Сколопендр с австралийского острова уличили в охоте на птенцов тайфунников
Верховными хищниками австралийского острова Филлип оказались крупные сколопендры. Зоологи выяснили, что около половины рациона этих существ составляют позвоночные: ящерицы, птенцы морских птиц и упавшая из птичьих гнезд рыба. Например, сколопендры часто охотятся на птенцов гнездящихся в норах чернокрылых тайфунников. По оценкам авторов, приведенным в статье для журнала The American Naturalist, ежегодно жертвами сколопендр становятся от двух до четырех тысяч птенцов. Впрочем, тайфунники слишком многочисленны, чтобы это нанесло их популяции серьезный урон. Зато природа острова выигрывает от нападений сколопендр на морских птиц — ведь благодаря этому принесенные из моря питательные вещества распределяются по всей экосистеме.
На изолированных островах в океане, как правило, нет аборигенных наземных млекопитающих (за исключением летучих мышей и крыланов). Их экологические ниши здесь занимают представители других групп, включая птиц, рептилий и беспозвоночных. Например, в Новой Зеландии отсутствовавших до прихода человека грызунов заменяли крупные насекомые из отряда прямокрылых, известные под собирательным названием вета.
Команда зоологов во главе с Люком Хэлпином (Luke R. Halpin) из Университета Монаш решила выяснить, как распределены роли в другой островной экосистеме — на принадлежащем Австралии острове Филлип, который лежит между Новой Каледонией и Новой Зеландией. Этот необитаемый участок суши площадью около двухсот гектаров расположен в шести километрах к югу от острова Норфолк. На Филлипе гнездятся многочисленные морские птицы тринадцати видов, включая 15-19 тысяч пар чернокрылых тайфунников (Pterodroma nigripennis), а также обитают аборигенные ящерицы и беспозвоночные. Растительность острова сильно пострадала из-за завезенных коз, свиней и кроликов, однако после их истребления постепенно восстанавливается.
Хэлпин и его коллеги сосредоточили внимание на одном из самых впечатляющих обитателей острова — сколопендре Cormocephalus coynei, которая дорастает до 23,5 сантиметра. Эти крупные беспозвоночные обитают лишь на острове Филлип и соседнем острове Непин. Чтобы оценить рацион представителей данного вида, исследователи заложили на Филлипе шесть участков, представляющих четыре различных типа растительности. На каждом из них и на пяти маршрутах между ними зоологи в течение 17 ночей искали охотящихся сколопендр и фиксировали видовую принадлежность их добычи. Исследования проводились в феврале-марте 2019 года и в общей сложности заняли 132 часа.
Ученые также установили наблюдение за гнездами чернокрылых и ошейниковых тайфунников (P. cervicalis). Эти птицы откладывают яйца в норах, поэтому теоретически их птенцы могут стать жертвами крупных сколопендр. В 2018 и 2019 году во время сезона размножения Хэлпин и его соавторы выбрали по несколько десятков гнезд обоих видов и навещали их раз в три дня в течение сорока пяти дней с момента вылупления птенцов.
Помимо прямых наблюдений, авторы собрали образцы тканей сколопендр и их потенциальной добычи, в том числе молодых чернокрылых тайфунников (у них для анализа брали пух), ящериц, сверчков и даже рыбы, которую обронили гнездящиеся на деревьях черные кланяющиеся крачки (Anous minutus). Эти материалы использовались для проведения изотопного анализа.
Сопоставив результаты, полученные с помощью разных методов, Хэлпин и его коллеги выяснили, что сколопендры с острова Филлип — хищники-универсалы и падальщики. На беспозвоночных приходится 52 процента рациона C. coynei (в основном это сверчки местных видов, хотя иногда эти сколопендры едят даже сородичей). Оставшиеся 48 процентов представляют позвоночные, например, ящерицы и птенцы. Их сколопендры добывают сами или поедают уже погибших особей (например, под гнездами крачек они доедают остатки рыбы и разбившихся от падения птенцов).
Довольно часто сколопендры охотятся на птенцов чернокрылых тайфунников. В 2018 году они убили и съели птенцов в 11 гнездах этих птиц из 56, за которыми следили ученые, а в 2019 — в пяти из 45. Это соответствует 19,6 процента и 11,1 процента. Средний вес жертвы составил 87,7 грамма, то есть сколопендры предпочитают мелких птенцов. Интересно, что на гнезда ошейниковых тайфунников беспозвоночные хищники не напали ни разу — вероятно, потому что эти птицы весят примерно в три раза больше чернокрылых сородичей, так что их птенцы быстрее становятся достаточно крупными, чтобы защититься от сколопендр.
Судя по повреждениям, которые исследователи наблюдали у погибших птенцов, сколопендры убивают пернатых жертв ядовитым укусом и объедают плоть с задней части шеи, головы и нижней челюсти. Один раз авторам удалось запечатлеть сколопендру, которая впрыскивала яд юному тайфуннику (вы можете увидеть эту запись ниже), а однажды они застали хищника за поеданием убитого птенца. По словам авторов, сколопендры — главная причина гибели птенцов тайфунников на острове Филлип. За два года исследований в гнездах, за которыми наблюдали ученые, лишь три птенца умерли по другим причинам. Поскольку тайфунники живут долго и размножаются медленно, нападения сколопендр заметно снижают их репродуктивный успех. Впрочем, численность местной колонии этих птиц слишком велика, чтобы сколопендры угрожали ее благополучию.
По оценке авторов, ежегодно сколопендры съедают от 2109 до 3724 птенцов тайфунников. Это позволяет им играть важную роль в экосистеме острова Филлип. Дело в том, что морские птицы переносят из океана на сушу значительные количества питательных веществ, однако те в основном накапливаются вокруг гнезд в виде гуано, погибших птенцов и яиц или отрыгнутой пищи. Сколопендры, поедающие птенцов (и подъедающие падаль), помогают этим веществам более равномерно распределяться по всему острову, что способствует росту растительности и помогает местной флоре восстанавливать ущерб, нанесенный ныне истребленными млекопитающими.
Сколопендры — коренные обитатели острова Филлип, поэтому их привычка поедать птенцов чернокрылых тайфунников не является угрозой для местной популяции этих птиц. Скорее всего, взаимоотношения между двумя этими видами выстраивались на протяжении многих тысяч лет. Однако многие другие хищники попали на изолированные острова совсем недавно и нанесли серьезный урон колониям морских птиц. Например, тасманийские дьяволы (Sarcophilus harrisii), которых завезли на остров Марайа, погубили местные популяции малых пингвинов (Eudyptula minor) и тонкоклювых буревестников (Ardenna tenuirostris). А на острове Гоф в Атлантическом океане домовые мыши размножились и начали нападать на птенцов морских птиц, включая альбатросов, — и сейчас орнитологи пытаются уничтожить инвазивных грызунов.
Сергей Коленов
Он повышает синтез высокомолекулярной гиалуроновой кислоты
Американские и российские исследователи обнаружили, что трансгенные мыши с повышенной экспрессией гена синтазы гиалуроновой кислоты от голых землекопов меньше подвержены спонтанному и индуцированному раку, дольше живут и дольше сохраняют здоровье. Кроме того, у таких животных значительно снижен уровень воспаления в различных тканях. Отчет о работе опубликован в журнале Nature. Голые землекопы (Heterocephalus glaber) выделяются среди грызунов крайне высокой продолжительностью жизни (в неволе — более 40 лет). Кроме того, у них слабее работают рецепторы внутреннего уха и механизмы торможения в нервной системе, зато замедлено клеточное старение и короче иммунная память (из-за чего у них больше наивных лимфоцитов для реакции на новые инфекции). Одно из главных отличий голых землекопов от других млекопитающих состоит в том, что они практически не болеют раком. Как было показано ранее, это связано с высоким содержанием в их тканях высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Этот гликозаминогликан составляет основу внеклеточного матрикса, участвует в пролиферации и миграции клеток, а также влияет на прогрессирование опухолей, причем его свойства зависят от молекулярной массы — высокомолекулярный обладает защитными свойствами, низкомолекулярный — наоборот. Голые землекопы продуцируют гиалуроновую кислоту с крайне высокой молекулярной массой (более 6,1 мегадальтона), которая оказывает мощную цитопротекцию. Чтобы проверить, производит ли она схожий эффект у других видов животных, сотрудники Университета Рочестера, Гарвардской медицинской школы, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Московского государственного университета под руководством Андрея Селуанова (Andrei Seluanov) и Веры Горбуновой (Vera Gorbunova) создали трансгенных мышей с управляемой повышенной экспрессией гена синтазы 2 гиалуроновой кислоты голого землекопа (nmrHas2). У самок и самцов таких животных наблюдалось повышенное содержание высокомолекулярной гиалуроновой кислоты в мышцах, сердце, почках и тонкой кишке; низкое — в печени и селезенке, утилизирующих ее. Тем не менее оно было ниже, чем у голых землекопов, что, вероятно, связано с более высокой активностью гиалуронидазы у мышей. Наблюдения в когортах из 80–90 животных показало, что экспрессирующие трансген nmrHas2 мыши умирают от спонтанного рака реже, чем обычные (57 против 70 процентов). Эта разница была еще заметнее у пожилых (старше 27 месяцев) животных — 49 против 83 процентов. В эксперименте по химической индукции кожного канцерогенеза нанесением 7,12-диметилбензантраценом (DMBA) и форбол-12-миристат-13-ацетатом (TPA) число папиллом на 21-й неделе от него у трансгенных мышей было почти вдвое меньше, чем у обычных. От пола животных подверженность раку не зависела. Масса тела животных из обеих групп в течение жизни не различалась. При этом экспрессирующие nmrHas2 мыши жили дольше, чем обычные — медианная продолжительность жизни у них была на 4,4 процента, а максимальная — на 12,2 процента больше. У животных женского пола сильнее различалась медианная продолжительность жизни (на девять процентов), а мужского — максимальная (на 16 процентов). Оценка эпигенетического возраста по паттернам метилирования ДНК в печени в возрасте 24 месяцев показала, что у трансгенных мышей он примерно на 0,2 года меньше хронологического. Животные из основной группы жили не только дольше жили, но и дольше оставались здоровыми. У них медленнее, чем в контрольной группе, возрастал интегральный индекс немощности (frailty index), который рассчитывается по 31 физиологическому показателю, и они в пожилом возрасте сохраняли подвижность и координацию движений в тесте на ротароде. Кроме того, у трансгенных самок замедлялось развитие остеопороза. Анализ транскриптомов различных органов и тканей экспрессирующих nmrHas2 пожилых мышей выявил особенности, присущие молодым животным, и пониженный уровень воспаления, связанного с возрастом. Молекулярные исследования показали, что высокомолекулярная гиалуроновая кислота производит противовоспалительные и иммунорегулирующие эффекты, а также предохраняет клетки от окислительного стресса. Кроме того, она стимулирует барьерную функцию кишечного эпителия, сохраняет стволовые клетки кишечника и поддерживает оптимальный состав кишечной микробиоты, что дополнительно способствует снижению возрастного воспаления. Таким образом, высокомолекулярная гиалуроновая кислота, произведенная трансгеном nmrHas2, продлила жизнь мышей и сохранила их здоровье в пожилом возрасте, подавляя возрастные воспалительные реакции. Это значит, что эволюционные адаптации долгоживущих животных, таких как голый землекоп, можно искусственно воспроизвести у других видов — возможно, и у человека — с пользой для их здоровья. Также полученные результаты указывают на потенциал клинического применения высокомолекулярной гиалуроновой кислоты для лечения возрастных воспалительных заболеваний кишечника и других органов, заключают авторы работы. В 2016 году исследователи из Великобритании, Германии и ЮАР выяснили, что низкая болевая чувствительность голых землекопов связана с мутацией гена одного из рецепторов воспринимающих боль нейронов. Годом позже американские, немецкие, британские и южноафриканские ученые показали, что эти животные могут долго обходиться без кислорода — в эксперименте они выжили 18 минут в атмосфере чистого азота, после чего восстановили аэробный метаболизм.