глюкоза, отколкото при дървесните жаби. Като възрастни те спят зимен сън в тинята, където могат да оцелеят до четири месеца без да дишат.

Недостатъците на суперхлаждането

В природата истинското преохлаждане (и особено при човешките органи) идва с рискове, казва Шанън Тесие, асистент в Медицинско училище на “Харвард”.

Ледът се нуждае от нещо, за да се образува наоколо, известно като нуклеиращ агент. Той може да е малък, колкото прашинка или молекула холестерол. Но ако насекомо или животно може да предотврати образуването на ледени кристали, замръзналата им кръв остава течна.

Но това е голямо ако. Извън силно контролираната лаборатория, нашият свят е пълен с нуклеиращи агенти, казва Тесие. Доказано е, че арктическата земна катерица изпреварва замръзването, като елиминира всички потенциални ядра за образуване на кристали. Но това не означава, че тя се преохлажда до крайност. Ако се случи обаче (Стори ясно уточнява, че това не се случва), всяка външна сила или нахлуващ нуклеиращ агент ще превърне земната катерица в ледена висулка, която няма да се върне към живота.

„Поддържането на орган в течно състояние има много предимства“, казва Тесие. „Но ако винаги има риск от случайно образуване на лед, това е проблем, който трябва да бъде решен.“

Това е причината много видове, които живеят в студен климат, да са развили протеини или захари, които да помогнат за понижаване на температурата на замръзване на кръвта им, като по този начин им позволяват да се понижат съществено, без да образуват лед. Някои видове морски риби имат антифризни протеини, докато много насекоми използват захар.

Различните насекоми са развили различни способи за постигане на същата цел. Ларвите на златната пръчица (Eurosta solidaginis – вид муха) замръзват през зимата, когато температурите паднат под нулата, и се размразяват, когато се затопли, дори в рамките на 24 часа.

Тези ларви използват захар, като дървесната жаба, за да предпазят клетките си от вредното въздействие на минусовите температури.

Дехидратиране за сухо охлаждане

Бавноходките - микроскопични безгръбначни, които се срещат в най-екстремните среди на Земята, са открили хитър начин да предотвратяват замръзването на водата в клетките си - те просто я изхвърлят.

Хората не могат да правят това. Ако човек загуби дори 5% от водата си, той ще умре. Но бавноходките отделятводата, докато изсъхнат почти напълно. Мозъците им се изключват, осемте им крака се прибират и те стават неуязвими за студа.

„Така че можете да ги потопите в течен азот и те ще бъдат добре“, казва Стори.

И също толкова бързо могат да се възстановят. Дайте им вода и те ще се рехидратират, връщайки се към това, което познаваме като живот.

Дървесните жаби и другите животни, които оцеляват при екстремни условия в природата, имат много приложения в медицината, особено в света на трансплантациите на органи, казва Тесие. Човешкото сърце, например, може да съществува извън тялото само около четири часа.

„Това ограничено време създава логистични ограничения“, казва тя. „Така че ние се опитваме да използваме способите на дървесните жаби с големи количества глюкоза и да замразим цял черен дроб, сърце или друг орган, да го държим в летаргия и безопасно да го съживим, за да го трансплантираме.“

https://www.nationalgeographic.bg/a/tezi-zivotni-mogat-da-zamrzvat-prez-zimata-eto-kak-ocelyavat