Белые сипухи вогнали мышей в ступор отраженным лунным светом
Биологи выяснили, что цвет оперения влияет на удачливость сипух на охоте, говорится в Nature Ecology&Evolution. Птицы с рыжим оперением в лунные ночи приносили в гнездо меньше добычи, чем птицы с белым оперением. Дело оказалось в количестве отраженного от оперения света. От белого оперения отражается больше лунного света и это сильнее ослепляет полевок (основную добычу сипух), так что птицам их гораздо легче поймать.
Обыкновенные сипухи (Tyto alba) обитают на всех континентах за исключением Антарктиды. Эти хищные птицы охотятся на мелких млекопитающих, рептилий, земноводных и иногда насекомых. Обитающие на большей части Европы сипухи, в основном, охотятся на полевок (Microtus arvalis), и реже на землероек. Птица медленно парит над землей, зависая над теми местами, где может оказаться жертва. Добычу она либо съедает, либо прячет на случай бескормицы. Европейские сипухи выводят птенцов в марте-июне. Самка высиживает кладку 29-34 дня, а самец ее кормит. Птенцам родители носят еду по очереди. Летать юные сипухи начинают в возрасте 50-55 дней.
Цвет оперения сипух может меняться от белого до темно-рыжего. Но помогает ли он птицам приспосабливаться к окружению, было непонятно. Результаты исследований оказались противоречивы, согласно одним цвет оперения ни на что не влияет, согласно другим — помогает хищникам охотиться.
Эволюционные биологи во главе с Александром Роулином (Alexandre Roulin) из Лозаннского университета предположили, что на удачливость сипух с разным окрасом будет влиять лунный свет. В лунные ночи птицы с рыжим оперением будут менее заметны для полевок и смогут поймать больше добычи. Оперение белых сипух, наоборот, будет лучше отражать свет и привлекать внимание грызунов, которые будут от них убегать.
Авторы проверяли гипотезу во время исследования сипух, обитающих на западе Швейцарии, которое продолжалось с 1991 года. Ученые установили на площади 1700 квадратных километров 360 ящиков для гнезд и, в сезон размножения, раз в 2-3 дня, проверяли кладки. Перемещения птиц авторы отслеживали с помощью GPS-трекеров. Успешность их охоты ученые отслеживали с помощью инфракрасных камер, установленных у 131 гнезда в сезоны размножения 1997, 2001, 2005, 2006 и 2016 годов.
Гипотеза авторов не подтвердилась: сипухи с рыжим окрасом успешнее всего охотились в безлунные ночи, а при полной луне добывали меньше всего грызунов (P < 0.001). Зато на охоту белых птиц луна не влияла, каждую ночь они убивали примерно одинаковое количество еды.
Чтобы проверить, как грызуны замечают хищников с разным окрасом и реагируют на них, исследователи провели поведенческие тесты. Они поймали 45 полевок и после адаптации сажали их в небольшие вольеры в темной комнате. Полную луну в экспериментах имитировали две галогеновые лампы, а вместо атакующих живых сипух ученые использовали чучела птиц с белым или рыжим окрасом и с раскрытыми крыльями. Каждому грызуну показывали чучела птиц разного окраса при полной луне и в новолуние.
Оказалось, что сипухи в лунном свете оказывали на полевок парализующее действие. В 83 процентах случаев грызуны, увидев сов, замирали на месте. Но время остолбенения сильно различалось в зависимости от окраса птицы и наличия или отсутствия луны. В среднем грызуны замирали на 9,5 секунд. Если им показывали чучела сов в новолуние, полевки оставались неподвижными примерно одинаковое время и окрас сов на их поведение не влиял. Если полевкам при полной луне показывали чучело белой совы, они замирали на 5,2 секунды дольше, чем при виде рыжей птицы (P = 0.039). А при виде белой сипухи грызуны при полной луне оставались неподвижными на 9,6 секунд дольше, чем в новолуние (P = 0.003).
Исследователи предположили, что полевок ослеплял отраженный от птичьих перьев свет. Чтобы подтвердить гипотезу, они измазали оперение чучела одной из белых сов утиным воском, который уменьшает отражение света от перьев. При виде этого чучела грызуны даже в полнолуние оставались неподвижными почти вдвое меньше (13,6 секунд против 26,4,
= 0.018), чем когда им показывали сову, чьи перья полностью отражали свет. В новолуние полевки реагировали одинаково на чучела белых птиц с обычным и измазанным жиром оперением.
Более ранние исследования показали, что яркий свет вызывает у грызунов (крыс и мышей) отрицательную реакцию и является аверсивным стимулом. Поэтому, заключают авторы, вероятно, полевки сильнее реагируют на более яркий свет, который отражается от белого оперения сипух. Это подтверждает и эксперимент с чучелом со смазанными жиром перьями, на которое грызуны стали реагировать слабее.
Сипухам помогает охотиться не только окраска оперения, но и бесшумный полет, а также острота слуха, которая не уменьшается с возрастом. Как оказалось даже у очень пожилой, 23-летней особи, слух ухудшался незначительно.
Но сработала только низкая доза
Ученые из США ввели макакам-резус белок Клото. Уровень сывороточного Клото вырос в пять раз после инъекции белка. В итоге обезьяны почти на 20 процентов лучше справились с задачей на память, и эффект не прошел даже после двух недель. Но если на мышах работали разные дозы белка, то макакам хватило 10 микрограмм на килограмм массы тела — большие дозы не улучшали память. Результаты опубликованы в Nature Aging. В конце 20 века ученые открыли белок Клото (Klotho), который назвали в честь древнегреческой богини, прядущей нить жизни. Выяснилось, что мыши с дефектным геном Klotho начинают стареть уже спустя 3–4 недели после рождения, а еще у них развивается остеопороз, атеросклероз и другие патологии, а к двум месяцам они умирают. Мыши, чрезмерно экспрессирующие Klotho, напротив, живут на 20–30 процентов дольше, а их память лучше. Еще сверхэкспрессия белка защищала мозг мышей от повреждений, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Люди с повышенными уровнями белка тоже живут дольше, их когнитивные способности лучше, а еще у них ниже риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В организме синтезируется две формы белка Клото — трансмембранная и секретируемая. В крови еще циркулирует растворимая форма белка, которая получается, когда ферменты отрезают от трансмембранного белка кусок. Растворимая форма может действовать как гормон, влияя на сигналинг инсулина, фактора роста фибробластов (FGF), функцию Wnt и NMDAR. Растворимую форму Клото вводили мышам в виде инъекций, и это повышало синаптическую пластичность, улучшало познание и устойчивость нейронов к старению. Стейси Кастнер (Stacy A. Castner) из Йельской школы медицины и ее коллеги решили проверить, улучшится ли память у нечеловеческих приматов, макаков-резус (Macaca mulatta), если им подкожно ввести белок Клото. Макаки-резус, как и люди, страдают от возрастного когнитивного снижения, хотя и без значительной потери нейронов. Сначала белок Клото макак ученые ввели мышам — в дозировке 10 микрограмм белка на килограмм массы тела. В предыдущих исследованиях такая доза увеличивала синаптические и когнитивные функции мышей. Здесь спустя 4 часа у мышей улучшилась синтетическая пластичность и рабочая память, которую проверяли в У-образном лабиринте. Уровень белка Клото в сыворотке мышей после инъекции увеличился в шесть раз. Затем ученые попытались повысить уровень белка в сыворотке стареющих макак, которым было в среднем около 22 лет (что эквивалентно человеческим 65), до того же уровня. Для этого они вводили макакам разные дозы Клото: от 0,4 до 30 микрограмм на килограмм массы тела. Доза в 10 микрограмм на килограмм повысила уровень сывороточного белка в пять раз. Уровень Клото в человеческой пуповинной крови тоже примерно в пять раз выше, чем в крови взрослых, — поэтому на дозе в 10 микрограмм ученые и остановились. Обезьян учили запоминать расположение отсека с пищевым вознаграждением, и таким образом оценивали их рабочую память. Задачи с нормальной сложностью, в которых было от 4 до 7 отсеков, они выполняли успешно, но не всегда справлялись с повышенной сложностью, когда отсеков было уже от 6 до 9. Уже через четыре часа после однократной инъекции белка Клото макаки стали лучше решать задачу, особенно — ее сложный вариант. Процент правильных ответов в сложной задаче увеличился с 45 до почти 60 (P = 0,0077). Этот эффект сохранялся спустя две недели и не зависел от пола. А вот более высокие дозы — 20 и 30 микрограмм на килограмм массы тела — не привели к когнитивному улучшению у макак, но и хуже не сделали. В отличие от обезьян, на мышей в предыдущих исследованиях высокие дозы белка действовали положительно. Возможно, слишком высокие дозы нарушают метаболизм у нечеловеческих приматов. Авторы предположили, что когнитивного улучшения у людей также можно будет достичь с помощью небольших, физиологических доз гормона. Также ученым еще предстоит выяснить, как сигналы белка передаются в мозг, поскольку введенный в кровь Клото сам не пересекает гематоэнцефалический барьер. Не так давно ученым удалось улучшить рабочую память людей, посветив на мозг лазером — через кожу и череп. До стимуляции люди могли запомнить 3–4 фигуры на картинке, а после — 4–5.