В тканях древнейшей морской черепахи нашли кератин и меланин
Исследователи обнаружили меланин, бета-кератин и мышечные белковые вещества в тканях морской черепахи, жившей 54 миллиона лет назад. Молекулы сохранялись на протяжении миллиона лет, позволив ученым обнаружить доказательства того, что панцирь древних черепах был окрашен в безопасный темный цвет, обеспечивая им выживаемость. Анализ тканей ископаемого провела международная группа ученых, результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Кератиновая оболочка, подкрашенная темным пигментом, маскирует черепах и защищает их от воздушных хищников. Также темная окраска позволяет черепахам поглощать тепло от солнечного света и, таким образом, регулировать температуру тела, что, в свою очередь, обеспечивает им более быстрый рост. Теперь ученые показали, что кератин был и в тканях черепахи, жившей 54 миллиона лет назад. Таким образом, меланиновый компонент обеспечивает выживаемость черепах уже много миллионов лет.
В 2008 году были найдены останки морской черепахи эпохи эоцена (Tasbacka danica). Экземпляр длиной 74 миллиметра, маркируемый как MHM-K2, по-видимому, принадлежал детенышу, он хорошо сохранился, содержит следы мягких тканей и поэтому позволяет, помимо грубой морфологии, анализировать и более тонкие молекулярные компоненты. Ученые успели взяли пять еще не обработанных консервантами образцов тканей для ультраструктурного и биомолекулярного анализа.
Осмотрев образцы, ученые обнаружили четко очерченный темный слой ткани с необычной текстурой. Последующий микроскопический анализ установил, что этот тонкий слой состоял из скоплений микротелец, которые были помещены в микрозернистый материал, и в трехмерную сетку с пористой текстурой. Элементный анализ позволил заключить, что микротельца и пористый субстрат содержали углерод, а значит, могли содержать и органические компоненты.
Поскольку в панцирях современных черепах содержатся кератиновые белки, ученые предположили, что они могут быть и в темной ткани древнего образца, и вырастили антитела, которые должны были распознать молекулы кератина или их остатки, если таковые сохранились. Комплекс антитело-антиген подсвечивался зеленым цветом. Ту же процедуру для контроля ученые провели на тканях современных черепах вида
.
В древнем образце они обнаружили меньше реакций с антигеном, чем в современном, однако количество все же указывало на наличие соответствующих эпитопов (частей макромолекул антигенов, которые распознаются антителами). Кроме того, паттерны реакций антиген-антитело в древнем образце был таким же, как и в современном образце, и эти комплексы были ограничены областями между микротельцами ископаемого.
Затем ученые предположили, что и более глубокие слои эпидермиса могли сохраниться. Для проверки этой идеи они вырастили антитела, способные распознать гемоглобин (белок крови) аллигатора и устрицы, и антитела против куриного тропомиозина (это белок, который содержится в цитоскелете эукариот, и участвует в мышечном сокращении). Они обнаружили реакцию антител как с гемоглобином, так и с тропомиозином, и хоть их интенсивность была меньше, чем в образце современной черепахи, паттерны оставались схожими.
Наконец, чтобы исключить возможность того, что обнаруженные органические молекулы принадлежали микробам, в образцы ввели антитела, нейтрализующие пептидогликан — частый компонент микропленок бактерий. Реакция отсутствовала у контрольного образца, и была слабой в тканях ископаемого, что может указывать на незначительное участие бактерий.
Другой независимый анализ, масс-спектрометрия вторичных ионов, подтвердил наличие гемов (гемы являются компонентами гемоглобина), эумеланинов (пигменты коричневого и черного цвета), и белкового вещества.
Исследователи использовали разные подходы для изучения тканей ископаемой черепахи, и получили независимые доказательства наличия в его мягких тканях беспрецедентного количества эндогенных биомолекулярных остатков: гемоглобина, бета-кератина, тропомиозина, и меланина. Находки свидетельствуют о том, что тело живших 54 миллиона лет назад морских черепах уже покрывал подкрашенный кератиновый экзоскелет. Ученые отмечают, что прочная кератиновая оболочка, вероятно, позволила ископаемому сохранить останки мягких тканей до наших дней, защищая их от воды и микробов.
Однако изначально панцирь мог служить не для защиты, а для рытья земли. Кератин уже находили в перьях древних птиц, а старейший пигмент был обнаружен в глазах животных, населявших планету 300 миллионов лет назад.
Анна Зинина
Они нам кажутся почти в два раза легче своего реально веса
Исследователи из Великобритании предложили людям сравнить вес их собственных ладоней и грузов, подвешенных к рукам, чтобы выяснить, насколько верно люди оценивают массу своего тела и его частей. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые сильно занижают вес собственных кистей — в одном из экспериментов он оказался на 49,4 процента ниже, чем реальный. Результаты опубликованы в Current Biology. Когда мы берем какой-то предмет, его ощущаемый вес связан с чувством усилия — величиной двигательных команд, которые направляются мышцам. За восприятие веса самого нашего тела и его частей тоже отвечает центральная нервная система, но нет конкретных сенсорных рецепторов, которые были бы в этом задействованы. Воспринимаемый вес тела может меняться из-за усталости, анестезии и других факторов. Пациенты, перенесшие инсульт с параличом конечности, часто жалуются на то, что конечность стала тяжелее. Протезы тоже кажутся людям более тяжелыми, хотя часто весят меньше реальной руки или ноги. Элиза Ферре (Elisa R. Ferrè) из Лондонского университета и ее коллеги решили выяснить, как люди воспринимают вес собственной кисти. В трех экспериментах участвовали 60 человек. До начала испытаний каждый участник опускал кисть левой руки, опирающейся на предплечье, на 30 секунд, чтобы оценить ее вес. Затем к уже лежащей на подушке руке крепили браслет, на который подвешивали грузы разной массы. Участники должны были сказать, что ощущалось тяжелее — кисть или груз. Грузом выступали пакетики с рисом, всего их было 16 штук, а их масса составляла от 100 до 600 грамм. В экспериментах ученые использовали психофизическую лестницу. Среднюю массу кисти, согласно ранее проведенным исследованиям, ученые взяли за 400 грамм. Первый подвешенный груз отличался на 200 грамм, то есть его масса составляла 200 либо 600 грамм — в зависимости от того, была лестница нисходящей или восходящей. Массу следующего груза выбирал алгоритм: если участник считал, что груз тяжелее ладони, следующий подвешенный груз был легче, и наоборот. Так спустя какое-то количество испытаний масса грузов начинала колебаться вокруг некоторой цифры — предполагаемой (участником) массы кисти. В первом эксперименте 20 участников просто сравнивали вес кисти и вес груза. Всего с ними провели три блока по 20 испытаний. В конце эксперимента ученые измерили реальную массу кистей участников, посчитав объем вытесненной рукой воды. Средняя масса кисти составила 327,9 грамм. Участникам, однако, казалось, что их кисть весит гораздо меньше: средний ощущаемый вес кисти оказался в среднем на 49,4 процента ниже, чем реальный, — то есть кисть, по мнению испытуемых, весила менее 200 грамм (p < 0,0001). Во втором эксперименте участвовало еще 20 человек. Теперь после серии испытаний ученые попросили людей в течение десяти минут делать упражнения с ручным тренажером, чтобы их кисть устала. Усталость люди оценивали по стобалльной шкале; до начала испытаний она составляла в среднем 10 баллов, а после упражнений — 70. И до, и после упражнений участники воспринимали свои ладони более легкими, чем есть на самом деле. Однако уставшая рука казалась им немного тяжелее, и ощущаемый вес был уже на 28,8 процента ниже реального (p < 0,01), по сравнению с 43,9 процента до упражнений (p < 0,0001). В третьем эксперименте другие 20 участников пытались взвесить свою руку и мешочки с рисом, однако теперь в каждом испытании они чувствовали поочередно и вес кисти, и вес груза. Независимо от того, что они взвешивали первым, рука все равно казалось им легче, чем она есть на самом деле — в среднем на 33,4 процента (p < 0,001) Исследователи предположили, что такое искажение восприятия, возможно, помогает нам сравнивать массы двух предметов, которые мы берем в обе руки. Если один предмет весит 400 грамм, а другой 500, и к ним добавляется еще и масса самих рук (около 3 килограмм), то распознать, что тяжелее, а что легче, будет сложно. Таким образом, перцептивное «вычитание» веса собственных конечностей может улучшить восприятие веса самих предметов. Также авторы считают, что занижение ощущаемого веса тела — механизм, который помогает нервной системе модулировать активность, или, наоборот, отдых. А воспринимаемый вес предметов можно изменить в виртуальной реальности. Например, если предмет движется медленнее, чем рука, он будет казаться немного тяжелее. А еще более тяжелыми виртуальные объекты станут, если надеть на запястья вибрирующие ремешки.