Деревья приманили лемуров-переносчиков семян запахом фруктов
Фруктовые деревья научились привлекать лемуров-распространителей семян запахом, говорится в Science Advances. У тех видов, для которых лемуры являются основными распространителями семян, запах зрелых фруктов становится сильнее, чем у незрелых, а состав пахучих веществ меняется. В то же время растения, чьи семена распространяют птицы, привлекают их не запахом, а внешним видом или цветом.
Семена многих тропических деревьев переносят млекопитающие или птицы, и, чтобы их привлечь, растения «выращивают» разнообразные фрукты. Согласно одной из гипотез, так растения приспосабливаются под предпочтения животных, которые являются основными переносчиками их семян. Ранее ученые выяснили, как меняется в зависимости от переносчиков семян размер, форма фруктов и их расположение на ветке. Если семена распространяют птицы или млекопитающие, которые распознают еду визуально, изменяется и цвет фруктов. Ученые предполагали, что для млекопитающих, которые в основном руководствуются обонянием, роли играет и запах фруктов, но данных, которые бы подтверждали эту гипотезу, мало.
Американские, германские и малагасийские биологи решили выяснить, приспособились ли фруктовые деревья приманивать распространителей семян запахом. Ученые проанализировали «взаимоотношения» лемуров — эндемиков Мадагаскара, которые, в основном, полагаются на запах, и 19 видов тропических деревьев, для которых они являются основными распространителями семян. В отличие от большинства других тропических систем, на Мадагаскаре сравнительно немного птиц-фруктоедов, поэтому основную «работу» по распространению семян взяли на себя лемуры. Для сравнения ученые проанализировали 11 видов деревьев, семена которых распространяют как лемуры, так и птицы.
Исследователи решили проверить три гипотезы. Во-первых, у тех видов растений, которым важно приманить лемуров, зрелые фрукты должны пахнуть сильнее, чем незрелые, и их аромат должен меняться, а у деревьев, которые «полагаются» и на птиц, и на лемуров, запах будет меняться меньше. Во-вторых, лемуры при выборе фруктов должны полагаться именно на запах.
Авторы проводили исследования в Национальном парке Ранумафана на востоке острова. Чтобы проверить первую гипотезу, они отобрали 434 незрелых и 428 зрелых фруктов с 90 растений 30 видов и проанализировали состав и количество летучих веществ, которые в них содержались. Для проверки второй гипотезы ученые шесть недель наблюдали за девятью рыжебрюхими лемурами (Eulemur rubriventer) и фиксировали, как животные выбирают фрукты.
При анализе спелых и неспелых фруктов исследователи распознали 389 летучих органических веществ, по большей части терпеноидов — некоторые из них содержатся в эфирных маслах и обладают сильным запахом, производных жирных кислот, алифатических эфиров. При этом ученые нашли терпеноиды как в зрелых, так и в незрелых фруктах всех видов, а алифатические эфиры — почти исключительно в спелых плодах тех видов, семена которых разносят лемуры. Вообще различия в составе летучих веществ между зрелыми и незрелыми плодами у специализированных «лемуровых» видов были больше, чем у неспециализированных видов (P = 0.028). Также выяснилось, что зрелые фрукты «лемуровых» деревьев пахли вдвое сильнее, чем незрелые. А у видов, семена которых разносили как птицы, так и лемуры, аромат спелых и неспелых плодов различался незначительно (P = 0.049).
При наблюдении за рыжебрюхими лемурами оказалось, что они прежде чем выбрать фрукт, в большинстве случаев нюхают его и, по-видимому, обращают внимание на различия в химическом составе летучих веществ.
Авторы статьи считают, деревья «научились» приманивать запахом спелых фруктов лемуров в процессе эволюции, в ответ на предпочтения этих приматов. Ученые построили филогенетическое дерево всех исследованных видов и убедились, что «лемуровые» растения не являются близкими родственниками. Поэтому они не могли унаследовать способность усиливать запах от общего предка. Также это свойство не является особенностью фруктовых деревьев, растущих на Мадагаскаре, так как у неспециализированных видов аромат спелых и неспелых плодов различался слабо.
Недавно экологи объявили лемуров самыми уязвимыми приматами на планете. 105 из 111 видов лемуров находятся под угрозой вымирания. Основными угрозами для них являются вырубка и выжигание лесов под посевы и добыча полезных ископаемых. В последние десятилетия лемуров ловят для продажи в качестве экзотических животных, а местные жители традиционно считают их едой.
Ее произвели макрофаги в верхнем шейном нервном узле
Немецкие и американские исследователи пришли к выводу, что расстройства сна при хронических заболеваниях сердца связаны с нарушением симпатической иннервации шишковидного тела, вырабатывающей мелатонин, связанными с сердцем провоспалительными иммунными клетками. Публикация об этом появилась в журнале Science. У людей и других млекопитающих смену периодов сна и бодрствования контролирует секреция мелатонина, синхронизированная с 24-часовым циклом смены дня и ночи на Земле. Этот гормон вырабатывает шишковидное тело (эпифиз), расположенное в надталамической области головного мозга, в ответ на уровень симпатической иннервации из верхнего шейного узла. Помимо эпифиза и некоторых других органов этот узел иннервирует и сердце. Известно, что при хронических сердечных заболеваниях зачастую снижается уровень мелатонина и возникают сопутствующие нарушения сна, которые негативно сказываются на течении болезни и качестве жизни пациента. Механизмы этого явления изучены не были, при этом они могли бы дать почву для разработки новых методов лечения. Чтобы разобраться в этом вопросе, сотрудники различных научных центров Германии и США под руководством Штефана Энгельхардта (Stefan Engelhardt) из Мюнхенского технологического института изучили посмертные препараты эпифизов семи человек с кардиологическими заболеваниями и девяти без них. Оказалось, что при болезнях сердца значительно снижена плотность аксонов (то есть иннервация) в этой железе. Выяснив это, авторы работы перешли к экспериментам на мышах с двумя искусственно вызванными заболеваниями сердца: перегрузкой левого желудочка давлением путем хирургического сужения аорты и сердечной недостаточностью с сохранной фракцией выброса. Уровень мелатонина у таких животных был снижен, что сопровождалось нарушениями циркадианных ритмов. Генетическая маркировка помогла выявить у них резкое снижение симпатической иннервации эпифиза без нарушения его внутренней структуры и анатомического окружения. Морфометрическое и гистологическое исследование верхнего шейного узла продемонстрировало его значительную гипертрофию с замещением фиброзной соединительной тканью, что свидетельствует о тяжелом, возможно необратимом повреждении органа. Аналогичные изменения исследователи увидели на посмертных препаратах верхних шейных узлов кардиологических пациентов — рубцовая ткань замещала до 70 процентов их объема. При этом степень поражения узла значительно коррелировала со степенью ремоделирования миокарда в результате заболевания. Это подтвердили у живых пациентов с помощью УЗИ, а также обнаружили у них связь размеров верхнего шейного узла с фракцией выброса (функциональным показателем сердечной деятельности). После этого авторы работы выполнили секвенирование РНК одиночных клеток и ядер верхнего шейного узла мышей с кардиологическими заболеваниями, а также иммуногистохимическое окрашивание разных пулов его клеток и нервных связей с эпифизом. Выяснилось, что симпатическая иннервация железы значительно снижалась еще до декомпенсации сердечной недостаточности, и что при этом узел инфильтрирован провоспалительными макрофагами. В нервных узлах, не иннервирующих сердце, подобной инфильтрации не наблюдалось, уровни биомаркеров общего воспаления повышены не были, что свидетельствует о связи этих макрофагов именно с заболеванием сердца. Схожую картину удалось пронаблюдать и в посмертных образцах кардиологических пациентов. Транскриптомное профилирование межклеточных взаимодействий в верхнем шейном узле мышей на ранних стадиях болезни сердца показало, что сильнее всего нарушены связи между макрофагами и симпатическими нейронами, иннервирующими шишковидное тело. Еженедельные инъекции ингибитора макрофагов клодроната в этот узел сразу после операции по сужению аорты предотвращали денервацию железы и снижение уровня мелатонина. Эксперименты по совместному выращиванию клеток на питательной среде, подтвердили, что центральную роль в гибели симпатических нейронов играют активированные провоспалительные макрофаги. В 2020 году французские ученые обнаружили, что если люди засыпают позже привычного времени, то во время сна и на следующий день пульс у них значительно превышает норму. То же происходит и при засыпании на более чем полчаса раньше обычного, однако пульс при этом возвращается к норме уже через несколько часов сна. Годом позже британские исследователи показали, что с наименьшим риском сердечно-сосудистых заболеваний связан отход ко сну между 22 и 23 часами.