Лягушки-голиафы соорудили маленькие пруды для потомства
Лягушка-голиаф (Conraua goliath)
M.Schäfer et al. / Journal of Natural History, 2019
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.
Типы гнезд лягушек-голиафов. Слева: рисунок, справа: внешний вид. а. Сделанные в камнях; b. Сделанные в естественных песчаных углублениях; с. Сделанные в естественных песчаных углублениях и обложенные камнями..
M.Schäfer et al. / Journal of Natural History, 2019
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.
а. Взрослая лягушка-голиаф, сидящая у гнезда. b. Гнездо с икрой. с. Головастик
M.Schäfer et al. / Journal of Natural History, 2019
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.