Прибрежные пумы оказались втрое ртутнее материковых
Американские зоологи подсчитали концентрацию ртути в организме калифорнийских пум и выяснили, что в прибрежных районах она в три раза выше, чем на материке, и в 6 раз выше того значения, при котором плодовитость животных снижается. Виноват в этом туман, который наползает на побережье — ртуть из него оседает на лишайниках, которые затем поглощают олени, а их, в свою очередь, атакуют пумы. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
В отличие от других металлов, ртуть распространяется по экосистемам в основном с воздухом. Попадая в океан из сточных вод, она испаряется вместе с паром и оседает на суше, где бактерии превращают ее в органические производные — например, монометилртуть. Океанические бактерии тоже способны ее метаболизировать, поэтому в атмосфере встречается и диметилртуть, однако она нестабильна и быстро распадается до монометилртути, которая так же оседает в прибрежных районах.
Ранее считалось, что от ртутного загрязнения страдают в большей степени морские хищники, которые поглощают ртуть вместе с микробами. Сейчас группа ученых под руководством Кристофера Вилмерса (Christopher Wilmers) из Калифорнийского университета проверила, что происходит с наземными хищниками.
Для этого исследователи отправились в прибрежную зону у гор Санта-Крус в Калифорнии и измерили количество ртути на трех уровнях пищевой цепи: в лишайниках, а также в шерсти оленей, которые питаются лишайниками, и в шерсти пум, которые охотятся на оленей. Затем ученые сравнили содержание ртути в организме особей из прибрежных и удаленных от берега районах.
Они обнаружили, что концентрация ртути в теле лишайников на побережье почти в 4 раза выше, чем в материковой части: 30 нанограмм на грамм массы тела против 8. В шерсти оленей разброс был порядка 2 раз: 28 нанограмм на грамм против 15. У пум же концентрация ртути оказалась в три раза выше на побережье: 1544 нанограмм на грамм по сравнению с 492 нанограммами в глубине материка. При этом страдали сильнее всего взрослые особи: у котят количество ртути было в среднем почти в два раза меньше.
Как именно ртуть действует на организм пум, до сих пор никто подробно не изучал. Но известно, например, что концентрации в крови выше 3 микрограмм на грамм массы тела (это в два раза больше, чем сейчас в шерсти пум) вызывают отравление и нарушение работы нервной системы у норок. Среди пум, шерсть которых собирали авторы данной работы, нашлась одна с особенно высокой концентрацией ртути — более 21000 нанограмм на грамм — ее обнаружили мертвой без каких-либо видимых внешних причин смерти.
Впрочем, известно, что даже небольших количеств ртути — более 250 нанограмм на грамм — достаточно, чтобы снизить плодовитость пум. И это может поставить под угрозу существование вида, численность которого и без того сокращается, в том числе, из-за отравления родентицидами — средствами, которые использует человек для борьбы с грызунами.
Ранее ученые отметили, что некоторым популяциям пум грозит исчезновение из-за близкородственного скрещивания. А еще выяснили, что ртуть продолжает накапливаться не только в тумане, но и в вечной мерзлоте.
Полина Лосева
Впрочем, лишь на 4-6 дней
Европейские микробиологи обнаружили у почвенной бактерии Bacillus subtilis способность к хранению информации о смене дня и ночи. Если содержать бактерий в условиях 24-часовых суток, то у них устанавливался суточный цикл экспрессии ytvA — белка, чувствительного к синему свету. После смены режима освещения перестройка экспрессии ytvA происходила не мгновенно: признаки предыдущего цикла «день-ночь» сохранялись еще 4-6 дней. Чем ярче был свет днем, тем короче становился период колебаний экспрессии ytvA после перехода с режима «день-ночь» на полную темноту — так же ведут себя и некоторые циркадные ритмы человека. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Наиболее хорошо изучены циркадные ритмы, регулирующие поведение, рост и развитие эукариот. Но похожие внутриклеточные сигнальные пути описаны и у фотосинтетических прокариот, для метаболизма которых освещенность критически важна. Более того — в последние годы следы похожих систем находят в геномах и протеомах архей и бактерий, неспособных к фотосинтезу. Пока неизвестно, как устроены и для чего нужны такие системы прокариотам, неспособным к фотосинтезу. Марта Мерров (Martha Merrow) с коллегами-микробиологами из университетов Дании, Нидерландов, Великобритании и Германии описали циркадный ритм, связанный с регуляцией ответа на стресс у сапрофитной почвенной бактерии Bacillus subtilis. У бактерии есть несколько разновидностей фоточувствительных пигментов, от которых сигнал через цепочку посредников сходится на белках семейства Rsb. Они влияют на экспрессию более 200 генов, опосредующих ответ на осмотический, температурный, окислительный стресс и на действие антибиотиков. Основной пигмент, отвечающий за детекцию синего света у B. subtilis — белок ytvA. Ученые получили два штамма «дикого типа» B. subtilis и модифицировали их таким образом, чтобы бактерии синтезировали люциферазу вместе с белком ytvA (таким образом, клетки флуоресцируют прямо пропорционально уровню экспрессии ytvA). На первом этапе микробиологи в течение пяти суток растили культуры бактерий в условиях двенадцатичасового дня (монохроматический синий свет с длиной волны 450 нанометров) и двенадцатичасовой ночи (полная темнота). После того, как бактерии «привыкали» к такому режиму, их на неделю оставляли в темноте. Как и ожидали ученые, в первой фазе эксперимента активность ytvA падала спустя полчаса после включения синего света и плавно нарастала в темное время суток. Но во второй фазе колебания не исчезли, а их период растянулся до 29,4-30,2 часов, в зависимости от штамма. У культур B. subtilis, выросших без света, тоже были обнаружены колебания экспрессии ytvA с периодом 26-31 дня. Затем ученые решили посмотреть, как меняется активность ytvA при изменении продолжительности цикла «день-ночь». Как и в первой части экспериментов, сначала бактерии росли в условиях двенадцатичасовых периодов света и темноты. Но через пять дней ученые сокращали цикл в два или три раза. Поначалу после смены режима у бактерий сохранялся 24-часовой паттерн экспрессии ytvA, а рост активности гена в ответ на дополнительные периоды тьмы был менее выраженным. Но уже спустя пять дней бактерии «переучивались» на новый режим света и тьмы. Во время эксперимента ученые обнаружили у бактерий эффект, описанный в хронобиологии как «правило Ашоффа»: чем больше интенсивность освещения днем, тем короче становятся циркадные циклы в темноте у дневных организмов. При росте освещенности с 0,1 до 60 микроэйнштейнов на квадратный метр в секунду период колебаний падал в среднем с 27,5 ± 1,9 до 24,1 ± 0,7 часа. Ранее правило Ашоффа было описано в экспериментах на птицах и арабидопсисе, но не у прокариот. Открытие микробиологов показывает: сложно устроенные и зарегулированные циркадные ритмы распространены шире, чем считалось ранее. Впрочем, пока неизвестны белки, управляющие экспрессией фоточувствительного ytvA, и неясно, какие эволюционные преимущества дает бактериям такая регуляция. Авторы предполагают, что фоторецепторы, активирующие ответ на стресс, могут быть нужны почвенным организмам для регуляции для снижения интенсивности метаболизма на большой глубине. Подробнее о циркадных ритмах у представителей разных царств живой природы читайте в нашем материале «Ход часов лишь однозвучный», а о роли синего света в их регуляции — в материале «Только синь сосет глаза».