Бочки в шкурах опровергли гипотезу об охлаждающих свойствах зебрового окраса
Венгерские биологи экспериментально показали, что зебры не используют свой черно-белый окрас для терморегуляции. Чтобы выяснить это, ученые в течение нескольких месяцев измеряли температуру бочек с водой, обернутых шкурами разных парнокопытных. В статье, опубликованной в Scientific Reports, сообщается, что полосатая шкура зебры охлаждает не так хорошо, как серая и белая коровья шкура, и, скорее всего, средством терморегуляции не служит.
Зебры получили свой окрас благодаря потере пигмента в определенных областях своего покрова: именно поэтому они не белые в черную полоску, а черные — в белую. Необходимость полосок с точки зрения эволюционной биологии объясняется четырьмя основными гипотезами. Основная гипотеза заключается в том, что поляризация света, меняющаяся при отражении от полосок разного цвета, «ослепляет» насекомых — слепней и мух цеце. Вторая гипотеза также отмечает камуфляжные свойства окраса: предполагается, что полоски мешают хищникам распознать форму животного. Первую гипотезу подтвердили, проследив корреляцию между укусами насекомых и расположением полосок на теле зебры. Для второй гипотезы существует опровержение: хищники могут различить зебру уже на расстоянии, достаточном для того, чтобы можно было определить жертву по запаху (камуфляжные свойства окраса, поэтому, бесполезны).
Две другие гипотезы касаются социального аспекта жизни зебр и их способности к терморегуляции: считается, что окрас помогает животным охлаждаться в жаркой африканской погоде за счет отражения света от белых полос. Экспериментально эту гипотезу решила проверить группа биологов под руководством Сюзанны Акессон (Susanne Åkesson) из Лундского университета (Швеция). Для этого они использовали наполненные водой бочки, которые обернули разными шкурами: черной, серой и белой коровьей шкурой, шкурой серой лошади, а также настоящей и искусственной шкурой зебры. Температуру поверхности бочки и воды внутри нее измеряли с помощью термометра, а распределение тепла в шкуре проверили с помощью метода термографии. Всего измерения на открытом воздухе проводили в течение четырех месяцев (с июня по сентябрь): все это время бочки стояли под открытым небом. В качестве контрольных параметров ученые использовали температуру воздуха и скорость ветра в каждый конкретный день измерений.
Термография показала, что самыми холодными оказались поверхности бочек, покрытых белой и серой коровьими шкурами, а самой горячей — бочка, покрытая черной коровьей шкурой. Тепло на поверхности бочек, покрытых искусственной и натуральной шкурой зебры, было равномерно распределено между черными и белыми полосками. Распределение температуры на поверхности обернутых в зебровую (как искусственную, так и натуральную) шкуру бочек было примерно равно температуре тела настоящей зебры: ее также оценили с помощью термографии.
Анализ температуры воды внутри бочки в особо жаркие дни (при температуре выше 25 градусов Цельсия) показал, что белые и серые коровьи шкуры охлаждают воду в бочках лучше всего — и только затем следует шкура настоящей и искусственной зебры.
Под воздействием солнечного света черные полосы на теле зебры становятся теплее, а белые — наоборот, холоднее. При повышении силы ветра контраст температур сильно повышается: гипотеза о свойствах терморегуляции шкуры зебры, поэтому, основывается на том, что охлаждение происходит за счет соприкосновения восходящих (со стороны теплых черных полосок) и нисходящих (со стороны белых полосок) потоков воздуха. Полученные экспериментальные данные говорят о том, что использование зебрами полосок для терморегуляции не так эффективно, как одноцветная серая или белая коровья шкура: поэтому происхождение полосок, скорее всего, не связано с необходимостью в охлаждении тела зебры.
Недавно ученым удалось объяснить терморегуляцией строение тела жирафов: длинная шея и ноги животного помогают им эффективно отводить тепло и избегать перегрева.
Елизавета Ивтушок
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.