Брачные песни рыб оказались способны оглушить дельфинов
Оказалось, что во время нереста рыбы вида Cynoscion othonopterus издают рекордно громкие для представителей своего класса звуки. Их «брачные песни» сравнимы с гулом полного стадиона во время футбольного матча и могут повредить слух оказавшихся поблизости животных, сообщается в журнале Biology Letters.
Каждую весну миллионы рыб вида Cynoscion othonopterus направляются в дельту реки Колорадо на нерест. В этот период самцы собираются вместе и издают громкие звуки, которые слышны над водой и даже отзываются в корпусах рыбацких лодок. Во время «пения» рыбы напрягают мышцы, окружающие плавательный пузырь, в то время как сам пузырь выполняет роль резонатора.
В 2014 году исследователи Брэд Эрисман (Brad Erisman) и Тимоти Рауэл (Timothy Rowell) организовали наблюдательные станции вдоль реки Колорадо. В течение четырех дней в марте и в апреле они записывали подводный «хор» с помощью микрофонов, а местоположение и количество рыб регистрировалось эхолотом. Полный размах колебаний, то есть разница между максимальной и минимальной амплитудой звуковой волны, составил 190 децибел. Во время активной фазы нереста кумулятивный уровень шума, создаваемого Cynoscion othonopterus за два часа, варьировался от 180 до 202 децибел. Громкость песни одной рыбы в воде составляет около 177 децибел (примерно 115 децибел в воздухе). Для сравнения, мировой рекорд громкости трибун футбольного стадиона составляет около 142 децибел.
При этом скопление рыб может простираться на 27 километров вдоль основного канала дельты реки и включать в себя 1,5 миллиона особей. По подсчетам ученых, во время нереста Cynoscion othonopterus общий уровень шума под водой увеличивается в 21 раз. Если ластоногие или китообразные будут находиться рядом с местом «брачных песнопений» в течение суток, они могут потерять слух.
Стоит отметить, что в воздухе громкость рыб будет несколько ниже. «Чтобы сравнивать интенсивность звука в разных средах, вам необходимо вычесть или прибавить около 62 децибел. Например, 200 децибел под водой примерно равно 138 децибелам в воздухе», — комментирует Рауэл. Для человека болевой порог составляет 120-140 децибел, его превышение может привести к акустической травме.
Многие животные издают призывные звуки во время брачного периода. Некоторые животные продолжают поддерживать акустическую коммуникацию после того, как она перестала у них работать. Например, два вида жаб, обитающих в бразильском атлантическом лесу, не слышат брачных песен представителей своего вида — но при этом продолжают их петь.
Кристина Уласович
Бактерии научились инактививровать антибактериальную ДНК-гиразу
Немецкие ученые выяснили, что супербактерии, сохранявшие чувствительность к экспериментальному антибиотику альбицидину, защитились от него с помощью амплификации гена STM3175. Этот ген отвечает за регуляцию транскрипции малых молекул с доменом связывания, подобным ингибитору ДНК-гиразы — основы антибиотика альбицидина. Такое увеличение копии гена приводит к тысячекратному повышению уровня резистентности к препарату. Исследование опубликовано в PLoS Biology. В 2019 году почти пять миллионов человек погибло из-за бактерий, устойчивых к большинству известных антибиотиков, — супербактерий. По оценкам ученых к 2050 году это число увеличится в два раза. Основной причиной развития резистентности к противомикробным препаратам признано нерациональное их использование в медицине, ветеринарии и зоотехнии в сочетании с недостаточным пониманием механизмов бактериальной резистентности. Однако влияют и другие факторы: например, загрязнение атмосферы. Ученые постоянно ищут новые молекулы, которые были бы активны против супербактерий. Таким многообещающим соединением стал альбицидин — фитотоксичная молекула, вырабатываемая бактерией Xanthomonas albilineans, в исследованиях была эффективна против целого ряда супербактерий. Альбицидин ингибирует активность бактериальной ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и эффективно действует на ковалентный комплекс ДНК и гиразы в крайне низких концентрациях. В нескольких исследованиях уже сообщалось о развитии резистентности к этой молекуле у некоторых бактерий, однако ее механизмы оставались не до конца выясненными. Команда ученых под руководством Маркуса Фульда (Marcus Fulde) из Свободного университета Берлина изучала механизмы резистентности к альбицидину, которая развилась у Salmonella typhimurium и Escherichia coli. Для этого они подвергали бактерии воздействию высоких концентраций более стабильного аналога антибиотика и наблюдали за ростом колоний в течение 24 часов. Из 90 протестированных клонов 14 показали рост в этих условиях. Секвенирование генома этих штаммов показало, что большинство (девять штаммов) несет мутации в гене tsx, ответственном за экспрессию нуклеозидспецифичного порина, что в 16 раз увеличивало минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) антибиотика. Один из оставшихся пяти резистентных штаммов с интактным геном tsx демонстрировал более чем стократное повышение MIC, и анализ данных секвенирования его ДНК выявил амплификацию гена, приводящую к образованию 3-4 копий геномной области без однонуклеотидных полиморфизмов. При дополнительном анализе этого штамма ученые выяснили, что перекрывающаяся амплифицированная область содержит ген STM3175, который транскрибируется полицистронно в структуре оперона и N-концевой части qseB. Более тщательное изучение аминокислотной последовательности показало, что STM3175 состоит из 2 доменов: N-концевого AraC-подобного ДНК-связывающего домена и C-концевого GyrI-подобного лиганд-связывающего домена. Ученые обнаружили, что такая структура позволяет STM3175 связывать альбицидин с высокой аффинностью и инактивировать его. У разных бактерий обнаружились гомологи этого гена с теми же функциями, при этом на эффект других антибактериальных препаратов они не влияли. Знание нового механизма развития устойчивости к альбицидину позволит ученым разрабатывать новые способы модификации молекулы, чтобы обойти этот механизм. Ранее ученые обнаружили антибактериальную молекулу с широким спектром действия, которая не вызвала резистентности у микроорганизмов.