Отсутствие интереса к ядовитым жабам у сумчатых куниц передалось по наследству
Австралийские ученые в рамках проекта по сохранению популяций северных сумчатых куниц выяснили, что способность избегать ядовитых жаб у этих млекопитающих скорее всего имеет под собой генетическую основу и передается по наследству, а не путем обучения потомства. Результаты эксперимента по скрещиванию сумчатых куниц, опубликованные в журнале Conservation Biology, исследователи собираются применить в полевом испытании для распространения полезного признака в диких популяциях.
Ядовитые жабы-ага (Rhinella marina) были завезены в Австралию из Америки в 1935 году для спасения плантаций сахарного тростника от насекомых-вредителей. Как и многие другие завезенные виды, скоро они распространились по континенту и стали представлять угрозу для местных хищников, в основном представленных уникальными эндемичными видами. К примеру, популяции северных сумчатых куниц (Dasyurus hallucatus) за прошедшие несколько десятилетий после появления жаб в среднем сократились на 75 процентов.
Зоологи, изучающие местную фауну, обратили внимание, что за прошедшее время многие виды выработали адаптации, позволяющие сократить урон от встречи с жабами. Эти адаптации включают в себя как морфологические изменения, например, уменьшение размера челюстей у змей, не позволяющее им схватить крупное земноводное, так и поведенческие — некоторые хищники просто перестали воспринимать жаб как добычу. В нескольких работах было показано, что у животных эти поведенческие адаптации могут закрепляться на генетическом уровне.
Сотрудники университета Мельбурна Элла Келли (Ella Kelly) и Бен Филлипс (Ben Phillips) в своих предыдущих исследованиях обнаружили, что на территориях, захваченных ядовитыми жабами, можно найти группы сумчатых куниц, которые не реагируют на жаб и не пытаются их атаковать. Ученые предположили, что этот признак может быть закодирован генетически и его можно искусственно распространить среди остальных популяций куниц, в том числе тех, которые еще с жабами не встречались, но рано или поздно встретятся. Как показали исследователи, обычно «наивные» животные, которые ранее не встречали жабу-ага, пытаются ее съесть.
Чтобы проверить свое предположение, ученые взяли по 18 куниц из двух популяций: «наивной» и игнорирующей жаб, и получили от них в неволе потомство чистых линий и гибридное. После этого молодым животным предлагали съесть жабью ногу (недостаточно ядовитую, чтобы причинить вред хищнику). До начала эксперимента молодые животные с жабами не встречались, таким образом, их матери не могли обучить их избегать земноводных.
Оказалось, что детеныши «наивных» куниц в два раза чаще воспринимали жабью конечность как подходящую пищу, чем детеныши «умных» куниц. При этом гибридные животные так же редко интересовались жабьей ногой, как и чистокровные «умные» сумчатые куницы. Из этого исследователи сделали вывод, что признак не только передается по наследству, но и является доминантным.
Как рассказали авторы работы в редакционной заметке в Nature, в настоящее время они проводят эксперимент по интродукции популяции «умных» сумчатых куниц на одном из островов, заселенных жабами.
Недавно мы рассказывали про другой эксперимент, проведенный на северных сумчатых куницах — оказалось, что за несколько поколений они разучились бояться хищников, таких как дикие кошки и собаки динго. Это подтверждает теорию, что поведенческие адаптации могут передаваться по наследству и теряться в отсутствие отбора.
Проблема инвазивных видов стоит для Австралии особенно остро — например, с момента заселения ее европейцами кроме жаб там появились дикие, бесконтрольно размножающиеся кошки, кролики, карпы и даже золотые рыбки. Для защиты местной фауны от диких кошек экологам пришлось даже построить вокруг заповедника специальный противокошачий забор.
Дарья Спасская
Для этого растению понадобилось 15 минут
Японские ученые отследили механизм работы белков семейства LAZY, занимающих ключевое место в восприятии силы тяжести растениями. В покое белки экспонированы на поверхности статолитов — органелл, имеющих высокую плотность и лежащих из-за этого в нижних частях клетки. Но наклон ростков резуховидки Таля приводил к тому, что статолиты перемещались в новые нижние участки клетки, оставляя отпечаток из белков LAZY. Белки, перенесенные с мембраны статолитов на цитоплазматическую мембрану, маркируют новое направление роста и изгиба корня. Исследование опубликовано в журнале Science. У корней большинства высших растений выражен гравитропизм, то есть движение в сторону источника силы тяжести. За гравитропизм корней отвечают клетки-статоциты, входящие в состав корневого чехлика. В них находятся органеллы статолиты — родственники хлоропластов, заполненные крахмалом и лежащие в нижней части клетки из-за более высокой, чем у цитоплазмы, плотности. Статолиты маркируют направление изгиба и роста корня, поскольку клетка экспортирует фитогормон ауксин в ту сторону, куда указывают органеллы, а ауксин вызывает растяжение клеток (по такому принципу поворачиваются растения подсолнечника в течение дня) и стимулирует их деление. Все эти детали были известны еще 50 лет назад, но механизмы, связывающие оседание статолитов и направление транспорта ауксина, за прошедшее время так и не были расшифрованы. Впрочем, было установлено, что белки семейств LAZY и RLD имеют отношение в гравитропизму, ведь корни растений, у которых выключены эти гены, перестают расти вниз. Молекулярные биологи и физиологи растений из нескольких университетов США и Японии при участии Миё Тэрао Морита (Miyo Terao Morita) из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки сосредоточились на изучении работы двух белков семейства LAZY — LZY3 и LZY4 — в корневом чехлике резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Анализ аминокислотной последовательности LZY3 и LZY4 показал, что у белков нет трансмембранного домена для заякоривания в мембране, зато есть гидрофобные и положительно заряженные участки для взаимодействия с фосфолипидами внутреннего слоя мембраны. Точечные мутации в этих участках белков нарушали гравитропизм у ростков резуховидки. Поскольку белок с таким строением неспособен прочно фиксироваться в мембране, но при этом критически важен для гравитропизма, то, предположили биологи, он может слабо прикрепляться попеременно к плазматической мембраной и к гликолипидам внешней мембраны статолитов. И действительно, LZY3 и LZY4 были обнаружены на поверхности обеих мембран. Далее ученые при помощи конфокальной микроскопии отследили, как меняется распределение LZY4 в живой клетке после наклона ростков на 90-135 градусов. Уже спустя три минуты статолиты оказывались в нижней части клетки. Через 15 минут обнаружились метки LZY4 на прилежащем участке плазмалеммы, а первые признаки изменения формы корня появились через полчаса с начала эксперимента. Помимо воздействия гравитацией, ученые подвигали амилопласты внутри живых клеток при помощи оптического пинцета, чтобы исключить, что полярность клетки управляется какими-либо другими органеллами, имеющими высокую плотность. Как и в эксперименте с наклоном ростка, через несколько минут флуоресцентная метка, пришитая к LZY4, переходила с пластид на плазматическую мембрану. После оседания LZY на мембране с ним связывались белки семейства RLD, которые, в свою очередь, привлекают на мембрану белки-экспортеры ауксина. Таким образом, японские ученые описали еще один механизм механорецепции живыми организмами. По словам авторов статьи, принцип работы LAZY-зависимых сенсоров, чувствующих направление силы притяжения, но не ее величину, похож на работу «аналогового» инклинометра. Человеческие же проприорецепторы, полукружные канальцы и отолитовые органы работают как акселерометры, детектирующие линейное или угловое ускорение при движении головы, внутренних органов или мышц. Подробнее о принципе их работы можно прочитать в нашем материале «Премия за самочувствие». Градиент ауксина в корне влияет на только на его рост в физиологических условиях, но и, к примеру, на заживление ран.