Ученые объяснили, как рыба-хамелеон «видит» кожей
Используя два слоя клеток кожи, длинноперый губан способен не только изменять ее цвет, но и «видеть» ее изнутри, подстраивая раскраску под изменяющиеся условия среды даже после смерти. Исследование американских ученых позволит найти новые подходы к разработке методов сенсорной обратной связи для роботизированных конечностей и беспилотных автомобилей.
Динамическое изменение цвета (ДИЦ) — метод маскировки некоторых видов животных, способных достаточно быстро изменять окрас своей кожи в зависимости от внешних условий среды. Причем, в отличие морфологического изменения цвета, происходящего от нескольких дней до месяцев, динамическое или физиологическое изменение происходит за несколько минут или еще быстрее. Скорость в этом случае обычно достигается за счет регуляции процесса быстрыми нейронными сигналами, а не медленными изменениями в синтезе гормонов.
Сегодня известно множество животных, способных к ДИЦ. Среди них — и головоногие моллюски, и земноводные, и рептилии, и некоторые виды рыб. Причем во всех этих случаях в основе процесса ДИЦ лежит регулирование специализированных клеток кожи, называемых хроматофорами. Они меняют цвет за счет внутриклеточной реорганизации пигментных гранул, кристаллов или отражающих пластинок.
Помимо хроматофоров, кожа динамически изменяющих цвет животных — от осьминогов до гекконов — содержит еще и клетки, богатые светочувствительными белками опсинами, похожими на те белки, что присутствуют в клетках сетчатки глаз (как палочки и колбочки у человека). Тем не менее неясно, как именно связана работа хроматофоров и опсинов при изменении окраса животных: участвуют ли в процессе обычное зрение и центральная нервная система, или ДИЦ достигается независимо, лишь посредством локального взаимодействия между клетками кожи?
Для изучения этого вопроса группа американских биологов буквально рассмотрела под микроскопом кожу длинноперого губана Lachnolaimus maximus — рифовой рыбы, известной своей способностью к изменению цвета от белого до красноватого и пятнисто-коричневого даже некоторое время после смерти. Механизм ДИЦ у L. maximus оказался основан на двух слоях клеток кожи: верхний состоит из хроматофоров, наполненных гранулами трех видов пигментов (красного, желтого или черного цвета), а под ним расположен слой клеток, содержащих светочувствительные белки.
Значит, свет, попадающий на кожу, должен сначала пройти через хроматофоры, прежде чем достигнет светочувствительного слоя. При этом, если гранулы пигмента скапливаются в определенном месте хроматофоров, то последние становятся более проницаемыми для света. В противном случае, когда пигмент равномерно распределен по клетке, она приобретает соответствующий цвет. На эти изменения реагируют нижележащие клетки через белки опсины и по системе обратной связи влияют на распределение пигментов в хроматофорах.
Хотя точный механизм этой связи авторы работы не уточнили, они предполагают, что сначала сигналы к изменению цвета кожи L. maximus улавливают из окружающей среды при помощи обычного зрения. После чего в хроматофорах происходят изменения плотности распределения пигментов, которые контролируют кожные фоторецепторы для более точной настройки камуфляжа.
Таким образом, рыбы губаны способны в каком-то смысле «видеть» цвет своей кожи и оперативно изменять его при необходимости. Однако исследователи подчеркнули, что кожа L. maximus не равноценна глазу, ведь она не связана зрительными нервами с головным мозгом рыбы и не способна формировать изображения.
По словам авторов, их исследование может дать старт разработке новых методов сенсорной обратной связи для таких устройств, как роботизированные конечности и беспилотные автомобили, которые должны точно настраивать свои характеристики, не полагаясь исключительно на зрение или видеокамеру.
Подробности исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
В настоящее время для выращивания сельскохозяйственных культур используют минеральные и органические удобрения. Проблема в том, что неорганические соединения со временем закисляют почву и при длительном или избыточном внесении способствуют накоплению в ней тяжелых металлов. Органические удобрения могут содержать болезнетворные бактерии и антибиотики, которые вредят почвенной микрофлоре. Поэтому в качестве альтернативы ученые рассматривают возможность использования в качестве удобрения микроводорослей, обитающих в пресных и морских водах. Однако их массовому применению в сельском хозяйстве мешает высокая себестоимость производства. Ученые Пермского Политеха впервые нашли способ сделать такое удобрение более доступным. Они вырастили микроводоросли на дымовом газе, имитирующем газовые выбросы промышленных предприятий, который обычно выбрасывают в атмосферу. Испытания показали, что длина и масса проростков увеличились на 13 процентов, всхожесть выросла до 97 процентов, а скорость прорастания — на шесть процентов. При этом новое удобрение более безопасно: оно не накапливает токсины, полностью разлагается и не содержит патогенов и антибиотиков.
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Ученые Института истории материальной культуры РАН завершили первый этап комплексного проекта по изучению перехода от мезолита к неолиту в Юго-Восточной Прибалтике. Спустя 50 лет после экспедиций выдающегося ученого ИИМК РАН Владимира Тимофеева специалисты вернулись на ключевые памятники Калининградской области, чтобы с помощью современных методов ответить на вопрос о появлении глиняной посуды в регионе аномально поздно — лишь в V тысячелетии до нашей эры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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