Откуда пошла «зелёная революция» у муравьёв


Руководитель научной группы Тед Шульц и его подопечные — муравьи.
Руководитель научной группы Тед Шульц и его подопечные — муравьи.

За миллионы лет до того, как человек впервые занялся сельским хозяйством, под землёй уже процветали обширные фермерские системы. Там выращивали грибы колонии муравьёв. Насекомые освоили продвинутые агротехнологии и даже научились одомашнивать некоторые культуры. Учёные из Университета Юты (University of Utah), Национального музея естественной истории (National Museum of Natural History) Смитсоновского института в Вашингтоне и Университета штата Луизиана (Louisiana State University) проанализировали эволюционную историю муравьёв-фермеров и выяснили, где и когда произошла эта «зелёная революция». Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

В Америке и на Карибских островах живут около 250 видов муравьёв-грибководов из трибы Attini. Их можно условно разделить на две группы: одним удалось освоить продвинутые технологии сельского хозяйства, а другие способны только на примитивные его формы. Основание новых ферм у всех происходит одинаково: когда дочь королевы покидает гнездо, она берёт с собой часть грибницы. Сообщества с неразвитой агрокультурой выращивают грибы, которые прекрасно выживают в дикой природе сами по себе, свободно скрещиваются с другими популяциями и, в принципе, не зависят от муравьёв.

Подземная муравьиная ферма.
Подземная муравьиная ферма.

Более «продвинутые» насекомые смогли изолировать грибы от диких собратьев и таким образом получили культуры, которые без фермеров выжить не могут — то есть, одомашнили их. «Грибам пришлось остаться с муравьями, — комментирует Тед Шульц (Ted Schultz), один из авторов работы. — У них не было другого выбора». «Эти развитые сообщества занимались устойчивым сельским хозяйством в промышленных масштабах миллионы лет,— говорит исследователь. — Изучая эволюцию их взаимоотношений с грибами, мы можем получить информацию о том, как справиться со сложностями при ведении сельского хозяйства. Муравьи создали форму сельского хозяйства, которая обеспечивает весь необходимый сообществам корм за счёт единственной культуры, устойчивой к болезням, вредителям и засухе. По масштабу и эффективности она может соперничать с человеческой агрокультурой».

По одной из гипотез «зелёная революция» началась во влажных лесах в тропиках Южной Америки — там обитают предки одомашненных грибов, а также их дикие родственники. Но с помощью этой гипотезы сложно объяснить, как доместикация вообще стала возможной. Для того чтобы одомашнить культуру, нужно хотя бы на время добиться её репродуктивной изоляции. Как же муравьям это удалось, если вокруг была масса свободно живущих видов, с которыми грибы обменивались генами?

Чтобы в этом разобраться, учёные сравнили геномы 119 современных видов муравьёв, 78 из которых занимались сельским хозяйством. В ходе анализа они нашли ближайшего родственника грибководов, не имеющего отношения к фермерству, отследили географическое распространение видов и установили когда, где и в каких условиях у насекомых развивались определённые признаки. Анализ показал, что муравьи, которые впервые применили «продвинутые» техники сельского хозяйства, около 30 миллионов лет назад, жили не во влажной, а в засушливой местности.

Эволюция и биогеография муравьёв-фермеров.
Эволюция и биогеография муравьёв-фермеров.

В этот период планета остывала, а климат постепенно менялся. Грибы, привыкшие к жизни во влажных лесах, плохо переносили новые условия. «Но если муравей-фермер, который приспособился к жизни в сухом климате, берёт тебя с собой и удовлетворяет все твои нужды, у тебя всё будет хорошо», — комментирует Шульц. Люди научились выращивать тропические растения в теплицах — примерно так же поступали и насекомые, поддерживая влажность на своих фермах. «Если становится слишком сухо, муравьи приносят воду, если слишком влажно — наоборот», — говорит учёный. Даже если условия на поверхности невыносимы, грибы могут спокойно жить под землёй, в комфортных комнатах с климат-контролем. В такой ситуации они становятся зависимыми от фермеров и не могут сбежать из колонии и снова жить в дикой природе.

По словам Шульца, пример муравьёв показывает, что организм может подвергнуться одомашниванию, даже если фермеры не занимались искусственным отбором. Насекомые, которые брали грибы в свои новые гнёзда, изолировали их от диких родственников, в результате культуры развивались независимо от внешнего мира и приобретали новые признаки.

Грустная новость: умер последний известный экземпляр редкой квакши


Ecnomiohyla rabborum
Судя по всему, таких лягушек больше нет на этой планете.

Последний известный экземпляр редкого вида квакш — Ecnomiohyla rabborum — умер в ботаническом саду в Атланте.

Квакша Ecnomiohyla rabborum — редкий вид древесных бесхвостых земноводных, эндемик Панамы. После заражения хитридиомицетным грибком Batrachochytrium dendrobatidis популяция вида стала быстро уменьшаться. Последний раз в дикой природе эту квакшу наблюдали в 2007 году. Единственный взрослый самец до недавнего времени жил в ботаническом саду в Атланте, штат Джорджия, США. Сотрудники сада дали ему прозвище Крепкий Орешек (Toughie). (далее…)

Пивная геномика: как люди одомашнили пивные дрожжи


Кевин Верстрепен (в центре) возглавляет дегустацию пива в его лаборатории
Кевин Верстрепен (в центре) возглавляет дегустацию пива в его лаборатории.

Генетики проследили историю самого важного ингредиента пива — дрожжей. Секвенировав геномы почти 200 современных штаммов пивных дрожжей, исследователи открыли, как на протяжении сотен лет люди превращали дикий грибок Saccharomyces cerevisiae во множество штаммов, предназначенных для производства конкретных алкогольных напитков.

Из-за дрожжей у пива есть опьяняющий эффект и пузырьки, поскольку в процессе ферментации они превращают сахар в алкоголь и углекислый газ. Но они также вырабатывают сотни химических веществ, придающих напитку различный вкус — от банана до гвоздичного дерева.

Пивные дрожжи различаются в производстве метаболитов и по другим признакам, таким как их толерантность к алкоголю. Чтобы понять основу этих различий, руководимая генетиком Кевином Верстрепеном (Kevin Verstrepen) команда исследователей из Лёвенского университета (нидерл. Katholieke Universiteit Leuven) и Фламандского института биотехнологий (фламанд. Vlaams Instituut voor Biotechnologie) в Бельгии секвенировала геномы 157 штаммов S. cerevisiae, используемых в производстве пива и других продуктов ферментации, в том числе вина, саке и хлеба. Их работа подробно описывается в статье, опубликованной 8 сентября в журнале Cell. (далее…)

Цена инвазивных видов


Азиатский карп
Азиатскими карпами в Северной Америке называют несколько видов рыб семейства Карповые, занесённых из стран Азии и закрепившихся в местных пресных водоёмах. Огромные (отдельные особи достигают 45 кг) пришельцы практически не имеют естественных врагов и являются причиной вымирания рыбы местных видов. Правительство США ежегодно выделяет на борьбу с инвазивными карповыми десятки миллионов долларов и мобилизует для выполнения этой задачи армейские подразделения.

Привнесённые экзотические виды — ужас сложившихся биогеоценозов по всей планете. Не имеющие естественных врагов, не вписанные в пищевые цепочки пришельцы бесконтрольно размножаются и становятся причиной гибели местной флоры и фауны. Такова пуэрария дольчатая (она же кудзу), растение родом из субтропических регионов Восточной Азии, удушающее собой деревья и кустарники Черноморского побережья Кавказа, юга США. Таков европейский зелёный краб, уничтожающий водную флору и фауну от Канады до Австралии (см. о нём по ссылке — http://22century.ru/ecology/27307). Таковы плодовитые азиатские карпы — кошмар местной рыбы американских Великих озёр. Но опустошающее воздействие адвентивных видов вредит не только экологии, но и экономике. Чужеродные насекомые и патогенные организмы в одних только США наносят посевам и лесам вред, оцениваемый в 40 млрд долларов в год. И по мере того, как разрозненные части мира становятся всё более связанными друг с другом, по мере того, как в связи с этим растёт риск инвазий, будет расти и ущерб от инвазивных видов. (далее…)

Австралийские учёные оживили двухсотлетнее пиво


Бутылки из груза Sydney Cove
Бутылки из груза Sydney Cove.

Группа австралийских учёных уверяет, что смогла добыть культуру живых пивоваренных дрожжей, которой более двухсот лет.

Торговое судно Sydney Cove село на мель возле острова Презервейшен Айленд (Preservation Island) в Бассовом проливе в 1797 году. Команда спаслась в шлюпках, но большую часть груза пришлось оставить на корабле. В том числе — какое-то количество бутылок пива, поставлявшегося тогда в Австралию из Европы.

Груз оставался в трюме судна — под слоем песка и морских водорослей — до 1990 года, когда о нём вспомнили, нашли чрезвычайно хорошо сохранившимся и отправили в Музей королевы Виктории в Лонсестоне на севере Тасмании.

«Он был практически загерметизированным, к нему не поступал кислород, он был полностью неповреждённым», — сказал морской археолог Майк Нэш (Mike Nash), участник спасения груза с затонувшего судна.

Когда химик-технолог Дэвид Турроугуд (David Thurrowgood), специалист по консервации, 18 месяцев назад нашёл в зоне хранения музея пивную бутылку, он был удивлён, обнаружив внутри жидкость. Находка зародила в его голове мысль: не может ли в этом пиве быть живых дрожжей? (далее…)

В Томске разработали препарат, повышающий приживаемость хвойных деревьев


Эктотрофная микориза (эктомикориза, поверхностный грибокорень) возникает, когда мицелий гриба плотно оплетает корневые волоски растения, образуя микоризные трубки. Гифы гриба проникают даже внутрь корня, сквозь эпиблему, попадая в межклеточное пространство, однако не проходят внутрь клеток растения. Гифы грибницы создают своего рода чехол для корешков растения вокруг крайней зоны корневых волосков. Эктомикориза формируется на корнях большинства хвойных растений. | На фото — эктомикориза, образованная мицелием гриба и корнями сизой ели.
Эктотрофная микориза (эктомикориза, поверхностный грибокорень) возникает, когда мицелий гриба плотно оплетает корневые волоски растения, образуя микоризные трубки. Гифы гриба проникают даже внутрь корня, сквозь эпиблему, попадая в межклеточное пространство, однако не проходят внутрь клеток растения. Гифы грибницы создают своего рода чехол для корешков растения вокруг крайней зоны корневых волосков. Эктомикориза формируется на корнях большинства хвойных растений. | На фото — эктомикориза, образованная мицелием гриба и корнями сизой ели. / Источник — https://da.wikipedia.org/wiki/Mykorrhiza.

Разработанный учёными Томского государственного университета (ТГУ) биопрепарат позволяет повысить приживаемость при пересадке сеянцев хвойных деревьев до 100%. Препарат основан на коллекции культур грибов-макромицетов, с помощью которых образуется необходимая для роста деревьев эктомикориза — симбиоз между грибами и растениями.

Симбиотические структуры, которые называются эктомикоризами, образуются на корнях деревьев. Практически все деревья живут с эктомикоризой: она нормализует водный режим, мобилизует основные элементы минерального питания, защищает от патогенов, оптимизирует структуру микробиоты почвы. Каждому виду дерева соответствует определённый набор грибов.

Технология выделения грибов из почвы широко известна, однако учёные научно-инновационного центра «Планта» Биологического института ТГУ научились масштабировать мицелий эктомикоризобразующих грибов. Это позволило начать выпуск высокотехнологичных препаратов «Активатор роста хвойных».

— Любой человек, который занимается биотехнологией грибов, скажет вам, что не так уж и сложно выделить какой-то гриб и культивировать его в жидкой среде. Однако при внесении такой жидкой культуры в почву она съедается живыми организмами. Мы научились делать две формы такого препарата, который долго хранится в почве, — рассказывает директор научно-инновационного центра «Планта» Ольга Вайшля. — Гриб «ждёт», когда начнут расти тонкие корешки дерева, они выделяют специальные вещества, узнающие «свой» грибной симбионт, и образуется микориза. Если растение сразу при посадке образует симбиоз с нужными, полезными штаммами грибов, долгое время оно будет биологически сильным. (далее…)

Вкус шоколада можно улучшить с помощью устойчивых штаммов дрожжей


Барри Каллебаут (Barry Callebaut)
Исследование проводилось в сотрудничестве с компанией Барри Каллебаут (Barry Callebaut) — крупнейшим производителем шоколада.

Дрожжи, использующиеся в процессе ферментации какао-бобов, влияют на вкус конечного продукта. Контроль состава дрожжей позволит добиваться желаемых вкусовых эффектов и создавать «дизайнерский» шоколад. Об этом говорится в работе бельгийских учёных, опубликованной в журнале Applied and Environmental Microbiology.

Первоначальной задачей группы исследователей под руководством Яна Стеенселса (Jan Steensels) было создание стойких штаммов дрожжей, способных противодействовать вторжению сторонних штаммов, которые попадают на какао-бобы в процессе ферментации. «После сбора урожая какао-бобы собирают в большие пластиковые ящики или просто сваливают большими кучами на земле в хозяйствах, где они выращиваются, — объясняет Эстер Меерсман (Esther Meersman), работающая в команде Стеенселса. — Бобы в процессе ферментации окружены клейкой массой из дрожжей и бактерий. Любые виды из окружающей среды могут попасть в микс, при этом теряется возможность контролировать конечный вкус. Но конкурирующие с микробами-захватчиками устойчивые штаммы дрожжей могут предотвратить неконтролируемую изменчивость вкуса». (далее…)

ГМ-дрожжи для производства ТГК


Тетрагидроканнабинол
В России, на Украине и в других странах СНГ производство, продажа, импорт и хранение ТГК (тетрагидроканнабинола), включая его синтетические лекарственные формы, незаконны. ТГК включён в Список № 1 контролируемых веществ, его оборот на территории нашей страны запрещён полностью.

ТГК (тетрагидроканнабинол) — одно из психоактивных веществ, которые содержатся в марихуане. Его использование в медицинских целях разрешено в США. Американские учёные разработали новый способ получения ТГК — при помощи генетически изменённых дрожжей. Ранее сообщалось о разработке аналогичного процесса, другая группа учёных изменила дрожжи таким образом, что те стали производить морфин.

Синтетический ТГК в таблетированной форме используется в США для решения ряда медицинских проблем. Он назначается для облегчения симптомов больным СПИДом и тем, кто проходит курс химиотерапии. Новый процесс синтеза может сделать производство ТГК более эффективным, а также позволит учёным корректировать структуру вещества при необходимости. (далее…)

Альтернативная терапия рака. Во благо или во вред?


Альтернативные методы лечения рака в интернете часто соседствуют и хорошо уживаются со всем остальным «альтернативным» и ненаучным: с эзотерикой, мистикой, сыроедением, романтическим национализмом.
Альтернативные методы лечения рака в интернете часто соседствуют и хорошо уживаются со всем остальным «альтернативным» и ненаучным: с эзотерикой, мистикой, сыроедением, романтическим национализмом.

Сведения о том или ином «чудодейственном» способе лечения рака то и дело появляются в интернете, в популярной литературе, передаются из уст в уста, носятся по умам слухами и сплетнями. Их почему-то не ведают или избегают врачи, зато очень хорошо знает и практикует «одна знакомая бабушка». Некоторые из этих неконвенциональных методов были упомянуты в нашем недавнем материале «Десять стойких мифов о раке». В статье же, которая сейчас у вас перед глазами, нам удалось собрать и классифицировать почти все наиболее популярные в России и окрестностях альтернативные терапии и дать каждой краткую характеристику. Надеемся, это поможет вам разобраться, что из арсенала нетрадиционной медицины действительно может облегчить страдания онкологических больных, а чего лучше избегать — как продукта горьких заблуждений, беспочвенных фантазий или сознательного мошенничества. (далее…)

Природный Метрополис


Здание Hy-Fi у музея MoMA (Museum of Modern Art).
Здание Hy-Fi у музея MoMA.

Необычная структура выросла этим летом рядом с MoMA PS1 (Музеем современного искусства) в Куинсе. Здание называется Hy-Fi. Разработанное архитектурной фирмой The Living, оно состоит из трёх круглых башен высотой в несколько этажей. Оно походит на аляповатую группу промышленных труб или может быть гигантскую аорту — иначе говоря, немного странное, если не особенно заметное. Здание получило завидное место в MoMA не благодаря своему внешнему виду, а благодаря материалу: оно сделано из грибов.

Видео, объясняющее проект, повествует об исторической значимости вроде бы скромного здания в тексте, наложенном на кадры растущих грибов: «Если 20 век был веком физики, то 21-й многими рассматривается как век биологии». The Living, сообщает видео, строит структуру из «биологических технологий» с целью создать «новую парадигму дизайна» — индустриального, основанного на принципах самосборки и компостирования.

Кроме того, The Living претендует на «создание архитектуры будущего» — что само по себе не является примечательным заявлением для нью-йоркской архитектурной фирмы, стремящейся к признанию. Однако конкретное будущее, которое видит The Living, поражает. Декларируя свою веру в то, что города и здания — это живые дышащие организмы, The Living стремится создать «живые дышащие дизайнерские экосистемы». Это не метафора. (далее…)