Дикие пчелы повелись на синий цвет
Американские биологи обнаружили, что дикие пчелы при выборе цветка для опыления пользуются в первую очередь теми фоторецепторами, которые чувствительны к синему цвету, поэтому синие цветки их привлекают больше остальных. При этом рецепторы, работающие в зеленой и ультрафиолетовой частях спектра никак не влияют на выбор. Особенно сильно этот эффект проявляется, если цветок не только синий, но еще и флуоресцирует в той же области спектра, пишут ученые в Journal of Comparative Physiology A.
Цвет — один из основных стимулов, которые используют насекомые-опылители для выбора подходящего им цветка при сборе нектара. Например, в органах зрения пчел для этого есть сразу три типа светочувствительных рецепторов, которые работают в разных областях спектра: ультрафиолетовой, зеленой и синей. При этом известно, что эти рецепторы могут работать отдельно друг от друга: например, при выборе цветка пчела может ориентироваться только на возбуждение синих рецепторов. Однако аналогичных данных о двух других типах фоторецепторов известно не было.
Чтобы определить, используют ли дикие пчелы и шмели при выборе цветка данные, полученные от других типов фоторецепторов, американские биологи из Университета штата Орегон под руководством Суджайи Рао (Sujaya Rao) провели полевое исследование, в котором оценили, как насекомые реагируют на цветовые стимулы в разных областях видимого спектра. Для этого ученые использовали 11 флуоресцентных ловушек с привлекающими насекомых одноцветными пластинками, напоминающими лепестки цветков.
Эти пластинки были покрашены с помощью специальных красителей и не только сами по себе имели окраску (белую, синюю, зеленую и фиолетовую), но также могли излучать свет определенной длины волны за счет флуоресценции после поглощения ультрафиолета. Максимум флуоресценции при этом приходился или на синюю область спектра (400–480 нанометров), или на зеленую (510–540 нанометров). Использование флуоресцентных красителей в подобном эксперименте выгодно, потому что излучение происходит в очень узкой области спектра и при этом возбуждается только один тип фоторецепторов, а на остальные рецепторы никакого воздействия не оказывается.
Исследование проводилось в полевых условиях: ловушки разного цвета расставлялись в полях, в которых несколько видов диких пчел и шмелей ищут цветы для сбора нектара. В результате нескольких сравнительных экспериментов ученые обнаружили несколько закономерностей. Во-первых, оказалось, что пчелы и шмели реагируют исключительно на синий цвет (разных оттенков), тогда как в чисто зеленые ловушки (которые возбуждают только «зеленые» фоторецепторы и никакие другие) пчел поймано практически не было. Вероятно, рецепторы этого типа не используется пчелами для поиска нектара.
Что касается синих ловушек, то их привлекательность для пчел сильно вырастает, если они не просто отражают свет в синей части спектра, но еще и флуоресцируют в этой области. Такой эффект уже наблюдался для отдельных видов шмелей, и новое исследование подтвердило эти результаты, подкрепив наблюдения более точными и достоверными данными. Этот эффект ученые объясняют именно тем, что при флуоресценции возбуждаются исключительно синие фоторецепторы, и при этом вообще не активируются зеленые рецепторы, что позволяет выделить сигнал от цветка на фоне травы и листьев.
Кроме того, ученые провели более подробное исследование активации синих рецепторов. Оказалось, что больше всего пчел привлекает цвет, находящийся в области длин волн от 430 до 490 нанометров, а диапазон от 400 до 430 нанометров оказывается для насекомых менее привлекательным.
Биологи отмечают, что подробное исследование спектральных характеристик фоторецепторов шмелей и пчел и их связь с поведением насекомых поможет при разработке эффективных инструментов для управления популяциями диких насекомых. Тем не менее, в будущем требуется проведение более подробных количественных исследований для пчел отдельных видов.
Окраска цветка — далеко не единственный стимул, который помогает шмелям выбрать подходящий цветок. Например, недавно британские биологи показали, что шмели также ориентируются на тепловой узор на лепестках. Кроме того, одновременно с оценкой окраски цветка шмели также изучают и распределение запаха на его поверхности, и правильно выбрать растение помогает одновременный анализ двух этих факторов.
Александр Дубов
Но сработала только низкая доза
Ученые из США ввели макакам-резус белок Клото. Уровень сывороточного Клото вырос в пять раз после инъекции белка. В итоге обезьяны почти на 20 процентов лучше справились с задачей на память, и эффект не прошел даже после двух недель. Но если на мышах работали разные дозы белка, то макакам хватило 10 микрограмм на килограмм массы тела — большие дозы не улучшали память. Результаты опубликованы в Nature Aging. В конце 20 века ученые открыли белок Клото (Klotho), который назвали в честь древнегреческой богини, прядущей нить жизни. Выяснилось, что мыши с дефектным геном Klotho начинают стареть уже спустя 3–4 недели после рождения, а еще у них развивается остеопороз, атеросклероз и другие патологии, а к двум месяцам они умирают. Мыши, чрезмерно экспрессирующие Klotho, напротив, живут на 20–30 процентов дольше, а их память лучше. Еще сверхэкспрессия белка защищала мозг мышей от повреждений, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Люди с повышенными уровнями белка тоже живут дольше, их когнитивные способности лучше, а еще у них ниже риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В организме синтезируется две формы белка Клото — трансмембранная и секретируемая. В крови еще циркулирует растворимая форма белка, которая получается, когда ферменты отрезают от трансмембранного белка кусок. Растворимая форма может действовать как гормон, влияя на сигналинг инсулина, фактора роста фибробластов (FGF), функцию Wnt и NMDAR. Растворимую форму Клото вводили мышам в виде инъекций, и это повышало синаптическую пластичность, улучшало познание и устойчивость нейронов к старению. Стейси Кастнер (Stacy A. Castner) из Йельской школы медицины и ее коллеги решили проверить, улучшится ли память у нечеловеческих приматов, макаков-резус (Macaca mulatta), если им подкожно ввести белок Клото. Макаки-резус, как и люди, страдают от возрастного когнитивного снижения, хотя и без значительной потери нейронов. Сначала белок Клото макак ученые ввели мышам — в дозировке 10 микрограмм белка на килограмм массы тела. В предыдущих исследованиях такая доза увеличивала синаптические и когнитивные функции мышей. Здесь спустя 4 часа у мышей улучшилась синтетическая пластичность и рабочая память, которую проверяли в У-образном лабиринте. Уровень белка Клото в сыворотке мышей после инъекции увеличился в шесть раз. Затем ученые попытались повысить уровень белка в сыворотке стареющих макак, которым было в среднем около 22 лет (что эквивалентно человеческим 65), до того же уровня. Для этого они вводили макакам разные дозы Клото: от 0,4 до 30 микрограмм на килограмм массы тела. Доза в 10 микрограмм на килограмм повысила уровень сывороточного белка в пять раз. Уровень Клото в человеческой пуповинной крови тоже примерно в пять раз выше, чем в крови взрослых, — поэтому на дозе в 10 микрограмм ученые и остановились. Обезьян учили запоминать расположение отсека с пищевым вознаграждением, и таким образом оценивали их рабочую память. Задачи с нормальной сложностью, в которых было от 4 до 7 отсеков, они выполняли успешно, но не всегда справлялись с повышенной сложностью, когда отсеков было уже от 6 до 9. Уже через четыре часа после однократной инъекции белка Клото макаки стали лучше решать задачу, особенно — ее сложный вариант. Процент правильных ответов в сложной задаче увеличился с 45 до почти 60 (P = 0,0077). Этот эффект сохранялся спустя две недели и не зависел от пола. А вот более высокие дозы — 20 и 30 микрограмм на килограмм массы тела — не привели к когнитивному улучшению у макак, но и хуже не сделали. В отличие от обезьян, на мышей в предыдущих исследованиях высокие дозы белка действовали положительно. Возможно, слишком высокие дозы нарушают метаболизм у нечеловеческих приматов. Авторы предположили, что когнитивного улучшения у людей также можно будет достичь с помощью небольших, физиологических доз гормона. Также ученым еще предстоит выяснить, как сигналы белка передаются в мозг, поскольку введенный в кровь Клото сам не пересекает гематоэнцефалический барьер. Не так давно ученым удалось улучшить рабочую память людей, посветив на мозг лазером — через кожу и череп. До стимуляции люди могли запомнить 3–4 фигуры на картинке, а после — 4–5.