Единственным млекопитающим с ритмической памятью оказался морской слон
Калифорнийские зоологи выяснили, что морские слоны обладают чувством ритма, которое позволяет им в точности отличать голоса друг друга. Это единственные известные млекопитающие, которые умеют запоминать ритм звуков и использовать его для идентификации знакомых особей. Исследование опубликовано в Current Biology.
Морские слоны - представители семейства настоящих тюленей и самые крупные животные из отряда хищных млекопитающих. Своим названием они обязаны хоботообразному носу у самцов. Взрослый самец размерами напоминает небольшой микроавтобус, в длину достигая шести с половиной метров, а по весу - более четырех тонн. Большую часть года морские слоны проводят в открытом океане, ныряя за рыбой и головоногими моллюсками, иногда почти на полтора-два километра в глубину (это возможно благодаря их размерам, поскольку большой объем крови и дополнительные расширения сосудов позволяют им запасать достаточно кислорода). В период размножения они живут на берегу, где проводят несколько месяцев, в течение которых ничего не едят. Помимо спаривания, самки заняты выращиванием потомства, а самцы - поединками и охранением территории.
Морские слоны живут около двенадцати лет. Половой зрелости самцы достигают на третьем-четвертом году своей жизни, однако к активной половой жизни они переходят только к восьми-девяти годам. Именно к этому времени сам самец и его нос достигают своего финального размера, а к периоду спаривания нос, к тому же, наливается кровью и приобретает дополнительный объем. Под защитой и контролем одного самца находится иногда до ста самок, хотя обычно это число не превышает десяти. Из-за огромного веса переваливающихся по песку и гальке самцов чуть ли не треть детенышей погибает прямо на берегу вскоре после рождения.
Самцы постоянно дерутся, поскольку более мелкие и молодые самцы посягают на самок, а старые доминантные самцы их охраняют. По размеру «щитка» из шрамов, образующегося на груди у самцов от постоянных драк, зоологи легко определяют возраст особи. Чтобы обозначить свою территорию, самцы, кроме того, постоянно кричат. В отличие от спокойных берегов, заваленных телами почти безмолвных обыкновенных тюленей, которые даже дотрагиваться друг до друга лишний раз не любят, лежбища морских слонов слышны издалека - эти огромные животные ползают, переваливаясь друг через друга, самки визжат, детеныши скулят, а самцы то и дело издают очень характерные низкие крики. При этом они задирают верхнюю часть туловища и голову вверх, нос их сначала сваливается в рот, а затем под силой продуваемого сквозь него толчками воздуха распрямляется, резонируя и порождая тот самый звук. Юные самцы, заслышав предупреждающие возгласы старых, меняют свою траекторию и остерегаются подходить к самке. Это касается как бета-самцов, которые живут в колонии и которым иногда все же удается спариться с какой-нибудь самкой, так и «пришельцев», которые приплывают к лежбищу из других мест, и которых к самкам вообще не подпускают, что, впрочем, не мешает им совершать попытку за попыткой.
Чтобы определить, насколько хорошо самцы калифорнийских морских слонов Mirounga angustirostris воспринимают и идентифицируют голоса своих сородичей, ученые записывали на пленку голоса альфа-самцов, меняли их тональность или ритм и проигрывали десяти бета-самцам. Стоит отметить, что голоса самцов действительно различаются, и сами зоологи, долго работающие с животными, способны легко идентифицировать их по крикам.
Выяснилось, что если изменения выходили за рамки нормальных вариаций у живых особей, бета-самцы перестают бояться таких голосов. При этом они чувствовали разницу как в тональности, так и в ритме. Интересно, что способность людей воспринимать и узнавать ритм прекрасно известна, но у других млекопитающих эта особенность пока что не описана. Спектральные особенности (тон) звуковых сигналов важны для многих млекопитающих - например, для моржей. Сумчатые крысы умеют воспринимать «сейсмические» сигналы, возникающие вследствие топота ног их сородичей, но они считают количество «притопов» в сериях, а сама ритмика для них не столь важна. Морские львы умеют выполнять ритмические трюки под метроном. Однако способность запоминать определенный ритм и ассоциировать его с определенными тактиками поведения у млекопитающих показана в этом исследовании впервые.
О чувстве ритма у животных мы, впрочем, явно знаем далеко не все. Некоторые шимпанзе, например, учатся играть на ударных инструментах просто так. А какаду, вообще, имеют прирожденные способности барабанить.
А если вы хотите увидеть больше фотографий морских слонов и узнать подробнее об их носах и особенностях жизнедеятельсти, вы можете прочитать материал в нашем бестиарии.
Анна Казнадзей
Для этого растению понадобилось 15 минут
Японские ученые отследили механизм работы белков семейства LAZY, занимающих ключевое место в восприятии силы тяжести растениями. В покое белки экспонированы на поверхности статолитов — органелл, имеющих высокую плотность и лежащих из-за этого в нижних частях клетки. Но наклон ростков резуховидки Таля приводил к тому, что статолиты перемещались в новые нижние участки клетки, оставляя отпечаток из белков LAZY. Белки, перенесенные с мембраны статолитов на цитоплазматическую мембрану, маркируют новое направление роста и изгиба корня. Исследование опубликовано в журнале Science. У корней большинства высших растений выражен гравитропизм, то есть движение в сторону источника силы тяжести. За гравитропизм корней отвечают клетки-статоциты, входящие в состав корневого чехлика. В них находятся органеллы статолиты — родственники хлоропластов, заполненные крахмалом и лежащие в нижней части клетки из-за более высокой, чем у цитоплазмы, плотности. Статолиты маркируют направление изгиба и роста корня, поскольку клетка экспортирует фитогормон ауксин в ту сторону, куда указывают органеллы, а ауксин вызывает растяжение клеток (по такому принципу поворачиваются растения подсолнечника в течение дня) и стимулирует их деление. Все эти детали были известны еще 50 лет назад, но механизмы, связывающие оседание статолитов и направление транспорта ауксина, за прошедшее время так и не были расшифрованы. Впрочем, было установлено, что белки семейств LAZY и RLD имеют отношение в гравитропизму, ведь корни растений, у которых выключены эти гены, перестают расти вниз. Молекулярные биологи и физиологи растений из нескольких университетов США и Японии при участии Миё Тэрао Морита (Miyo Terao Morita) из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки сосредоточились на изучении работы двух белков семейства LAZY — LZY3 и LZY4 — в корневом чехлике резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Анализ аминокислотной последовательности LZY3 и LZY4 показал, что у белков нет трансмембранного домена для заякоривания в мембране, зато есть гидрофобные и положительно заряженные участки для взаимодействия с фосфолипидами внутреннего слоя мембраны. Точечные мутации в этих участках белков нарушали гравитропизм у ростков резуховидки. Поскольку белок с таким строением неспособен прочно фиксироваться в мембране, но при этом критически важен для гравитропизма, то, предположили биологи, он может слабо прикрепляться попеременно к плазматической мембраной и к гликолипидам внешней мембраны статолитов. И действительно, LZY3 и LZY4 были обнаружены на поверхности обеих мембран. Далее ученые при помощи конфокальной микроскопии отследили, как меняется распределение LZY4 в живой клетке после наклона ростков на 90-135 градусов. Уже спустя три минуты статолиты оказывались в нижней части клетки. Через 15 минут обнаружились метки LZY4 на прилежащем участке плазмалеммы, а первые признаки изменения формы корня появились через полчаса с начала эксперимента. Помимо воздействия гравитацией, ученые подвигали амилопласты внутри живых клеток при помощи оптического пинцета, чтобы исключить, что полярность клетки управляется какими-либо другими органеллами, имеющими высокую плотность. Как и в эксперименте с наклоном ростка, через несколько минут флуоресцентная метка, пришитая к LZY4, переходила с пластид на плазматическую мембрану. После оседания LZY на мембране с ним связывались белки семейства RLD, которые, в свою очередь, привлекают на мембрану белки-экспортеры ауксина. Таким образом, японские ученые описали еще один механизм механорецепции живыми организмами. По словам авторов статьи, принцип работы LAZY-зависимых сенсоров, чувствующих направление силы притяжения, но не ее величину, похож на работу «аналогового» инклинометра. Человеческие же проприорецепторы, полукружные канальцы и отолитовые органы работают как акселерометры, детектирующие линейное или угловое ускорение при движении головы, внутренних органов или мышц. Подробнее о принципе их работы можно прочитать в нашем материале «Премия за самочувствие». Градиент ауксина в корне влияет на только на его рост в физиологических условиях, но и, к примеру, на заживление ран.