Архив за месяц: Апрель 2015

Хорошо, что есть физика.

Блоха, увеличенная до размеров человека, сможет перепрыгнуть небоскрёб? Физика утверждает, что нет

Казалось бы, страшно представить, что будет, если насекомые вырастут до размеров людей. Очень популярны идеи о том, что блоха размером с человека перепрыгнет стадион, а муравей поднимет грузовик. Многие явления на первый взгляд кажутся очевидными, но достаточно освежить в памяти школьную физику, чтобы понять, что это не так.

В реальной жизни насекомых увеличить невозможно. Но все знакомы с радиоуправляемыми моделями самолётов и вертолётов. Дешёвый игрушечный самолётик, сделанный из хрупкого пластика, может падать сколько угодно без каких-либо последствий. А что происходит с авиалайнером, сконструированным из высокопрочных материалов, при неудачной посадке, нам хорошо известно.

Вспомним школьную физику. Площадь — это длина в квадрате, объём — в кубе. Увеличим предмет в 2 раза, площадь возрастёт в 4 раза, объём — в 8 раз, и масса тоже увеличится в 8 раз. Прочность пропорциональна площади сечения тела, сила — площади сечения мышц.

Представим себе радиоуправляемую модель самолёта. Увеличим 10-сантиметровую игрушку в 500 раз, до размеров дальнемагистрального Боинга. Самолёт станет прочнее в 250 тысяч раз и тяжелее в 125 млн раз. Но чудеса инженерной мысли, высокопрочные материалы и огромные затраты дают возможность авиалайнерам летать и не рассыпаться на части.

Теперь посмотрим, на что способна увеличенная блоха. Возьмём довольно крупную особь длиной 5 мм и весом 30 мг, которая прыгает на высоту 30 см. Чтобы блоха была размером с человека, нужно увеличить её в 400 раз. Вес увеличится в 64 млн раз, то есть будет порядка 2 т, а сила возрастёт в 160 000 раз, поэтому блоха сможет прыгнуть лишь на высоту, в 400 раз меньшую по отношению к её размерам, то есть на всё те же 30 см.

А что сможет муравей с теми же размерами и весом, если его увеличить до наших размеров? Допустим, что он способен тащить соломинку массой 300 мг, то есть в 10 раз больше его собственной массы. Увеличим его в 400 раз, и он станет сильнее в 160 тысяч раз и сможет волочить 48-килограммовое бревно. Очевидно, что человек может и больше. А муравей, скорее всего, и усами не будет способен пошевелить.

Эволюция за миллионы лет создаёт всё более совершенные живые организмы и неудивительно, что именно млекопитающие, занимающую на сегодняшний день высшую ступень развития, лидируют по своим физическим возможностям.

Новое применение для древней регуляторной системы: длина крыльев у рисовой цикадки регулируется инсулиновым сигнальным каскадом.

Рис. 1. Короткокрылая и длиннокрылая формы бурой рисовой цикадки Nilaparvata lugens

Рис. 1. Короткокрылая и длиннокрылая формы бурой рисовой цикадки Nilaparvata lugens. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Китайские ученые расшифровали молекулярный механизм, благодаря которому бурая рисовая цикадка — опаснейший вредитель рисовых плантаций — развивается по одному из двух альтернативных путей, становясь либо длиннокрылой мигрирующей формой, либо короткокрылой, нелетающей и быстро размножающейся. Как выяснилось, ключевую роль в регуляции развития крыльев играет инсулиновый каскад — древняя сигнальная система, которая у многих животных, включая насекомых и млекопитающих, отвечает за адаптацию организма к колебаниям количества доступной пищи.

Полифенизмом (см.: Polyphenism) называют способность одного и того же генотипа обеспечивать развитие двух или более дискретных фенотипов, причем выбор пути развития зависит от внешних условий (см. ссылки в конце новости). Типичный пример полифенизма — касты у общественных перепончатокрылых насекомых.

Для многих насекомых характерен так называемый крыловой полифенизм. Это значит, что в одних условиях насекомое отращивает крылья и совершает миграции в поисках более благоприятных мест для жизни, а в других из точно такой же личинки развивается взрослая особь с недоразвитыми крыльями, нелетающая, но зато способная к ускоренному размножению. Внешние условия, от которых зависит выбор пути развития, могут быть разными, но чаще всего они связаны с состоянием кормовой базы. Пока еды кругом вдоволь, выгоднее никуда не улетать, а побыстрее есть и размножаться. Но когда начинает ощущаться нехватка пищи (например, из-за возросшей численности едоков), более оправданной может стать стратегия мигранта.

Именно такой сезонный крыловой полифенизм характерен для бурой рисовой цикадки Nilaparvata lugens (см. Brown planthopper). Это неприметное насекомое (рис. 1) является чуть ли не главным врагом современного человечества: ведь это опаснейший вредитель риса, составляющего основу питания более половины людей на планете. Рисовая цикадка высасывает соки из стеблей и листьев риса и может приводить к потере значительной части урожая.

И самцы, и самки рисовой цикадки в зависимости от условий могут становиться либо длиннокрылыми мигрирующими формами, либо короткокрылыми оседлыми. На стадии личинки (нимфы) эти формы неразличимы. Однако в результате последней линьки из нимфы вылупляется либо цикадка с двумя парами полностью развитых крыльев, либо с резко укороченными передними крыльями и почти полностью отсутствующими задними.

Зимой рисовые цикадки живут в основном в тропических и субтропических областях Южной Азии. В это время среди них преобладают короткокрылые формы, отличающиеся повышенной плодовитостью. Весной и летом появляется множество длиннокрылых особей, которые мигрируют в северные районы Индии, Китая, в Японию и Корею, где в это время на рисовых полях есть чем поживиться. Осенью стаи длиннокрылых цикадок мигрируют обратно на юг. Потомство, которое они произведут зимой в тропиках, снова будет в основном короткокрылым.

Ранее было показано, что на вероятность развития длиннокрылых и короткокрылых форм влияет плотность популяции и качество пищи. Однако конкретный молекулярный механизм, позволяющий «генетической программе развития» насекомого выбирать один из двух альтернативных путей, не был известен.

Этот механизм удалось частично расшифровать исследователям из Чжэцзянского университета (Ханчжоу, Китай). Поскольку регуляция полифенизма у рисовой цикадки как-то связана с питанием, ученые предположили, что в ней может быть задействован инсулиновый сигнальный каскад (insulin/insulin-like growth factor signalling pathway) — древняя, эволюционно консервативная сигнальная система, которая у многих животных обеспечивает разнообразные приспособительные реакции организма на колебания количества питательных веществ (см.: Insulin signal transduction pathway and regulation of blood glucose).

Чтобы проверить это предположение, авторы стали отключать у цикадок отдельные гены инсулинового каскада, вводя в ткани развивающейся нимфы двухцепочечные молекулы РНК с последовательностью нуклеотидов, соответствующей тому или иному гену (см.: РНК-интерференция).

В геноме рисовой цикадки имеются гены двух инсулиновых рецепторов (InR1, InR2) и четырех инсулиноподобных пептидов (ilp1, ilp2, ilp3, ilp4). Авторы начали с рецепторов. Оказалось, что отключение InR1 заставляет большинство подопытных личинок превращаться в короткокрылые взрослые формы, тогда как отключение InR2 дает противоположный эффект: почти все насекомые становятся в этом случае длиннокрылыми.

Из четырех инсулиноподобных пептидов только один (ilp3) оказался непосредственно задействован в регуляции полифенизма. Отключение гена, кодирующего этот пептид, повышает вероятность развития короткокрылых форм. Отключение остальных трех генов не влияет на длину крыльев. Авторы показали, что ilp3 синтезируется в мозге.

Дополнительные эксперименты показали, что инсулиноподобный пептид ilp3 взаимодействует с рецептором InR1, который в ответ на этот сигнал фосфорилирует протеинкиназу Akt, переводя ее в активное состояние. Активированная протеинкиназа, в свою очередь, фосфорилирует транскрипционный фактор FOXO. Этот белок, будучи фосфорилированным, теряет активность и перестает транспортироваться в ядро. Попадая в ядро, активированный FOXO включает какие-то (пока не установленные) гены, не позволяющие крыльям нормально развиться (или, может быть, наоборот — выключает гены, необходимые для развития крыльев). Таким образом, «по умолчанию» цикадка развивается по длиннокрылому пути: инсулиноподобный пептид ilp3 взаимодействует с рецептором InR1, рецептор активирует киназу Akt, киназа инактивирует транскрипционный фактор FOXO, транскрипционный фактор не попадает в ядро, и крылья развиваются нормально.

Однако всё меняется, если в процесс вмешивается второй инсулиновый рецептор, InR2. Он очень похож по своей аминокислотной последовательности на InR1, но выполняет прямо противоположную функцию. Второй рецептор взаимодействует с первым и выводит его из строя, не позволяя активировать киназу Akt в ответ на инсулиновый сигнал. Таким образом, если в зачатках крыльев у нимфы активен белок InR2, развитие идет по короткокрылому пути: InR1 не активирует киназу, киназа не выводит из строя транскрипционный фактор FOXO, последний проникает в ядро и блокирует развитие крыльев (рис. 2).

Рис. 2. Схема сигнального каскада, регулирующего развитие крыльев у рисовой цикадки

Рис. 2. Схема сигнального каскада, регулирующего развитие крыльев у рисовой цикадки. Стрелочками показаны положительные воздействия (активация), тупичками — отрицательные (ингибирование, инактивация). Буквы Nl перед названиями белков соответствуют латинскому названию рисовой цикадки, Nilaparvata lugens. Слева: рецептор inR2 неактивен, развитие идет по «длиннокрылому» пути (Long-winged morph). Справа: inR2 активен, развиваются короткокрылые формы (Short-winged morph). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

По-видимому, внешние факторы каким-то образом влияют на активность InR2 в зачатках крыльев. Именно этим определяется судьба зачатков: станут ли они полноценными крыльями или так и останутся никуда не годными зачатками. Конкретный механизм влияния внешних факторов на активность InR2 пока неизвестен: будущие исследования должны прояснить этот вопрос.

Гомологи всех упомянутых генов и белков (инсулиноподобных пептидов, инсулиновых рецепторов, Akt и FOXO) есть и у человека, и у дрозофилы (см., например: FOXO1). Это классические участники инсулиновых сигнальных каскадов, регулирующих метаболизм глюкозы, клеточный цикл, рост органов и тканей и многие другие процессы, протекание которых варьирует в зависимости от количества питательных веществ в организме. По-видимому, у цикадок этот сигнально-регуляторный каскад просто взял на себя еще одну дополнительную функцию. С эволюционно консервативными, многофункциональными генами-регуляторами такое происходит сплошь и рядом.

2 безумные вещи, которые наука узнала о человеческом теле в последнее время

1. Прямо сейчас в вашем лице живут маленькие пауки

Demodex brevis

Как-то раз в 2014 году учёные направили мощный электронный микроскоп на поверхность человеческого лица и с тех пор не перестают вопить: в высоком разрешении среднестатистическая человеческая физиономия похожа на лунный ландшафт, и в наших порах, прямо сейчас, живут крошечные паукообразные, ныне известные как «demodex brevis».

Да-да, в порах. Исследователи установили, что 100% людей носят в своих лицах огромные колонии микроскопических пауков.

2. Эй, прекратите царапать кожу! Без неё нам не выжить

Нетрудно догадаться, что некоторые люди очень плохо реагируют на уйму пауков, регулярно устраивающих рейв-вечеринки в их коже. В настоящий момент считается, что заболевание кожи, известное как «розовые угри» и приводящее к воспалению и сыпи, может быть вызвано иммунной реакцией нашего организма на этих микроскопических лавкрафтовских монстров.

Однако жизнь у наших маленьких сожителей не слишком радужная. Живут они очень недолго, поскольку природа не потрудилась наделить их задним проходом. Так что хватает их лишь на то, чтобы поесть, отложить яйца и умереть. И это своего рода плюс: по крайней мере, миллионы пауков, живущих в вашем лице, не будут использовать его в качестве туалета.

Ой, подождите-ка, здесь ещё говорится, что все фекалии просто хранятся у них внутри, а когда они умирают, всё это высвобождается наружу, по всему нашему лицу.

Ну извините. У этой новости плюсов нет.

Жуки не умеют вымирать.

 

Даже на фоне прочих насекомых жуки – настоящие асы выживания
©Beetles in the Bush

Как известно, насекомые – самый разнообразный класс животных, более многочисленный, чем все остальные вместе взятые. А жуки – самые многочисленные из насекомых; сегодня в отряде жесткокрылых насчитывается больше 380 тыс. видов, и история многих из них уходит в прошлое на миллионы лет.

Удивительное наблюдение сделали палеоэнтомологи, изучившие данные по 5,5 тыс. вымершим представителям отряда, обитавшим на Земле последние 300 млн лет. Разделив их по семействам, а семейства сгруппировав по времени существования (с шагом 25 млн лет), ученые констатировали, что за все это время на планете имелось ровным счетом 214 семейств жуков, из которых 179 дожили до нашего времени.

Погубившее всех до единого динозавров мел-палеогеновое вымирание (65 млн лет назад), тяжелое эоцен-олигоценовое вымирание и даже «великое» пермское вымирание (250 млн лет назад), ставшее самым ужасным в истории жизни на Земле, с жуками поделать ничего не смогли. Из 179-ти до сих пор существующих сегодня семейств жесткокрылых почти 70% имеют предков в древних стратах – они как жили, так и живут.

Причина такой удивительной стабильности существования жуков, скорее всего, кроется именно в их разнообразии. Широкая диета, подвижность, быстрые адаптации к разным экологическим нишам – похоже, все это куда ценнее самых ужасных клыков, хвостов и когтей.

Ешьте насекомых!

Все слышали о самых разных сумасшедших диетах, на которых сидят люди, но это нечто новое: совсем недавно американский студент совершил 30-дневный «жучий марафон».

Весь февраль студент из Алабамы Камрен Брентли-Риос ел блюда из насекомых, три раза в день.

Камрен Брентли-Риос

21-летний парень, запечатлевший свой опыт поедания насекомых в блоге под названием «30 дней жуков», считает, что традиционное мясо, такое как свинина или говядина, не является приемлемым источником белка. Он считает, что насекомые станут основой диеты будущего, поскольку экспериментировал с самыми жуткими ингредиентами, создавая из них вкусные блюда.

Был момент, когда Камрен собирался отказаться от своей идеи есть насекомых. Однако теперь он говорит, что привыкнуть к такой еде было не так уж сложно.

«Я предпочитаю три вида насекомых: мучных хрущаков, личинок восковых огнёвок и сверчков. Они основная часть моей диеты. Но я периодически включаю в рацион и куда более экзотичные вещи», — сказал он.

Список «стандартных» блюд Камрена включает в себя яичницу с личинками восковой огнёвки и «гамбургеры» с сыром и креольскими сверчками.

«А на ужин у меня были мучные хрущаки, жареные с рисом, и это было весьма неплохо. Я добавлял к ним соевый соус и ел. Хотя сначала с ними были небольшие проблемы, поскольку они извивались», — сказал он в интервью ВВС.

Но как только удалось их приготовить, он был приятно удивлён их вкусом:

«Это было не так плохо, как я ожидал. Вкус был как у слегка маслянистых орехов, а внешне это напоминало попкорн», — сказал он.

Не обошлось и без приключений.

Взять хотя бы момент, когда Камрен пытался включить в свой рацион аргентинских тараканов. Он действительно плакал, когда готовил их, но при этом настаивает на том, что после приготовления они оказались очень хороши на вкус.

«Вы убираете ноги, крылья и переднеспинку — оболочку, что охватывает голову. Я просто обжаривал их с разными травами, луком и грибами. Вкус был слегка острым. Но он не казался странным».

Но не все его блюда были вкусными.

Как-то раз он попробовал приготовить обед из куколок тутового шелкопряда, который, по его собственному признанию, был ужасен: «Как бы я их ни готовил, куколки шелкопряда так и не стали моим любимым блюдом, потому что воняли».

Несмотря на ряд неудач, Камрен сумел полюбить свою диету на основе насекомых. И, более того, он даже собственную мать убедил попробовать несколько блюд.

«Мама попробовала сверчков в шоколаде и ещё пару блюд. Она нашла их замечательными», — сказал он.

По словам Одри Марецки, профессора диетологии и питания из Пенсильванского университета, «Насекомые — это высокое содержание белка и высокая калорийность. В них содержатся и некоторые микроэлементы. И всё это делает их желательным элементом рациона».

Камрен сказал, что его целью было доказать, что любой может включить насекомых в свой рацион, даже студент колледжа.

«Есть тысячи съедобных насекомых с уникальными вкусами и бесконечное число способов их приготовления. Так почему бы не попробовать что-то новое»?

«Поставщик» видов: Aфрика или Азия?

Родственные связи жуков-долгоносиков помогли понять, как формировалась фауна Средней и Центральной Азии.

Специфическое своеобразие фауны Средней и Центральной Азии, включающей в себя много видов-эндемиков, зоологи заметили давно, и неоднократно предпринимались попытки объяснить, откуда все эти виды здесь появились. После того, как на просторах Монголии открыли дикого верблюда и лошадь Пржевальского, решили было, что предки здешних животных пришли сюда из других мест – например, из Нового Света или Африки.

Однако, если верить «американской» гипотезе, то средне- и центральноазиатская фауна должна быть довольно молодой, сформировавшейся в плейстоцене, когда ещё существовал Берингийский сухопутный «мост» между Азией и Северной Америкой. Но это предположение не выдерживает возражений со стороны энтомологов: среди американских насекомых в прошлом не было таких видов, которые могли бы породить столько разнообразных эндемиков степей и пустынь Средней Азии.

Тогда остаётся вопрос, что же всё-таки послужило «кузницей видов» для азиатской фауны. Ответ на него могут дать исследования сотрудников Института аридных зон Южного научного центра РАН, посвящённые жукам-долгоносикам подсемейства Ликсины, характерным для аридных территорий. По словам ведущего научного сотрудника, доктора биологических наук Юрия Арзанова, особое внимание уделялось крупным долгоносикам подсемейства Клеонин, большая часть которых (более 1000 видов) сосредоточена на Евроазиатском континенте, в основном в аридных степях и пустынях. Исследователи проанализировали большинство родов Клеонин, использовав для сравнения более сотни морфологических признаков. Оказалось, что Клеонины – вполне самобытная группа, не имеющая предков в Африке и Северной Америке. Те немногие представители, которые встречаются на американском континенте, пришли туда относительно недавно, через ту самую через Берингийскую сушу в плейстоцене.

С Африкой же связана отдельная интрига. Здесь на востоке и юге континента живут несколько родов, не имеющих родственных видов на евразийском континенте. Причина такого разрыва с остальной группой Клеонин кроется в перипетиях геологической истории. Сначала на поверхности земли не было ясно выраженных зон и везде господствовали тропический и субтропический климаты. В тех местах, где леса были редки или вообще отсутствовали – на осыпях, пожарищах, остатках вулканической деятельности, – сформировались условия для появления животных и растений открытых пространств, степей и пустынь.

Еще до поднятия Великих евразийских гор, которое случилось около 50 млн лет назад, эти виды расселились на территории, соответствующие современной Средней и Центральной Африке, и к югу до Восточной Африки. Затем произошел разрыв между фаунами, так что каждая из них стала развиваться по своему сценарию. Возврат на прежние позиции и смешение с некогда родственными видами был уже невозможен: отступление к месту происхождения преграждали мощные горы и возвышенности, а движению на север препятствовали резкие зональные пояса. Животные, приспособившиеся именно к засушливым условиям, преодолеть их не могли.
Любопытно, однако, что есть всё-таки один-единственный род, Аммоклеонус, представителей которого можно найти и в Евразии, и в Африке. В отличие от большинства других групп Клеонин, которые питаются на растениях семейств маревых и сложноцветных, Аммоклеонус кормится на бобовых – например, на верблюжьей колючке. Этому роду свойственны некоторые архаические особенности морфологии: например, строение лапки позволяет ему передвигаться как по зыбучему песчаному грунту, так и по вертикальным поверхностям. С помощью таких лапок можно взбираться на стебли кустарников и деревьев.В Евразии Аммоклеонусам приходилось жить в неудобной для них среде, конкурируя с другими евразийскими видами. Пытаясь найти более благоприятные условия, род Аммоклеонус начал долгое путешествие, оставляя за собой в Иране, Средней Азии и Индии самостоятельные виды. В результате он дошёл до Аравийского полуострова, а затем занял всю пустынную зону Северной Африки, найдя там комфортные для себя условия – отсутствие исконных конкурентов, большое разнообразие бобовых видов растений. Здесь обе его особенности – тяга к бобовым и умение передвигаться по песчаному грунту – пришлись весьма кстати. Интересно, что попавший в Африку и захвативший огромные и по тем временам комфортные пространства Сахары, род Аммоклеонус оказался представлен лишь одним видом, хотя в Азии их насчитывается четыре.

Автор: Вероника Белоцерковская, г.Ростов-на-Дону

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/26054/ (Наука и жизнь, «Поставщик» видов: Aфрика или Азия?)

Огненные муравьи завоевали мир во времена первой глобальной торговой сети.

О генеалогии и распространении одного из самых вредоносных инвазивных насекомых в мире.

© Roby Edrian

16 января 2015 года на сайте журнала Molecular Ecology была опубликована статья, описывающая распространение определенного вида муравьев при содействии людей. Один из авторов этого исследования, PhD in Genetics Дитрих Готцек из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, прокомментировал результаты работы для англоязычного издания ИД «ПостНаука» Serious Science.

Что произошло

Мы собрали ядерные и митохондриальные генетические данные множества особей тропических огненных муравьев Solenopsis geminata с различных уголков Земли. Нам повезло получить большинство образцов от любезных и щедрых коллег. Исследования такого масштаба возможны только при подобной активной помощи. Отбор образцов в нашем случае неидеален, так как у нас нет образцов из континентальной Африки и ареала в северо-западной части Южной Америки (Колумбия, Эквадор), однако имеющегося набора оказалось достаточно, чтобы мы могли провести масштабное исследование.

Язык муравьевБиолог Жанна Резникова о расшифровке языка пчел, общении разведчика и фуражиров и арифметике муравьев

Сначала нужно было выяснить, можем ли мы идентифицировать генетическую структуру какой-либо популяции из ареала обитания тропического огненного муравья. Это было ожидаемо для организма, распространенного на столь обширной территории, и это именно то, что мы обнаружили. Мы идентифицировали восемь генетических кластеров: пять сильно различающихся кластеров в странах Нового Света и три менее различных в Старом Свете. Столь четкая структура предоставляет идеальный сценарий для выявления исходной популяции и исключения других в этом контексте или для обнаружения смешиваний между кластерами.Три кластера в странах Старого Света демонстрируют пониженную генетическую вариативность и в ядерных, и в митохондриальных геномах по сравнению с кластерами из стран Нового Света. Такая ситуация ожидаема в том случае, если эти популяции происходят от нескольких исходных особей (эффект бутылочного горлышка). Это указывает на то, что огненные муравьи Старого Света не являются «коренными» обитателями этих мест, а были сюда завезены.

Также мы рассчитали генетическое родство, сравнив генетические свойства кластеров при помощи различных методов. Это также позволило нам узнать, когда кластеры разделились. Из полученных нами данных следует вывод о том, что все кластеры Старого Света произошли от кластера в Южной Мексике приблизительно 480 лет назад. В то время испанцы создали торговый путь из Акапулько (Мексика) в Манилу (Филиппины), по которому они на галеонах перевозили серебро из Нового Света для обмена на китайское золото (1565–1815 годы). Это эффективно сделало торговлю в XVI веке глобальной и открыло значительные возможности для транспортировки целых колоний огненных муравьев через Тихий океан внутри балласта с грунтом. Удивительным образом полученные нами генетические данные очень хорошо соответствуют историческим торговым путям: мы находим доказательства того, что маршрут расселения муравьев пролегал из Мексики на Филиппины, затем в Тайвань, оттуда по всему Старому Свету, а к XIX веку постепенно достиг Австралии.

Предыстория

Несмотря на то, что это относительно малочисленная группа муравьев, огненные муравьи стали высокоинвазивными и вредоносными насекомыми. Один из их видов, огненный импортный красный муравей, Solenopsis invicta, является одним из самых вредоносных инвазивных муравьев-вредителей в мире. Из-за этого он активно изучался, что превратило его в наиболее изученный вид муравьев.

FAQ: Клеточные основы поведения5 фактов об исследованиях нейронов, работе с изолированным мозгом и модельных организмах

Однако подавляющее большинство исследований, посвященных огненным муравьям, сосредотачивались на инвазивных популяциях определенных видов в южной части США, и мы очень мало знаем об их биологии в изначальном ареале обитания в Аргентине и Бразилии. О биологии других видов огненных муравьев мы знаем еще меньше, потому что они пренебрегались наукой, хотя многие из этих видов также инвазивны. В результате такого узкого фокуса исследований мы не обладаем достаточным пониманием того, насколько полученные знания по огненному импортному красному муравью проливают свет на других инвазивных муравьев или на биологию инвазивных видов вообще.Я и мои коллеги, которые исследовали эволюцию, генетику и систематику огненных муравьев, стремимся ответить на этот вызов путем изучения менее исследованных огненных муравьев. Не так давно ДеУэйн Шумейкер (DeWayne Shoemaker), работая со Службой по исследованиям в сфере сельского хозяйства при Министерстве сельского хозяйства США в Гейнсвилле (штат Флорида), отследил историю распространения огненного импортного красного муравья. Это исследование дало импульс к изучению других видов инвазивных огненных муравьев.

Когда я посещал Министерство сельского хозяйства США, ДеУэйн и я решили провести схожее исследование тропического огненного муравья, таким образом позволив сравнивать более детализированные анализы процессов распространения двух видов, что сделало бы результаты более общими, а выводы — более достоверными. Мы образовали команду с Эндрю Суарезом (Andrew Suarez), авторитетным ученым в области биологии инвазивных муравьев, который тогда был моим научным руководителем, и с Хизер Аксен (Heather Axen), которая тогда была студенткой, работавшей с Сарой Хелмс Кэхэн (Sara Helms Cahan) в Университете Вермонта, которые независимо работали над похожей идеей.

Перспективы

Когда мы выявили исходные популяции насекомых-вредителей, мы можем задаться вопросом о том, почему данная популяция оказалась столь успешным «захватчиком» и что (если это «что» вообще есть) отличает те популяции, которые не стали инвазивными. Сравнивая генетические, экологические и поведенческие различия внутри и между нативными и инвазивными, занесенными человеком популяциями, мы можем приступить к обнаружению биологических различий, которые могут оказаться решающими факторами в успехе вторжения, не считая различий в возможностях (давление диаспор). Подобные сравнения также могут быть сделаны между инвазивными и неинвазивными видами. Мы уверены, что эти сравнительные исследования позволят углубить наше понимание общих принципов касательно факторов, определяющих биологическую инвазивность.

Что читать: «Эволюция диалога» Евгения ПановаБиолог Ирина Бёме рекомендует: самая интересная книга о способах общения у животных

Прогрессу в исследованиях истории распространения инвазивных видов сильно поспособствовала разработка и использование генетических маркеров. Эволюционная геномика инвазивных видов вроде S. invicta и S. geminata представляет сейчас огромный интерес, поскольку инвазивные организмы несут большую угрозу для биоразнообразия, целостности экосистем, сельского хозяйства, рыболовства и здравоохранения. Полученные недавно массивы геномных данных позволяют не только рассчитать маршруты инвазий, но и одновременно сделать выводы касательно других важных параметров с беспрецедентной точностью. К примеру, когда инвазия произошла, сколько особей-основателей было завезено, насколько быстро новая популяция росла в своем новом ареале обитания и какие изменения в геноме произошли в течение инвазивного процесса (адаптации). Последнее интересно потому, что изменения в вариативности небольшого набора генов могут сильно влиять на способность к колонизации и успех инвазии. Так что геномные подходы, включая анализ экспрессии генов, эпистаза и перестройки генов инвазивных видов, могут многое рассказать о том, как эти гены работают. Данные по геномам предоставили ценный ресурс для выявления полиморфизмов в генах, которые влияют на экологический и эволюционный успех инвазивных видов в их естественной среде обитания, а также для прояснения функциональных последствий такой вариативности.Учитывая состояние современной глобальной торговли, мы часто полагаем, что инвазии произошли недавно. Много исследований сфокусировано на преднамеренной или случайной транспортировке животных и растений, тесно связанных с людьми (домашние животные вроде свиней или комменсалы человека вроде крыс). Это продолжалось в течение тысяч лет, однако гомогенизация глобальной флоры и фауны в результате развития торговли не является недавним событием. Мы ожидаем обнаружение того, что ранняя торговля, особенно морская, была важна в контексте формирования современной распространенности видов независимо от того, инвазивные они или нет.

PhD in Genetics, Post-Doctoral Researcher, Department of Entomology, University of Illinois at Urbana-Champaign

Тараканы-первые.

Инженеры тщательно изучают живых существ, чтобы создавать роботов, повторяющих строение природного прототипа.

В США ученые освоили управление живыми тараканами при помощи робототехники. Профессор Техасского университета Хун Лян рассказала RT, как им удалось добиться таких впечатляющих результатов.

«У нас ушло немало времени, чтобы понять, как лучше всего работать с тараканами, как заставить их слушаться. Они долго носили на себе такие «рюкзачки». Теперь, когда в ходе эксперимента мы посылаем им сигналы, они действительно выполняют наши команды, причём в течение значительного отрезка времени. Это важное достижение», — рассказывает профессор Техасского университета A&M Хун Лян.

По ее словам, инженеры разрабатывают более крупные системы — больших роботов. «Нас же интересуют существа поменьше. Занимаясь созданием миниатюрных роботов, понимаешь, что природа справляется гораздо лучше тебя. Поэтому мы стараемся сотрудничать с ней и сначала тщательно изучаем живых насекомых», — говорит профессор.

Инженеры тщательно изучают живых существ, чтобы создавать роботов, повторяющих строение природного прототипа. Например, немецкая компания Festo уже создала роботов-птиц, насекомых и даже робота-кенгуру, отмечает RT.

Самые опасные пауки.

 

Исследования показывают, что приблизительно 6 процентов мирового населения настолько боится пауков, что этих людей можно классифицировать как страдающих арахнофобией. Голливуд обожает использовать пауков в фильмах, где необходимо добавить ужаса и отвращения. Некоторые люди держат их в качестве домашних любимцев, в то время как большинство из нас, по сути, получает пользу от того, что они находятся где-то поблизости, так как они помогают контролировать популяции вредителей и нежелательных насекомых. Пауки повсюду – на улице, в наших автомобилях, в наших домах и даже в наших кроватях. Несмотря на это, миф о том, что мы неосознанно съедаем, по крайней мере, несколько пауков за свою жизнь, является абсолютной выдумкой, потому что пауки не глупые существа. Тем не менее, вполне возможно, что в этот самый момент, когда вы читаете эту статью, в радиусе нескольких метров от вас есть паук и он, скорее всего, не один.

В зависимости от того, кого вы спросите, в мире существует приблизительно 30 000-40 000 видов пауков. Большинство из них безвредно для людей. Но как насчёт меньшинства? Да, существует относительно небольшое количество пауков, которые опасны для человека, и могут даже оказаться смертельно опасными в зависимости от специфического типа. Однако стоит помнить, что во всех тех случаях, когда люди пострадали от пауков – пауки не охотились на людей и не пытались специально атаковать. Представьте себе следующую ситуацию – если бы незнакомец появился из ниоткуда и схватил вас на улице, что бы вы сделали? Вы бы, скорее всего, его не обняли бы. Так же чувствует себя паук.

Поэтому принимая во внимание тот факт, что на Земле не существует пауков-человекоубийц, давайте выясним, какие из них являются самыми опасными пауками в мире. В этой статье мы расскажем о пятнадцати самых опасных пауках в мире. Некоторые из них попали в этот список, потому что обладают очень сильным ядом, другие же попали сюда из-за того, что очень агрессивны и предпочитают оставаться на месте и драться, нежели убегать, если к ним подойти. Есть здесь и огромные пауки, маленькие, пушистые и гладкие – широкое разнообразие пауков, в обращении с которыми необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности.

15. Терафоза Блонда или птицеед-голиаф (Goliath Birdeater Tarantula)

15 самых опасных пауков в мире

Учитывая его название, создаётся впечатление, что этот паук смертельно опасен, не так ли? Однако это не так. Его название говорит лишь о том, что пауки этого вида очень крупные по размеру. На самом деле, их диаметр может достигать 30 сантиметров. Интересен также тот факт, что этот тарантул зачастую питается другими насекомыми и лишь иногда мелкими мышами или ящерицами, которые ему встретятся. Как и другие виды тарантулов, птицеед-голиаф действительно выделяет яд при укусе, но его яд не является смертельно опасным для человека. Главная опасность для людей состоит в волосках на спине этого паука. Испугавшись, птицеед-голиаф трёт задними лапами своё брюшко и выстреливает в воздух облаком волосков, напоминающих крошечные иголочки. Эти маленькие шипы могут попасть вам в дыхательные пути и глаза, из-за чего вы будете чувствовать дискомфорт довольно длительное время.

14. Бахромчатый украшенный паук-птицеед (Indian Ornamental Tarantula)

15 самых опасных пауков в мире

Ещё один тарантул, хотя этот вырастает «всего лишь» до 18 сантиметров в размахе лап. Этот паук обитает преимущественно в Индии, обычно на деревьях, где он охотится на свою добычу. Если говорить об этом виде в рамках содержания его в качестве домашнего животного, то, по мнению экспертов, он явно не подходит для новичков в этом деле. Отчасти это объясняется тем, что пауки этого вида всегда занимают оборонительную позицию при малейшем их беспокойстве и могут стать довольно агрессивными, если почувствуют угрозу. Кроме того, считается, что они обладают самым сильным ядом из всех тарантулов. Укушенные жертвы испытывают мышечные спазмы, боли в груди и симптомы, схожие с симптомами гриппа, которые могут продолжаться многие дни или даже недели после укуса.

13. Тарантул Король-Бабуин (King Baboon Tarantula)

15 самых опасных пауков в мире

Как и бахромчатый украшенный паук-птицеед, Король-Бабуин является ещё одним тарантулом, которого новичкам в содержании пауков не рекомендуют держать в качестве домашнего животного. А всё потому, что Король-Бабуин знаменит свои агрессивным нравом, а его яд, хотя и не смертельно опасный для человека, может вызывать боли в течение нескольких дней после укуса. Именно этот вид при ощущении какой-либо угрозы, отходит назад и трёт свои лапки, издавая звук, означающий последнее предупреждение перед атакой. Несмотря на это, они не особо стараются кусать людей. Размах лап этого паука может достигать приблизительно 20 сантиметров. Они питаются, в основном, насекомыми, ящерицами, мышами и мелкими птицами. Короли-Бабуины обитают преимущественно на востоке Африки, поэтому большинству из нас не удастся встретиться с ним в дикой природе, зато мы сможем увидеть его в зоопарке или же у друга, который увлекается содержанием экзотических питомцев.

12. Красноспинный паук (Redback Spider)

15 самых опасных пауков в мире

На первый взгляд этот маленький паук выглядит как чёрная вдова. Самка обладает чёрным окрасом с красной полоской на спине и красно-оранжевым узором в виде песочных часов на брюшке. Однако это совсем не чёрная вдова. Красноспинный паук эндемичен Австралии, но распространился и в других странах, таких как Япония, Новая Зеландия и Бельгия. Несмотря на то, что диаметр его тела достигает лишь 1 сантиметра, этот маленький паучок далеко не безвреден и его укус может оказаться очень серьёзным для человека. После его укуса люди чувствуют боль, мышечные спазмы, приступы тошноты и постоянно потеют. К счастью, как и другие пауки, этот опасный малец не выискивает людей, а предпочитает питаться всеми насекомыми, которые встречаются на его пути, от мух до тараканов и других пауков и даже иногда закусывает ящерицами.

11. Коричневая вдова (Brown Widow)

15 самых опасных пауков в мире

Этот паук, который по предположению учёных впервые появился в Африке или Южной Америке, является родственником более известной чёрной вдовы. Этот небольшой паук обитает на довольно широком пространстве и был замечен на территориях от Таиланда до Австралии. Так что же в нём страшного? Ну, может он и не такой страшный как чёрная вдова, так как в отличие от неё, у коричневой вдовы яд не настолько сильный. Точнее, его нейротоксичный яд обладает такой же силой, как яд чёрной вдовы, но именно этот вид не может впрыскивать во время укуса такое же количество яда, как чёрная вдова. Тем не менее, когда он кусает человека, его яд остаётся на месте укуса, а не распространяется по конечности или телу укушенного им человека.

10. Американский бродячий паук (Hobo Spider)

15 самых опасных пауков в мире

Нет, этот паук не ездит в электричках, не ест бобы из банки и не выпрашивает у людей мелочь. На самом деле учёные до сих пор очень многого не знают об этом виде, поэтому вопрос о том, является ли он смертельно опасным для человека, до сих пор вызывает горячие споры в научном мире. Исследования, проведённые в США, показали, что большинство укусов, приписываемых коричневому пауку-отшельнику в США, на самом деле являются укусами американского бродячего паука. Это происходит потому, что укус этого паука, по мнению ученых, вызывает некроз (разложение кожи и тканей), хотя и в меньшей степени, чем укус коричневого паука-отшельника. Среди других симптомов находятся головные боли, усталость и проблемы со зрением.

9. Коричневый паук-отшельник (Brown Recluse)

15 самых опасных пауков в мире

Исходя из того, что в научном мире идут споры по поводу различий между американским бродячим пауком и коричневым пауком-отшельником, стоит рассмотреть и последнего в нашем списке. В среднем размер этого паука составляет два сантиметра, и он совсем не обладает устрашающим видом, как тарантулы, описанные выше. Тем не менее, этот малец очень опасен и встречается намного чаще, чем вы могли бы подумать. Он обитает в юго-восточной части США и предпочитает обосновываться в старых зданиях, поленницах или любых других местах, которые являются сухими и заброшенными в течение долгого времени. Это не агрессивный паук и его укус редко ощущается человеком. Большинство укушенных людей чувствуют различные симптомы, среди которых можно отметить боль, отёк тканей, тошнота, высокая температура или сыпь. Исследования показали, что треть укусов этого паука вызывает некроз тканей, а в редких случаях у жертв отказывали органы. Было зарегистрировано всего несколько случаев летального исхода от укуса этого паука.

8. Вдова Бишопа (Red (Legged) Widow)

15 самых опасных пауков в мире

Размер тела вдовы Бишопа составляет 1,25 сантиметра, а размах лап равен 5 сантиметрам. Этот паук, как и другие представители рода чёрных вдов, является маленьким по размеру. Среди других видов своего рода эти пауки отличаются ярким окрасом и узором на лапах и теле. Именно этот вид обитает исключительно во Флориде и находится на гране исчезновения из-за растущего населения и соответственно расширения инфраструктуры. Не существует ни одного зарегистрированного случая укуса человека этим пауком, благодаря его ограниченному ареалу обитания и редкому контакту с человеком. Тем не менее, лабораторные исследования показали, что яд этих пауков может быть не менее опасным для человека, чем токсины в яде чёрной вдовы.

7. Чёрная вдова (Black Widow)

15 самых опасных пауков в мире

Чёрная вдова, вполне возможно, является одним из самых известных опасных пауков в мире. Эти пауки обладают чёрным окрасом тела с узором красного цвета в виде песочных часов на брюшке. Чёрная вдова обитает на всей территории Мексики, в США и южных частях Канады. Популярная культура и дезинформация привели к преувеличению возможностей этого паука в заголовках средств массовой информации. Многие люди считают, что укус этого паука приводит к неминуемой смерти. Если говорить о маленьких детях и престарелых людях, то было действительно зарегистрировано несколько случаев смертей от укуса пауков этого вида. Тем не менее, большинство людей испытывают лишь боль и отёк тканей на месте укуса. Небольшое количество людей сообщали о более серьёзных симптомах, таких как озноб, тошнота, рвота, судороги и высокая температура – это означает, что укус чёрной вдовы может оказать такое же влияние на ваше тело как и обед в одном из заведений сети «Arby’s».

6. Австралийский земляной паук (Mouse Spider)

15 самых опасных пауков в мире

Этот паук получил своё название из-за того, что ранее считалось, что он вырывает себе норы как грызуны. Как многие жуткие существа, этот паук обитает в основном в Австралии, но его также можно встретить и на других континентах, включая Южную Америку, хотя и не в таком количестве. Их часто путают с воронковым водяным пауком из-за их внешнего сходства. Если вас укусил паук этого вида, вам настоятельно рекомендуется незамедлительно обратиться за медицинской помощью, так как они входят в категорию опасных для жизни человека. Их укусы могут вызвать сильное недомогание и симптомы, похожие на симптомы укуса красноспинного паука – ещё одного эндемика Австралии.

5. Чилийский паук-отшельник (Chilean Recluse)

15 самых опасных пауков в мире

Чилийский паук-отшельник, который изначально обитал лишь в Южной Америке, теперь добрался и до Северной Америки, некоторых частей Европы и, конечно же, Австралии. В целом он считается самым смертоносным из всех пауков-отшельников. Как и его североамериканский родственник, чилийский паук-отшельник предпочитает заброшенные места, такие как старые сараи и поленниц. Тем не менее, он всё же сталкивается с людьми и его укусы являются результатом таких случайных контактов. Укус чилийского паука-отшельника очень болезненный, некоторые сравнивают его с ожогом от сигареты. Один из десяти людей умирает от его укуса, но остальные чувствуют сильную боль и иногда переносят некроз, на лечение которого уходит много месяцев.

4. Северный древесный воронковый паук (Northern Funnelweb Spider)

15 самых опасных пауков в мире

Рассуждая на тему того, почему людям, страдающим арахнофобией, не стоит посещать Австралию, мы просто обязаны упомянуть северного древесного воронкового паука. Это самый крупный вид воронковых пауков в Австралии. Он встречается в Квинсленде (Queensland) и Новом Южном Уэльсе (New South Wales). Чувствуя какую-либо угрозу, эти крупные пауки как в голливудской сцене из фильма ужасов становятся на дыбы и оголяют свои клыки (с которых зачастую капает яд). В большинстве случаев укусов у жертвы появляются симптомы, схожие с сильным отравлением, однако эксперты считают, что этот паук вполне может быть смертельно опасным. Если вам повезёт, ваши симптомы ограничатся «лишь» тошнотой, рвотой, мышечными спазмами и болью на месте укуса.

3. Шестиглазый песочный паук (Six-Eyed Sand Spider)

15 самых опасных пауков в мире

Пауки этого вида могут дорасти до пяти сантиметров в диаметре, и обитают они, как вы, наверное, уже догадались, в пустынях и песчаных областях Африки. Так же как и верблюды, эти пауки могут жить долгое время без воды и пищи – по данным исследователей вплоть до одного года. Шестиглазый песочный паук закапывается в песок (за этим процессом забавно наблюдать) и терпеливо ожидает, когда жертва подойдёт достаточно близко. Укус этого паука является особенно опасным для человека. Всё потому, что яд шестиглазого песочного паука является мощным гемолитически-некротическим токсином, который разжижает кровь, приводит к распаду тканей и вызывает разрыв кровеносных сосудов. Ещё хуже то, что для этого яда не существует противоядия.

2. Сиднейский воронковый паук (Sydney Funnelweb Spider)

15 самых опасных пауков в мире

Смотрите-ка, ещё один опасный паук из Австралии. Сиднейский воронковый паук обитает в радиусе 100 километров от Сиднея, Австралия. Тело этого паука дорастает до 5 сантиметров, не включая лап. Как правило, этот паук обитает на открытых участках, на деревьях, в пнях или под камнями. Сильные дожди могут заставить их поменять своё месторасположение, что приводит к встречам с людьми. Сиднейский воронковый паук не будет специально атаковать, но, если он почувствует угрозу, он моментально продемонстрирует агрессивное поведение, встав на дыбы и оголив свои клыки. При укусе этот паук изо всех сил впивается и кусает много раз подряд. Зачастую его приходится сбивать или отдирать от участка тела, в который он впился. Яд самца чрезвычайно ядовит и при укусе он впрыскивает особо большие дозы яда. Симптомы включают в себя потоотделение, тошноту, рвоту, боль, понижение артериального давления, нарушение кровообращения и отказ дыхательной системы.

1. Бразильский блуждающий паук (Brazilian Wandering Spider)

15 самых опасных пауков в мире

На первом месте разместился паук, чей яд считается самым смертельно опасным в мире. Он обитает в тропических регионах Центральной и Южной Америки. Размах его лап достигает 15 сантиметров. Если он чувствует себя в опасности, этот паук становится на дыбы, поднимает передние пары лап высоко в воздух и демонстрирует клыки. В то время как другие пауки также становятся на дыбы, занимая оборонительную позу, бразильский блуждающий паук никогда не отступает и бросается на всё, что приближается к нему слишком близко. В дополнение к невероятно болезненному укусу, жертвы укуса этого паука ощущают отёк тканей, тошноту, рвоту, конвульсии, судороги, гипотермию и сильное потоотделение. В тяжёлых случаях люди теряют мышечный контроль, у них наступает паралич и удушение. Интересно то, что укус этого паука вызывает очень сильные и долгие эрекции у мужчин. В результате этого ведущие исследователи изучают бразильского блуждающего паука в надежде найти лекарство от эректильной дисфункции.