Репродуктивный успех рыбок-клоунов назвали зависимым от изменения климата
Ученые подсчитали количество потомства, которое приносят оранжевые рыбки-клоуны, и обнаружили, что оно зависит в основном от места обитания и условий среды, и в меньшей степени — от генотипа. Это означает, что влияние генов на этот признак у рыбок невелико и у них мало пространства для адаптации к новым условиям. А условия, скорее всего, будут продолжать меняться вслед за изменением климата. Статья опубликована в журнале Ecology Letters.
Изменение климата всерьез сказывается на жизни многих видов животных: некоторые вымирают, другие мигрируют. Особенно страдают кораллы — теряют своих симбионтов, обесцвечиваются и вслед за этим разрушаются. Однако кораллы ценны не только сами по себе, но и как место обитания океанических животных. Поэтому изменение климата через исчезновение коралловых рифов может повлиять на множество других видов.
Ученые под руководством Сержа Плана (Serge Planes) из Университета Перпиньяна изучали оранжевых рыбок-клоунов (Amphiprion percula), обитающих на рифе вокруг острова Кимбе в Папуа Новой Гвинее. В течение 10 лет биологи собирали образцы ДНК у рыбок, которых вылавливали на 310 кораллах, и набрали 2927 проб.
На оснований этих проб исследователи построили генеалогическое древо рыбок в течение пяти поколений. Затем они для каждой особи подсчитали общий репродуктивный успех — количество потомства, которое она произвела за всю свою жизнь. Ученые не смогли, конечно, отследить всех детенышей у всех рыбок, однако известно, что примерно половина потомства у клоунов остается жить там же, где и родители, поэтому полученные данные все равно показательны.
Общий репродуктивный успех — это важный параметр, который связан со способностью адаптироваться к изменчивым условиям среды. Если одни особи более приспособлены, чем другие, то они с большей вероятностью оставят много потомства и распространят свои гены в популяции. Поэтому чем сильнее успех варьирует в зависимости от генотипа, тем выше у вида адаптивность.
Авторы работы проверили, насколько сильно общий репродуктивный успех связан с местом обитания, генами и происхождением рыбок. И обнаружили, что сильнее всего на количество потомства повлияли условия внешней среды (область рифа, на которой жили рыбы) — они позволили объяснить 31 процент разброса значений. Затем идет тип коралла, на котором рыбы родились и выросли — 19,1 и 5,7 процента соответственно. Еще 1,9 процента удалось предсказать за счет «материнского эффекта» — кто был матерью данной конкретной рыбы. И, наконец, всего 1,7 процента разброса можно было объяснить генетическими факторами.
Получается, что на репродуктивный успех рыбок-клоунов сильнее всего влияет место обитания, а от генов каждой взятой особи он практически не зависит. Это означает, что при изменении условий среды все рыбки будут страдать примерно одинаково, а генетические варианты не дадут никому из них особенного преимущества. Поэтому клоунам будет непросто эволюционировать и адаптироваться к новым условиям.
О вымирании многих видов ученые узнают уже постфактум — как, например, произошло недавно с новым видом акул. А кого-то, наоборот, долго считают исчезнувшим, а потом обнаруживают снова — как вьетнамских оленьков. Некоторых пытаются восстановить с помощью репродуктивных технологий (речь о белом носороге). Тем не менее, многие виды продолжают вымирать — например, насекомые исчезают с планеты со скоростью 2,5 процента биомассы в году. А в 2016 году ученые зафиксировали первое вымирание, связанное с изменением климата — это была мозаичнохвостая крыса.
Полина Лосева
Ее произвели макрофаги в верхнем шейном нервном узле
Немецкие и американские исследователи пришли к выводу, что расстройства сна при хронических заболеваниях сердца связаны с нарушением симпатической иннервации шишковидного тела, вырабатывающей мелатонин, связанными с сердцем провоспалительными иммунными клетками. Публикация об этом появилась в журнале Science. У людей и других млекопитающих смену периодов сна и бодрствования контролирует секреция мелатонина, синхронизированная с 24-часовым циклом смены дня и ночи на Земле. Этот гормон вырабатывает шишковидное тело (эпифиз), расположенное в надталамической области головного мозга, в ответ на уровень симпатической иннервации из верхнего шейного узла. Помимо эпифиза и некоторых других органов этот узел иннервирует и сердце. Известно, что при хронических сердечных заболеваниях зачастую снижается уровень мелатонина и возникают сопутствующие нарушения сна, которые негативно сказываются на течении болезни и качестве жизни пациента. Механизмы этого явления изучены не были, при этом они могли бы дать почву для разработки новых методов лечения. Чтобы разобраться в этом вопросе, сотрудники различных научных центров Германии и США под руководством Штефана Энгельхардта (Stefan Engelhardt) из Мюнхенского технологического института изучили посмертные препараты эпифизов семи человек с кардиологическими заболеваниями и девяти без них. Оказалось, что при болезнях сердца значительно снижена плотность аксонов (то есть иннервация) в этой железе. Выяснив это, авторы работы перешли к экспериментам на мышах с двумя искусственно вызванными заболеваниями сердца: перегрузкой левого желудочка давлением путем хирургического сужения аорты и сердечной недостаточностью с сохранной фракцией выброса. Уровень мелатонина у таких животных был снижен, что сопровождалось нарушениями циркадианных ритмов. Генетическая маркировка помогла выявить у них резкое снижение симпатической иннервации эпифиза без нарушения его внутренней структуры и анатомического окружения. Морфометрическое и гистологическое исследование верхнего шейного узла продемонстрировало его значительную гипертрофию с замещением фиброзной соединительной тканью, что свидетельствует о тяжелом, возможно необратимом повреждении органа. Аналогичные изменения исследователи увидели на посмертных препаратах верхних шейных узлов кардиологических пациентов — рубцовая ткань замещала до 70 процентов их объема. При этом степень поражения узла значительно коррелировала со степенью ремоделирования миокарда в результате заболевания. Это подтвердили у живых пациентов с помощью УЗИ, а также обнаружили у них связь размеров верхнего шейного узла с фракцией выброса (функциональным показателем сердечной деятельности). После этого авторы работы выполнили секвенирование РНК одиночных клеток и ядер верхнего шейного узла мышей с кардиологическими заболеваниями, а также иммуногистохимическое окрашивание разных пулов его клеток и нервных связей с эпифизом. Выяснилось, что симпатическая иннервация железы значительно снижалась еще до декомпенсации сердечной недостаточности, и что при этом узел инфильтрирован провоспалительными макрофагами. В нервных узлах, не иннервирующих сердце, подобной инфильтрации не наблюдалось, уровни биомаркеров общего воспаления повышены не были, что свидетельствует о связи этих макрофагов именно с заболеванием сердца. Схожую картину удалось пронаблюдать и в посмертных образцах кардиологических пациентов. Транскриптомное профилирование межклеточных взаимодействий в верхнем шейном узле мышей на ранних стадиях болезни сердца показало, что сильнее всего нарушены связи между макрофагами и симпатическими нейронами, иннервирующими шишковидное тело. Еженедельные инъекции ингибитора макрофагов клодроната в этот узел сразу после операции по сужению аорты предотвращали денервацию железы и снижение уровня мелатонина. Эксперименты по совместному выращиванию клеток на питательной среде, подтвердили, что центральную роль в гибели симпатических нейронов играют активированные провоспалительные макрофаги. В 2020 году французские ученые обнаружили, что если люди засыпают позже привычного времени, то во время сна и на следующий день пульс у них значительно превышает норму. То же происходит и при засыпании на более чем полчаса раньше обычного, однако пульс при этом возвращается к норме уже через несколько часов сна. Годом позже британские исследователи показали, что с наименьшим риском сердечно-сосудистых заболеваний связан отход ко сну между 22 и 23 часами.