Совокупляться с большим числом партнёров самок заставляет стремление избавиться от вредных, эгоистичных генетических элементов. «Гонка сперматозоидов» уже после совокупления спасает самцов дрозофил от полного исчезновения из популяции.
Уже не первое десятилетие биологи бьются над вопросом, зачем самкам спариваться с несколькими самцам – иной раз с максимально возможным их количеством. Такое поведение, называемое полиандрией, характерно для большинства женских особей из совершенно разных классов живых существ. Это у людей стремление к совокуплению с возможно большим числом партнеров можно объяснить распущенностью, но такое спаривание у Homo sapiens часто не имеет отношения к размножению.
А вот полиандрию в живом мире необходимо объяснить с научной точки зрения. Какие эволюционные преимущества дает большое количество партнеров, зачем тратить столько сил и энергии? Ведь одного партнера, как правило, достаточно для оплодотворения – не важно, идет ли речь о приматах или плодовых мушках, откладывающих яйца.
Мужской пол отныне не дефект
Скорое исчезновение мужскому полу не грозит – Y-хромосома и не думает редуцироваться до нуля. На ней гораздо чаще появляются новые гены, чем исчезают существующие. Более того, новый генетический...
Одно из предложенных объяснений состоит в том, что повторное спаривание может быть обусловлено большей привлекательностью нового партнера, благодаря которой самка может произвести на свет и более привлекательного отпрыска. Он также будет более удачлив в размножении и вместе с генами привлекательности передаст уже своему, более многочисленному потомству и «гены полиандрии», доставшиеся от самки, не отказавшей более привлекательному самцу во внимании, несмотря на успешную копуляцию в недавнем прошлом.
Другая гипотеза связана с посткопуляторным отбором. Она предполагает, что самки выявляют более здорового самца уже после спаривания. Предполагается, что у более здоровых самцов и сперматозоиды оказываются более успешными в конкурентной борьбе за оплодотворение яиц и одерживают верх над другими сперматозоидами, накопленными самкой за несколько спариваний. В этом случае полиандрия развилась, чтобы дать сперматозоидам возможность посоревноваться.
Биолог Нина Уиделл из Университета города Эксетер и её британские и японские коллеги представили экспериментальные свидетельства в пользу второй гипотезы.
Эгоистичные генетические элементы,
или эгоистичные гены (иногда говорят «сверхэгоистичные», чтобы не путать с тем эгоизмом, которым по известной книге Докинза обладают все гены) – это такие фрагменты ДНК, которые способствуют...
Уиделл и её коллеги доказали, что механизмом, обеспечившим возникновение этого вида отбора, могут стать так называемые эгоистичные генетические элементы. По крайней мере, появление эгоистичных элементов в геноме плодовых мушек уже через 10 поколений заметно сместило сексуальные привычки самок в сторону большего «непостоянства».
Эгоистичные генетические элементы бывают разными, но большинство из них снижают фертильность самцов. Часто речь идёт о мейотическом дрейфе – нарушениях механизма деления клетки, приводящих к неравному производству «мужского» и «женского» сперматозоидов.
Хромосомное определение пола
У животных, растений и человека хромосомный механизм является начальным механизмом, определяющим пол. Согласно хромосомной теории, пол организма определяется половыми хромосомами в момент оплодотворения. У...
Учёные для своего опыта взяли крайний случай такого элемента – ген SR (sex ratio), располагающийся на «женской» X-хромосоме и делающий вовсе невозможным полноценное развитие сперматозоидов, несущих мужскую Y-хромосому. Он довольно часто встречается в диких популяциях дрозофил, в которых в результате оказывается куда больше самок с двумя X-хромосомами, чем самцов – а значит, и больше копий SR-гена.
Однако и самцы, несущие SR-ген, производят лишь половину от того количества сперматозоидов, что делают «здоровые» особи.
И полиандрия становится едва ли не единственным спасением от вымирания вида.
В ходе соревнования семени после спаривания здоровые сперматозоиды берут верх просто числом. Это позволяет не только произвести на свет больше здоровых отпрысков, но и предотвратить распространение эгоистичных генетических элементов по популяции. Статья, доказывающая справедливость такой концепции, вышла в свежем номере журнала Science.
Экспериментаторы отобрали восемь популяций мушек. Половина были свободными от мутации, влияющей на сперматозоиды, и имели одинаковое соотношение особей мужского и женского пола. Остальные популяции содержали в себе до 30% носителей эгоистичного SR-гена, и самок там было вдвое больше, чем самцов.
После смены уже 10 поколений самки из SR-популяций стали спариваться на 20% чаще.
Каким-то образом плодовые мушки развили способность к повторному соитию уже через 2,75 суток, тогда как в здоровых популяциях мушки продолжали вступать в половые контакты в среднем не чаще, чем один раз в 3,25 дня. Уиделл уверена, что увеличенная скорость спаривания позволяла мушкам увеличить конкуренцию между сперматозоидами, участвующими в оплодотворении, и производить на свет здоровых мужчин вместо несущих недуги женских особей.
А вот каким образом самки почувствовали нужду в более частых спариваниях, осталось за рамками исследования. Как неизвестно и, имеет ли эта работа какое-то отношение к репродукции человека. Хотя некоторые случаи мужского бесплодия также связаны с воздействием эгоистичных генетических элементов.
воскресенье, 23 ноября 2008 г.
суббота, 22 ноября 2008 г.
Планктон
Даже зоопланктон предпочитает темноте свет. Чтобы устремиться к теплу и пище, микроскопические создания жмут не на «газ», а на «тормоз», прерывая таким образом бесконечное движение по кругу. Управляет движением непосредственно примитивный глаз животного.
По некоторым подсчётам, около 97% информации, поступающей в человеческий мозг, приходит от зрительного анализатора. И очень сложно представить, как умудряются выживать организмы, обладающие самыми примитивными фоторецепторами, которые и анализаторами-то назвать нельзя. Тем не менее, их вполне достаточно для фототаксиса – феномена направленного движения к свету, обеспечивающего миграцию различных животных, среди которых и зоопланктон.
На примере представителей последнего – личинок нереид, Арендт Детлев и его немецкие коллеги-зоологи объяснили всему миру и учителям биологии механизм движения к свету.
Медузы дали людям глаз
Хотя на эволюционном древе медузы отстоят от человека куда дальше, чем насекомые, их глаза оказались гораздо ближе к человеческим. Судя по всему, все животные обладают одним и тем же генетическим запасом...
Органы зрения личинок червя Platynereis dumerilii представлены парой примитивных «протоглазков», состоящих всего из двух клеток – светочувствительной и пигментной. Ещё Чарльз Дарвин предложил отсчитывать эволюцию органа зрения именно с такой самодостаточной формы.
Хотя пигментной называется лишь одна из двух клеток этого примитивного глаза, пигменты есть и в той, и в другой. Светочувствительные клетки содержат светочувствительный пигмент, возбуждаемый фотонами определенной длины волны. А пигментные – пигмент черный, который поглощает весь падающий на него свет, тем самым защищая светочувствительный пигмент от выгорания и от действия рассеянного света.
Рачки вызывают половое свечение
Учёные выявили у ракообразных уникальную способность, совершенно недоступную человеку и другим животным. Рачки отряда ротоногих способны различать круговую поляризацию света. Учёные полагают,...
На базе такой простой системы природа и создала всё известное многообразие глаз, увеличивая количество клеток, добавляя новые пигменты, чувствительные к свету разных длин волн, совершенствуя электропроводящую систему, анализирующую часть, и, безусловно, оптику и взаимное расположение клеток. Это позволяет некоторым членистоногим не просто видеть в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах, но даже различать угол поляризации света.
Личинки нереид похвастаться сложной организацией тела не могут. У них даже не сформировалась нервная система, позволяющая посылать управляющие сигналы к единственным органам движения – ресничкам, расположенным по бокам тела. Работа Детлева и его коллег наполняет название органов движения новым смыслом.
В отсутствии нервной системы глазам приходится брать командование ресничками на себя.
Детлев и соавторы публикации в Nature «вспомнили», что миграция большинства морских примитивных животных к свету идет «по спирали» – точнее, геликоиду. Отчасти поэтому ученые отказались от традиционной схемы исследований – «выжечь глаза, посветить и посмотреть что получится» – и для начала записали на камеру движение здоровой особи и ток воды, возбуждаемый движением её ресничек.
Личинка Platynereis dumerilii с хорошо заметными ресничками. Примитивные «глаза» животного непосредственно управляют движением передних ресничек. // EMBL
Выяснилось, что за счёт неравномерно распределяемого между передними и задними ресничками усилия, личинка все время поворачивает в сторону. В результате нереида не может далеко уплыть, а кружится на одном и том же месте. Только в отличие от танка с подбитой гусеницей, она ещё и вертится вокруг своей оси – за счёт той же неравномерности усилий. Потому движется нереида не по кругу, а по поверхности сферы; в пределах этой сферы и остаётся животное.
Но стоит посветить в один из двух протоглазков, как реснички с этой стороны существенно замедляют свой биение.
В результате личинка спрямляет свою линию движения, постепенно продвигаясь к свету. Грубо говоря, двигаться в определённом направлении нереиде позволяет педаль тормоза, а не газа. Притом тормозной сигнал от глаза уходит не в какие-то нервные центры, а сразу на ресничку – благо она расположена непосредственно у светочувствительного органа.
Ученым даже удалось воспользоваться полученной моделью для расчета фототаксиса хламидомонады, обладающей только одним «глазком» и одним жгутиком. Модель показала себя во всей красе, в точности повторив наблюдаемое движение одноклеточного.
По некоторым подсчётам, около 97% информации, поступающей в человеческий мозг, приходит от зрительного анализатора. И очень сложно представить, как умудряются выживать организмы, обладающие самыми примитивными фоторецепторами, которые и анализаторами-то назвать нельзя. Тем не менее, их вполне достаточно для фототаксиса – феномена направленного движения к свету, обеспечивающего миграцию различных животных, среди которых и зоопланктон.
На примере представителей последнего – личинок нереид, Арендт Детлев и его немецкие коллеги-зоологи объяснили всему миру и учителям биологии механизм движения к свету.
Медузы дали людям глаз
Хотя на эволюционном древе медузы отстоят от человека куда дальше, чем насекомые, их глаза оказались гораздо ближе к человеческим. Судя по всему, все животные обладают одним и тем же генетическим запасом...
Органы зрения личинок червя Platynereis dumerilii представлены парой примитивных «протоглазков», состоящих всего из двух клеток – светочувствительной и пигментной. Ещё Чарльз Дарвин предложил отсчитывать эволюцию органа зрения именно с такой самодостаточной формы.
Хотя пигментной называется лишь одна из двух клеток этого примитивного глаза, пигменты есть и в той, и в другой. Светочувствительные клетки содержат светочувствительный пигмент, возбуждаемый фотонами определенной длины волны. А пигментные – пигмент черный, который поглощает весь падающий на него свет, тем самым защищая светочувствительный пигмент от выгорания и от действия рассеянного света.
Рачки вызывают половое свечение
Учёные выявили у ракообразных уникальную способность, совершенно недоступную человеку и другим животным. Рачки отряда ротоногих способны различать круговую поляризацию света. Учёные полагают,...
На базе такой простой системы природа и создала всё известное многообразие глаз, увеличивая количество клеток, добавляя новые пигменты, чувствительные к свету разных длин волн, совершенствуя электропроводящую систему, анализирующую часть, и, безусловно, оптику и взаимное расположение клеток. Это позволяет некоторым членистоногим не просто видеть в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах, но даже различать угол поляризации света.
Личинки нереид похвастаться сложной организацией тела не могут. У них даже не сформировалась нервная система, позволяющая посылать управляющие сигналы к единственным органам движения – ресничкам, расположенным по бокам тела. Работа Детлева и его коллег наполняет название органов движения новым смыслом.
В отсутствии нервной системы глазам приходится брать командование ресничками на себя.
Детлев и соавторы публикации в Nature «вспомнили», что миграция большинства морских примитивных животных к свету идет «по спирали» – точнее, геликоиду. Отчасти поэтому ученые отказались от традиционной схемы исследований – «выжечь глаза, посветить и посмотреть что получится» – и для начала записали на камеру движение здоровой особи и ток воды, возбуждаемый движением её ресничек.
Личинка Platynereis dumerilii с хорошо заметными ресничками. Примитивные «глаза» животного непосредственно управляют движением передних ресничек. // EMBL
Выяснилось, что за счёт неравномерно распределяемого между передними и задними ресничками усилия, личинка все время поворачивает в сторону. В результате нереида не может далеко уплыть, а кружится на одном и том же месте. Только в отличие от танка с подбитой гусеницей, она ещё и вертится вокруг своей оси – за счёт той же неравномерности усилий. Потому движется нереида не по кругу, а по поверхности сферы; в пределах этой сферы и остаётся животное.
Но стоит посветить в один из двух протоглазков, как реснички с этой стороны существенно замедляют свой биение.
В результате личинка спрямляет свою линию движения, постепенно продвигаясь к свету. Грубо говоря, двигаться в определённом направлении нереиде позволяет педаль тормоза, а не газа. Притом тормозной сигнал от глаза уходит не в какие-то нервные центры, а сразу на ресничку – благо она расположена непосредственно у светочувствительного органа.
Ученым даже удалось воспользоваться полученной моделью для расчета фототаксиса хламидомонады, обладающей только одним «глазком» и одним жгутиком. Модель показала себя во всей красе, в точности повторив наблюдаемое движение одноклеточного.
пятница, 7 ноября 2008 г.
Клон
Японцам удалось клонировать мышь, пролежавшую 16 лет в обычном морозильнике. Появилась надежда клонировать мамонтов и «Ледяного человека». Если понравилось мясо из морозильника, можно клонировать давшую его корову. Лучше всего для клонирования подходят мозг и почки.
Несмотря на благословение со стороны Римско-католической церкви на создание аналогов эмбриональных стволовых клеток из клеток кожи, биотехнологии всего мира не останавливают работу по совершенствованию методов и техник клонирования. Они надеются, что рано или поздно настанет и их звездный час.
Очередная успешная работа, выполненная Тэрухико Вакаямой и его коллегами, не имеет отношения к терапевтическому и уж тем более репродуктивному клонированию человека. Но для общества может значить куда больше, чем десятки сугубо фундаментальных публикаций, посвященных деталям этого биотехнологического процесса.
Ученым удалось клонировать мышь, воспользовавшись генетическим материалом грызуна, пролежавшего 16 лет в стандартном морозильнике при температуре –20 по Цельсию.
Клонированный мышонок (слева), полученный из клеток мозга, размороженных после 16 лет пребывания его обладателя в морозильнике. Изначально у показанного на этом фото «мозгового» мышонка были три брата, однако один умер сразу после рождения от отказа дыхания, а ещё одного через день съела суррогатная мать; один остался и тоже дожил до совершеннолетия. //National Academy of Sciences, PNAS 2008
Клонирование
в самом общем значении – точное воспроизведение какого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клоном – причём как каждый...
Сам термин «клонирование» означает создание организма с абсолютно совпадающим геномом. Но после создания овечки Долли 12 лет назад под этим подразумевают, по сути, лишь один способ подобного «воспроизведения»: перенос ядра обычной клетки тела в яйцеклетку без ядра с последующей пересадкой внутрь будущей матери. Несмотря на кажущуюся «высокотехнологичность» процесса, на деле основную работу берет на себя цитоплазма яйцеклетки. Это ей удается каким-то образом изменить процессы, идущие внутри ядра, и заставить его делиться, как будто яйцеклетку только что оплодотворили, превратив в зиготу.
Саму зиготу вовсе не всегда переносят в материнский организм. Можно заставить её делиться in vitro, и тогда в руках исследователей окажется замечательный материал для выделения эмбриональных стволовых клеток. Из него потом можно вырастить отдельные ткани, а в будущем – и целые органы, идеально подходящие донору клеточного ядра. Необязательно и чтобы «пустая» яйцеклетка и ядро с геномом принадлежали одному и тому же виду: например, британские ученые пересаживают ядра человеческих клеток в лишённые яйцеклетки коровы.
Использование замороженного материала тоже не в новинку: в 2004 году южноазиатские быки бантенги были клонированы из замороженных клеток, да и при процедуре экстракорпорального оплодотворения можно использовать замороженные сперматозоиды, а с недавнего времени – и яйцеклетки. Но для сохранения жизнеспособности клетки необходимо быстро охлаждать по специальной программе до температуры жидкого азота, с добавлением соответствующих реактивов, препятствующих образованию губительных кристаллов льда.
«Старший» среди клонированных из размороженного мозга мышат (крайний справа) не только дожил до совершеннолетия, но и оказался вполне успешным папашей: все мышата на фото – плод союза самца с чёрной самкой слева. //National Academy of Sciences, PNAS 2008
Клонирование животных
возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы. Клонирование...
Вакаяма и соавторы публикации в Proceedings of The National Academy of Sciences резонно рассудили, что для клонирования беспокоиться о целостности всей клетки вовсе не обязательно. Поэтому они воспользовались классической методикой, описываемой классической для биологов формулой, которую едва ли стоит читать защитникам животных: «Подготовим мышь к эксперименту. Из полученной кашицы…»
Порции кашицы учёные приготовили отдельно из разных органов пролежавшей 16 лет в морозилке мыши. Из каждой порции взвеси выделили ядра, а затем перенесли их в донорские яйцеклетки, часть из которых поместили в мышек – «суррогатных матерей», а часть оставили развиваться в пробирке.
Из 1606 выделенных ядер Вакаяме удалось получить 1100 активированных яйцеклеток, давших впоследствии 13 здоровых мышей и 34 клеточные линии.
Эти «потери» хотя и кажутся большими, но на самом деле в разы меньше тех, с которыми сталкивались разработчики технологии на тех же самых этапах развития зиготы.
Биотехнологии не только продемонстрировали техническую возможность такого эксперимента, но и сравнили пригодность для этого разных тканей.
Лучше всего для создания клонов подходят головной мозг, кровь из хвостовой вены, поджелудочная железа и почки.
А вот костный мозг, тимус, селезенка, сердце, печень и кишечник обладают ядрами с низкой эффективностью переноса.
Донор, из тканей которого были получены мышата, перед разморозкой, разделкой и превращением его органов в «кашицу». //National Academy of Sciences, PNAS 2008
Мумия из древнего, вымершего рода
«Ледяной человек» Отци, 5 тысяч лет пролежавший в альпийских льдах, принадлежал древнему роду, праматерь которого жила около 20 тысяч лет назад. Судя по всему, род прервался: полностью расшифрованная...
Таким вот странным образом получила поддержку немного забытая в последнее время технология замораживания старых или безнадежно больных людей целиком. Кроме того, теперь ученые планируют подыскать в запасниках палеонтологов подходящий замороженный материал для своей работы.
Впрочем, говорить о перспективах клонирования мамонта или того же Отци преждевременно: ведь даже целых кусков быстро разрушающейся ДНК недостаточно – необходимы десятки неизмененных ядер, выделить которые из давно погибших животных весьма проблематично.
Несмотря на благословение со стороны Римско-католической церкви на создание аналогов эмбриональных стволовых клеток из клеток кожи, биотехнологии всего мира не останавливают работу по совершенствованию методов и техник клонирования. Они надеются, что рано или поздно настанет и их звездный час.
Очередная успешная работа, выполненная Тэрухико Вакаямой и его коллегами, не имеет отношения к терапевтическому и уж тем более репродуктивному клонированию человека. Но для общества может значить куда больше, чем десятки сугубо фундаментальных публикаций, посвященных деталям этого биотехнологического процесса.
Ученым удалось клонировать мышь, воспользовавшись генетическим материалом грызуна, пролежавшего 16 лет в стандартном морозильнике при температуре –20 по Цельсию.
Клонированный мышонок (слева), полученный из клеток мозга, размороженных после 16 лет пребывания его обладателя в морозильнике. Изначально у показанного на этом фото «мозгового» мышонка были три брата, однако один умер сразу после рождения от отказа дыхания, а ещё одного через день съела суррогатная мать; один остался и тоже дожил до совершеннолетия. //National Academy of Sciences, PNAS 2008
Клонирование
в самом общем значении – точное воспроизведение какого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клоном – причём как каждый...
Сам термин «клонирование» означает создание организма с абсолютно совпадающим геномом. Но после создания овечки Долли 12 лет назад под этим подразумевают, по сути, лишь один способ подобного «воспроизведения»: перенос ядра обычной клетки тела в яйцеклетку без ядра с последующей пересадкой внутрь будущей матери. Несмотря на кажущуюся «высокотехнологичность» процесса, на деле основную работу берет на себя цитоплазма яйцеклетки. Это ей удается каким-то образом изменить процессы, идущие внутри ядра, и заставить его делиться, как будто яйцеклетку только что оплодотворили, превратив в зиготу.
Саму зиготу вовсе не всегда переносят в материнский организм. Можно заставить её делиться in vitro, и тогда в руках исследователей окажется замечательный материал для выделения эмбриональных стволовых клеток. Из него потом можно вырастить отдельные ткани, а в будущем – и целые органы, идеально подходящие донору клеточного ядра. Необязательно и чтобы «пустая» яйцеклетка и ядро с геномом принадлежали одному и тому же виду: например, британские ученые пересаживают ядра человеческих клеток в лишённые яйцеклетки коровы.
Использование замороженного материала тоже не в новинку: в 2004 году южноазиатские быки бантенги были клонированы из замороженных клеток, да и при процедуре экстракорпорального оплодотворения можно использовать замороженные сперматозоиды, а с недавнего времени – и яйцеклетки. Но для сохранения жизнеспособности клетки необходимо быстро охлаждать по специальной программе до температуры жидкого азота, с добавлением соответствующих реактивов, препятствующих образованию губительных кристаллов льда.
«Старший» среди клонированных из размороженного мозга мышат (крайний справа) не только дожил до совершеннолетия, но и оказался вполне успешным папашей: все мышата на фото – плод союза самца с чёрной самкой слева. //National Academy of Sciences, PNAS 2008
Клонирование животных
возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы. Клонирование...
Вакаяма и соавторы публикации в Proceedings of The National Academy of Sciences резонно рассудили, что для клонирования беспокоиться о целостности всей клетки вовсе не обязательно. Поэтому они воспользовались классической методикой, описываемой классической для биологов формулой, которую едва ли стоит читать защитникам животных: «Подготовим мышь к эксперименту. Из полученной кашицы…»
Порции кашицы учёные приготовили отдельно из разных органов пролежавшей 16 лет в морозилке мыши. Из каждой порции взвеси выделили ядра, а затем перенесли их в донорские яйцеклетки, часть из которых поместили в мышек – «суррогатных матерей», а часть оставили развиваться в пробирке.
Из 1606 выделенных ядер Вакаяме удалось получить 1100 активированных яйцеклеток, давших впоследствии 13 здоровых мышей и 34 клеточные линии.
Эти «потери» хотя и кажутся большими, но на самом деле в разы меньше тех, с которыми сталкивались разработчики технологии на тех же самых этапах развития зиготы.
Биотехнологии не только продемонстрировали техническую возможность такого эксперимента, но и сравнили пригодность для этого разных тканей.
Лучше всего для создания клонов подходят головной мозг, кровь из хвостовой вены, поджелудочная железа и почки.
А вот костный мозг, тимус, селезенка, сердце, печень и кишечник обладают ядрами с низкой эффективностью переноса.
Донор, из тканей которого были получены мышата, перед разморозкой, разделкой и превращением его органов в «кашицу». //National Academy of Sciences, PNAS 2008
Мумия из древнего, вымершего рода
«Ледяной человек» Отци, 5 тысяч лет пролежавший в альпийских льдах, принадлежал древнему роду, праматерь которого жила около 20 тысяч лет назад. Судя по всему, род прервался: полностью расшифрованная...
Таким вот странным образом получила поддержку немного забытая в последнее время технология замораживания старых или безнадежно больных людей целиком. Кроме того, теперь ученые планируют подыскать в запасниках палеонтологов подходящий замороженный материал для своей работы.
Впрочем, говорить о перспективах клонирования мамонта или того же Отци преждевременно: ведь даже целых кусков быстро разрушающейся ДНК недостаточно – необходимы десятки неизмененных ядер, выделить которые из давно погибших животных весьма проблематично.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)
