Жуки-бомбардиры оказались любителями отдыха в многовидовой компании
Жуки-бомбардиры, использующие для самозащиты горячую едкую жидкость, предпочитают отдыхать большими группами, состоящими из разных видов жуков. Возможно, такие объединения могут сделать отдых более безопасным — каждому жуку нужно около суток, чтобы восполнить едкий заряд, а в это время другой жук может прогнать приблизившегося хищника. Исследование опубликовано в журнале PLOS ONE.
Жуки-бомбардиры рода Brachinus из семейства жужелиц знамениты своими приемами самообороны. Жук выстреливает в нападающего струей едкого кипятка, которая эффективна как от беспозвоночных нападающих, так и от позвоночных, и достигает цели, даже если жук уже оказался во рту хищника. Такой защитой обладают и самки, и самцы всех видов рода Brachinus. Эти жуки ведут ночной образ жизни и ищут пищу по одиночке, а на день прячутся в укромные уголки под камнями или бревнами, причем образуя в укрытиях многовидовые скопления. Такое явление очень редко встречается у членистоногих, и как правило, бывает объединением вокруг общего ресурса — например, пищи или удобного места для откладывания яиц. Регулярные совместные скопления очень похожих и внешним видом и образом жизни видов жуков-бомбардиров вызывает много вопросов. В частности, энтомологов интересует, почему разные виды не разделяют экологические ниши между собой и как близкие виды избегают гибридизации в таких скоплениях.
Джейсон Шаллер (Jason C. Schaller) и его коллеги из Аризонского университета в США решили разобраться в этих вопросах сразу несколькими методами. Во время полевых исследований бомбардиров в аризонской пустыне, авторы обнаружили скопления разной величины, в которых находились до восьми видов бомбардиров и еще несколько видов других родов.
Авторы собрали всех жуков из 59 скоплений и провели их филогенетический анализ — первый подобный анализ для такой многовидовой группы. Определение видов по морфологии оказалось верным, а генетический анализ не выявил гибридизации. Восемь обнаруженных видов оказались не близкими родственниками, скорее, они рассеяны по филогенетическому дереву рода. Виды, не состоящие в близком родстве размножаются в разное время и, авторы предполагают, что таким образом они избегают гибридизации.
Затем исследователи предположили, что жуки просто собираются вместе, потому что количество подходящих мест ограниченно. Эту теорию ученые проверили это с помощью эксперимента, в котором жукам в лабораторных условиях предлагали выбирать себе место для ночевки из нескольких укрытий. Оказалось, что жуки отчетливо предпочитают присоединяться к уже существующим группам жуков. В процессе выбора жуки всегда перемещались в одиночку и несколько раз осматривали все варианты укрытий прежде, чем остановиться на ночлег. При этом ни один жук не остался в пустом убежище и большинство видов не отдавало предпочтения каким-то конкретным видам жуков, уже находящихся в укрытии. Однако один вид, Brachinus hirsutus, предпочитал забираться в укрытия с Brachinus elongatulus, а не со своими конспецификами. Такое поведение способствует развитию именно многовидовых скоплений.
По мнению биологов, многовидовые скопления жуков-бомбардиров, предположительно помогают каждому из них для защиты от хищников во время отдыха. Каждый жук, выпустивший струю в хищника, остается беззащитным на целые сутки, пока запас его жгучей жидкости восполняется. Если рядом есть жуки, у которых запасы жидкости для залпа полны, все остальные рядом с ними в полной безопасности.
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.