Теплая вода и резкие перепады глубины привлекли группы китовых акул
Британские биологи проанализировали рельеф тех мест в океане, в которых китовые акулы собираются в крупные группы, и обнаружили, что основные параметры, которые влияют на выбор этих точек, — это, вероятнее всего, теплая вода и наличие поблизости резкого перепада глубин. Эти факторы позволяют акулам находить достаточное количество разнообразной пищи и после этого согревать тело в теплой воде, пишут ученые в PeerJ.
Китовые акулы (Rhincodon typus) — самые крупные из известных рыб: их максимальная длина составляет по разным данным от 12 до 20 метров. Большую часть времени взрослые китовые акулы перемещаются поодиночке, и встретить их можно в очень разных по свойствам местах (но в основном, с достаточно теплой водой) — между 30 градусами северной широты и 35 градусами — южной. Однако в зимние или весенние месяцы, когда численность популяции акул увеличивается, рыбы иногда собираются в крупные группы (от нескольких десятков до тысячи особей), которые в течение относительно долгого времени остаются в одном и том же месте. Точек, в которых когда-либо происходило формирование таких групп, известно очень немного. В частности, в тех зонах, которые расположены относительно близко к берегу, таких мест было зафиксировано всего около двадцати. При этом причины, по которым акулы выбирают именно эти места, до настоящего дня оставались непонятными — это могло быть связано и составом планктона, обитающего в этих областях, с направлением и температурой течений или, например, с рельефом дна.
Значимость последнего фактора — рельефа дна и глубины океана в этих областях — решили проверить британские биологи под руководством Джошуа Коппинга (Joshua P. Copping) из Салфордского университета. Для этого ученые с помощью батиметрии проанализировали рельеф всех 17 описанных в литературе за последние 25 лет точек сезонного образования групп китовых акул и обнаружили несколько закономерностей.
Во-первых, для всех этих мест оказалась характерна очень небольшая глубина — в среднем всего 22 метра — с достаточно теплой водой. Для сравнения, средняя глубина, на которой эти акулы плавают поодиночке, составляет 650 метров. Небольшая глубина характерна и для 20-километровой зоны вокруг этой области. Во-вторых, для самой точки формирования группы характерны довольно резкие перепады глубины — до 700 метров (тогда в окружающей 20-километровой зоне дно в целом довольно плоское, и глубина в ней варьируется значительно меньше, чем в точках обитания отдельных особей). Еще одно важная особенность этих мест — низкий уровень содержания хлорофилла A в морской воде. Его средняя плотность в этих местах составляла примерно 0,6 миллиграмма на кубический метр, что в 2,5 раза меньше, чем для в местах обитания отдельных акул.
Только 3 из 17 точек явно отличались по своим характеристикам от всей остальных — они располагались дальше от берега и не имели выраженного перепада глубины, однако формирование всех трех этих групп было вызвано аномальными экологическими ситуациями, связанными, например, с резким увеличением потока воды из впадающих в океан рек или аномальным нерестом некоторых организмов.
Статистический анализ подтвердил, что именно небольшая глубина океана и наличие резкого перепада глубин в точке образования группы — по-видимому, основные факторы, влияющие на выбор места. Ученые отмечают, что такой выбор мест обитания связан, вероятно, с двумя факторами: первый — это наличие достаточного количества пищи. В основном, китовые акулы питаются планктоном, фильтруя его с помощью цедильного аппарата, и, вероятно, в его поисках спускаются в относительно глубокие мезопелагические области. Кроме того, перепад глубин приводит к возбуждению вертикальных потоков, которые помогают рыбе получать планктон при ее необычном способе питания. Вторая причина выбора места — это терморегуляция и необходимость нагреть тело после заныривания в глубокую воду.
Ученые отмечают, что понимание закономерностей выбора китовыми акулами мест для формирования групп поможет лучше понять их поведение, о котором известно не так много. Благодаря этому в будущем удастся легче находить эти группы и внимательнее следить за их сохранением.
Определить точную численность групп китовых акул — довольно непростая задача, поэтому иногда для этого используют не самые очевидные методы. Например, недавно ученые оценили размер популяции и генетические характеристик этих рыб по анализу их ДНК, выделенной из образцов океанской воды. Мешают же изучению китовых акул характерные для них далекие миграции. Так, недавно одна из этих акул совершила рекордное по дальности путешествие — более чем на 20 тысяч километров.
Александр Дубов
Он повышает синтез высокомолекулярной гиалуроновой кислоты
Американские и российские исследователи обнаружили, что трансгенные мыши с повышенной экспрессией гена синтазы гиалуроновой кислоты от голых землекопов меньше подвержены спонтанному и индуцированному раку, дольше живут и дольше сохраняют здоровье. Кроме того, у таких животных значительно снижен уровень воспаления в различных тканях. Отчет о работе опубликован в журнале Nature. Голые землекопы (Heterocephalus glaber) выделяются среди грызунов крайне высокой продолжительностью жизни (в неволе — более 40 лет). Кроме того, у них слабее работают рецепторы внутреннего уха и механизмы торможения в нервной системе, зато замедлено клеточное старение и короче иммунная память (из-за чего у них больше наивных лимфоцитов для реакции на новые инфекции). Одно из главных отличий голых землекопов от других млекопитающих состоит в том, что они практически не болеют раком. Как было показано ранее, это связано с высоким содержанием в их тканях высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Этот гликозаминогликан составляет основу внеклеточного матрикса, участвует в пролиферации и миграции клеток, а также влияет на прогрессирование опухолей, причем его свойства зависят от молекулярной массы — высокомолекулярный обладает защитными свойствами, низкомолекулярный — наоборот. Голые землекопы продуцируют гиалуроновую кислоту с крайне высокой молекулярной массой (более 6,1 мегадальтона), которая оказывает мощную цитопротекцию. Чтобы проверить, производит ли она схожий эффект у других видов животных, сотрудники Университета Рочестера, Гарвардской медицинской школы, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Московского государственного университета под руководством Андрея Селуанова (Andrei Seluanov) и Веры Горбуновой (Vera Gorbunova) создали трансгенных мышей с управляемой повышенной экспрессией гена синтазы 2 гиалуроновой кислоты голого землекопа (nmrHas2). У самок и самцов таких животных наблюдалось повышенное содержание высокомолекулярной гиалуроновой кислоты в мышцах, сердце, почках и тонкой кишке; низкое — в печени и селезенке, утилизирующих ее. Тем не менее оно было ниже, чем у голых землекопов, что, вероятно, связано с более высокой активностью гиалуронидазы у мышей. Наблюдения в когортах из 80–90 животных показало, что экспрессирующие трансген nmrHas2 мыши умирают от спонтанного рака реже, чем обычные (57 против 70 процентов). Эта разница была еще заметнее у пожилых (старше 27 месяцев) животных — 49 против 83 процентов. В эксперименте по химической индукции кожного канцерогенеза нанесением 7,12-диметилбензантраценом (DMBA) и форбол-12-миристат-13-ацетатом (TPA) число папиллом на 21-й неделе от него у трансгенных мышей было почти вдвое меньше, чем у обычных. От пола животных подверженность раку не зависела. Масса тела животных из обеих групп в течение жизни не различалась. При этом экспрессирующие nmrHas2 мыши жили дольше, чем обычные — медианная продолжительность жизни у них была на 4,4 процента, а максимальная — на 12,2 процента больше. У животных женского пола сильнее различалась медианная продолжительность жизни (на девять процентов), а мужского — максимальная (на 16 процентов). Оценка эпигенетического возраста по паттернам метилирования ДНК в печени в возрасте 24 месяцев показала, что у трансгенных мышей он примерно на 0,2 года меньше хронологического. Животные из основной группы жили не только дольше жили, но и дольше оставались здоровыми. У них медленнее, чем в контрольной группе, возрастал интегральный индекс немощности (frailty index), который рассчитывается по 31 физиологическому показателю, и они в пожилом возрасте сохраняли подвижность и координацию движений в тесте на ротароде. Кроме того, у трансгенных самок замедлялось развитие остеопороза. Анализ транскриптомов различных органов и тканей экспрессирующих nmrHas2 пожилых мышей выявил особенности, присущие молодым животным, и пониженный уровень воспаления, связанного с возрастом. Молекулярные исследования показали, что высокомолекулярная гиалуроновая кислота производит противовоспалительные и иммунорегулирующие эффекты, а также предохраняет клетки от окислительного стресса. Кроме того, она стимулирует барьерную функцию кишечного эпителия, сохраняет стволовые клетки кишечника и поддерживает оптимальный состав кишечной микробиоты, что дополнительно способствует снижению возрастного воспаления. Таким образом, высокомолекулярная гиалуроновая кислота, произведенная трансгеном nmrHas2, продлила жизнь мышей и сохранила их здоровье в пожилом возрасте, подавляя возрастные воспалительные реакции. Это значит, что эволюционные адаптации долгоживущих животных, таких как голый землекоп, можно искусственно воспроизвести у других видов — возможно, и у человека — с пользой для их здоровья. Также полученные результаты указывают на потенциал клинического применения высокомолекулярной гиалуроновой кислоты для лечения возрастных воспалительных заболеваний кишечника и других органов, заключают авторы работы. В 2016 году исследователи из Великобритании, Германии и ЮАР выяснили, что низкая болевая чувствительность голых землекопов связана с мутацией гена одного из рецепторов воспринимающих боль нейронов. Годом позже американские, немецкие, британские и южноафриканские ученые показали, что эти животные могут долго обходиться без кислорода — в эксперименте они выжили 18 минут в атмосфере чистого азота, после чего восстановили аэробный метаболизм.