Меткие пинки спасли тараканов от участи зомби
Американские тараканы научились защищаться от паразитов изумрудных тараканьих ос с помощью своеобразного «карате», говорится в статье, опубликованной в Brain, Behavior and Evolution. Чтобы не позволить осе забраться на себя, таракан задней ногой лягает подкрадывающегося паразита.
Изумрудные тараканьи осы Ampulex compressa кормят своих личинок тараканами Periplaneta americana, которые намного крупнее их самих. Чтобы победить жертву, оса подкрадывается к ней сзади, прыгает ей на спину и сначала кусает в грудь, а потом в голову. Ее яд сначала вызывает кратковременный паралич передних ног. Когда он проходит, таракан примерно в течение получаса чистит себе усики, а потом остается на том же месте. Он может бегать, летать и плавать, но при этом ведет себя как зомби и ничего самостоятельно не делает. Оса тем временем ищет подходящую норку, а потом возвращается и ведет туда беспомощную жертву. В норе она откладывает яйца на брюшке у таракана и покидает ее, закупоривая вход грязью. Вылупившиеся из яиц личинки поедают свою жертву заживо.
Но атаки ос не всегда удачны, иногда тараканам удается укусить или ударить осу, или удрать от нее. Оса тоже уязвима, во время атаки таракан может нанести ей смертельные травмы. Биолог Кеннет Катания (Kenneth Catania) из американского университета Вандербильта исследовал поведение паразитов и их хозяев, их стратегии атаки и защиты с помощью высокоскоростной съемки. Исследователь поместил в небольшие клетки по одному таракану, запустил к ним самку изумрудной осы и снял процесс взаимодействия насекомых на видео, всего получилось 55 роликов. Если таракану удавалось избежать укусов в течение трех минут, ученый считал, что насекомое успешно защитило себя от атаки.
Оказалось, что в половине случаев (28 особей) тараканы не оказывали активного сопротивления осам. Из них четырем особям удалось спастись просто бегством, а остальные 24 таракана стали жертвами паразитов, причем в среднем осе требовалось 11 секунд, чтобы укусить таракана. Но из тех 27 насекомых, которые защищались, удалось избежать атаки уже 17 особям (63 процентам). Но даже если осе удавалось укусить жертву, на это уходило, в среднем, больше двух минут. Все тараканы, которые пытались защититься, сначала выпрямляли ноги и становились в своеобразную защитную стойку, а потом одной из задних ног лягали осу, отбрасывая ее от себя. Кроме «карате», тараканы пытались убежать (так как клетка была небольшая, у них это редко успешно получалось), кусали осу, а если она успевала забраться к таракану на шею, он пытался ее сбросить и колол шипами на ногах.
Паразиты не всегда причиняют своим хозяевам только вред. Сейчас все более популярной становится так называемая гигиеническая гипотеза, согласно которой отсутствие инфекционных заболеваний, симбиотических организмов или паразитов в раннем возрасте мешает правильному развитию иммунной системы хозяйского организма и повышает риск развития аллергических реакций и неадекватного иммунного ответа на инфекции. В частности, американские нейрофизиологи показали, что заражение кишечными паразитами помогло крысам сохранить память после разрушительного для мозга иммунного ответа на инфекцию.
Кеннет Катания был автором и более необычных исследований — так, в прошлом году биолог изучил удар электрического угря на себе. Таким образом ученый выяснил, какое напряжение создает электрический угорь при ударе и какой силы электрический ток он возбуждает в теле человека.
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».