Белухи оказались приверженцами родных мест
У всех популяций белух, обитающих в Тихом океане, есть места для размножения, линьки и пастбища, куда они возвращаются из года в год, сообщается в PLoS ONE. Это выяснили американские и российские морские биологи, которые на протяжении трех десятилетий отслеживали крупные летние скопления китов и проанализировали ДНК 1647 особей.
Белухи (Delphinapterus leucas) относятся к подотряду зубатых китов, они обитают в арктических и субарктических водах. Свое название они получили за окраску: у взрослых особей кожа белого или серо-белого цвета. Белухи считаются китами средних размеров — самцы вырастают до 5,5 метров в длину и весят до двух тонн. Ежегодно они мигрируют на летние пастбища в прибрежных водах, где много рыбы, крабов и головоногих моллюсков, на которых охотятся белухи. Также на мелководье можно найти удобные места для линьки (белухи трутся о гальку, чтобы соскрести омертвевший слой кожи). Некоторые популяции вслед за рыбой заходят в северные реки — Обь, Енисей, Юкон. Зимой киты уплывают в глубокие воды в более южных широтах. Путешествуют белухи стаями до 25 особей, которые ведет доминантный самец. Их состав непостоянен, киты присоединяются то к одной, то к другой группе. Летом стаи могут объединяться и сотни и даже тысячи особей собираются в речных эстуариях. Предположительно, сезон размножения длится зимой и ранней весной, через 12-15 месяцев самки рожают детенышей и еще год или два их выкармливают.
В Тихом океане белухи населяют три региона — Аляскинский залив, Охотское море и большой район моря Бофорта, Чукотского моря и Берингова моря. У популяции каждого региона есть свои любимые места зимовки и летования. Сделанные ранее генетические исследования белух, обитающих в арктических водах Северной Америки показали, что, по-видимому, самки в субпопуляциях белух регулярно возвращаются в одни и те же места зимой и летом (а также мало скрещиваются с самцами из других субпопуляций), но исследований всех популяций белух, обитающих в Тихом океане, до сих пор не проводилось.
Американские и российские морские биологи под руководством Грега О'Кори-Кроу (Greg O’Corry-Crowe) из Флоридского Атлантического университета решили исправить это упущение и исследовали миграции и структуру тихоокеанских популяций в целом. В частности, их интересовало, действительно ли киты регулярно возвращаются в места, где они родились, и мигрируют по одним и тем же маршрутам. Чтобы это выяснить, ученые собирали образцы тканей белух с 1978 по 2010 годы в 45 локациях в Аляскинском заливе, Охотском море, и в районе моря Бофорта, Чукотского и Берингова моря. В итоге они собрали ткани 1444 особей, а информацию еще о 203 особях авторы взяли из другой статьи. Исследователи отсеквенировали участки митохондриальной ДНК длиной 400 пар нуклеотидов и восьми микросателлитов из ядерного генома, а затем проанализировали различия в ДНК.
Оказалось, что белухи возвращаются в одни и те же места летования, туда, где их вырастили, и повторяют круг миграции из года в год. Некоторые родственники собирались в местах летования из года в год, некоторые — на протяжении 20 лет. Особи из субпопуляций в море Бофорта, Чукотском, и Беринговом море периодически скрещивались между собой. Также исследователи выяснили, что по большей части из группы в группу переходят взрослые самцы. Такое поведение наблюдается у многих млекопитающих: таким образом уменьшается конкуренция за самок и опасность близкородственного скрещивания.
«Результаты нашего исследования улучшают наше понимание того, как устроены сложные сообщества у не-приматов и насколько важна культура для выживания этих видов», — говорит Грег О'Кори-Кроу. «Наши результаты также влияют на понимание того, как виды и отдельные популяции смогут приспособиться к значительным изменениям окружающей среды. В мире мало мест, где все меняется так же быстро, как в полярных регионах».
Ранее исследователи обнаружили, что горбатые киты стали собираться в «супергруппы» до 200 особей, чтобы кормиться в субтропических водах. Это необычное для горбачей поведение: они не отличались такой социальностью.
Это облегчило симптомы поражения мышц и нервов
Выращивание дрозофил с дефектом первого комплекса дыхательной цепи в среде с комбинацией 5-аминолевулиновой кислоты, гидрохлорида и железа натрия цитрата (5-ALA-HCl + SFC) увеличивает выработку АТФ за счет повышения активности второго и четвертого дыхательных комплексов. Активность первого комплекса при этом не меняется. Кроме того, у дрозофил снижалось накопление лактата и пирувата, которое происходит при дефекте первого комплекса, что, по-видимому, облегчало симптомы поражения мышц и нервов. Исследование опубликовано в Human Molecular Genetics. В митохондриях происходит окислительное фосфорилирование — многоэтапный процесс, в ходе которого окисляются восстановительные эквиваленты — восстановленные никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) и флавинадениндинуклеотид (ФАДН2), — и вырабатывается АТФ. Происходит последовательный перенос электронов по дыхательной цепи — группе дыхательных ферментов в мембране митохондрии. Всего в цепи участвует пять комплексов дыхательных ферментов. Нарушение переноса электронов по дыхательной цепи сопровождается снижением выработки АТФ и вызывает митохондриальные заболевания. Наиболее часто «ломается» первый комплекс — НАДН-КоQ-оксидоредуктаза, или НАДН-дегидрогеназа. Его дефицит поражает органы и ткани с высокими энергетическими потребностями, таких как мозг, сердце, печень и скелетные мышцы. Обычно это проявляется тяжелыми неврологическими синдромами: например, наследственная оптическая нейропатия Лебера, синдром MELAS или синдром MERRF. Хотя первый комплекс отвечает за поступление наибольшего количества электронов в дыхательную цепь, второй комплекс — ФАД-зависимые дегидрогеназы, — работая параллельно с первым, также отвечает за вход электронов в цепь, передавая их, как и первый комплекс на убихинон (коэнзим Q). Потенциально повышение активности второго комплекса могло бы нивелировать снижение активности первого. Поскольку второй, третий и четвертый дыхательные комплексы и цитохром с содержат гемовые структуры, команда ученых под руководством Канаэ Андо (Kanae Ando) из Токийского столичного университета решили проверить, насколько эффективно будет применение предшественника гема 5-аминолевулиновой кислоты для повышения активности этих комплексов и восстановления синтеза АТФ у дрозофил с дефектом первого комплекса. Сначала ученые отключили у дрозофил ген, гомологичный NDUFAF6 и ответственный за экспрессию одного из регуляторных белков первого комплекса. У таких дрозофил мышцы были тоньше, хрупче и иннервировались хуже, чем у насекомых без нокдауна гена. Кроме того, самцы с неработающим геном погибали намного быстрее самок, и у них развивались более грубые нарушения опорно-двигательного аппарата. Затем ученые проанализировали как нокдаун гена первого комплекса влияет на экспрессию и активность других комплексов. Выяснилось, что нокдаун увеличивает экспрессию генов третьего и пятого комплексов, и снижает — четвертого. При этом активность второго и четвертого комплекса значительно повышалась после нокдауна у самок дрозофил. Ученые не обнаружили нарушений в процессах утилизации активных форм кислорода, однако у дрозофил обоих полов без работающего гена первого комплекса накапливался лактат и пируват. Чтобы проверить влияние комплекса 5-аминолевулиновой кислоты, гидрохлорида и железа натрия цитрата (5-ALA-HCl + SFC) на митохондрии дрозофил с нокаутированным геном, их выращивали в среде, содержащей этот комплекс. Такое воздействие значительно повышало уровни АТФ у самцов и самок дрозофил, при этом количество копий митохондриальной ДНК не изменялось, то есть препарат не увеличивал количество митохондрий. Экспрессия и активность дефектного первого комплекса никак не изменились, а активность второго и четвертого комплексов выросли у самцов. В целом, повышенная экспрессия генов третьего комплекса и активность второго и четвертого комплексов смягчали дефектные фенотипы. Помимо этого 5-ALA-HCl + SFC снижало накопление лактата и пирувата у самцов и самок с нокдауном гена первого комплекса, что потенциально смягчает метаболические нарушения, вызванные дефицитом первого комплекса. У самцов и самок мух-дрозофил, которых лечили 5-ALA-HCl + SFC, наблюдалось меньше дефектов опорно-двигательного аппарата, а продолжительность их жизни значительно увеличилась. Ученые рассчитывают проверить эффект такого лечения на животных с более сложным строением, чтобы подтвердить универсальность такого подхода к лечению митохондриальных нарушений. Не всегда нужна мутация, чтобы нарушить работу дыхательной цепи. Недавно мы рассказывали про то, что большое количество натрия из потребляемой соли нарушает дыхательную цепь митохондрий в регуляторных Т-лимфоцитах. Это приводит к активации аутоиммунных процессов.