Когда млекопитающие стали теплокровными?

Минуло лишь около 233 миллионов лет с те пор, как произошел переход к эндотермии. Об этом свидетельствуют тонкие костные каналы внутреннего уха ископаемых реликтов. Менее чем за миллион лет появились первые предки млекопитающих, сообщают палеонтологи в Nature.

Теплокровными являются сегодня птицы и млекопитающие - именно эта способность активно регулировать температуру своего тела помогла им адаптироваться и добиться успеха. Когда же предки млекопитающих развили эту способность?

Рикардо Араужу и его коллеги из Лиссабонского университета нашли новый индикатор, по которому можно вычислить температуру тела вымерших животных на их окаменелостях - тонкие костные каналы внутреннего уха. Движение жидкости в этих кольцеобразных каналах определяет положение головы и тела в пространстве и позволяет сохранять равновесие. Но это хорошо работает, если эта жидкость может течь по каналам в нужном темпе.

Именно здесь в игру вступает температура тела: по мере нагревания жидкость в этих ходах становится более текучей. Чтобы сенсорные клетки внутреннего уха правильно функционировали, их каналы не должны быть слишком широкими. И наоборот, холод делает жидкость во внутреннем ухе более вязкой, поэтому холоднокровные животные, живущие в прохладной среде, нуждаются в более толстых воздуховодах.

Палеонтологи проанализировали костные канальцы внутреннего уха в ископаемых черепах 64 вымерших предков млекопитающих и черепах 200 видов холодно- и теплокровных животных, живущих сегодня. На основе современных видов животных они определили пороговые морфологические значения теплокровности и холоднокровности. С помощью этого индекса они смогли классифицировать ископаемых животных.

У хладнокровных синапсид, как правило, были широкие и короткие каналы, тогда как у предков теплокровных млекопитающих они были более узкими и длинными

Выяснилось: первые теплокровные животные появились только в группе Mammaliamorpha - филогенетической линии, возникшей около 233 миллионов лет назад и включающей не только всех млекопитающих и их прямых предков, но и ранние формы, стоящие между рептилиями и млекопитающими, такие как Tritylodontidae. Даже более древние представители синапсидных рептилий, такие как Dimetrodon или Ophiacodon, все еще были попеременно то теплыми, то холодными.

Когда первые предки млекопитающих стали теплокровными, температура их тела повысилась в среднем на пять-девять градусов. У их холоднокровных родственников температура тела обычно составляла около 25 градусов, а у этих первых теплокровных животных - около 33 градусов. Примерно в это же время у них начали развиваться несколько типичных для млекопитающих метаболических путей и мех - вероятно, с целью теплоизоляции.

Удивительно, что переход к теплокровным произошел необычайно быстро: это не был постепенный процесс, длившийся миллионы лет. Менее чем за миллион лет почти одновременно появились многочисленные теплокровные предки млекопитающих. "По геологическим меркам это очень быстро, - говорит Араужу.

Источник: scinexx.de

Почему долбящему дерево дятлу не нужен шлем

Во время своей работы дятлы обходятся без шлема и при этом не получают сотрясения мозга. Новые исследования показывают: птиц защищает их легкий мозг.

Дятлы используют свой клюв, похожий на долото, чтобы вскрывать кору деревьев в поисках насекомых, выбивать дупла для гнезд в стволах, а особо звучные удары служат для поиска пары. За день дятел стучит по дереву в полную силу более 10 000 раз.

Незадолго до удара его маленькая голова развивает скорость до 25 км / час. Тем не менее, бесчисленные удары, похоже, не влияют на мозг дятлов. Ученые предполагали, что черепа птиц работают как амортизирующие шлемы.

Исследователи из Университета Антверпена, возглавляемые Сэмом Ван Вассенбергом, опровергли это представление. Они впервые смогли рассчитать с помощью замедленной записи трех видов дятлов точное ускорение, действующее на череп птиц.

Исследователи разработали на основе этого биохимические модели, которые показали, что головы дятлов - это не амортизирующие шлемы, а жесткие молотки. Возникающее при таком ударе ускорение могло бы вызвать сотрясение мозга обезьяны или человека. Как же дятлу удается выживать без амортизаторов?

Как выяснилось, у него этот орган достаточно легкий и благодаря своей небольшой массе обладает лишь небольшой кинетической энергией при ударе о внутреннюю поверхность черепа. Толстые мышцы шеи и тело дятла поглощают большую часть удара.

Выводы голландских исследователей могут также объяснить, почему не существует дятлов с более крупным черепом. У птиц с большой головой было бы больше сил - но их мозг был бы настолько тяжелым, что они получил бы повреждение.

"Мы смогли развенчать миф о черепах, поглощающих удары".
Сэм Ван Вассенберг

Это открытие повлияет и на бионику: проекты разработки защитных шлемов и амортизаторов по образцу дятлов теперь кажутся не столь эффективными.

Источник: derstandard.at

Эти три гена сделали собак дружелюбными к нам

Исследователи обнаружили, каким генным мутациям собаки обязаны своим дружелюбным поведением и способностью понимать наши сигналы. Сравнительные испытания пород собак показали, что изменения в генах гормонов окситоцина и кортизола, в частности, характеризуют их ориентированность на человека.

Предыдущие исследования уже показали, что в ходе эволюционной истории собак определенные генные мутации привели к тому, что четвероногие друзья смогли установить более тесную связь с людьми. Однако до сих пор неясно, в какой степени многие гены способствовали одомашниванию.

Современные и древние породы собак

Команда Акико Тоноике из японского Университета Адзабу провела поведенческие тесты с 624 домашними собаками разных пород. Исследователи искали гены, отвечающие за общение с людьми. В отличие от волков, которые с трудом интерпретируют человеческие сигналы, домашние собаки быстро понимают смысл наших слов и жестов.

Животных разделили на две группы в зависимости от их породы. В первую группу вошли современные породы, генетически весьма далекие от своих волчьих предков, такие как терьеры или некоторые комнатные собачки. Вторая группа состояла из более древних пород, таких как хаски и акита, которые генетически все еще сравнительно похожи на волков, хотя они тоже сформировались в результате тысячелетнего одомашнивания.

Тест на человекоориентированность

Все участники должны были пройти два теста. В первом задании собака должна была решить, под какой миской спрятана еда. Для проверки, насколько собаки понимают человеческие жесты и следуют им, человек подсказывал взглядом, указанием или постукиванием.

Во втором задании собаке нужно было открыть контейнер с едой. При дрессировке у нее была возможность это сделать, а во время самого эксперимента коробка была плотно закрыта. Исследователи измерили частоту и продолжительность собачьего взгляда на человека в ожидании помощи — показатель социальной связи с людьми.

Селекция путем эволюции и разведения

Результаты первого задания были одинаковыми у современных и древних пород собак. Это показывает, что обе группы обладают схожими способностями понимать человеческие жесты и соответствующим образом корректировать свои реакции. Такое поведение, вероятно, развилось на раннем этапе одомашнивания.

Во втором задании собаки, принадлежащие к современным породам, гораздо чаще и дольше смотрели на людей. Тоноике и ее команда пришли к выводу, что это более ориентированное на человека поведение было отобрано людьми на более поздних этапах эволюции собак.

Генетические отличия

Затем ученые искали различия в генах, «ответственных» за собачье умение социализироваться: связующего гормона окситоцина и сопутствующего ему рецептора, а также на гена рецептора меланокортина-2 (MC2R), который влияет на выработку гормона стресса кортизола, и гена WBSCR17, который уже был изучен.

Тоноике и ее коллеги обнаружили, что древние и современные породы собак имеют генетические отличия, тесно связанные с тем, насколько длительно собаки смотрели на человека во время неразрешимой второй задачи, а изменения в гене MC2R были связаны также с выполнением первого задания.

Меньше реакция страха на людей

Эти результаты подтверждают, что определенные генетические изменения лежат в основе поведенческой адаптации собак к человеку. Исследователи считают особенно значительными: изменения гормона стресса: «Согласно нашей гипотезе, регуляция кортизола могла стать важным поворотным моментом в приручении собак. Снижение уровня кортизола могло способствовать социальным когнитивным навыкам собак, что, вероятно, связано с уменьшением их реакции страха на людей».

Однако ученые отмечают, что необходимы дальнейшие более масштабные исследования, поскольку такие сложные социальные когнитивные способности нельзя полностью объяснить только идентифицированными генами.

Источник: scinexx.de

Язык шимпанзе сложнее, чем считалось ранее

Звуки шимпанзе вовсе не одиночные и бессвязные. Эти человекообразные обезьяны структурируют свои призывы, используя простые правила, напоминающие грамматику. Поэтому их язык больше похож на наш, чем предполагали ученые.

Человеческий язык, состоящий из очень ограниченного числа звуков, позволяет составлять из них слова и новые предложения в соответствии с установленными правилами. Ученые двух институтов: Когнитивных наук Марка Жаннерода (Лион) и Эволюционной антропологии (Лейпциг) впервые продемонстрировали подобные грамматические структуры у шимпанзе в дикой природешимпанзе в дикой природе. О своих выводах они сообщают в Nature Communications Biology.

Ученые под руководством антрополога Седрика Жирар-Буттоза изучили три свойства языка, которые составляют основу неисчерпаемого словарного запаса:

1. Звуки должны иметь возможность произвольно сочетаться друг с другом.
2. Звуковые последовательности должны быть связаны друг с другом, как отдельные слова в предложении.
3. Всё должно происходить по определенным правилам, например, в начале восклицания особенно часто встречается определенный звук.

В Кот-д'Ивуаре, во влажном экваториальном лесу Национальный парка Таи, команда проанализировала почти 5000 записей 46 диких шимпанзе.

Впервые исследователи смогли наблюдать все три свойства языка у нечеловеческого животного. Некоторые обезьяны систематически произносили подряд до десяти звуков.

"Наши результаты показывают, что система вербальной коммуникации шимпанзе гораздо более сложна и структурирована, чем считалось ранее".
Татьяна Бортолато, соавтор исследования

Теоретически приматы, комбинируя двенадцать звуков, могли бы передавать сотни различных значений.

Однако в данной работе антропологи не смогли выяснить, действительно ли шимпанзе используют этот потенциал, поскольку не учитывали контекст, в котором обезьяны общались друг с другом. Именно это ученые намерены исследовать в будущем.

Источник: spektrum.de

Различное траурное поведение азиатских слонов

Поскольку азиатские слоны в основном обитают в лесах, исследователям было трудно изучать их поведение в случае смерти членов семьи и других сородичей. С помощью онлайн-видео ученые-бихевиористы документируют разнообразные формы поведения азиатских слонов.

Доктор Санджита Похарел из Индийского центра экологических наук при Индийском научном институте впервые узнала о возможном траурном поведении у азиатских слонов, когда в 2013 году в одном из индийских заповедников заметила, как молодая самка слона кружила вокруг мертвого тела пожилой самки слона, а кучи навоза на месте происшествия указывали на присутствие других сородичей вокруг туши.

Как сообщает команда Похарел, они обнаружили на YouTube множество видеороликов, в которых было снято траурное поведение животных, которое включает прикосновения и подталкивание мертвых тел. Слоны часто также подолгу стояли на страже возле трупа. В нескольких случаях исследователи даже наблюдали, как слонихи-матери подхватывали хоботом мертвые тела своих детей и уносили их с собой.

Эти исследования являются частью сравнительной танатологии, изучающей, как различные виды животных реагируют на смерть своих сородичей. Давно известно, что африканские слоны в течение определенного времени охраняют тела умерших родственников или сородичей, посещают их или, похоже, осознанно реагируют на них, когда проходят мимо, что наблюдается далеко не у всех видов животных. Однако такое поведение африканских слонов еще не было изучено или задокументировано.

В отличие от африканских, дикие азиатские слоны живут в основном в лесных массивах, что сильно ограничивает возможности наблюдения за ними без помех. В ходе поиска соответствующих видеороликов на Youtube ученые нашли для анализа в общей сложности 25 случаев. По словам исследователей, наиболее частые реакции животных в этих видео включают обнюхивание и прикосновения к их телу.

Животные в основном используют свои хоботы и прикасаются к лицам и телам своих мертвых сородичей

В двух случаях молодые животные встряхивали тела ногами. В трех видеороликах показано, как матери- слонихи пинают мертвые тела своих умирающих или уже мертвых детей. Интерес для исследователей представляет сходство поведения животных с тем, как они взаимодействуют и общаются с живыми сородичами. И здесь прикосновение хоботом играет важную роль в социальном поведении.

Другое поведение, которое наблюдали исследователи, - трубить при виде трупов и охранять мертвые тела - уже известно по африканским слонам. Иногда это происходит даже в течение нескольких дней и ночей при непосредственном физическом контакте. Было также замечено, что слоны старались держать людей подальше от мертвых тел своих сородичей. Частью этой охраны были также неоднократно замеченные попытки оживить мертвых или поднять их с помощью стволов.

В пяти случаях исследователи видели, что матери-слонихи несли хоботом тела своих маленьких детей

Подобное поведение встречается и у других видов, включая приматов, обезьян и дельфинов. Хотя неспециалисту может показаться, что животные скорбят как люди, ученые расценивают их действия осторожнее.

"Переноска сама по себе не является чем-то необычным для животных. Прежде всего, такое поведение показывает, что матери понимают, что что-то не так, потому что обычно молодые животные бегут вместе со стадом. Лучше представляя, как слоны справляются со смертью, мы лучше поймем их очень сложные когнитивные способности. Обычно мы говорим только об угрозе для среды обитания, но не о том, что животные переживают психологически".
Санджита Покхарел

Поэтому проведенное индийскими учеными исследование может помочь лучше защитить животных, поскольку именно в Азии слоны часто вступают в конфликт с населением.

Источник информации и фото: grenzwissenschaft-aktuell.de

Дельфины лечат кожу слизью кораллов и губок

Исследователи наблюдали в Красном море, как дельфины-афалины трутся о кораллы и губки, даже выстраиваясь для этого в очереди.

Теперь к удивительным способностям этих морских млекопитающих, похоже, можно добавить и самолечение: международная исследовательская группа сообщает iScience, что у побережья Египта дельфины используют кораллы и губки для лечения кожных заболеваний.

Тринадцать лет назад Ангела Цилтенер (Angela Ziltener), биолог из Цюрихского университета, впервые наблюдала за трущимися телами о кораллы индо-тихоокеанскими афалинами (лат. Tursiops aduncus). Дельфины были довольно привередливы. Сначала было непонятно, почему животные направлялись к определенным типам кораллов, игнорируя другие виды. Вместе с Гертруд Морлок из Гиссенского университета (Германия) Цилтенер хотела разобраться в причинах такого странного поведения.

Самка дельфина со своим детенышем у «лечебных» кораллов Фото: © Ангела Цилтенер

Преимуществом Ангелы оказалось то, что она была дайвером и могла вблизи изучать дельфинов и их повадки. Со временем исследователи определили те кораллы, о которые те особенно любили тереться. Наблюдения показали, что афалинам нужна слизь, которую выделяют коралловые полипы, когда их беспокоят.

Морлок, химик-аналитик и исследователь продуктов питания и ее команда обнаружили множество активных веществ, обладающих, в частности, антибактериальным или антиоксидантным действием, в слизи таких видов, как горгониевый коралл (лат. Rumphella aggregata), кожистый коралл (лат. Sarcophyton sp.) и губка (Iлат. rcinia sp.).

Полученные результаты позволили предположить, что биоактивные соединения некоторых кораллов и губок способны регулировать микробиом кожи дельфинов и лечить инфекции.

«Повторяющееся трение может привести к контакту активных метаболитов с кожей дельфина. Эти метаболиты могут служить профилактикой или лечением микробных инфекций у животных».
Гертруд Морлок

Рифы, где водятся эти кораллы, оказались любимыми местами обитания местной популяции дельфинов, куда они приплывают, чтобы отдохнуть или поиграть. Если толпа слишком велика, дельфины даже выстраиваются в очередь.

«Это похоже на то, как будто дельфины принимают душ, прихорашиваются, а затем немного поколачивают друг друга».
Ангела Цилтенер

К сожалению, такие тихие уединенные места у берегов Египта встречаются все реже.

«Сегодня индустрия туризма зарабатывает большие деньги на плавании с дельфинами. Владельцы лодок теперь обнаружили места, где любят собираться дельфины, и беспокоят их, если те не придерживаются стандартных маршрутов».
Ангела Цилтенер

Источник информации: derstandard.at

Когда золотой шакал крадет добычу у рыси

Золотой шакал - новичок в Европе, и его роль до сих пор неизвестна. Наблюдение в Словении показывает, какая между ними может возникнуть конкуренция.

Первоначально Canis aureus встречался на большом пространстве: с Ближнего Востока до самой южной Азии, но сейчас он широко распространился по Европе и все чаще попадается в Германии и Скандинавии. Однако пока неизвестно, как золотые шакалы впишутся в здешние экосистемы и что это означает для других хищников, таких как лисы, волки или рыси. Первое представление об этом дает наблюдение, описанное Михой Крофелем из Университета Любляны и его соавторами.

Еще в 1955 году золотые шакалы проникли в эту страну, известную большими популяциями волков и рысей, а также бурых медведей, обитающих в густых лесах, в горах и на известковых плато. Крофель и его команда провели долгосрочное исследование рыси в Динаридах - горном массиве, простирающемся далеко на юго-восток от Словении, в период с 2006 по 2021 год.

Дважды команда обнаруживала на снимках, сделанных фотоловушкой, золотых шакалов, питающихся мертвыми оленями, которых добыли рыси. В обоих случаях хищные кошки не возвращались к своим жертвам. Однако неизвестно, отгоняли ли рысей конкуренты или они избегали добычи по другим причинам, например, из-за странного запаха. Кошки в принципе сильнее шакалов, но последние иногда появляются небольшими стаями, а вместе они могут прогнать рысь.

Также неясно, может ли такая пищевая конкуренция в Динаридах стать проблемой для рыси, которой грозит исчезновение. Здесь обитает также много волков, которые, в свою очередь, сдерживают численность шакалов: В отдельных случаях они убивают их, или же шакалы избегают территории своих более крупных сородичей. Однако в районах, где волки отсутствуют, лишение пищи, называемое клептопаразитизмом, может дополнительно угрожать рысям, пишут Крофель и его соавторы.

Источник: spektrum.de