Индийские тихоходки засияли синим ради защиты от ультрафиолета
Индийские исследователи обнаружили новый вид тихоходок, представители которого защищаются от ультрафиолетового излучения, преобразовывая его во флуоресцентное свечение синего цвета. В эксперименте это позволило им пережить воздействие стерилизующей лампы, смертельное не только для бактерий и червей, но и для других видов тихоходок. Как отмечается в статье для журнала Biology Letters, необычная адаптация, вероятно, облегчает новому виду выживание на юге Индии, где часты солнечные жаркие дни.
Крошечные беспозвоночные тихоходки (Tardigrada) прославились благодаря своим способностям к выживанию. В состоянии покоя они могут переносить экстремальные температуры, ионизирующее и ультрафиолетовое излучение, высокое давление и даже космический вакуум на низкой околоземной орбите.
Ученые только сейчас начинают понимать, как именно тихоходки проявляют подобную выносливость. Например, исследования показали, что вид Ramazzottius varieornatus защищает свой геном от ионизирующего излучения с помощью белка Dsup, который формирует устойчивые комплексы с ДНК.
Команде специалистов во главе с Сандипом Эсвараппой (Sandeep M. Eswarappa) из Индийского научного института удалось описать совершенно новый защитный механизм тихоходок. Впрочем, изначальные цели исследователей были намного более скромными: ученые хотели выяснить, какие тихоходки живут во мхе, растущем на стенах в городе Бангалор, где и расположен институт.
Собрав достаточное число особей, их поместили в чашки Петри с подходящими условиями, снабдили пищей и позволили размножаться партеногенетическим путем. Анализ показал, что пойманные тихоходки относятся к роду Paramacrobiotus — судя по всему, новому виду, который получил условное название Paramacrobiotus sp. BLR. Некоторые его экземпляры были окрашены в рыжевато-бурые цвета, а другие имели более бледную расцветку.
Когда колония бангалорских тихоходок достаточно разрослась, авторы решили оценить, насколько хорошо эти существа приспособлены к воздействию ультрафиолетового излучения. Для этого три группы P. sp. BLR по десять особей в каждой освещали бактерицидной лампой с максимальной длиной волны 253 нанометра.
Оказалось, что кратковременное ультрафиолетовое излучение не наносит серьезного вреда этому виду тихоходок. Все подопытные особи выжили после того, как их 15 минут облучали бактерицидной лампой, и оставались живыми на протяжении 30 суток после эксперимента. Для сравнения, представители другого вида тихоходок, Hypsibius exemplaris, погибли в течение суток после аналогичной процедуры.
Более того, 60 процентов особей P. sp. BLR остались живы после часового сеанса облучения. При этом на способности тихоходок размножаться ультрафиолетовое излучение никак не сказалось: особи, перенесшие его воздействие, откладывали такое же количество партеногенетических яиц, что и их сородичи из контрольной группы. Дополнительные испытания показали, что, подобно другим тихоходкам, P. sp. BLR, могут также переносить обезвоживание.
В ходе эксперимента авторы заметили, что под воздействием ультрафиолетового излучения P. sp. BLR флуоресцируют. У особей второго вида, H. exemplaris, такой особенности не наблюдалось. Флуоресцировал и экстракт гомогенизированных бангалорских тихоходок. Интересно, что экземпляры P. sp. BLR с бледной окраской светились слабее сородичей и были намного менее устойчивы к воздействию ультрафиолета. В эксперименте с часовым облучением все особи со слабой пигментацией погибли в течение 20 суток, в то время как 60 процентов нормально окрашенных особей были живы и спустя 30 суток.
Исследователи решили выяснить, могут ли соединения, содержащиеся в организме бангалорских тихоходок, защитить от ультрафиолета представителей других видов. Для этого они обработали несколько особей H. examples водным раствором экстракта P. sp. BLR и пятнадцать минут облучали их бактерицидной лампой. В результате части особей удалось выжить. Однако эффект давал лишь экстракт пигментированных особей, в то время как от экстракта их бледных сородичей никакой пользы не было. Интересно, что соединения, содержащиеся в организме P. sp. BLR, помогли не только тихоходкам: когда ими обработали чувствительных к ультрафиолету нематод Caenorhabditis elegans, те тоже стали переносить излучение вдвое лучше.
По мнению авторов, под покровами P. sp. BLR содержатся защитные соединения, которые преобразуют ультрафиолетовое излучение в безвредное синее свечение. Вероятно, эта особенность развилась у них как адаптация к жизни в южной Индии, где уровень солнечного излучения может быть очень высоким. При этом непигментированные особи, возможно, спасаются от солнечных лучей иначе — например, прячутся глубже во мху.
Аналоги солнцезащитного крема есть не только у тихоходок. Например, некоторые кораллы, пережившие обесцвечивание, приобретают кислотную окраску. Согласно недавнему исследованию, она снижает воздействие ультрафиолетового излучения на ткани коралла и повышает шансы на возвращение симбиотических водорослей.
Сергей Коленов
Они проглатывают яйца весом с себя — и могли бы глотать крыс в 4-5 раз тяжелее себя
Африканская яичная змея Dasypeltis gansi, которая питается птичьими яйцами, способна раскрывать пасть в 2,5-7 раз шире других змей при учете длины тела. Это позволяет ей заглатывать рекордно крупную относительно массы собственного тела добычу. К такому выводу пришел американский герпетолог Брюс Джейн, результаты исследования которого опубликованы в статье для журнала Journal of Zoology. Змеи, за редким исключением, не умеют расчленять добычу и вынуждены заглатывать ее целиком. При этом некоторые из них способны поедать жертв, которые очень велики по сравнению с их собственными размерами. Например, крупные удавы и питоны порой заглатывают оленей и других крупных травоядных — а иногда даже аллигаторов. А африканские (Dasypeltis) и индийские (Elachistodon) яичные змеи целиком поедают птичьи яйца, которые составляют их единственную пищу. Зубы у этих рептилий сильно редуцированы, а нижние отростки шейных позвонков выступают в качестве пилы, которая вскрывает скорлупу яйца, пока оно проходит по пищеводу, после чего змея может проглотить содержимое яйца и отрыгнуть скорлупу. Герпетолог Брюс Джейн (Bruce C. Jayne) из Университета Цинциннати решил подробнее изучить адаптации яичных змей к специализированной диете. Исследователь предположил, что по сравнению с другими змеями эти рептилии должны уметь раскрывать пасть особенно широко относительно своего размера. Он сравнил анатомию африканской яичной змеи Dasypeltis gansi, питающейся исключительно птичьими яйцами, и североамериканской крысиной змеи (Pantherophis obsoletus), которая охотится на мелких позвоночных и яйца поедает лишь изредка (при этом она неспособна вскрыть скорлупу и переваривает яйца целиком). Джейн усыпил 15 яичных змей и 17 крысиных змей, после чего с помощью зондов разного диаметра проверил, насколько крупные объекты помещаются в пасть представителей обоих видов. Выяснилось, что у метровой D. gansi и полутораметровой P. obsoletus максимальный диаметр пасти составляет около пяти сантиметров. Однако яичные змеи короче и даже при одинаковой длине в два с лишним раза легче крысиных, так что если сделать поправку на общие размеры тела, то окажется, что D. gansi раскрывает пасть в три-четыре раза шире, чем P. obsoletus. В основном это связано с тем, что у яичной змеи мягкие ткани между правой и левой половинами нижней челюсти намного растяжимее. Таким образом, яичная змея способна проглатывать намного более крупную добычу относительно собственного размера тела, чем неспециализированная крысиная змея. Интересно, что голова у D. gansi по сравнению с общей длиной тела невелика — однако это не мешает этой змее очень широко раскрывать пасть во время проглатывания яиц. Джейн допускает, что D. gansi может быть рекордсменом среди змей по способности раскрывать пасть. Пока зоологи измерили максимальный диаметр пасти лишь у тринадцати видов змей. По абсолютным значениям этого показателя лидируют темный тигровый питон (Python molurus bivittatus) (22 сантиметра) и техасские гремучники (Crotalus atrox) (6,5 сантиметра). Однако если учесть длину тела и массу, то окажется, что яичные змеи раскрывают пасть шире других змей в 2,5-7 раз. Судя по всему, это позволяет D. gansi поедать самую крупную добычу среди всех змей относительно собственной массы. Африканские яичные змеи способны целиком проглатывать яйца, которые весят столько же, сколько они сами. Такое соотношение массы тела хищника и жертвы встречается среди нескольких других видов змей — однако если учесть форму яиц, то яичные змеи окажутся рекордсменами. По оценке автора, если бы эти рептилии питались крысами, они смогли бы поедать добычу, которая весит в четыре-пять раз больше их. Обычно змеи хорошо справляются с проглатыванием крупной добычи. Однако порой они не рассчитывают силы и давятся насмерть. Например, позапрошлой зимой посетитель национального парка на острове Ки-Ларго у побережья Флориды обнаружил мертвую особь очень редкой змеи скальной тантиллы (Tantilla oolitica), которая погибла, пытаясь проглотить сколопендру.