международный язык

Как моллюски научились охотиться на рыб

Морские моллюски конусы обладают удивительным навыком: эти неторопливые донные жители умеют охотиться на небольших рыб. Для этого у них есть довольно сложное приспособление — гарпун, способный поражать добычу сильнодействующим ядом. Но до недавнего времени у ученых не было ясного представления о том, как конусы обзавелись таким оружием. В новом исследовании ученые восстановили эволюционную историю приспособления моллюсков конусов к охоте на рыб. Это — редкий пример реконструкции молекулярных изменений, которые привели к возникновению новых видов с необычной специализацией.

Иногда в ходе эволюции происходят процессы, которые сложно представить себе растянутыми во времени. Забавный пример — это расположение глаз камбалы, плоской рыбы, которая ведет придонный образ жизнь и чьи глаза находятся на одной стороне тела. Долгое время не было известно о промежуточной эволюционной форме между «обычными» рыбами (у которых глаза находятся по разные стороны) и камбалообразными. Но несколько лет назад ученые обнаружили ископаемые остатки предков современной камбалы, у которых глаза располагаются несимметрично (см.: Ископаемые рыбы в очередной раз подтвердили правоту Дарвина, «Элементы», 18.06.2008). Так что, как бы трудно ни было это себе представить, но один из глаз камбалы постепенно переполз на другую сторону, так что рыба смогла комфортно вести свою жизнь на боку у  самого дна (благодаря этому рыба может замечательно маскироваться, притворяясь частью субстрата).

Еще интереснее изучать процессы приспособления организмов друг к другу, особенно постоянные гонки вооружений «хищник–жертва» и «паразит–жертва», в которых всем участникам приходится подстраиваться, чтобы не остаться голодными или, наоборот, не быть съеденными. При этом часто происходит так, что хищник или паразит максимально «затачивается» под определенную жертву, которая, в свою очередь, изобретает способы противостоять угрозе.

А недавно ученым удалось проследить первые эволюционные шаги обучения одного из самых невероятных охотников в живой природе — моллюска конуса (рис. 1), который охотится на рыб (см. 

). Как такое медлительное создание могло научиться охотиться? И, что еще интереснее, какие эволюционные изменения сделали его способным к такой охоте?

Большинство конусов охотится на сравнительно легкую добычу — червей, которые, как и конусы, передвигаются по дну, поэтому их проще поймать. Тем не менее в какой-то момент эволюционной истории часть моллюсков перешла на рыб и стала на них специализироваться. Ученые начали раскручивать историю приспособления конусов к охоте на рыб, внимательно изучая филогенетическое древо этих моллюсков, построенное на основании сходства определенных митохондриальных маркеров конусов и отражающее степень родства различных видов. Ученые обратили внимание на интересную группу моллюсков, которые, хотя и были охотниками на червей, стояли ближе к охотникам на рыб, чем к другим охотникам на червей. Не находятся ли эти моллюски в процессе обучения охоте на рыб?

Сначала нужно разобраться, что необходимо моллюску, чтобы стать хорошим охотником на рыб.

Во-первых, это яды, парализующие рыбу, — иначе у конуса просто не будет шанса догнать жертву. Яды конусов представляют собой пептиды, которые могут иметь различные механизмы действия. К примеру, ядConus geographus похож по структуре на инсулин рыб, и когда рыба попадает в большое облако этого вещества, она впадает в гликемический шок. Еще у конусов есть пара ядов, действующих на позвоночных и блокирующих спад нервных импульсов. Один из них — δ-конотоксин — подавляет инактивацию натриевых каналов, а другой — κ-конотоксин — подавляет активацию калиевых каналов (см.: Conotoxin). При совместном действии этих ядов оба механизма сбрасывания потенциала действия нейронов у рыбы отключаются, и ее парализует.

Во-вторых, у моллюсков, охотящихся на рыб, обычно есть гарпун — видоизменение радулы («терки», которая находится на языке моллюска и нужна для измельчения пищи). Этим гарпуном моллюск может протыкать добычу и заодно эффективно доставлять в нее яд (если просто выбрасывать яд в воду, то нужно использовать либо больше яда, либо более эффективный яд).

У необычных моллюсков, которые относились к охотникам на червей, но при этом были генетически ближе к охотникам на рыб, не было гарпунов, однако ученые обнаружили у них один из компонентов яда, который действует на рыб, — δ-конотоксин. Поскольку у этих моллюсков не было второго компонента яда, нужного, чтобы полностью блокировать сбрасывание нервного импульса позвоночных, эти моллюски не должны были быть способны эффективно парализовать рыб. Тем не менее ученые решили представителям одного из видов этих моллюсков — Conus tessulatus — дать возможность показать в эксперименте, каковы их способности к охоте на рыб.

Моллюсков посадили в один аквариум с их обычными жертвами — червями, а также с небольшими рыбками. Моллюски предпочитали охотиться на червей, но, к радости ученых, пытались и атаковать рыб (рис. 2). Атаки были довольно неуклюжими, потому что моллюски не могли ни проткнуть рыбы гарпуном, ни полностью парализовать ее. Тем не менее ученые с гордостью сообщили, что один из их подопечных смог выпустить яд рыбе прямо в жабры, после чего у нее начались спазмы и моллюску удалось ее проглотить.

Яды δ-конотоксины, способные парализовать позвоночных, по-видимому появились у моллюсков раньше κ-конотоксинов, поскольку δ-конотоксины у всех их обладателей довольно сходны, а гены κ-конотоксинов у разных групп моллюсков произошли от различных генов. Разные группы моллюсков нашли разные способы сделать свое оружие максимально эффективным, после того как получили его первый компонент — δ-конотоксины. Авторы предложили следующий сценарий, по которому моллюски освоили охоту на рыб. Сначала у охотников на червей появился один из токсинов, действующий на позвоночных. Этот токсин оказался полезным, чтобы защищать свою добычу от рыб, которые пытались ее украсть. Потом оказалось, что при определенном везении сама рыба может стать добычей, и разные моллюски «изобрели» разные дополнительные токсины, чтобы усовершенствовать свои яды. Затем многие из них обзавелись гарпунами, которые помогли фиксировать жертву и вводить яд прямо в нее, чтобы он лучше подействовал.

Все эти процессы произошли у большинства охотников на рыб очень давно, а те виды, которые охотятся на червей, но при этом обладают одним из необходимых токсинов для охоты на рыб, — это, вероятно, нечто вроде живых ископаемых, которые по каким-то причинам остановились в своем обучении охоте. Зато благодаря им мы узнали, как моллюск может обрести способность, удивительную для такого медлительного существа, — стать охотником на рыб.

Что поведал ардипитек

  В октябре 2009 года вышел в свет специальный выпуск журнала Science, посвященный результатам всестороннего изучения костей ардипитека — двуногой обезьяны, жившей на северо-востоке Эфиопии 4,4 млн лет назад. Вид Ardipithecus ramidus был описан в 1994 году по нескольким зубам и фрагментам челюсти. В последующие годы коллекция костных остатков ардипитека значительно пополнилась и сейчас насчитывает 109 образцов. Самой большой удачей стала находка значительной части скелета особи женского пола, которую ученые торжественно представили журналистам и широкой публике под именем Арди. В официальных документах Арди значится как скелет ARA-VP-6/500.

  Одиннадцать статей, опубликованных в спецвыпуске Science, подвели итоги многолетней работы большого международного исследовательского коллектива. Публикация этих статей и их главная героиня Арди были широко разрекламированы, но это отнюдь не пустая шумиха, потому что изучение костей ардипитека действительно позволило подробнее и точнее реконструировать ранние этапы эволюции гоминид.

  Подтвердилось предположение, высказанное ранее на основе первых фрагментарных находок, что A. ramidus — прекрасный кандидат на роль переходного звена (кандидат, а не просто переходное звено, потому что нельзя строго доказать по ископаемым костям, что кто-то был чьим-то предком или потомком. Однако во многих случаях об этом можно судить с большой степенью уверенности, как, например, в случае Арди) между общим предком человека и шимпанзе (к этому предку, по-видимому были близки оррорин и сахелянтроп) и более поздними гоминидами — австралопитеками, от которых, в свою очередь, произошли первые представители рода людей (Homo).

  Вплоть до 2009 года самым древним из детально изученных гоминид была Люси, афарский австралопитек, живший около 3,2 млн лет назад (Джохансон, Иди, 1984). Все более древние виды (в порядке возрастания древности: Australopithecus anamensis, Ardipithecus ramidus, Ardipithecus kadabba, Orrorin tugenensis, Sahelanthropus chadensis) были изучены на основе фрагментарного материала. Соответственно, наши знания об их строении, образе жизни и эволюции тоже оставались фрагментарными и неточными. И вот теперь почетное звание самой древней из хорошо изученных гоминид торжественно перешло от Люси к Арди.

➡  Датировка и особенности захоронения

  Кости A. ramidus происходят из одного слоя осадочных отложений толщиной около 3 м, заключенного между двумя вулканическими прослоями. Возраст этих прослоев был установлен при помощи аргон-аргонового метода (один из самых надежных способов радиометрического датирования вулканических пород. Является результатом усовершенствования калий-аргонового метода, основанного на постоянстве скорости превращения радиоактивного изотопа 40К в 40Аr) и оказался одинаковым (в пределах погрешности измерений) — 4,4 млн лет. Это значит, что костеносный слой образовался (в результате наводнений) сравнительно быстро — максимум за 100000 лет, но вероятнее всего — за несколько тысячелетий или даже столетий.

  Раскопки были начаты в 1981 году. Всего добыто более 140 000 образцов костей позвоночных, из которых 6000 поддаются определению до семейства. Среди них — 109 образцов А. ramidus , принадлежавших как минимум 36 индивидуумам. Фрагменты скелета Арди были рассеяны по площади около 3 м2. Кости были необычайно хрупкими, поэтому извлечь их из породы стоило немалых трудов. Причина смерти Арди не установлена. Она не была съедена хищниками, но ее останки, судя по всему, были основательно растоптаны крупными травоядными. Особенно досталось черепу, который был раскрошен на множество фрагментов.

➡  Окружающая среда

  Вместе с костями A. ramidus найдены остатки разнообразных животных и растений. Среди растений преобладают лесные, среди животных — питающиеся листьями или плодами деревьев (а не травой). Судя по этим находкам, ардипитек жил не в саванне, а в лесистой местности, где участки густого леса чередовались с более разреженными. Соотношение изотопов углерода 12С и 13С в зубной эмали пяти особей A. ramidus свидетельствует о том, что ардипитеки питались в основном дарами леса, а не саванны (для трав саванны характерно повышенное содержание изотопа 13С). Этим ардипитеки отличаются от своих потомков — австралопитеков, которые получали от 30 до 80 % углерода из экосистем открытых пространств (ардипитеки — от 10 до 25 %). Однако ардипитеки все-таки не были чисто лесными жителями, как шимпанзе, пища которых имеет лесное происхождение почти на 100 %.

  Тот факт, что ардипитеки жили в лесу, на первый взгляд противоречит старой гипотезе, согласно которой ранние этапы эволюции гоминид и развитие двуногого хождения были связаны с выходом из леса в саванну. Аналогичные выводы ранее делались в ходе изучения оррорина и сахелянтропа, которые тоже, по-видимому, ходили на двух ногах, но жили в лесистой местности. Однако на эту ситуацию можно посмотреть и с другой точки зрения, если вспомнить, что леса, в которых жили ранние гоминиды, были не очень густыми, а их двуногое хождение — не очень совершенным. По мнению С. В. Дробышевского, комбинация «переходной среды» с «переходной походкой» не опровергает, а, как раз наоборот, блестяще подтверждает старые взгляды. Гоминиды переходили из густых лесов на открытые пространства постепенно, и столь же постепенно совершенствовалась их походка.

➡  Череп и зубы

  Череп Арди похож на череп сахелянтропа. Для обоих видов характерен небольшой объем мозга (300—350 см3), смещенное вперед большое затылочное отверстие (то есть позвоночник крепился к черепу не сзади, а снизу, что указывает на двуногое хождение), а также менее развитые, чем у шимпанзе и гориллы, коренные и предкоренные зубы. По-видимому, сильно выраженный прогнатизм (выступание челюстей вперед) у современных африканских человекообразных обезьян не является примитивной чертой и развился у них уже после того, как их предки отделились от предков человека.

  Зубы ардипитека — это зубы всеядного существа. Вся совокупность признаков (размер зубов, их форма, толщина эмали, характер микроскопических царапин на зубной поверхности, изотопный состав) свидетельствует о том, что ардипитеки не специализировались на какой-то одной диете — например, на фруктах, как шимпанзе. По-видимому, ардипитеки кормились как на деревьях, так и на земле, и их пища не была слишком жесткой.

  Один из важнейших фактов состоит в том, что у самцов A. ramidus , в отличие от современных человекообразных (кроме человека), клыки были не крупнее, чем у самок. Самцы обезьян активно используют клыки и для устрашения соперников, и как оружие. У самых древних гоминид (Ardipithecus kadabba, Orrorin, Sahelanthropus) клыки у самцов, возможно, тоже были не больше, чем у самок, хотя для окончательных выводов данных пока недостаточно. Очевидно, в человеческой эволюционной линии половой диморфизм (межполовые различия) по размеру клыков очень рано сошел на нет. Можно сказать, что у самцов произошла "феминизация" клыков. У шимпанзе и гориллы диморфизм, по-видимому, вторично усилился, самцы обзавелись очень крупными клыками. У самцов бонобо клыки меньше, чем у других современных человекообразных. Для бонобо характерен также и самый низкий уровень внутривидовой агрессии. Многие антропологи считают, что между размером клыков у самцов и внутривидовой агрессией существует прямая связь. Иными словами, можно предположить, что уменьшение клыков у наших далеких предков было связано с определенными изменениями в социальном устройстве. Например, с уменьшением конфликтов между самцами.

➡  Размер тела

  Рост Арди составлял примерно 120 см, вес — около 50 кг. Самцы и самки ардипитеков почти не различались по размеру. Слабый половой диморфизм по размеру тела характерен и для современных шимпанзе и бонобо с их сравнительно равноправными отношениями между полами. У горилл, напротив, диморфизм выражен очень сильно, что обычно связывают с полигамией и гаремной системой. У потомков ардипитеков — австралопитеков — половой диморфизм, возможно, усилился (см. ниже), хотя это не обязательно было связано с доминированием самцов над самками и установлением гаремной системы. Авторы допускают, что самцы могли подрасти, а самки — измельчать в связи с выходом в саванну, где самцам пришлось взять на себя защиту группы от хищников, а самки, может быть, научились лучше кооперироваться между собой, что сделало физическую мощь менее важной для них.

➡  Посткраниальный скелет

  Арди передвигалась по земле на двух ногах, хотя и менее уверенно, чем Люси и ее родня — австралопитеки. При этом у Арди сохранились многие специфические адаптации для эффективного лазанья по деревьям. В соответствии с этим в строении таза и ног Арди наблюдается сочетание примитивных (ориентированных на лазанье) и продвинутых (ориентированных на ходьбу) признаков.

  Кисти рук Арди сохранились исключительно хорошо (в отличие от рук Люси). Их изучение позволило сделать важные эволюционные выводы. Как мы уже знаем, долго считалось, что предки человека, подобно шимпанзе и гориллам, ходили, опираясь на костяшки пальцев рук. Этот своеобразный способ передвижения характерен только для африканских человекообразных обезьян и орангутанов; прочие обезьяны при ходьбе опираются обычно на ладонь. Однако кисти рук Арди лишены специфических черт, связанных с «костяшкохождением». Кисть ардипитека более гибкая и подвижная, чем у шимпанзе и гориллы, и по ряду признаков сходна с человеческой. Теперь ясно, что эти признаки являются примитивными, исходными для гоминид (и возможно, для общего предка человека и шимпанзе). Строение кисти, характерное для шимпанзе и горилл (которое, между прочим, не позволяет им так ловко манипулировать предметами, как это делаем мы), напротив, является продвинутым, специализированным. Сильные, цепкие руки шимпанзе и горилл позволяют этим массивным животным эффективно передвигаться по деревьям, но плохо приспособлены для тонких манипуляций. Руки ардипитека позволяли ему ходить по ветвям, опираясь на ладони, и лучше подходили для орудийной деятельности. Поэтому в ходе дальнейшей эволюции нашим предкам пришлось не так уж сильно «переделывать» свои руки.

  В строении ступни ардипитека наблюдается мозаика признаков, свидетельствующих о сохранении способности хвататься за ветки (противопоставленный большой палец) и одновременно — об эффективном двуногом хождении (более жесткий, чем у современных человекообразных обезьян, свод стопы). Потомки ардипитеков — австралопитеки — утратили способность хвататься ногами за ветки и приобрели почти совсем человеческое строение стопы.

  Ардипитек преподнес антропологам немало сюрпризов. По признанию авторов, такую смесь примитивных и продвинутых черт, которая обнаружилась у ардипитека, никто не смог бы предсказать, не имея в руках реального палеоантропологического материала. Например, никому и в голову не приходило, что наши предки сначала приспособились ходить на двух ногах за счет преобразований таза и лишь после отказались от противопоставленного большого пальца и хватающей функции ступней.

  Таким образом, изучение ардипитека показало, что некоторые популярные гипотезы о путях эволюции гоминид нуждаются в пересмотре. Многие признаки современных человекообразных оказались вовсе не примитивными, а продвинутыми, специфическими чертами шимпанзе и гориллы, связанными с глубокой специализацией к лазанью по деревьям, повисанию на ветвях, «костяшкохождению», специфической диете. Этих признаков не было у наших с ними общих предков. Те обезьяны, от которых произошел человек, были не очень похожи на нынешних.

Марков А.В. «Эволюция человека. Обезьяны, кости и гены». М.: Астрель: CORPUS, 2011. Стр. 72-79.

Чудотворная икона Божьей Матери "Призри на смирение" отразилась на стекле

Однажды после молитвы перед иконой глухонемая от рождения девочка заговорила. Удивлённая бабуш­ка стала расспрашивать её, как это произошло. – «Тётя на меня подула», – сказала внучка, указывая на чу­десный образ Богоматери.

Как-то раз женщина с дочкой поехала на отдых на реку, плыли на лодке к берегу. В соседней лодке мужчина ловит рыбу, а они плывут. До берега остается очень маленькое расстояние, и девочка говорит маме: «Я уже прыгну и пойду». Она как прыгнула, только пузыри и пошли оттуда. А мужчина спрашивает: «Девочка умеет плавать?» — «Нет». — «Так здесь огромная яма, - говорит он. — Как вы пустили ребенка?»Мать стала в лодке, замерла и не знала, что говорить и делать. Первое, что пришло в голову – икона Богородицы «Призри на смирение»: «Я к ней воззвала со всего сердца, поняла, что просто теряю ребенка. Вижу, на воде появилось отображение Божьей Матери — точно такое, как рядом с иконой на стекле, и в какие-то доли секунды выныривает мой ребенок». Когда она спросила дочь, как та вынырнула, девочка сказала: «Ты меня позвала» - она под водой услышала мамин голос и как будто кто-то потянул ее вверх.

В Вольнянске исцелилась слепая женщина, которую в церковь обычно водила внучка. Приложившись к иконе, она повернулась к людям со словами: "Люди, я теперь вас всех вижу!" Мы это видели, на наших глазах это произошло.

Одним из первых подтверждений чудотворности образа был случай исцеления молодой женщины, заболевшей гепатитом (желтухой) в то время, когда она готовилась стать матерью. Врачи, проводившие наблюдения за больной, требовали немедленно прекратить беременность, считая, что болезнь губительно скажется на здоровье младенца. Но молодая женщина, будучи верующим человеком, побоялась взять на себя грех убийства во чреве собственного ребенка. Три дня она молилась перед образом Богородицы, прося о помощи. Вскоре были сделаны повторные анализы, которые показали внезапное приостановление болезни. Родившаяся девочка была совершенно здорова.

Известен случай, когда мальчик, получивший 60 процентов ожога тела, был исцелен елеем от чудотворной иконы.

В 1993 году образ Божьей Матери отобразился на стекле настолько четко, что отпечаток и сегодня представляет из себя точную копию иконы.И пока в течение двух лет велись исследования, экспертизы, а параллельно дискуссии и споры вокруг этого явления, по молитвам у иконы стали совершаться настоящие чудеса. В итоге состоялся круглый стол, на котором специалистами было признано, что изображение на стекле - нерукотворное.Чудес происходит очень много, видите, сколько всего на иконе - люди приносят это в благодарность Божьей Матери...
Получив исцеление, многие благодарят Божью Матерь, дарят что-нибудь к иконе или просто с благодарностью молятся. О чуде или исцелении узнают самые близкие. Приходит, например, человек, заказывает благодарственный молебен перед иконой «Призри на смирение». Мы спрашиваем: «По какой причине?» — «Поблагодарить хочу Божью Матерь за милость, которую на оказала». — «А какую милость?» — «Да я об этом говорить не буду...» Не станешь ведь пытать человека: расскажи да расскажи. Стекло, на котором отобразилась Божья Матерь, теперь выносится на поклонение верующим. Одержимые нечистым духом люди с трудом приближаются к этому стеклу. Благодатная сила, которой обладают икона и стекло, реальна и действительна.