Выход на сушу стоил позвоночным способности к регенерации
Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.
Большую часть своей истории жизнь на Земле в действительности была исключительно «жизнью в воде». Ситуация начала меняться лишь в начале палеозойской эры, когда на суше показались первые примитивные растения — потомки зеленых водорослей, грибы и беспозвоночные вроде скорпионов.
Хордовые, а точнее — животные с позвоночником, выбрались на берег заметно позже, когда там уже была некоторая компания. Первые следы позвоночных на суше оставили «рыбоноги» (fishapod) вроде тиктаалика, переходного звена между рыбами и амфибиями.
Позднее именно позвоночные стали самыми крупными животными наземно-воздушной среды жизни и ключевым компонентом ее экосистем. От первопроходцев-земноводных (или амфибий) произошли рептилии, а затем млекопитающие и птицы. Однако господство позвоночных на суше обернулось для них утратой: они намного хуже регенерируют, чем так называемые анамнии (низшие позвоночные) и многие беспозвоночные.
Действительно, рыбы и амфибии с легкостью и довольно быстро отращивают крупные части своего тела в случае потери — скажем, если их кто-то откусил. Например, аксолотль может восстановить после ампутации конечности, сердце и даже головной мозг.
Совсем другое дело — рептилии и тем более птицы с млекопитающими. Есть лишь отдельные исключения вроде ящериц, способных к регенерации хвоста после утраты, в том числе намеренного отбрасывания. Остальные же наземные позвоночные (амниоты) не могут вернуть себе даже потерянный палец. Их возможности к самовосстановлению ограничены заживлением ран и «отращиванием» отдельных органов, например печени.
Ученые из ИБХ РАН и РНИМУ — авторы новой публикации в журнале Biology Reviews — решили выяснить, как связана потеря регенеративных способностей со сменой среды жизни. Исследователи предположили, что те резко снизились из-за появления у позвоночных новых признаков, которые были важнее для освоения суши: усложнения иммунитета, ороговения поверхности кожи, перехода к теплокровности (гомойотермии), а также увеличения размеров тела.
Эволюционная перестройка отразилась на геномах животных: они потеряли множество генов и регуляторных областей ДНК (энхансеров), которые помогали их предкам. Теперь такие ограничения зафиксированы в геномах высших позвоночных, включая человека.
Ученые отметили, что животные разучились восстанавливать свой организм заметно раньше, чем растеряли нужные для этого гены. В общей сложности таких около 150 — у рыб и амфибий они нужны для ранней стадии регенерации, которая начинается сразу после травмы. В отличие от генов, которые включаются позднее, ранние гены регенерации не влияют на эмбриональное развитие организма, так что их удаление не привело к фатальным для животных последствиям.
Из новой статьи также следует, что самый перспективный способ восстановить конечность у человека — для начала создать ее эмбриональный зачаток. Его можно получить на основе индуцированных стволовых клеток с помощью тканевой инженерии. В дальнейшем такая «заготовка» должна вырасти в полноценную руку или ногу.
Telegram 
Дзен 
VK Британские физики впервые визуализировали процесс, при котором две отрицательно заряженные молекулы ДНК сближаются и пристыковываются друг к другу точно в местах с одинаковым генетическим кодом вопреки ожидаемому отталкиванию. Прямое наблюдение этого механизма подтвердило 20-летнюю гипотезу и раскрыло фундаментальные процессы восстановления генома, деления клеток и развития онкологических заболеваний.
Японские ученые выяснили, что даже короткий вдох аромата свежесваренного кофе способен быстро улучшить эмоциональное состояние и уменьшить уровень стресса. У молодых участников эксперимента всего за пять минут вдыхания кофейного аромата снизились показатели тревожности, усталости и подавленности. При этом частота сердечных сокращений практически не изменилась.
Падение астероида примерно 66 миллионов лет назад запустило цепь событий, которые привели к вымиранию нептичьих динозавров. Однако некоторые группы пресмыкающихся пережили эту катастрофу и начали быстро восстанавливаться. Всего через несколько сотен тысяч лет после случившегося в реках Северной Америки уже охотился двухметровый хищник с необычными зубами, способными дробить твердую пищу. Его остатки помогли ученым понять, как аллигаторы развивались практически сразу после вымирания.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии