Текст уведомления здесь

Воспитание чувств

Голые землекопы подстегивают свои родительские инстинкты, поедая экскременты царицы

Общество голых землекопов устроено сурово и несправедливо: к размножению допущена только одна самка в колонии, зато воспитанием ее потомства занимаются все остальные. Как заставить конкуренток взять на себя чужие родительские обязанности? Оказалось, что для этого царица землекопов действует на окружающих самок своими половыми гормонами. Но делает это не через обоняние, как у большинства животных, а другим, совсем неожиданным способом.
Добавить в закладки
Комментарии

Голые землекопы не перестают радовать любителей увлекательных историй из мира животных. То окажутся устойчивыми к раку, то нечувствительными к боли, то способными жить без кислорода, не говоря уж об их исключительном долгожительстве. И вот только что подоспел новый захватывающий сюжет: в свежей статье журнала PNAS ученые рассказывают о том, как обнаружили у землекопов уникальный способ коммуникации — через копрофагию. Но обо всем по порядку.

Некоторые равнее

Помимо физиологических особенностей голые землекопы привлекают внимание научного сообщества своей социальной структурой. В каждой колонии землекопов существует разделение обязанностей. Главная самка — царица — отвечает за размножение, спариваясь с одним или несколькими самцами. Остальные особи заняты более прозаичными делами: рытьем подземных ходов, добычей еды и защитой от хищников, если таковые возникают на горизонте. Разделение труда — редкость в животном мире и встречается в основном у насекомых. Среди позвоночных животных, кроме голого землекопа, подобная эусоциальность присуща только еще одному грызуну — дамарскому пескорою — и, конечно, человеку.

Чтобы удержать свое исключительное право на размножение, царице приходится ограничивать репродуктивное поведение конкуренток. Для этого она подавляет их половое созревание: у всех остальных самок в популяции яичники остаются незрелыми и овуляция не происходит. Судя по всему, ключевым оказывается доминантное поведение царицы — она регулярно «бодается» с другими самками. Возникающий у них при этом стресс подавляет активность гипоталамо-гипофизарной системы, и она не выделяет гормоны, стимулирующие развитие яичников. Но если царица погибает или если ее искусственно удалить из популяции, то половое созревание остальных самок может восстановиться.

В этой истории есть две загадки.

Вот первая: в определенный момент времени (когда царица беременна) у всех членов популяции (и самцов, и самок)

набухают соски

, несмотря на то что в размножении они не участвуют.

А вот вторая: царица никогда не занимается воспитанием собственного потомства после окончания кормления. Эта обязанность возложена на самок-подчиненных, при этом было совершенно непонятно, какой механизм эту заботу о детенышах запускает. Оказывается, на оба эти вопроса есть общий ответ.

Альтруизм поневоле

Группа японских ученых занималась измерением силы материнского инстинкта у неразмножающихся самок голого землекопа. Стимулом служила запись крика детеныша, который обычно сигнализирует о дискомфорте. В ответ на крик самки начинали осматриваться и искать потерпевшего. Интенсивность такого поведения оказалась выше всего во время периода вскармливания детенышей царицей.

Детеныши голого землекопа, ради которых это все. Фото: Mark Dumont / flickr / CC BY-NC 2.0

Детеныши голого землекопа, ради которых это все. Фото: Mark Dumont / flickr / CC BY-NC 2.0

Как правило, у млекопитающих на родительские инстинкты влияют половые гормоны. И действительно, во второй половине беременности как в организме царицы, так и у подчиненных возрастает уровень женского полового гормона эстрадиола. Но у большинства самок недоразвиты половые железы, и гормоны производить некому. Значит, они поступают в организм извне. Ученые предположили, что источником гормонов является царица. Оставалось понять, каким образом гормоны из одного организма попадают в другой. В таких случаях обычно подозревают феромоны или какие-то сходные механизмы обонятельной сигнализации. Однако в случае землекопов известно, что для проявления большинства поведенческих реакций им необходим непосредственный физический контакт. Поэтому окончательное подозрение пало на экскременты.

Эстрадиол выглядит хорошим кандидатом на роль вещества-посредника. Этот гормон относится к стероидам, поэтому довольно устойчив, не переваривается в кишечнике и выделяется с экскрементами. Кроме того, он может всасываться целиком, как и другие родственники холестерина. Чтобы проверить, передается ли эстрадиол через экскременты, самок кормили фекалиями небеременной царицы с добавлением эстрадиола. Эффект не заставил себя ждать — сдобренные гормоном экскременты тоже провоцировали родительское поведение.

А как же нос?

Голые землекопы в очередной раз оказались хитрее, чем можно было предположить. Подавление половой активности конкурентов посредством гормонов известно и у других видов, например у мышей: концентрация эстрадиола в моче одной мыши может нарушить имплантацию зародыша у другой.

Но передача гормонов посредством копрофагии — это новое слово в социальной коммуникации. Больше, насколько нам известно, никто до такого не додумался.

Однако этот сложный способ является, судя по всему, еще одним следствием специфического образа жизни землекопов.

В подземных ходах, где они обитают, практически не встречаются хищники. А значит, нет потребности в чутком распознавании запахов. Кроме того, вентиляция в подземелье работает плохо, поэтому запахи не распространяются на дальние расстояния. Как следствие, у голых землекопов обоняние развито плохо и практически не участвует в социальной жизни. Пришлось адаптировать для целей коммуникации другой механизм — копрофагию, которая развита хорошо и является приспособлением к ограниченности ресурсов. Правда, экскременты тоже не передаются на расстоянии, но для успешной заботы о потомстве достаточно нескольких самок, которые находятся в непосредственном контакте с царицей и ее детенышами.

А что происходит у дамарского пескороя — второго эусоциального грызуна? Его колония устроена похожим образом: там тоже есть самка-царица и множество неполовозрелых и неразмножающихся самок. Однако никаких гормональных механизмов коммуникации у них пока не обнаружено. Какой неожиданный способ взаимодействия придумали эти грызуны, остается только гадать.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Летучая мышь и тайное войско

Шестая история о фантастических тварях и о том, чему они нас могут научить

Они живут там, куда доползет не каждый дипломированный биолог. Они ставят с ног на голову наши представления о том, как должен работать живой организм. Они умеют то, о чем мы можем только мечтать. А мы? Завидуем. Отправляемся за ними в долины, глубины и трясины. Тратим лучшие годы жизни и фамильное наследство на поиски их секретов. Некоторые из них нам всерьез угрожают: их организм, вероятно, содержит сотни неизвестных науке вирусов. При этом сами они от вирусов не страдают и вообще живут дольше, чем мы могли бы предположить. Что сделало летучих мышей неуязвимыми и смертоносными одновременно?
Добавить в закладки
Комментарии

Год назад «Чердак» писал об устрашающих предсказаниях американских ученых: они проанализировали данные о вирусах, пришедших к человеку от разных групп млекопитающих, и предложили свой прогноз на будущее. Согласно ему, каждый вид летучих мышей в среднем носит в себе 17 потенциально опасных для нас вирусов (для сравнения: каждый вид грызунов или приматов — 10). Более того, именно вирусы, которые дарят нам рукокрылые, отличаются особенной «злостью» и вызывают самые жестокие эпидемии, например лихорадки Эбола или атипичной пневмонии SARS. Чем же так особенны летучие мыши?

Недавно в летучих мышах Mops condylurus и Chaerephon pumilus (на фото) нашли шестой вид вируса Эболы. Им еще не болел ни один человек. Фото: Natalie Weber / iNaturalist.org / CC BY-NC 4.0
Недавно в летучих мышах Mops condylurus и Chaerephon pumilus (на фото) нашли шестой вид вируса Эболы. Им еще не болел ни один человек. Фото: Natalie Weber / iNaturalist.org / CC BY-NC 4.0

Вредные, но родные

Для того чтобы жить бок о бок с целой армией вирусов, нужно научиться ими не болеть. И действительно, летучие мыши практически не гибнут от вирусных заболеваний и в большинстве случаев не проявляют никаких симптомов. По крайней мере, если речь идет о РНК-вирусах — ДНК-вирусы иногда все же оказываются смертельны. [ ... ]

Читать полностью

Гравитационную постоянную то ли уточнили, то ли нет

Для разных методов измерения гравитационная константа по-прежнему разная, и физики не знают почему.

Международная группа ученых, куда входил Вадим Милюков из ГАИШ МГУ, попробовала рассчитать значение гравитационной постоянной — важнейшей физической константы, определяющей, как сильно тела притягиваются друг к другу. Исследователи считают, что смогли заметно повысить точность измерения константы.
Добавить в закладки
Комментарии

Но у тех же исследователей измерения разными методами с «уточненной» константой все равно дали разные результаты — по неизвестным причинам. Это означает, что гравитационная постоянная и дальше будет оставаться самой «скандальной» из известных физических констант. Соответствующая статья опубликована в Nature.

Фундаментальные константы крайне важны для основных физических расчетов, ведь константа входит в огромное количество формул и, таким образом, именно уровень точности ее измерения определяет уровень точности почти любых физических расчетов. За последние сто лет прогресс в этой области был огромным — например, скорость света измерена с ошибкой в районе четырех миллиардных, что позволяет чрезвычайно точно предсказывать и обнаруживать целый ряд релятивистских эффектов (явления, происходящие при скоростях, сравнимых со скоростью света).

Однако гравитационная постоянная — исключение на этом фоне. Как известно, сила тяготения между двумя телами равна произведению квадратов их массы, деленному на квадрат расстояния между ними и умноженному на G, или гравитационную постоянную. Впервые ее измерил Кавендиш еще в XVIII веке при помощи чрезвычайно простого и остроумного устройства — крутильных весов. Они состоят из двух грузов на коромысле, которое, в свою очередь, подвешено за нитку и может свободно вращаться. Когда к одному из грузов подносят внешнее тело заранее известной массы, его гравитация отклоняет к себе подвешенный груз и нитка, на которой вывешено коромысло, начинает слегка закручиваться.

С этой константой есть сразу две проблемы. Во-первых, измерять ее на крутильных весах точно очень тяжело: гравитационное взаимодействие много слабее электромагнитного и иных, поэтому крутильные весы отклоняются совсем слабо, что затрудняет точное измерение. Во-вторых, попытки по-разному измерить гравитационную постоянную стабильно дают разные результаты. Скажем, с помощью крутильных весов это делают двояко — и так, как мы описали выше, и иначе, когда коромысло крутильных весов до измерения не неподвижно, а свободно вращается туда-сюда, а влияние сторонних гравитирующих тел, подносимых к весам, измеряют по изменению периода вращения таких весов. И вот почему-то первый и второй методы всегда дают слегка разные результаты, а почему — никто не знает. [ ... ]

Читать полностью

Двойная спираль ИБХ РАН

Мыши, грибы, растения, белки и пептиды — фоторепортаж из Института биоорганической химии РАН

Ключевые компоненты живой клетки — белки и пептиды (короткие белки) — могут служить маркерами происходящих в клетке изменений. С их помощью можно диагностировать онкологические заболевания на ранних стадиях. А изучение молекулярно-клеточного взаимодействия в движении и рассмотрение пептидного состава сыворотки и плазмы крови помогут в разработке нового поколения противоинфекционных лекарств. Такие исследования проводятся в Институте биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) при поддержке Российского научного фонда.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники ИБХ РАН уже собрали целую коллекцию образцов эмбриональных, опухолевых и здоровых тканей человека и нашли группу белков, которая отвечает за развитие самого сложного для лечения вида рака — рака поджелудочной железы. Кроме того, ученые создали простой и дешевый способ синтеза нуклеотидов — соединений, которые приводят к гибели опухолевых клеток и останавливают развитие вирусов в организме. Эти и многие другие разработки Института биоорганической химии РАН станут хорошей фундаментальной опорой для дальнейших исследований и выхода на создание социально значимых вещей.

Фото: Институт биоорганической химии РАН. Станислав Любаускас / Chrdk.

Фото: Институт биоорганической химии РАН. Станислав Любаускас / Chrdk.

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова (ИБХ) РАН — крупнейший центр физико-химической биологии и биотехнологии в России. Здесь работает более 1000 сотрудников в более чем 40 лабораториях.

В 1978 году Юрий Овчинников, академик, второй директор ИБХ РАН, пытался установить структуру мембранного белка бактериородопсина — реагирующего на свет белка, применимого во многих областях жизни, особенно в голографии и микроэлектронике. В условиях жесткой конкуренции лаборатория Овчинникова опередила лабораторию лауреата Нобелевской премии Хара Гобинда Корана и первая расшифровала структуру этого белка. Сегодня изучение мембранных белков, начатое Овчинниковым, является одним из наиболее актуальных направлений в постгеномных исследованиях. [ ... ]

Читать полностью