Биология

Ссылка на наш ролик

Это мой второй текст на Хабре. Он плавно вырос из первой статьи «Молекулярная биология и Houdini летом двадцатого».

Мы закончили наш новый (второй) ролик 12 апреля 2021 года, в День космонавтики. Дата получилась случайной — я очень хотел закончить работу в понедельник. Но это оказалось идеальное совпадение.  

Поехали!

Вот приблизительный диалог, который состоялся у нас с Валерией (молекулярный биолог) на старте проекта:

— А давайте сделаем английскую озвучку к нашему ролику про иммуноглобулин?

— А давайте.

— И заменим ротавирус на коронавирус. Они же очень похожи. 

— Да.

— Часть сцен нам даже не нужно будет переделывать. 

— Да.

— И перейдём с CPU-рендера на GPU. Откажемся от Blender в пользу DaVinchi Resolve. Тайминг у нас останется тот же — одна минута. Звук и вирус. Думаю, за пару месяцев мы всё закончим.

— Ага, наверное.

Лабораторные мыши являются маленькими друзьями учёных. Данные полученные в процессе изучения их поведения сильно приближают нас к пониманию многих эволюционных процессов происходящих в мире живых существ. Мы можем изучать природу происхождения различных болезней, например, таких, как рак [1], или можем проследить эволюционные связи мозга [2] млекопитающих и человека на основе мышиных моделей. Сегодня я как раз хочу поговорить о мышином мозге и мозге человека, важными результатами работы которых, является конечный продукт в виде различных форм разума [3;4].

Каждый из нас наверно задумывался о физическом страдании животных, которых мы едим. Далеко не всегда эти животные содержатся в должных условиях, удовлетворяющих пяти свободам животных, о которых я писал ранее [1]. Плюсом ко всему в связи с увеличением коровьего бешенства [4], люди опасаются появление массовой пандемии этого недуга и в своей популяции. 

Боль - это негативное аффективное состояние, возникающее в результате повреждения или воспаления тканей. Поскольку боль вызывает сильные не приятные ощущения сравнимые с отвращением, то облегчение от природы её возникновения является полезным для животного. Животные стараются избегать ситуации, в которых они могут испытывать боль, а если они всё-таки её испытали, то они стараются ретироваться в такие места, где смогут получить облегчение от боли.

Однажды, в далёком 1977 году, июньским днём в верховьях реки Колымы на территории Магаданской области, не покладая рук и не жалея сил бравые товарищи с лопатами и не менее бравые сотоварищи рабочие бульдозеристы из старательской артели под звучным названием «Знамя», расчищали площадку для промывки золота во имя светлого, великого и прекрасного будущего советского коммунизма [1].

Митохондрии - это эукариотические органеллы, которые когда-то давно были бактериями. Конечно кто-то может возразить, что это всего лишь гипотеза, однако эта гипотеза уже давно переросла в эндосимбиотическую теорию и является общепринятой в кругах учёных.
Так уже давно считается, что митохондрии произошли когда-то от альфа-протеобактерий, вероятно, два миллиарда лет назад.

Термин «живое ископаемое» был впервые введен Чарльзом Дарвином в его фундаментальном труде «О происхождении видов» в 1859 году. Ученый тогда обратил внимание на анатомическое строение утконосов и лепидосирен (вид двоякодышащих рыб). Он предположил, что эти животные в процессе эволюции морфологически изменяются очень медленно, ввиду отсутствия сильной конкуренции и резких изменений в окружающей среде.

Лабораторные животные — это одомашненные животные, которые содержатся специально в качестве животных моделей для опытного эксперимента. Они являются биологическим сырьём для различных исследований и тестирований, различного обучения и производства биомедицинских материалов. Эти животные зачастую содержатся в специальных вивариях и служат модельными животными для заражения болезнями человека, или болезнями, которые могут передаваться от животных к человеку.

Существует методика проведения исследований на подопытных организмах. Эту методику можно разделить на две части:

1 часть. Техника Ex vivo, что с латыни означает за пределами жизни человека

Суть данной техники заключается в перенесении части тканей или органов из организма в искусственную внешнюю среду. При этом обычно используются живые клетки или ткани, извлечённые из живого организма и выращенные (или сохранённые) в стерильных лабораторных условиях в течение нескольких дней или недель в чашках Петри. Такие клетки в будущем изучаются In vitro (с лат. — «в стекле») т.е. «в пробирке» и служат образцами поведения организма в целом, как следствие — сокращается потребность в экспериментах над животными и человеком.

В 1946 году учёный палеонтолог Чарльз Уитни Гилмор просматривал найденные окаменелости тираннозавроидов (*) с целью дальнейшей их классификации и изучения. Блуждающий взгляд палеонтолога полного научного любопытства и энтузиазма, присущего великим учёным, исследователям и изобретателям пал на небольшой, но почти полный череп из Монтаны, который лежал среди многочисленных окаменелостей. Он и не догадывался, что этот череп принадлежал самому расхайпованному доисторическому хищнику, у которого впереди будет очень большая история открытий (рис.1).

Чтобы ответить на этот вопрос, в научном исследовании необходимо определиться с целью, задачами и методами, и изучаемыми материалами. Для этого нужно постараться предварительно поставить гипотезу, которая облегчит нам понимание того, чего мы хотим, а следовательно, позволит нам выбирать материалы исследования. В качестве гипотезы можно опираться на ваши знания в области классификации групп животных. Однако, если у Вас нет таких знаний и Вы не хотите страдать в поисках этих знаний в полях, лесах и лабораториях, то Вы можете стать продвинутым пользователем интернета и воспользоваться удобном сайтом lifemap [1], который отображает филогенетическое древо всех животных. Если же вы не продвинутый пользователь, то Вы можете просто воспользоваться википедией. Стоит отметить, что для учёного сайт Lifemap является таким же примитивным, как и википедия, но не бойтесь начать с малого, ведь википедия может послужить толчком к эволюции от простого к сложному. Поэтому пойдёмте эволюционировать на вики вместе. Для этого зайдём в поисковик и посмотрим информацию о нужных нам группах, с которыми в будущем нам предстоит работать, на данном сайте. Первые в списке у нас медвежьи. На странице сайта нам не нужно досконально изучать строение, размножение и образ жизни медведей. Нам нужны три вещи:

1) Раздел научной классификации.

2) Раздел филогенетики.

3) Краткая сводка классификации, которая отображена в верхнем правом углу под картинкой с научной классификацией.

Переходим в раздел научной классификации и смотрим список родов в семействе медведей, предварительно выписав название этого семейства на латыни (Ursidae). Нам понадобятся названия всех родов на латыни, которые есть в семействе. Их лучше также выписать.

Несколько месяцев назад мы обсуждали такое интересное явление под названием эволюционные анахронизмы, с помощью которых мы постарались объяснить причину того, почему у авокадо такая большая косточка. Наш пост на эту тему авокадо был опубликован в замечательном портале антропогенез [2]. Тем не менее не все люди согласны с этой позицией и выражают критику данной гипотезы рассказывая нам о том, что мегафауна не могла и не может повлиять на выживаемость растений. От части они будут правы, но только в тех случаях, для которых доказано, что выживаемость семян не зависит/зависело в большей степени от мегафауны в виде вымерших мастодонтоподобных животных и нынешних тапиров, а также заменителей мегафауны в виде домашнего скота.

Так как эти семена вполне спокойно разносятся и без них с помощью крупных попугаев (например Ара) и разных макак, роль мегафауны с этой позиции остается весьма спорной и ставит под сомнение господствующее положение гипотезы эволюционных анахронизмов. Такими семенами могут быть крупные семена плодовых пальм произрастающих в Амазонии [1]. В тоже время последнее исследование этого года не опровергает роль эволюционных анахронизмов для некоторых растений нового света и для большинства растений старого света [4]. Подробнее об этом мы поговорим в другой раз, когда подвергнем критики гипотезу эволюционных анахронизмов.

Тем не менее с точки зрения гипотез выдвинутых нашими подписчиками и подписчиками портала «антропогенез», единственное на что может повлиять мегафауна — это максимум только на распространение семян. Ошибка заключается в том, что они совершенно не берут во внимание тот факт, что выживаемость семян зависит во многом от их распространения. Именно поэтому наши подписчики и подписчики паблика «антропогенез» с этой точки зрения ошибаются.

Сегодня я хочу рассмотреть вопрос о распространении семян растений, которые претендуют именно на роль эволюционного анахронизма [3]. Речь как вы поняли из названия пойдёт о растениях подобных манго, которые произрастают в лесах Восточной Азии и употребляются в пищу чаще всего носорогами, слонами и тапирами, где слоны и носороги являются главными представителями современной мегафауны, которые собственно и являются главными распространителями данных семян.

Щитней, в частности щитней вида Triops cancriformis часто называют «живыми ископаемыми». Ранее в фанерозое я рассказывал о абсолютно доказанном живом ископаемом — коморской латимерии , чей генотип и морфология якобы практически не изменились за многие миллионы лет эволюции.

Щитни, в том числе щитни вида T. Cancriformis имеют похожую историю, ведь согласно русскоязычной википедии они не изменялись около 200 миллионов лет! Более того, именно этот вид щитней якобы обитал уже в позднем Триасе, о чём свидетельствовали остатки этого вида найденные учёными в отложениях возрастом в 237-200 миллионов лет [1].

В конце 1895 г. на юге Чилийской Патагонии, в нескольких милях от побережья фьорда Ультима-Эсперанса, группой энтузиастов из шести человек, во главе с отставным немецким офицером Эберхардтом была обнаружена сеть пещер. В одной из этих пещер Эберхардт обнаружил свежую (как ему казалось) шкуру неизвестного животного, которую он оставил у себя в качестве трофея.

Материал был написан мной в научно-популярном сообществе https://vk.com/phanerozoi_ и позже появился на антропогенезе (https://vk.com/antropogenez_ru)

Спустя год он показал эту находку известному на тот момент времени шведскому путешественнику, Отто Норденшёльду, который, загоревшись идеей найти живого обладателя данной шкуры, отправился в ту же пещеру. Однако живого зверя он не нашёл, зато обнаружил в пещере кости каких-то странных гигантов, погибших, по его мнению, не так давно. (Рот, 1899, 1904; Леманн -Ницше, 1899, 1904).

Актуальность тренировки. 

Важный этап в развитии классификации отряда блох связан с развитием генномолекулярных исследований. В настоящее время благодаря этим методам подтверждается родственность отрядов блох и мекоптер. Активно изучаются гены рибосомальной ДНК, фактор элонгации белкового синтеза и митохондриального гена цитохромоксидаза II (COII), которые изучены у представителей большинства семейств отряда мекоптер, а также 128 видов 83 родов блох из 16 семейств (С.Г. Медведев.2009; Whiting 2002; Whiting et al. 2008). На основе данных по этим генам различными методами построения филогенетических деревьев и моделями подсчёта попарных расстояний реконструируется филогения блох, представленная за частую в виде консенсусного древа (strick consensus) (Whiting et al. 2008). Однако, в ряде случаев, результаты генномолекулярных исследований противоречат схеме родственных связей, полученных на основе филогенетического анализа. К тому же в соответствии с различными трактовками молекулярно-генетических данных могут по-разному трактоваться происхождения ключевых инфраотрядов блох. Так с точки зрения разных авторов одни и те же клады блох могут являться как полифилетическими, так и монофилетическими группами (Whiting et al. 2008, С.Г. Медведев.2019). Это может быть связано как с особенностями экологии современной фауны блох, так и с разного рода методическими проблемами работы с молекулярно-генетическими данными. В отношение первого пункта следует подчеркнуть, что обособление отдельных филетических линий блох, имеющих равный статус в таксономии, происходило в разные исторические промежутки времени. Это в свою очередь означает, что фауна блох являет собой разрозненные фрагменты обширной палеофауны, к настоящему моменту в значительной степени вымершей (С.Г. Медведев.2009, С.Г. Медведев.2019). Из этого следует, что при разных методических подходах к генно-молекулярным исследованиям мы можем упустить из вида конвергентную эволюцию нуклеотидных последовательностей (гомоплазия), что может привезти к ошибкам в определении топологии дерева и к низкой статистической поддержке ветвей. Так, например, используя данные, которые имеют разное отношение для разных таксонов и соответственно разное отношение к разным участкам генов, мы обнаружим пробелы в последовательностях, и отсутствие данных по разным локусам для разных образцов (С.Г. Медведев.2019, Лукашов В.В. 2006). Поэтому при выборе метода исследования следует учитывать все эти проблемы и подбирать образцы наиболее изученных и распространённых таксонов блох, чтобы потом сравнить их с наиболее изученными образцами мекоптер. Таким образом мы сможем построить более достоверное дерево с высокой поддержкой.

В нынешнее неспокойное время, когда большинство новостных сайтов и пабликов пестрят информацией, связанной с коронавирусом, многие люди стали забывать и о другой угрозе под названием иксодовые клещи, которые начали подкрадываться к нам ещё с начала весны, после аномально тёплой зимы. [1]

Для большинства людей клещи — это только «энцефалитные клещи», т.е. иксодовые. Больше о клещах средний обыватель почти ничего не знает. Клещи – можно сказать это отдельный мир членистоногих, по многообразию форм, образу жизни и местам обитания. Хотя они конечно в этом далеко не достигают многообразия у насекомых.

Я бы сказал – даже в глазах человека с биологическим образованием и собственно зоологов (не связанных с членистоногими), клещ в основном представляется строго в виде маленького восьминогого членистоногого с гнатосомой и шестиногой личинкой. Лишь не многие всё же упомянут четырёхногих клещей, которые потеряли свои конечности в следствии эволюционной редукции.

Акуле, по верхней оценке 512 лет, что делает её самым старым живым позвоночным животным в мире, даже старше, чем Шекспир. И вы ещё считаете себя старым в 30 лет?