Все виды певчих птиц назвали носителями дополнительной хромосомы
В половых клетках предположительно всех видов певчих птиц присутствует дополнительная 41-я хромосома, которой нет в других клетках организма. К такому выводу пришли ученые, исследовав генетические особенности 14 видов певчих птиц. Дополнительная хромосома, которая передается потомкам от матерей и «выбрасывается» из всех соматических клеток. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
У певчих птиц (подотряд Passeri) в большинстве клеток организма содержится 40 пар хромосом. В 1998 году дополнительная хромосома в половых клетках была обнаружена у зебровых амадин, а в 2014 года у их родственников, японских амадин. Тогда эта находка рассматривалась как генетический курьез. Она присутствовала в половых клетках самок, а также в предшественниках половых клеток самцов, но и из них она «выбрасывалась» в процессе созревания сперматозоидов.
Группа под руководством Павла Бородина из новосибирского Института цитологии и генетики СО РАН исследовала 14 видов певчих птиц из девяти разных семейств, а также восемь видов птиц, не относящихся к певчим — гусей, уток, кур, голубей, чаек, стрижей, соколов, попугаев. У всех певчих видов была обнаружена дополнительная хромосома в половых клетках, а у других видов ее не оказалось.
«Мы обнаружили, что, в отличие от других птиц и большинства других животных, все исследованные виды певчих птиц содержат разное число хромосом в соматических и половых клетках. У всех у них, буквально у каждой исследованной птицы, есть лишняя хромосома в половых клетках (ХПК). Мы показали, что лишняя хромосома есть у самых распространенных птиц: у чижей, ласточек, синиц, мухоловок, жаворонков и грачей (грач тоже относится к певчим птицам). При этом дополнительная хромосома отсутствует у птиц всех остальных отрядов», — сказал Бородин N+1.
Он и его коллеги выделили и расшифровали отдельные участки дополнительных хромосом у чижа, бледной ласточки, зебровой амадины и японской амадины и нашли там многочисленные фрагменты функциональных генов основного генома. Одновременно с группой Бородина две независимые группы исследователей обнаружили (1, 2), что хромосомы в половых клетках зебровой амадины содержит гены, сходные, но не идентичные генам соматических клеток. Некоторые из этих генов присутствуют во множестве копий и продуцируют РНК и белки в семенниках и яичниках половозрелых птиц.
«Мы предполагаем, что ХПК возникла как дополнительная паразитическая микрохромосома у общего предка всех певчих птиц около 35 миллионов лет назад и претерпела значительные изменения в размере и генетическом содержании, превратившись из «геномного паразита» в важный компонент генома половых клеток. Мы пока не знаем, зачем она нужна и какие преимущества может дать своим носителям. Возможно, именно она позволила певчим птицам стать самым многочисленным подотрядом (более 5 тысяч из общего числа в 9–10 тысяч видов птиц), создать множество форм, прекрасных и удивительных, и захватить множество экологических ниш на всех континентах», — отметил ученый.
Ученые считают, что ХПК певчих птиц можно рассматривать как эволюционную попытку локального и временного увеличения числа копий нужных генов без увеличения общего размера генома и веса тела. Птицам нужны дополнительные копии генов в половых клетках в течение короткого периода размножения только для того, чтобы произвести очень много сперматозоидов и загрузить ооциты большим количество белков. И копии этих генов не нужны круглый год и во всех соматических клетках.
«Если принять во внимание, что ХПК ласточек, синиц, камышовок и многих других мелких птиц весит около 0,1 пикограмма, а весь геном — 1,2 пикограмма, она оказывается довольно тяжелым бременем, чтобы его носить, и не просто носить, а еще и кормить, поить и размножать в течение всей жизни во всех клетках тела. Набор генов для размножения удобнее хранить в небольшом ящике для инструментов», — отметил Бородин.
Ранее британские орнитологи обнаружили, что половой отбор среди птиц регулируется двумя параметрами яркостью оперения и разнообразием пения только по отдельности, но не вместе. Для этого они проанализировали песни и окрас 259 пар близкородственных видов птиц и выяснили, что чем монотоннее песни самцов, тем больше окрас его оперения отличается от окраса самки.
Сергей Кузнецов
Они нам кажутся почти в два раза легче своего реально веса
Исследователи из Великобритании предложили людям сравнить вес их собственных ладоней и грузов, подвешенных к рукам, чтобы выяснить, насколько верно люди оценивают массу своего тела и его частей. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые сильно занижают вес собственных кистей — в одном из экспериментов он оказался на 49,4 процента ниже, чем реальный. Результаты опубликованы в Current Biology. Когда мы берем какой-то предмет, его ощущаемый вес связан с чувством усилия — величиной двигательных команд, которые направляются мышцам. За восприятие веса самого нашего тела и его частей тоже отвечает центральная нервная система, но нет конкретных сенсорных рецепторов, которые были бы в этом задействованы. Воспринимаемый вес тела может меняться из-за усталости, анестезии и других факторов. Пациенты, перенесшие инсульт с параличом конечности, часто жалуются на то, что конечность стала тяжелее. Протезы тоже кажутся людям более тяжелыми, хотя часто весят меньше реальной руки или ноги. Элиза Ферре (Elisa R. Ferrè) из Лондонского университета и ее коллеги решили выяснить, как люди воспринимают вес собственной кисти. В трех экспериментах участвовали 60 человек. До начала испытаний каждый участник опускал кисть левой руки, опирающейся на предплечье, на 30 секунд, чтобы оценить ее вес. Затем к уже лежащей на подушке руке крепили браслет, на который подвешивали грузы разной массы. Участники должны были сказать, что ощущалось тяжелее — кисть или груз. Грузом выступали пакетики с рисом, всего их было 16 штук, а их масса составляла от 100 до 600 грамм. В экспериментах ученые использовали психофизическую лестницу. Среднюю массу кисти, согласно ранее проведенным исследованиям, ученые взяли за 400 грамм. Первый подвешенный груз отличался на 200 грамм, то есть его масса составляла 200 либо 600 грамм — в зависимости от того, была лестница нисходящей или восходящей. Массу следующего груза выбирал алгоритм: если участник считал, что груз тяжелее ладони, следующий подвешенный груз был легче, и наоборот. Так спустя какое-то количество испытаний масса грузов начинала колебаться вокруг некоторой цифры — предполагаемой (участником) массы кисти. В первом эксперименте 20 участников просто сравнивали вес кисти и вес груза. Всего с ними провели три блока по 20 испытаний. В конце эксперимента ученые измерили реальную массу кистей участников, посчитав объем вытесненной рукой воды. Средняя масса кисти составила 327,9 грамм. Участникам, однако, казалось, что их кисть весит гораздо меньше: средний ощущаемый вес кисти оказался в среднем на 49,4 процента ниже, чем реальный, — то есть кисть, по мнению испытуемых, весила менее 200 грамм (p < 0,0001). Во втором эксперименте участвовало еще 20 человек. Теперь после серии испытаний ученые попросили людей в течение десяти минут делать упражнения с ручным тренажером, чтобы их кисть устала. Усталость люди оценивали по стобалльной шкале; до начала испытаний она составляла в среднем 10 баллов, а после упражнений — 70. И до, и после упражнений участники воспринимали свои ладони более легкими, чем есть на самом деле. Однако уставшая рука казалась им немного тяжелее, и ощущаемый вес был уже на 28,8 процента ниже реального (p < 0,01), по сравнению с 43,9 процента до упражнений (p < 0,0001). В третьем эксперименте другие 20 участников пытались взвесить свою руку и мешочки с рисом, однако теперь в каждом испытании они чувствовали поочередно и вес кисти, и вес груза. Независимо от того, что они взвешивали первым, рука все равно казалось им легче, чем она есть на самом деле — в среднем на 33,4 процента (p < 0,001) Исследователи предположили, что такое искажение восприятия, возможно, помогает нам сравнивать массы двух предметов, которые мы берем в обе руки. Если один предмет весит 400 грамм, а другой 500, и к ним добавляется еще и масса самих рук (около 3 килограмм), то распознать, что тяжелее, а что легче, будет сложно. Таким образом, перцептивное «вычитание» веса собственных конечностей может улучшить восприятие веса самих предметов. Также авторы считают, что занижение ощущаемого веса тела — механизм, который помогает нервной системе модулировать активность, или, наоборот, отдых. А воспринимаемый вес предметов можно изменить в виртуальной реальности. Например, если предмет движется медленнее, чем рука, он будет казаться немного тяжелее. А еще более тяжелыми виртуальные объекты станут, если надеть на запястья вибрирующие ремешки.