Песни гренландских китов сравнили с джазом. Они меняются каждый год
Песни гренландских китов настолько разнообразны и так часто меняются, что океанографы сравнили из с джазом. Ученые за три года собрали 184 песни китов из шпицбергенской популяции и опубликовали результаты анализа аудиозаписей в журнале Biology Letters.
Гренландские (или полярные) киты (Balaena mysticetus) обитают в полярных широтах Северного полушария. Они могут достигать 18 метров в длину и весить до 100 тонн. Полярные киты долгожители, по оценкам зоологов, они могут жить свыше ста лет. В отличие от других видов, например, горбатых китов, гренландские киты не мигрируют на юг, а круглый год живут в богатых зоопланктоном арктических водах. Хотя они не особо социальны, и перемещаются либо в одиночку, либо небольшими группами, у полярных китов существует богатый репертуар вокализаций, с помощью которых они общаются во время кормежки и передвижений. Кроме того, самцы полярных китов поют длинные сложные песни, особенно активно в период размножения, с ноября по март.
Гренландские киты — одни из немногих млекопитающих, поющих песни, они издают серии звуков с меняющейся частотой и амплитудой, которые объединяются в «фразы», длятся как минимум несколько минут, и повторяются на протяжении часов или дней. Подобные песни «исполняют» некоторые летучие мыши, гиббоны, даманы, мыши и некоторые китообразные, например, горбатые или синие киты. Песни горбатых китов имеют иерархическую структуру и строятся от звуковых «единиц» к фразам, а от них — к темам. С годами их структура меняется, а иногда киты обновляют репертуар. У каждой популяции свои песни, но разные популяции «обмениваются» ими друг с другом.
Песни гренландских китов изучены намного хуже. Биологи проводили лишь единичные исследования продолжительностью в несколько дней или месяцев, во время которых они заметили, что киты исполняют несколько типов песен, а пик их вокальной активности приходился на самое темное и холодное время года.
Океанографы из Вашингтонского университета в Сиэтле под руководством Кейт Стаффорд (Kate Stafford) решили проанализировать вокальный репертуар полярных китов в осеннего и зимнего сезонов. Они изучали шпицбергенскую популяцию гренландских китов (которая насчитывает около 200 особей) с 1 октября до 30 апреля в 2010-2011, 2012-2013 и 2013-2014 годах. Исследователи записывали вокализации китов 24 часа в сутки на гидрофон, установленный на исследовательской станции Fram Strait Норвежского полярного института. Она находится между Гренландией и Баффиновой землей, поэтому снять показания можно только летом, когда открыта навигация.
За три сезона ученые насчитали 184 песни, которые исполняли полярные киты. Наиболее разнообразный репертуар наблюдался в январе и декабре и он довольно быстро менялся. Большинство песен киты исполняли по несколько часов или дней, они редко задерживались в их репертуаре дольше месяца. Но немногие из них оставались на весь сезон.
По словам исследователей, разнообразие и изменчивость вокального репертуара китов сравнимы только с репертуаром некоторых видов певчих птиц. Остальные «поющие» млекопитающие из года в год поют те же песни. «Если песни горбатых китов можно сравнить с классической музыкой, песни гренландских — с джазом», — объясняет Кейт Стаффорд (Kate Stafford). «Их песни имеют более свободную форму. И когда мы анализировали акустические данные, собранные в течение разных сезонов, мы увидели, что не только ни один тип песен не повторяется из года в год, но каждый сезон появляется новый набор песен».
Исследователи затрудняются объяснить такой разнообразный репертуар. Они предполагают, что в шпицбергенской популяции могут обитать «иммигранты» с востока или запада, у которых свой набор песен. Однако это не объясняет смену репертуара от года к году. Возможно, разнообразный репертуар дает самцам гренландских китов репродуктивное преимущество, но какое — пока неизвестно.
Ранее биологи выяснили, как разучивают свои песни горбатые киты. Они разделяют песни на сегменты и учат их по кусочкам, вставляя сегменты новых песен в старую и даже «миксуя» старую и новую темы.
Ученые впервые вызвали партеногенез геномным редактированием
Генетики из американских и британских университетов обнаружили, какие гены отвечают за факультативный партеногенез у дрозофил. Они внесли точечные изменения в мушиные гены, влияющие на текучесть мембран (Desat2), образование центриолей (Polo) и скорость пролиферации (Myc). Мухи-самки из созданной генетической линии успешно вступали в половое размножение, но были при этом способны к партеногенезу как минимум на протяжении двух поколений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Партеногенез — развитие живых организмов из неоплодотворенной яйцеклетки — широко распространен среди животных. На филогенетическом древе чисто партеногенетические виды нередко соседствуют с практикующими «обычное» половое размножение. Иногда и вовсе удается описать спорадические случаи появления партеногенеза у отдельных представителей непартеногенетических видов. Следовательно, генетическая подоплека партеногенеза может возникать быстро по эволюционным меркам и должна быть в этом случае относительно несложной. Но конкретные молекулярные механизмы партеногенеза часто остаются нерасшифрованными. У мух, неспособных к партеногенезу, яйцо приостанавливается на стадии метафазы I мейоза, а дальнейшее развитие (завершение деления, отделение полярных телец и дальнейшие митотические деления) продолжается лишь после оплодотворения. Но встречаются и факультативно партеногенетические линии, в которых партеногенетические потомки составляют от десятых долей до десяти процентов популяции. Доктор Алексис Сперлинг (Alexis L. Sperling) из Кембриджского Университета с коллегами из американских университетов Мемфиса и Калифорнийского технологического исследовала механизм возникновения факультативного партеногенеза у мух вида Drosophila mercatorum. Генетики отобрали и секвенировали геномы и транскриптомы факультативно и облигатно партеногенетических штаммов D. mercatorum и сопоставили их между собой. При партеногенезе была изменена экспрессия 44 генов, связанных в основном с формированием центриолей и регуляцией клеточного цикла. Несмотря на то, что предки D. mercatorum и более изученной D. melanogaster разошлись более 40 миллионов лет назад, данные сравнительной геномики позволяют воссоздавать на более известном модельном объекте изменения, обнаруженные в геноме менее известного. Ученые воссоздали у D. melanogaster выявленные изменения активности генов, прибегая к CRISPR-редактированию генома, дупликациям генов, введению в геном генов антисмысловых РНК или энхансерных последовательностей. Самый высокий уровень партеногенеза был зарегистрирован в группах трансгенных D. melanogaster, у которых была повышена активность генов Polo (регулятор образования центриолей) или Myc (регулятор клеточного цикла), либо понижена активность генов Slmb (убиквитиновая лигаза, способствующая деградации Myc) и Desat2 (фермент, синтезирующий ненасыщенные жирные кислоты и регулирующий текучесть мембран). У каждого третьего облигатно партеногенетического яйца D. mercatorum полярные тельца или женские пронуклеусы вступали в митотические деления, давая начало эмбрионам (такая же картина наблюдалась в каждом восьмом случае факультативно партеногенетических линий). Количество полярных телец, способных спонтанно вступать в митоз (и тем самым формировать эмбрион) повышалось при повышении активности генов Myc и Polo. При этом многие мухи из партеногенетических линий после целлюляризации становятся недиплоидными (чаще всего, триплоидными) из-за нарушения образования веретена деления. Ученые получили 21 тысячу мух-самок D. melanogaster, гомозиготных по мутантным аллелям генов Polo, Myc и Desat2, и содержали их в отсутствии самцов. В общей сложности самки дали 143 взрослых потомка (в среднем 0,7 потомка на 100 мух), а у тех, в свою очередь, появилось два партеногенетических взрослых потомка второго поколения (1,4 процента от численности предыдущего поколения). Таким образом, линия животных, способных к партеногенезу на протяжении нескольких поколений, была впервые получена при помощи геномного редактирования. На основании полученных данных авторы предполагают следующий механизм факультативного партеногенеза. Повышение текучести мембран (цитоплазматической и мембраны эндоплазматического ретикулума) влияет на формирование центра организации микротрубочек и, следовательно, веретена деления. Его образование упрощает вступление в митоз. Такие изменения могли стать эволюционно выгодным приобретением при расселении мух в более холодные регионы (повышение текучести мембран, связанное со снижением активности десатураз, улучшает выживаемость мух при низких температурах). Впрочем, детали возникновения партеногенетических линий мух пока не до конца изучены — судя по диспропорции между небольшими изменениями в геноме и выраженным транскриптомным изменениями, часть изменений у партеногенетических D. mercatorum может носить эпигенетический характер (важность эпигенома для партеногенеза ранее была показана в эксперименте на мышах). О медийной шумихе вокруг возможности партеногенеза у человека и о генетических предпосылках к нему читайте в нашем материале «Половинка себя».