Лягушки-голиафы соорудили маленькие пруды для потомства
Биологи обнаружили, что голиафы, крупнейшие из современных лягушек, сооружают гнезда для своей икры, а потом, возможно, охраняют кладку, сообщается в Journal of Natural History. В некоторых случаях земноводные окружают камнями природные углубления, создавая маленькие искусственные пруды. Снять строительство на видео исследователям не удалось, но они периодически наблюдали за процессом работ и видели конечный результат.
Некоторые виды лягушек сооружают для своей икры гнезда или прячут ее так, чтобы у эмбрионов было больше шансов на выживание. Например, южноамериканские Leptodactylus bufonius в дождливый сезон роют ямки в земле и откладывают икру в них. По-видимому, так они предохраняют икру от высыхания. Самцы булавоногих квакш (Hyla faber), обитающих в тропиках и субтропиках Южной Америки, строят в защищенных участках водоема гнездо из ила. Гигантские азиатские речные лягушки (Limnonectes blythii) делают ямку в песке на дне реки.
Немецкие и камерунские исследователи под руководством Марка-Оливье Ределя (Mark-Oliver Rödel) из Института эволюции и биоразнообразия имени Лейбница обнаружили еще один вид лягушек, сооружающих гнезда для потомства. Это голиафы (Conraua goliath), крупнейшие современные лягушки, которые достигают в длину 34 сантиметров и весят до 3,2 килограммов. Эти земноводные обитают в тропических лесах Западной Африки, в Камеруне и Экваториальной Гвинее и предпочитают реки с быстрым течением и песчаным дном.
О том, что голиафы строят гнезда, а потом охраняют кладку, авторам рассказали местные охотники и фермеры, и ученые решили выяснить, так ли это на самом деле. Исследователи наблюдали за лягушками на реке Мпула на западе Камеруна с февраля по май 2018 года. После того, как авторы находили гнездо, они раз в 5-6 дней проверяли, что с ним происходило.
На участке реки длиной 400 метров ученые нашли 22 гнезда, расположенные на дне реки, неподалеку от берега, поодаль от течения, в некоторых из них была икра или головастики. Гнезда представляли собой конструкцию одного из трех типов. Иногда это были естественные углубления в камне, очищенные от листьев и осадка. Второй тип гнезд представлял из себя небольшие естественные промоины в песчаном дне, которые лягушки очистили от мусора и листьев, и, возможно, расширили. Часть углублений в песчаном дне имела круглую или овальную форму и была окружена довольно большими камнями (по оценкам исследователей весом до двух килограммов). По мнению авторов, голиафы сооружали эти гнезда, подкатывая камни к краям углублений. Было заметно, что некоторые из этих камней были недавно перевернуты. Середину гнезд лягушки очищали от листьев и мусора, сдвигая их ближе к краю. Гнезда не превышали диаметром 140 сантиметров, их средний диаметр был 103 сантиметра, а глубина — около 10 сантиметров.
Ученые не смогли снять на видео процесс строительства гнезд. Однако в нескольких случаях они видели, как песчаное углубление постепенно становится чище. Листья и мусор исчезали со дна и перемещались к краям. В одном случае авторы в течение пяти дней видели изменения, указывающие на сооружение гнезда, с первых заметных попыток что-то выкопать до появления кладки. У гнезд, где авторы наблюдали изменения, они установили инфракрасные фотоловушки.
В начале наблюдений ученые обнаружили икру в 14 из 22 гнезд (63 процента). Она всегда была распределена по всей площади гнезда. В некоторых гнездах часть икры была слеплена в единую массу с песком, так что посчитать количество отдельных икринок не всегда было возможно. Но в тех случаях, когда это удавалось, исследователи оценили размеры кладок в 150-350 штук. В двух гнездах кладки были намного больше — 2,7-2,8 тысяч икринок в одном гнезде.
С помощью фотоловушек ученые обнаружили, что голиафы не только сооружают гнезда, но и охраняют икру. Когда ученые проверяли гнезда ночью, они всегда обнаруживали поблизости взрослую лягушку. Она либо сидела на краю гнезда, либо внутри, либо находилась в пределах трех метров от него и каждые 30-90 минут меняла место. На ночных снимках тоже видны сидящие на краю гнезд голиафы, но кто это был, самец или самка, было непонятно.
Стоит отметить, что даже такая бдительность не всегда позволяла лягушкам сохранить кладку. Исследователи трижды видели, как икру съедали креветки. В трех случаях дожди вымывали кладку из гнезд, а в одном случае она пересохла.
Авторы пришли к выводу, что возможно, голиафы являются территориальным видом, но пока доказательств этого предположения нет. Кроме того, ученые так и не подтвердили информацию местных охотников и фермеров, согласно которой гнездо сооружают самцы, а охраняют кладку самки. Чтобы это подтвердить, нужны дополнительные исследования.
Голиафы — не единственные лягушки, охраняющие гнезда. Например, самцы веслоногой квакши, которая обитает в Индии, сначала ищут подходящее место для кладки в бамбуковых зарослях. А после того, как самка отложила икру, охраняют ее.
Это облегчило симптомы поражения мышц и нервов
Выращивание дрозофил с дефектом первого комплекса дыхательной цепи в среде с комбинацией 5-аминолевулиновой кислоты, гидрохлорида и железа натрия цитрата (5-ALA-HCl + SFC) увеличивает выработку АТФ за счет повышения активности второго и четвертого дыхательных комплексов. Активность первого комплекса при этом не меняется. Кроме того, у дрозофил снижалось накопление лактата и пирувата, которое происходит при дефекте первого комплекса, что, по-видимому, облегчало симптомы поражения мышц и нервов. Исследование опубликовано в Human Molecular Genetics. В митохондриях происходит окислительное фосфорилирование — многоэтапный процесс, в ходе которого окисляются восстановительные эквиваленты — восстановленные никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) и флавинадениндинуклеотид (ФАДН2), — и вырабатывается АТФ. Происходит последовательный перенос электронов по дыхательной цепи — группе дыхательных ферментов в мембране митохондрии. Всего в цепи участвует пять комплексов дыхательных ферментов. Нарушение переноса электронов по дыхательной цепи сопровождается снижением выработки АТФ и вызывает митохондриальные заболевания. Наиболее часто «ломается» первый комплекс — НАДН-КоQ-оксидоредуктаза, или НАДН-дегидрогеназа. Его дефицит поражает органы и ткани с высокими энергетическими потребностями, таких как мозг, сердце, печень и скелетные мышцы. Обычно это проявляется тяжелыми неврологическими синдромами: например, наследственная оптическая нейропатия Лебера, синдром MELAS или синдром MERRF. Хотя первый комплекс отвечает за поступление наибольшего количества электронов в дыхательную цепь, второй комплекс — ФАД-зависимые дегидрогеназы, — работая параллельно с первым, также отвечает за вход электронов в цепь, передавая их, как и первый комплекс на убихинон (коэнзим Q). Потенциально повышение активности второго комплекса могло бы нивелировать снижение активности первого. Поскольку второй, третий и четвертый дыхательные комплексы и цитохром с содержат гемовые структуры, команда ученых под руководством Канаэ Андо (Kanae Ando) из Токийского столичного университета решили проверить, насколько эффективно будет применение предшественника гема 5-аминолевулиновой кислоты для повышения активности этих комплексов и восстановления синтеза АТФ у дрозофил с дефектом первого комплекса. Сначала ученые отключили у дрозофил ген, гомологичный NDUFAF6 и ответственный за экспрессию одного из регуляторных белков первого комплекса. У таких дрозофил мышцы были тоньше, хрупче и иннервировались хуже, чем у насекомых без нокдауна гена. Кроме того, самцы с неработающим геном погибали намного быстрее самок, и у них развивались более грубые нарушения опорно-двигательного аппарата. Затем ученые проанализировали как нокдаун гена первого комплекса влияет на экспрессию и активность других комплексов. Выяснилось, что нокдаун увеличивает экспрессию генов третьего и пятого комплексов, и снижает — четвертого. При этом активность второго и четвертого комплекса значительно повышалась после нокдауна у самок дрозофил. Ученые не обнаружили нарушений в процессах утилизации активных форм кислорода, однако у дрозофил обоих полов без работающего гена первого комплекса накапливался лактат и пируват. Чтобы проверить влияние комплекса 5-аминолевулиновой кислоты, гидрохлорида и железа натрия цитрата (5-ALA-HCl + SFC) на митохондрии дрозофил с нокаутированным геном, их выращивали в среде, содержащей этот комплекс. Такое воздействие значительно повышало уровни АТФ у самцов и самок дрозофил, при этом количество копий митохондриальной ДНК не изменялось, то есть препарат не увеличивал количество митохондрий. Экспрессия и активность дефектного первого комплекса никак не изменились, а активность второго и четвертого комплексов выросли у самцов. В целом, повышенная экспрессия генов третьего комплекса и активность второго и четвертого комплексов смягчали дефектные фенотипы. Помимо этого 5-ALA-HCl + SFC снижало накопление лактата и пирувата у самцов и самок с нокдауном гена первого комплекса, что потенциально смягчает метаболические нарушения, вызванные дефицитом первого комплекса. У самцов и самок мух-дрозофил, которых лечили 5-ALA-HCl + SFC, наблюдалось меньше дефектов опорно-двигательного аппарата, а продолжительность их жизни значительно увеличилась. Ученые рассчитывают проверить эффект такого лечения на животных с более сложным строением, чтобы подтвердить универсальность такого подхода к лечению митохондриальных нарушений. Не всегда нужна мутация, чтобы нарушить работу дыхательной цепи. Недавно мы рассказывали про то, что большое количество натрия из потребляемой соли нарушает дыхательную цепь митохондрий в регуляторных Т-лимфоцитах. Это приводит к активации аутоиммунных процессов.