Пчелы и осы распознали человеческие лица
Пчелы и осы могут научиться распознавать человеческие лица, сообщает новое исследование в журнале Frontiers in Psychology. При этом, как показал эксперимент международной группы зоологов, насекомые делают это так же, как люди — воспринимают лицо целиком, а не распознают отдельные элементы.
Несмотря на то, что мы с легкостью узнаем знакомого при взгляде на его лицо, на самом деле это сложный процесс. Одна из его особенностей заключается в том, что мы скорее смотрим не на отдельные черты лица — глаза, нос, волосы или рот — а на их взаимное расположение. Как только мы запоминаем, как выглядит человек, его лицо воспринимается как целое и становится для нас уникальным стимулом. Для этого необходимо обладать тремя когнитивными навыками: способностью понимать пространственное отношение между элементами, умением «склеивать» отдельные черты лица в целое и чувствительностью второго порядка, которая позволяет улавливать небольшие пространственные отличия.
Однако эксперименты показывают, что не только люди умеют распознавать лица. В частности, такой способностью обладают некоторые животные и даже социальные насекомые — например, бумажные осы (Polistes fuscatus) способны отличать своих сородичей. Однако ученым до сих пор не было понятно, как они это делают: обращают ли насекомые внимание на отдельные черты другой особи, или же они обрабатывают информацию «по-человечески».
Чтобы выяснить это, исследователи под руководством Авроры Аваргуэс-Вебер (Aurore Avarguès-Weber) из Университета Тулузы провели четыре визуальных эксперимента с участием пчел (Apis mellifera L.) и обыкновенных ос (Vespula vulgaris). Предварительно животные были обучены узнавать лица: им демонстрировался положительный стимул и отрицательный стимул. Перед изображениями находились небольшие платформы с нектаром (для «хорошего» лица) или с невкусным раствором (для «плохого» лица).
Первый тест полностью повторял обучение: насекомые должны были сесть на платформу перед изображением человека, где их ждало либо угощение в случае правильного ответа, либо невкусный раствор в случае ошибки. Во втором тесте, который называется «внутренний тест», насекомым после предварительного обучения демонстрировались лицо «хорошего» или «нехорошего» человека вне контекста — исследователи закрашивали волосы, уши и другие «подсказки». Животные должны были выбрать правильный стимул с наградой. В третьем тесте исследователи демонстрировали лицо «плохого» человека, который обладал такими же волосами, ушами, шеей и овалом, как и «хороший» человек, а в четвертом — задание инвертировалось и теперь к лицу «хорошего» человека были пририсованы волосы, шея и другие особенности «плохого» человека.
Результаты показали, что с первым тестом пчелы справляются с точностью около 86,3 процента, а осы — 77,9 процента. Это доказывает, что насекомые способны научиться различать лица (как минимум, если их число ограничено). Кроме того, они справились и со следующими двумя тестами, которые проверяют целостность восприятия, хотя результат и оказался несколько хуже. Из этого исследователи заключили, что несмотря на то, что у ос и пчел не было эволюционных предпосылок к развитию навыка распознавания человеческих лиц, эта способность у них развита. Более того, ученые считают, что насекомые распознают лица тем же образом, что и человек.
Энтомологи активно изучают пчел, так как при небольшом размере мозга они обладают незаурядными способностями. Например, было показано, что эти животные умеют считать, а также распознавать ноль (отсутствие объектов), как нечто меньшее. Кроме того, они умеют с помощью танца сообщать информацию о местонахождении источника нектара.
Кристина Уласович
Ученые впервые вызвали партеногенез геномным редактированием
Генетики из американских и британских университетов обнаружили, какие гены отвечают за факультативный партеногенез у дрозофил. Они внесли точечные изменения в мушиные гены, влияющие на текучесть мембран (Desat2), образование центриолей (Polo) и скорость пролиферации (Myc). Мухи-самки из созданной генетической линии успешно вступали в половое размножение, но были при этом способны к партеногенезу как минимум на протяжении двух поколений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Партеногенез — развитие живых организмов из неоплодотворенной яйцеклетки — широко распространен среди животных. На филогенетическом древе чисто партеногенетические виды нередко соседствуют с практикующими «обычное» половое размножение. Иногда и вовсе удается описать спорадические случаи появления партеногенеза у отдельных представителей непартеногенетических видов. Следовательно, генетическая подоплека партеногенеза может возникать быстро по эволюционным меркам и должна быть в этом случае относительно несложной. Но конкретные молекулярные механизмы партеногенеза часто остаются нерасшифрованными. У мух, неспособных к партеногенезу, яйцо приостанавливается на стадии метафазы I мейоза, а дальнейшее развитие (завершение деления, отделение полярных телец и дальнейшие митотические деления) продолжается лишь после оплодотворения. Но встречаются и факультативно партеногенетические линии, в которых партеногенетические потомки составляют от десятых долей до десяти процентов популяции. Доктор Алексис Сперлинг (Alexis L. Sperling) из Кембриджского Университета с коллегами из американских университетов Мемфиса и Калифорнийского технологического исследовала механизм возникновения факультативного партеногенеза у мух вида Drosophila mercatorum. Генетики отобрали и секвенировали геномы и транскриптомы факультативно и облигатно партеногенетических штаммов D. mercatorum и сопоставили их между собой. При партеногенезе была изменена экспрессия 44 генов, связанных в основном с формированием центриолей и регуляцией клеточного цикла. Несмотря на то, что предки D. mercatorum и более изученной D. melanogaster разошлись более 40 миллионов лет назад, данные сравнительной геномики позволяют воссоздавать на более известном модельном объекте изменения, обнаруженные в геноме менее известного. Ученые воссоздали у D. melanogaster выявленные изменения активности генов, прибегая к CRISPR-редактированию генома, дупликациям генов, введению в геном генов антисмысловых РНК или энхансерных последовательностей. Самый высокий уровень партеногенеза был зарегистрирован в группах трансгенных D. melanogaster, у которых была повышена активность генов Polo (регулятор образования центриолей) или Myc (регулятор клеточного цикла), либо понижена активность генов Slmb (убиквитиновая лигаза, способствующая деградации Myc) и Desat2 (фермент, синтезирующий ненасыщенные жирные кислоты и регулирующий текучесть мембран). У каждого третьего облигатно партеногенетического яйца D. mercatorum полярные тельца или женские пронуклеусы вступали в митотические деления, давая начало эмбрионам (такая же картина наблюдалась в каждом восьмом случае факультативно партеногенетических линий). Количество полярных телец, способных спонтанно вступать в митоз (и тем самым формировать эмбрион) повышалось при повышении активности генов Myc и Polo. При этом многие мухи из партеногенетических линий после целлюляризации становятся недиплоидными (чаще всего, триплоидными) из-за нарушения образования веретена деления. Ученые получили 21 тысячу мух-самок D. melanogaster, гомозиготных по мутантным аллелям генов Polo, Myc и Desat2, и содержали их в отсутствии самцов. В общей сложности самки дали 143 взрослых потомка (в среднем 0,7 потомка на 100 мух), а у тех, в свою очередь, появилось два партеногенетических взрослых потомка второго поколения (1,4 процента от численности предыдущего поколения). Таким образом, линия животных, способных к партеногенезу на протяжении нескольких поколений, была впервые получена при помощи геномного редактирования. На основании полученных данных авторы предполагают следующий механизм факультативного партеногенеза. Повышение текучести мембран (цитоплазматической и мембраны эндоплазматического ретикулума) влияет на формирование центра организации микротрубочек и, следовательно, веретена деления. Его образование упрощает вступление в митоз. Такие изменения могли стать эволюционно выгодным приобретением при расселении мух в более холодные регионы (повышение текучести мембран, связанное со снижением активности десатураз, улучшает выживаемость мух при низких температурах). Впрочем, детали возникновения партеногенетических линий мух пока не до конца изучены — судя по диспропорции между небольшими изменениями в геноме и выраженным транскриптомным изменениями, часть изменений у партеногенетических D. mercatorum может носить эпигенетический характер (важность эпигенома для партеногенеза ранее была показана в эксперименте на мышах). О медийной шумихе вокруг возможности партеногенеза у человека и о генетических предпосылках к нему читайте в нашем материале «Половинка себя».