Согласно анализу ДНК, проведенному группой эволюционных биологов под руководством Карины Шлебуш и Люси Гаттепай из Уппсальского университета, популяция, проживающая в аргентинских Андах, является носителем варианта гена, который, вероятно, помогает эффективно выводить мышьяк из организма. В своей работе, опубликованной в 2015 году, исследователи отметили, что адаптация к токсическому стрессору окружающей среды привела к увеличению частоты защитных вариантов гена AS3MT, что стало первым свидетельством адаптации человека к токсическому химическому веществу.

Особый интерес ученых вызывал отдаленный высокогорный город Сан-Антонио-де-лос-Кобрес, расположенный на плато Пуна-де-Атакама на высоте около 3775 метров. До 2012 года, пока там не была установлена система фильтрации, питьевая вода содержала примерно 200 микрограммов мышьяка на литр, что превышает рекомендуемую Всемирной организацией здравоохранения норму (10 микрограммов) в 20 раз. Несмотря на это, регион был заселен людьми на протяжении как минимум 7–11 тысяч лет, и эта способность противостоять опасному уровню мышьяка долгое время оставалась загадкой для науки.

Разгадку удалось найти на генетическом уровне. Исследователи собрали образцы ДНК у 124 женщин из Сан-Антонио-де-лос-Кобрес, чей профиль метаболитов мышьяка в моче соответствовал данным более раннего исследования 1995 года, демонстрируя необычную эффективность переработки токсина. Сравнив эти образцы с геномными данными из Перу и Колумбии, ученые обнаружили, что у жителей Аргентины присутствует особая группа генетических вариантов в области гена AS3MT, который играет ключевую роль в метаболизме мышьяка.

Эти варианты встречались у аргентинской популяции значительно чаще, чем у генетически схожих групп из соседних стран. Исследование показало, что данные генетические особенности позволяют организму более эффективно преобразовывать мышьяк в формы, которые легче выводятся с мочой. Это снижает накопление наиболее токсичных промежуточных соединений, в частности монометиларсина (MMA), и способствует выведению менее опасной диметилированной формы (DMA). Такой механизм идеально согласуется с ранее наблюдавшейся способностью местных женщин быстро и безопасно избавляться от яда.

Ученые подчеркивают, что, хотя загрязнение мышьяком распространено во многих регионах мира, лишь немногие сообщества на протяжении столь долгого времени живут в условиях столь высокой экспозиции. Тысячелетнее проживание в экстремальных условиях привело к тому, что естественный отбор закрепил признаки, снижающие уязвимость к токсическому эффекту мышьяка. Более поздние исследования также указывают на то, что подобные генетические сигналы могут встречаться и в других андийских популяциях, сталкивающихся с поколениями воздействия этого металлоида, что подтверждает теорию о развитии генетической толерантности в ответ на долгосрочное экологическое давление.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.

The post Естественный отбор наделил жителей высокогорья Аргентины геном защищающим от отравления мышьяком first appeared on News-Sci.ru.

Ранее наука уже выделяла отдельные гены, связанные с долголетием. Однако данное исследование пошло дальше, задавшись вопросом, вносят ли свой вклад в эту сложную систему, где переплетаются генетика, окружающая среда и образ жизни, древние популяции. Учёные проанализировали геномы 333 итальянских долгожителей и сравнили их с 103 древними геномами предковых групп европейцев.

Результаты показали поразительное сходство: итальянские столетние жители, как и население Италии в целом, имеют более выраженное генетическое родство с западноевропейскими охотниками-собирателями — первыми обитателями континента после отступления ледников. Оказалось, что каждое небольшое увеличение доли ДНК этих древних предков повышает шансы человека стать долгожителем на 38 процентов, причём этот эффект особенно выражен у женщин.

Исследователи объясняют этот феномен суровыми условиями, в которых жили послеледниковые популяции. Необходимость выживать в неблагоприятных обстоятельствах заставила организм этих людей укрепить защитные механизмы и энергообмен. Эти эволюционные адаптации, закрепившиеся в генах, теперь, спустя тысячелетия, способствуют экстремальному долголетию их потомков в Италии — стране с самым высоким процентом столетних жителей в мире. Таким образом, исследование демонстрирует, как испытания далёкого прошлого могут передавать по наследству не только память, но и физическую resilience, буквально продлевая жизнь будущим поколениям.

The post Гены ледникового периода: учёные нашли причину долголетия итальянских долгожителей first appeared on News-Sci.ru.

Исследования показали, что этот черный гриб, относящийся к роду Cladosporium, не избегает радиации, а, напротив, проявляет к ней уникальный интерес. Ключом к его выживанию стал меланин — тот же пигмент, который присутствует в коже человека. Первоначально ученые полагали, что меланин просто защищает клетки гриба. Однако в 2007 году было сделано революционное открытие: под воздействием радиоактивного цезия некоторые меланизированные грибы росли на 10% быстрее. Это навело на мысль, что они не просто защищаются, а используют энергию ионизирующего излучения для метаболизма, подобно тому, как растения используют солнечный свет. Этот процесс был назван радиосинтезом.

«Энергия ионизирующего излучения примерно в миллион раз выше энергии видимого света, используемого в фотосинтезе, — объяснила ядерный ученый Екатерина Дадачова. — Нужен очень мощный преобразователь энергии, и мы считаем, что меланин способен на это — преобразовать излучение в пригодную для использования энергию».

Это открытие заинтересовало международное научное сообщество, и образцы чернобыльского гриба Cladosporium sphaerospermum были доставлены на Международную космическую станцию (МКС). Эксперимент подтвердил его невероятный потенциал. В условиях интенсивного космического излучения грибок не только выжил, но и процветал, его темпы роста превысили показатели контрольных образцов на Земле в 1,21 раза. Более того, разрастаясь, грибковая биопленка сама стала экраном, заметно ослабляя радиационный фон.

Это свойство открывает новые горизонты для освоения космоса. Галактическое космическое излучение, состоящее из заряженных частиц от взрывающихся звезд, представляет собой главную опасность для космонавтов за пределами магнитосферы Земли. Традиционная защита из тяжелых металлов дорога и непрактична для запуска. Чернобыльский же гриб предлагает биологическую альтернативу. Специалисты, такие как астробиолог NASA Линн Дж. Ротшильд, рассматривают концепцию «мико-архитектуры» — выращивания на Луне или Марсе среды обитания из грибных структур. Такие живые стены могли бы не только служить укрытием, но и постоянно самовосстанавливаться, обеспечивая защиту от радиации и радикально снижая затраты на космические миссии.

Таким образом, организм, колонизировавший одно из самых токсичных мест на Земле, в будущем может стать ключом к защите человека при покорении далеких планет.

The post Чернобыльский грибок открыл путь к радиосинтезу и космической защите first appeared on News-Sci.ru.

У пещерных пауков обнаружены не только уникальные модели поведения, но и генетические отличия от их сородичей, обитающих на поверхности, что указывает на адаптацию к изолированной среде обитания. Серная пещера представляет собой подземную сеть соединенных известняковых камер, вход в которую находится в Греции, а основная часть простирается в Албанию. Этот паучий мегаполис был впервые замечен в 2022 году любителями-спелеологами, которые сообщили ученым о странном шелковом пространстве.

Последующие визиты ученых в пещеру позволили понять ее уникальную экосистему. Дело не только в масштабах — массивные стены пещеры покрыты паутиной, — но и в сосуществовании: хотя оба вида пауков довольно распространены, ни один из них ранее не наблюдался в колониях, не говоря уже о мирном соседстве друг с другом. Исследования показали, что воронковые пауки-ткачи занимались строительством общей паутины, а пауки-лининоги просто воспользовались гостеприимством и поселились внутри.

Ученые установили, что обширное паутинное полотно состоит из тысяч отдельных воронкообразных сетей, которые перекрываются и соединены между собой. Генетический, микробиомный и изотопный анализы выявили отчетливые пещерные линии, изолированные от родственников с поверхности и не имеющие признаков обмена популяциями. Поколения изоляции изменили как их гены, так и кишечные микробы. Колония, по-видимому, полностью отрезана от внешнего мира.

Изотопный анализ помог разгадать пищевую цепочку. Оказалось, что пауки питаются не насекомыми, случайно залетевшими в пещеру, а теми, что родились непосредственно в ней. Как следует из названия, Серная пещера богата серой, что поддерживает экосистему, основанную на серных метаболизирующих микробах, существующих без солнечного света. В пещере хемоавтотрофные микробы образуют микробные маты, которые привлекают таких хищников, как многоножки, комары-звонцы, изоподы, жуки, ногохвостки и других членистоногих. Изоподы и ногохвостки поедают микробов; комары и пауки питаются изоподами и ногохвостками; а пауки также обильно потребляют популяцию комаров. Наиболее густо покрытые паутиной участки стены пещеры находились именно в тех местах, где комары были наиболее многочисленны.

Научная ценность этой находки огромна. Пещера представляет собой уникальный пример того, как пауки, обычно обитающие на поверхности, не только адаптировались к хемоавтотрофной пещерной экосистеме, но и изменили свое социальное поведение, чтобы процветать в ней. Даже в самых темных и, казалось бы, негостеприимных уголках планеты жизнь находит путь. Иногда она даже плетет паутину. Открытие было опубликовано в журнале Subterranean Biology.

The post В пещере на границе Греции и Албании обнаружена гигантская паутина, претендующая на звание крупнейшей в мире first appeared on News-Sci.ru.

Новое исследование, недавно опубликованное в журнале Plos One, было сосредоточено на стабилиментуме – замечательном структурном украшении. Команда итальянских исследователей из ряда европейских университетов в течение трёх лет, с 2018 по 2020 год, изучала стабилиментумы, создаваемые тремя различными популяциями пауков Argiope bruennichi. Эти пауки плетут характерные зигзагообразные узоры вдоль радиальных нитей своей паутины. Исследование предполагает, что эти зигзаги играют ключевую роль в помощи паукам обнаруживать добычу, попавшую в их сети.

Зигзагообразный узор далёк от чисто декоративного; он напрямую влияет на то, как сигналы распространяются по паутине, демонстрируя ещё одно чудо природного интеллекта. Учёные всегда были очарованы спиральными, колёсообразными сетями, а огромное разнообразие и сложность этих «орнаментальных структур» давно указывали на то, что они выполняют какую-то важную функциональную роль. Однако функция стабилиментума была предметом интенсивных и непрекращающихся дебатов. Ранее выдвигались предположения, что эти структуры стабилизируют паутину, защищают пауков от ультрафиолетовых лучей, собирают воду или даже визуально привлекают или отпугивают добычу.

Хотя защита от хищников остаётся широко принятой функцией, исследователи в рамках этого нового исследования выбрали новый ракурс: они оценивали вибрации, проходящие через шёлк. Объединив обширные полевые наблюдения с компьютерным моделированием, эта работа прояснила механическую роль стабилиментумов. После цифрового изображения шести различных типов стабилиментумов исследователи смоделировали распространение вибраций через различные сети с помощью компьютерных симуляций. Когда добыча ударяла в паутину перпендикулярно, создаваемые волны не затрагивались стабилиментумами. Однако если добыча застревала в паутине и начинала биться, стабилиментумы успешно передавали сигнал тревоги на большую площадь сети. Это эффективно предупреждало паука, который мог находиться, образно говоря, «в другой части своего дома».

Авторы исследования пояснили, что данное исследование раскрывает, что декоративная стабилимента в паутинах Argiope bruennichi – это не просто украшение, поскольку она тонко меняет характер распространения определённых вибраций по сети. Пауки – невероятно терпеливые охотники, и они не могут позволить себе пропустить сигнал о пойманной пище. Вплетая эти зигзаги, они, по сути, дают своему сигналу обнаружения добычи решающее усиление. Авторы также заявили, что полученные результаты могут вдохновить на создание новых био-вдохновлённых материалов с настраиваемыми упругими свойствами.

Исследование доступно в журнале PLOS One.

The post Паучий орнамент оказался секретной системой оповещения о добыче first appeared on News-Sci.ru.