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.

Химия — 2017. 20-я международная выставка химической промышленности и науки


День начала:23 Октябрь 2017
День окончания:26 Октябрь 2017
Место проведения:   Краснопресненская наб., 14. «Экспоцентр», павильоны 2 и 8
Проводит:   АО «Экспоцентр». Дирекция химико-технологических выставок
Химия 2017
Выставка «Химия-2017».

Тематические разделы выставки

  • Отрасли химической промышленности
  • Сырьё для химической промышленности
  • Химическое производство
  • Продукция химической промышленности
  • Зелёная химия
  • Химические технологии, научные исследования, новые материалы
  • Промышленная биотехнология в медицинской, фармацевтической, пищевой, бумажной, текстильной промышленности, в сельском хозяйстве и энергетике
  • Водоподготовка и водоочистка: системы и технологии
  • Химическая безопасность
  • Аналитическое и лабораторное оборудование, лабораторная мебель и посуда, химические реактивы
  • Методы анализа
  • Проектирование лабораторий
  • Химическое машиностроение и насосы

А также:

  • Проектирование химических предприятий, складов, терминалов
  • Управление химическим производством
  • Транспортировка химической и нефтехимической продукции
  • Химические технологии, научные исследования

(далее…)

Эксперимент по выращиванию картошки «на Марсе»: первые результаты


Эта установка поддерживает условия, близкие к марсианским. Внутри растёт картофель, и процесс в реальном времени транслируется на сайт проекта. Источник: International Potato Center.
Эта установка поддерживает условия, близкие к марсианским. Внутри растёт картофель, и процесс в реальном времени транслируется на сайт проекта. Источник: International Potato Center.

Герой фантастического романа «Марсианин» застрял на красной планете дольше положенного срока и выжил, питаясь выращенной на месте картошкой. Похоже, эта ситуация не такая уж и фантастическая — учёным из НАСА и Международного центра по картофелю (исп. Centro Internacional de la Papa, CIP, англ. International Potato Center, IPC) удалось вырастить клубни в условиях, близких к марсианским. Об этом говорится в пресс-релизе IPC. (далее…)

Почти 20% мировых запасов пищи пропадает у нас дома


Люди съедают только 20—30% собранного урожая.
Люди съедают только 20—30% собранного урожая.

Учёные из Великобритании, Германии и Австралии посчитали, сколько еды теряется на разных стадиях сельскохозяйственного производства. Оказалось, что к нам на стол попадает лишь малая часть продукции, причём одна пятая этого количества затем исчезает в результате обжорства или оказывается в мусорных баках. Результаты исследования опубликованы в журнале Agricultural Systems. (далее…)

«Пчелиная карта» США — дикие пчёлы в опасности


Пчёлы
Пчёлы живут не только в ульях на пасеках. И сельское хозяйство нуждается в том, чтобы дикие пчёлы процветали, а не вымирали.

В США проведено первое в истории масштабное исследование состояния популяций диких пчёл. Результаты вызывают тревогу: пчёлы исчезают в самых важных для сельского хозяйства регионах — в центральной Калифорнии, «кукурузном поясе» Среднего Запада и в долине реки Миссисипи.

«Если вымирание диких пчёл продолжится, это навредит растениеводству в США и увеличит расходы фермеров», — сказал профессор-эколог Тейлор Рикеттс (Taylor Ricketts) из Университета Вермонта (University of Vermont), выступая 19 февраля на ежегодном заседании комитета Американской ассоциации содействия развитию науки (The American Association for the Advancement of Science, AAAS), посвящённому проблемам пчёл и других насекомых-опылителей.

«Это исследование впервые показывает общую картину положения диких пчёл в США и их влияние на опыление», — говорит Рикеттс, отмечая, что ежегодный «вклад» естественных опылителей в американскую экономику составляет около 3 млрд долларов. (далее…)

Созданы устойчивые к туберкулёзу коровы


Угадайте, какая из этих коров генетически модифицирована? Правильный ответ — обе.
Угадайте, какая из этих коров генетически модифицирована? Правильный ответ — обе.

Учёные из Северо-западного научно-технического университета сельского и лесного хозяйства (кит. 西北农林科技大学) вывели трансгенных коров с повышенной устойчивостью к туберкулёзу. Они использовали модифицированную версию CRISPR, благодаря чему им удалось избежать распространённой проблемы исходной технологии — появления незапланированных мутаций. Результаты работы опубликованы в журнале Genome Biology. (далее…)

В Китае широко распространились бактерии, устойчивые к колистину


Культура бактерий E. coli с геном MCR-1.
Культура бактерий E. coli с геном MCR-1.

Сразу два исследования продемонстрировали, что ген, обеспечивающий устойчивость бактерий к антибиотику колистину, широко распространился в медицинских учреждениях Китая. Главная проблема заключается в том, что колистин — это резервный антибактериальный препарат, используемый в исключительных ситуациях. Он применяется для лечения пациентов с полирезистентными инфекциями, когда другие препараты неэффективны.

Ген, получивший название MCR-1, впервые был обнаружен в Китае в 2015 г. Он присутствовал в бактериях Escherichia coli, найденных и у живых свиней, и в продуктах из свинины. Микроорганизмы с этим геном были выявлены и во многих образцах биоматериала, полученного от людей. С этого времени MCR-1-позитивные штаммы бактерий были обнаружены более чем в 30 странах мира. Считается, что появление гена, обеспечивающего резистентность к колистину, связано с широким использованием этого антибиотика в сельском хозяйстве Китая. В 2016 г. китайское правительство, руководствуясь результатами одного из новых исследований, запретило применение колистина для лечения сельскохозяйственных животных.

У людей инфекционные заболевания, связанные с MCR-1-позитивными штаммами бактерий, пока регистрируются относительно редко — микроорганизмы с этой мутацией чаще обнаруживаются у скота. Однако считается, что MCR-1 представляет серьёзную угрозу для общественного здоровья. Дело в том, что колистин — один из немногих антибиотиков, используемых для лечения полирезистентных инфекций у людей. Другими словами, колистин применяется в тех случаях, когда другие антибиотики неэффективны. При этом сам ген MCR-1 расположен в плазмидах, небольших фрагментах ДНК, которые передаются от одного микроорганизма к другому. И, что особенно важно, плазмиды, содержащие MCR-1, способны распространяться не только внутри вида E. coli, но и за его пределами. Это может привести к появлению опасных патогенных бактерий, устойчивых к колистину. (далее…)

Make помидоры вкусными again!


В ходе селекции помидоры утратили некоторые гены. Современные томаты крупнее диких предшественников и более старых сортов, но и менее сладкие.
В ходе селекции помидоры утратили некоторые гены. Современные томаты крупнее диких предшественников и более старых сортов, но и менее сладкие.

Многие жалуются, что помидоры уже не такие вкусные, как раньше. Это справедливые обвинения: производители выводят сорта, которые дают высокие урожаи, не поддаются болезням и хорошо переносят транспортировку, а про вкусовые качества вспоминают в последнюю очередь. Учёные из Китая, США, Испании и Израиля выяснили, как нужно изменить геном помидоров коммерческих сортов, чтобы они вновь стали вкусными. (далее…)

Математики, Cadbury, свиньи и гидропоника


Производители шоколадок Cadbury и Alpen Gold хотят точно знать, какой урожай какао-бобов в этом году соберут фермеры разных стран. Для этого им нужна помощь математиков.
Производители шоколадок Cadbury и Alpen Gold хотят точно знать, какой урожай какао-бобов в этом году соберут фермеры разных стран. Для этого им нужна помощь математиков.

В Университете Бата (University of Bath) в Великобритании прошёл математический воркшоп, организованный Институтом математических инноваций (Bath Institute for Mathematical Innovation) и Сетью передачи знаний (Knowledge Transfer Network). За три дня специалисты по прикладной математике помогли разработчикам ПО и международным корпорациям повысить урожай какао-бобов, оценить качество свинины и улучшить дизайн гидропонной установки. (далее…)

О пользе вакцинации, на этот раз — скота


Представитель коренного народа Масаи, живущего в саванне на юге Кении.
Представитель коренного народа Масаи, живущего в саванне на юге Кении.

Учёные Университета штата Вашингтон (Washington State University) показали, что вакцинация скота повышает доход африканских фермеров и позволяет им тратить больше денег на еду и образование. Семьи, которые прививают животных, экономят на антибиотиках, получают больше молока и как следствие — чаще отправляют девочек в среднюю школу. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances. (далее…)

От опылителей зависят 1,4 миллиарда рабочих мест


От насекомых-опылителей зависят 1,4 миллиардов рабочих мест
Городским жителям, которые видят продукты только в супермаркетах, проблема вымирания пчёл, вероятно, кажется не такой уж важной, но сокращение количества опылителей может привести к потере рабочих мест, росту числа заболеваний и смертности. / Иллюстрация — Ася Ад.

Учёные обеспокоены сокращением количества опылителей. Впервые о масштабном вымирании окультуренных насекомых заговорили ещё в 90-е, а в 2006 году американские исследователи описали «синдром разрушения семей»: рабочие пчёлы неожиданно отбывали в неизвестном направлении, покидая королеву и улей. Каждый год в Америке вымирает 30, а в Европе 20 процентов пчелиных семей. Исследователи из шести стран опубликовали в журнале Nature статью, в которой объяснили, к чему может привести сокращение количества опылителей, каковы причины этого явления и как можно решить проблему. Они предупреждают, что от животных-опылителей зависит существование трёх четвертей культур, а в сельском хозяйстве заняты 1,4 миллиарда человек, у многих из которых нет другого источника дохода. (далее…)

Какой была кукуруза пять тысяч лет назад?


Маис
Маис (кукуруза) в ботаническом атласе конца XIX века.

Уже более пяти тысяч лет назад кукуруза, которую выращивали в Центральной Мексике, была генетически ближе к современным сортам, чем к своему дикорастущему предку. Об этом свидетельствует генетический анализ кукурузного початка, возраст которого — около 5310 лет.

Материалы исследования опубликованы 17 ноября в журнале Current Biology.

«Около 9 тысяч лет назад на территории современной Мексики люди стали собирать и есть дикую траву, теосинте, — говорит Натан Уэльс (Nathan Wales) из Музея естественной истории Дании (дат. Statens Naturhistoriske Museum). — Отбор человеком на протяжении нескольких тысяч лет вызвал серьёзные изменения, превратив малопродуктивное растение в современный маис, иначе называемый кукурузой. Как мы знаем, современный маис так сильно отличается от дикого предка, что несколько десятилетий учёные не могли прийти к соглашению, какое же растение было настоящим предком маиса».

Чтобы прояснить историю доместикации кукурузы, Уэльс и его коллеги секвенировали геном маиса, сохранившегося в початке возрастом 5310 лет (образец Tehuacan162). Древний початок был обнаружен при раскопках мезоамериканских древностей в Долине Теуакан, проведённых Ричардом МакНейшем (Richard MacNeish) в 1960-х годах и хранился в Археологическом музее Роберта Пибоди (Robert S. Peabody Museum of Archaeology, США).

Tehuacan162 — один из пяти самых старых из доступных учёным образцов кукурузы и лучший по сохранности древней ДНК. (далее…)

Запрет ГМО приведёт к выбросу огромных количеств углекислого газа


ГМО давно и прочно заняли место в сельском хозяйстве
ГМО давно и прочно заняли место в сельском хозяйстве.

Всемирный запрет на выращивание генетически модифицированных культур приведёт к повышению цен и выбросу в атмосферу миллиардов тонн углекислого газа — к такому выводу пришли Уоллис Тайнер (Wallace Tyner) и Фарзад Тахерипур (Farzad Taheripour) из Университета Пердью (Purdue University), а также специалист компании Cargill Гарри Махаффи (Harry Mahaffey). Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Protection. (далее…)