CP v2

Tag: Evoliucija

  • Tyrimas: seniausios gyvatės prisitaikė ne vien urvuose – jų evoliucija vyko ir sausumoje, ir jūroje

    Gyvačių kilmė ilgą laiką buvo viena daugiausia diskusijų keliančių evoliucinės biologijos temų, ypač dėl to, kaip ir kodėl jos neteko galūnių. Fosilijų įrašas ilgai buvo pernelyg skurdus, kad leistų patikimai atsakyti, ar lemiamas žingsnis įvyko prisitaikant prie urvų, ar prie vandens aplinkos.

    Naujas tyrimas, publikuotas žurnale „Nature“, siūlo kitokią išvadą: ankstyvosios gyvatės neėjo vienu keliu. Mokslininkai teigia, kad jos jau vėlyvosios kreidos laikotarpiu demonstravo didelę įvairovę ir bandė skirtingas gyvenimo strategijas – nuo rausių iki sausumos plėšrūnų ir jūrinės aplinkos.

    Tyrėjai aprašė naują fosilinę rūšį Tametara mirim, rastą pietryčių Brazilijos vėlyvosios kreidos nuogulose ir datuojamą maždaug prieš 80 milijonų metų. Šis radinys laikomas vienu geriausiai išsilaikiusių ankstyvųjų gyvačių skeletų, leidžiančių detaliai analizuoti anatomiją.

    Fosilija ištirta kompiuterinės tomografijos metodu ir 3D vizualizacija: taip atkurtos kaukolės, slankstelių ir vadinamojo endokasto detalės, kurios leidžia spręsti apie smegenų formą. Pasak autorių, būtent neuroanatomijos rekonstrukcija gali atskleisti, kokioms jutiminėms ir ekologinėms užduotims gyvūnas buvo geriausiai prisitaikęs.

    „Mūsų rezultatai rodo, kad ankstyvosios gyvatės jau vėlyvosios kreidos laikotarpiu pasiekė įspūdingą ekologinę ir morfologinę įvairovę, maždaug prieš 80 milijonų metų“, – sakė tyrimo autorius T. Simoesas.

    Komanda Tametara palygino su kita gerai žinoma fosiline gyvate Dinilysia patagonica iš Argentinos. Analizė parodė ryškius skirtumus: Tametara, sprendžiant iš smegenų formos ir kaulų mikrostruktūros, buvo prisitaikiusi rausti, o Dinilysia labiau atitiko sausumos gyvenimo būdą.

    Tyrėjai pabrėžia, kad šiuos duomenis sustiprina ir jūrinių nuogulų įrodymai apie ankstyvą gyvačių atsiradimą jūrinėje aplinkoje. Tokia kombinacija leidžia daryti išvadą, kad gyvačių evoliucijoje galėjo vykti keli nepriklausomi perėjimai tarp rausių, sausumos ir jūros buveinių.

    „Sujungę smegenų rekonstrukcijas iš kompiuterinės tomografijos su duomenimis apie šiuolaikines gyvates, parodėme, kad ankstyvosios gyvatės ne tiesiog artėjo prie vienos šiuolaikinės būklės, o eksperimentavo su skirtingomis jutiminėmis ir ekologinėmis strategijomis“, – teigė tyrėjai.

    Šios išvados keičia ilgai dominavusį požiūrį, kad bekojė kūno sandara turėjo vieną pagrindinį „variklį“. Jei ankstyvosios gyvačių linijos skirtingu metu ir skirtingose vietose prisitaikė prie nevienodų buveinių, tuomet jų kūno planas galėjo būti universalesnė adaptacija, leidusi sėkmingai išnaudoti daug ekologinių nišų.

    Be to, tyrimas parodo, kaip sparčiai paleontologijoje daugėja informacijos, kai fosilijos derinamos su aukštos raiškos vaizdinimo metodais. Tokie metodai leidžia vertinti ne tik kaulus, bet ir netiesioginius požymius, susijusius su jutimais ir elgsena, todėl ankstyvosios gyvačių istorijos rekonstrukcija tampa tikslesnė.

  • Mokslininkai išskaidė paukščių giesmes: 3 160 rūšių dainos sudėliotos iš 8 pagrindinių motyvų

    Mokslininkai paskelbė vieną plačiausių iki šiol paukščių giesmių tyrimų: išanalizavę apie 116 000 įrašų iš 3 160 rūšių jie nustatė, kad giesmės dažniausiai sudarytos iš aštuonių bazinių akustinių motyvų.

    Tarp šių motyvų minimi, pavyzdžiui, trelės, švilpesiai ir harmoningos natos. Tyrėjų teigimu, būtent šių pasikartojančių struktūrų deriniai sukuria tūkstančių rūšių atpažįstamą ir dažnai labai sudėtingą „muziką“.

    Didžiausias dėmesys tyrime skirtas žvirbliniams, kurie sudaro beveik 60 proc. visų paukščių ir apima daugiau nei 6 500 rūšių. Šių paukščių giesmės dažniausiai naudojamos porai pritraukti arba varžovams atbaidyti, o jų forma gali svyruoti nuo trumpų pasikartojančių natų iki ilgesnių melodinių frazių.

    Tyrėjai pabrėžia, kad iki šiol buvo neaišku, kaip skirtingose buveinėse gyvenančios rūšys suformuoja taip smarkiai besiskiriančius giedojimo raštus. Naujoji analizė leidžia kalbėti apie bendrą „konstruktorių“: motyvai, panašu, atsirado ankstyvame giesmės evoliucijos etape ir vėliau ne kartą prisitaikė prie vietinių sąlygų.

    Skirtingai nei daugelyje ankstesnių darbų, kurie dažnai apsiriboja tokiais parametrais kaip garso aukštis ar dažnis, šiame tyrime nagrinėta smulki giesmės struktūra laike ir dažnių srityje. Tai suteikė galimybę palyginti įrašus didžiuliu mastu ir atsekti pasikartojančias formas net ir tarp tolimai giminingų rūšių.

    Pasak autorių, kiekviena rūšis paprastai naudoja maždaug penkis iš aštuonių motyvų. Dauguma rūšių remiasi vienu vyraujančiu motyvu, tačiau kitos pasitelkia labiau subalansuotą derinį, priklausantį nuo to, kokio aiškumo ir kokiu atstumu reikia komunikacijai konkrečioje aplinkoje.

    Tyrime akcentuojami ir ryškūs buveinių skirtumai. Vienodo, tolygaus švilpesio tipo motyvai dažniau siejami su tropiniais miškais, kur tanki augmenija slopina garso sklidimą, o itin greitos trelės dažnesnės vidutinio klimato juostose, kur svarbi artimo nuotolio komunikacija ir intensyvus sezoninis poravimasis.

    Nepriklausomi ekspertai pažymi, kad toks požiūris gali praplėsti supratimą ne tik apie paukščių komunikaciją, bet ir apie sudėtingų akustinių sistemų evoliuciją apskritai. Metodika, pagrįsta struktūrų palyginimu dideliuose duomenų rinkiniuose, ateityje gali būti pritaikoma ir kitoms gyvūnų grupėms, kur garsas atlieka svarbų vaidmenį.

  • Kiaušinius dedantis ir UV šviesoje švytintis: kaip ančiasnapis apvertė mokslininkų įsitikinimus

    1799 metais Britų muziejaus gamtos istorijos skyrių pasiekė neįprastas siuntinys iš Australijos: kailis su snapu, kuris atrodė tarsi priklijuotas prie keturkojo gyvūno galvos. To meto gamtininkai rimtai svarstė, kad tai gali būti klastotė, nes ančiasnapio požymių derinys prieštaravo įprastoms gyvūnų klasifikavimo taisyklėms.

    Vėliau paaiškėjo, kad tai ne apgaulė, o ančiasnapis (Ornithorhynchus anatinus) – vienas iš nedaugelio šiandien gyvenančių kloakinių žinduolių. Jis deda kiaušinius, bet jauniklius maitina pienu, yra apaugęs kailiu, tačiau puikiai prisitaikęs gyventi vandenyje, o jo anatomija ilgą laiką kėlė ginčus net ir patyrusiems tyrėjams.

    Ančiasnapis laikomas evoliuciškai išskirtiniu, nes jungia bruožus, būdingus skirtingoms gyvūnų grupėms. Patelės deda apvalius, odinius kiaušinius, o išsiritusius jauniklius maitina pienu, nors neturi spenelių – pienas išsiskiria per liaukas ir jaunikliai jį nulaižo nuo kailio.

    Dar viena detalė, dažnai nustebinanti pirmą kartą apie jį išgirdus: patinai turi nuodingus pentinus ant užpakalinių kojų. Manoma, kad jie daugiausia naudojami tarpusavio kovose per poravimosi sezoną, kai sprendžiami dominavimo ir teritorijos klausimai.

    Ančiasnapis didžiąją dalį grobio susiranda nardydamas upėse ir ežeruose, o medžiojant jam ypač svarbus snapas. Snapo srityje esantys jautrūs receptoriai leidžia aptikti grobį drumstame vandenyje, kai rega mažai padeda.

    Įdomu tai, kad judėdamas sausumoje jis gali pritraukti plėves nuo letenų, kad geriau išryškėtų nagai ir būtų lengviau kabintis į gruntą. Tokia sandara padeda prisitaikyti prie dviejų skirtingų aplinkų, nors iš pirmo žvilgsnio atrodo tarsi kompromisas.

    Mokslininkai yra aprašę reiškinį, kai ančiasnapio kailis ultravioletinėje šviesoje gali švytėti melsvai žalsvu atspalviu. Vienas iš aiškinimų – tai gali būti susiję su ultravioletinių spindulių sugertimi, kuri potencialiai prisideda prie maskuotės, tačiau tiksli šio efekto funkcija vis dar nėra iki galo aiški.

    Tyrėjai pabrėžia, kad ančiasnapis ir šiandien verčia iš naujo pergalvoti paprastas kategorijas, kuriomis įprastai skirstomi gyvūnai. Genetiniai ir evoliuciniai tyrimai rodo, kad ančiasnapiai kartu su echidnomis yra itin svarbūs norint suprasti ankstyvą žinduolių raidos etapą ir tai, kaip vėliau atsirado dauguma šiandien pažįstamų rūšių.

    „Net ir su naujais tyrimo metodais ančiasnapis vis dar griauna mūsų ribas tarp įprastų kategorijų ir primena, kad evoliucija retai telpa į paprastas taisykles“, – teigia gamtos tyrinėtojai.

  • Tarakanuose aptiko tūkstančius bakterijų DNR fragmentų: ką tai sako apie jų ištvermę ir evoliuciją

    Naujas tarakonų genomų tyrimas atskleidė netikėtą detalę: kai kurių rūšių DNR slepia tūkstančius mažų fragmentų, kilusių iš su tarakonais seniai susijusios bakterijos Blattabacterium cuenoti. Mokslininkai pabrėžia, kad tai nereiškia, jog tarakonai yra „iš dalies bakterijos“, tačiau rodo daug glaudesnius ryšius su mikrobų pasauliu, nei manyta.

    Tyrimo rezultatai publikuoti Proceedings of the National Academy of Sciences. Autorių teigimu, tai gali būti vienas ryškiausių pavyzdžių, kaip gyvūnų genomuose ilgainiui gali kauptis iš kitų organizmų perimtos genetinės „nuotrupos“.

    Genų „šokinėjimas“ tarp nesusijusių rūšių vadinamas horizontaliu genų pernašumu. Bakterijoms tai įprastas reiškinys, nes jos lengvai apsikeičia genetine medžiaga, ypač gyvendamos arti viena kitos, o tai, pavyzdžiui, padeda greičiau plisti atsparumui antibiotikams.

    Sudėtingesniems organizmams, tokiems kaip vabzdžiai, toks procesas laikomas retesniu, nes jų DNR saugoma ląstelės branduolyje, o paveldimi pokyčiai turi patekti į lytines ląsteles. Būtent todėl tarakonų atvejis patraukė ypatingą tyrėjų dėmesį.

    Blattabacterium bakterijos tarakonuose gyvena labai glaudžiai: jos įsikuria specialiose ląstelėse ir perduodamos iš kartos į kartą per kiaušinėlius. Toks ilgalaikis „bendras gyvenimas“ sukuria daug progų bakterijų genetinei medžiagai patekti šalia šeimininko DNR ir, retais atvejais, į ją įsiterpti.

    Tyrėjai, lygindami tarakonų ir termitų genomus, ieškojo atitikmenų, būdingų Blattabacterium. Daugiausia įterpų aptikta Australijos tarakonų grupėse Panesthiinae ir Geoscapheinae, kur jų skaičius viršijo 3 000.

    Nors tarakonai garsėja ištverme, mokslininkai ragina nepervertinti šių rezultatų: dauguma aptiktų fragmentų yra labai trumpi, neretai net ne primenantys pilnaverčių genų. Tai labiau panašu į genetinius „pėdsakus“, o ne į veikiančias instrukcijas, kurios iškart suteikia naujų savybių.

    Vis dėlto intriguoja tai, kad dalis fragmentų, sprendžiant iš jų pasiskirstymo skirtingose grupėse, gali būti labai seni ir išsilaikyti dešimtis milijonų metų. Tokie ilgaamžiai įrašai kelia klausimą, ar bent kai kurie jų kartais galėjo įgyti funkciją, tačiau šiuo metu tai dar nėra patvirtinta.

    Tyrimo autoriai pabrėžia: atradimas labiau plečia supratimą apie evoliuciją ir simbiozę, nei pateikia paprastą atsakymą, kodėl tarakonus taip sunku išnaikinti. Genomai gali būti kur kas sudėtingesni, o ryšiai su mikroorganizmais – gilesni, nei ilgą laiką rodė klasikiniai modeliai.

  • Kodėl gyvatės tarpusavio kovose nenaudoja nuodų: herpetologas paaiškina evoliucinę logiką

    Gyvatės dažnai laikomos plėšrūnais, kurie bet kokioje situacijoje pasikliauja nuodais, tačiau tarpusavio akistatose vaizdas kitoks. Net varžydamosi dėl patelės ar teritorijos, daugelis rūšių vengia nuodingų įkandimų ir renkasi labiau ritualizuotą kovą.

    Herpetologai aiškina, kad toks elgesys yra natūralios atrankos pasekmė. Jei patinai nuolat vienas kitą mirtinai apnuodytų, populiacija patirtų didelius nuostolius, o tai ilgainiui silpnintų rūšies išlikimo galimybes.

    „Net kai gyvatės kovoja dėl patelės, jos paprastai nenaudoja nuodų. Tarpusavio konfliktuose jos dažniau demonstruoja jėgą, o ne siekia nužudyti“, – sakė herpetologas.

    Vietoje to gyvatės dažnai stumia viena kitą, pinasi kūnais, bando prispausti varžovą ar nustumti nuo pasirinktos vietos. Tokios dvikovos labiau primena jėgos varžybas, kuriose svarbu pranašumo demonstravimas, o ne tiesioginis sužalojimas.

    Mokslininkų teigimu, nuodų nenaudojimas mažina riziką, kad konfliktas baigsis abiejų pusių žūtimi. Nuodingas įkandimas gali išprovokuoti atsakomąjį smūgį, o dvi žuvusios ar stipriai sužalotos gyvatės reiškia prarastas galimybes poruotis ir silpnesnį palikuonių tęstinumą.

    Ši logika ypač svarbi rūšims, kurių nuodai skirti grobiui imobilizuoti, o ne kovai su tos pačios rūšies atstovais. Tarpusavio varžybose evoliuciškai naudingiau turėti aiškias „taisykles“, leidžiančias greitai nustatyti stipresnį individą ir išvengti mirtinų pasekmių.

    Kontekstui verta prisiminti, kad pasaulyje aprašyta daugiau kaip 4 000 gyvačių rūšių, o nuodingų yra maždaug 600. Ne visų jų nuodai pavojingi žmogui, tačiau gamtoje tai vis tiek išlieka svarbus medžioklės įrankis, kurio „taupymas“ tarpusavio kovose padeda išlaikyti rūšies stabilumą.

    Ekspertai taip pat atkreipia dėmesį į kitą tendenciją: Europoje, taip pat ir Ukrainoje, periodiškai fiksuojami atvejai, kai viešose vietose randama egzotinių roplių. Dažniausiai tai būna pabėgę arba sąmoningai palikti augintiniai, todėl gyventojams patariama jų negaudyti patiems ir kviesti specialistus.

    Herpetologai pabrėžia, kad net nenuodingos gyvatės gali sužeisti gindamosi, o egzotinės rūšys kelia papildomų rizikų dėl neįprasto elgesio ir sudėtingesnio identifikavimo. Dėl to saugiausias sprendimas radus roplį mieste ar kieme yra laikytis atstumo ir informuoti atsakingas tarnybas.

  • Mokslininkai rado 2 senovinius įkalčius: paaiškėjo, kodėl net 90 proc. žmonių dešiniarankiai

    Mokslininkai rado 2 senovinius įkalčius: paaiškėjo, kodėl net 90 proc. žmonių dešiniarankiai

    Kodėl dešiniarankių tiek daug?

    Apie 90 proc. žmonių kasdienes užduotis natūraliai atlieka dešine ranka, o toks pasiskirstymas matomas daugelyje pasaulio kultūrų. Ilgą laiką tai aiškinta vien tradicija ar auklėjimu, tačiau naujesni duomenys rodo, kad šaknys kur kas senesnės.

    Naujas tyrimas, apjungęs primatų elgsenos duomenis ir evoliucinius modelius, siūlo dviejų pakopų paaiškinimą. Pirmiausia mūsų protėvius pakeitė vaikščiojimas dviem kojomis, vėliau šį polinkį sustiprino smegenų didėjimas ir specializacija.

    Ką rodo primatų palyginimas?

    Mokslininkai atliko metaanalizę, kurioje įvertino daugiau nei 2 000 individų iš 41 beždžionių ir žmogbeždžionių rūšies, taip pat žmonių, duomenis. Daugumai rūšių ryškaus polinkio į vieną ranką nebuvo, tačiau žmonės išsiskyrė aiškiu dešinės rankos dominavimu.

    Tyrime pastebėta, kad kai kurios rūšys gali turėti silpną kryptingumą, bet jis paprastai nėra toks stiprus ir toks plačiai paplitęs kaip žmonių populiacijoje. Tai leido kelti klausimą, kokie biologiniai pokyčiai žmogaus linijoje galėjo „užfiksuoti“ dešiniarankiškumą.

    „Tai pirmas darbas, kuriame keli pagrindiniai paaiškinimai dėl rankos dominavimo patikrinti viename bendrame modelyje“, – sakė evoliucinės antropologijos tyrėjas Thomas Püschel.

    Dvi pakopos: dvikojystė ir didėjančios smegenys

    Analizė parodė, kad su rankos dominavimu labiausiai siejosi smegenų dydis ir kūno proporcijos, ypač galūnių santykis. Idėja paprasta: kai protėviai pradėjo vaikščioti dviem kojomis, rankos „atsilaisvino“ nuo judėjimo funkcijos ir galėjo labiau specializuotis smulkiai motorikai, įrankių valdymui ir tiksliems veiksmams.

    Vėliau, didėjant smegenims ir ryškėjant pusrutulių funkcijų pasidalijimui, tokia specializacija galėjo tapti dar stabilesnė populiacijos mastu. Kitaip tariant, dešiniarankiškumas galėjo tapti ne atsitiktiniu pasirinkimu, o efektyvumo principu paremtu sprendimu, kurį ilgainiui „įtvirtino“ nervų sistema.

    „Dvikojystė sukūrė anatomines ir ekologines galimybes rankų specializacijai, o smegenų didėjimas vėliau sustiprino ir dar labiau įtvirtino lateralizacijos dėsningumus populiacijoje“, – teigiama tyrimo išvadose.

    Tyrėjai taip pat atkreipia dėmesį, kad kultūra galėjo veikti kartu su biologija: visuomenėse, kuriose įrankių naudojimas, rašymas ir kitos kasdienės praktikos reikalavo nuoseklių judesių, dominuojanti ranka galėjo tapti dar labiau standartizuota. Vis dėlto pabrėžiama, kad vien kultūros nepakanka paaiškinti tokio masto reiškinį.

    Nors dešiniarankiškumas dominuoja, kairiarankiai niekur nedingo, o tai rodo, kad gamtoje vis dar išlieka vietos įvairovei. Mokslininkai kelia klausimą, kodėl kairiarankiškumas išsilaikė ir ar panašūs evoliuciniai dėsningumai galėtų būti aptikti ir kitose gyvūnų grupėse, kur pasitaiko galūnių ar net regos dominavimas.

    Tyrimo rezultatai paskelbti moksliniame žurnale „PLOS Biology“.

  • Galapagų salos, pakeitusios Darwino mąstymą: kodėl šis archipelagas neturi lygių Žemėje

    Galapagų salos, pakeitusios Darwino mąstymą: kodėl šis archipelagas neturi lygių Žemėje

    Kur yra Galapagų salos?

    Galapagų salos yra Ramiajame vandenyne, maždaug 1 000 kilometrų nuo Ekvadoro pakrantės, kuriam ir priklauso šis archipelagas. Jį sudaro 13 didesnių ir 6 mažesnės salos, o aplink išsibarsčiusios ir dešimtys mažų uolėtų salelių.

    Galapagų kraštovaizdis susiformavo tektoninių plokščių sandūroje, todėl čia įprasti sustingusios lavos laukai, juodo bazalto uolos, krateriai ir aktyvūs ugnikalniai. Dėl to salos atrodo lyg atskira planeta, tačiau būtent tokios sąlygos sukūrė išskirtinę gyvybės įvairovę.

    Klimatas, kuris nustebina

    Nors archipelagas yra beveik ties pusiauju, oras čia ne visada primena klasikinę tropikų kaitrą. Vėsesnės vandenyno srovės ir sezoniniai vėjai lemia, kad dalyje salų gali būti gerokai vėsiau, nei tikėtumėtės šiame platumyje.

    Toks kontrastų derinys mažoje teritorijoje sukuria daug skirtingų buveinių: nuo sausų, kaktusais apaugusių zonų iki drėgnesnių aukštumų. Būtent tai ir padėjo atsirasti daugybei vietinių, niekur kitur neaptinkamų rūšių.

    Darwinas ir evoliucijos įžvalgos

    1835 metais Galapagus aplankė Charlesas Darwinas, plaukęs laivu HMS Beagle. Stebėjimai salose tapo vienu svarbiausių impulsų jo vėlesnei evoliucijos teorijai, nes skirtingose salose gyvenantys gyvūnai, nors ir giminingi, buvo aiškiai prisitaikę prie nevienodų sąlygų.

    Garsiausias pavyzdys yra vadinamosios Darwino kikiliai: skirtingų salų populiacijose susiformavo nevienodi snapų tipai, atitinkantys vietinį maistą. Tai tapo aiškiu argumentu, kad rūšys laikui bėgant kinta ir prisitaiko, o izoliuotos teritorijos šį procesą ypač išryškina.

    Gyvūnai, kurių kitur nerasite

    Galapagų fauna laikoma viena įdomiausių pasaulyje dėl didelio endeminių rūšių skaičiaus. Vienas archipelago simbolių yra milžiniški Galapagų vėžliai, galintys gyventi ilgiau nei šimtmetį, o jų istorija ir apsauga tapo viso regiono gamtosaugos ženklu.

    Ne mažiau įspūdingi yra jūriniai iguanos, vieninteliai pasaulyje driežai, prisitaikę nardyti ir maitintis po vandeniu augančiais dumbliais. Pakrantėse dažnai sutinkami jūrų liūtai, kurie daugelyje vietų elgiasi ramiai net žmonių kaimynystėje, tačiau tai nereiškia, kad prie jų galima artintis.

    Salos taip pat traukia paukščių stebėtojus: čia galima pamatyti mėlynkojus padūkėlius, fregatas, ekvatorinius pingvinus ir neskraidantį kormoraną. Pastarasis prarado skraidymo gebėjimą per ilgą laiką, kai aplinkoje buvo mažiau grėsmių ir labiau apsimokėjo prisitaikyti prie nardymo.

    Kodėl turizmas čia griežtai valdomas?

    Galapagų ekosistema yra itin jautri, todėl Ekvadoras taiko griežtas gamtosaugos taisykles ir riboja lankytojų srautus tam tikrose vietose. Dalis teritorijų lankoma tik su gidais, o taisyklės paprastai draudžia liesti ar šerti gyvūnus, nukrypti nuo maršrutų ir palikti bet kokias šiukšles.

    Praktikoje tai reiškia, kad Galapagų salos nėra masinio turizmo kryptis, kur viskas vyksta spontaniškai. Tačiau būtent kontrolė padeda išlaikyti tai, dėl ko žmonės čia ir atvyksta: gyvą, mažai pakitusį gamtos pasaulį, kuriame žmogus yra svečias, o ne šeimininkas.

  • Mokslininkai nustebo: Peru Andų gyventojai išsiugdė „supergalią“ virškindami krakmolą

    Mokslininkai nustebo: Peru Andų gyventojai išsiugdė „supergalią“ virškindami krakmolą

    Naujas genetinis tyrimas rodo, kad dalis Peru Andų aukštikalnių gyventojų gali būti prisitaikę prie krakmolingo maisto taip, kaip retai matoma kitose pasaulio populiacijose. Mokslininkų teigimu, tai siejama su ilga bulvių auginimo ir vartojimo istorija šiame regione.

    Tyrime analizuoti 3 723 žmonių iš 85 pasaulio populiacijų genetiniai duomenys. Didžiausias skirtumas aptiktas tarp Andų regiono vietinių gyventojų, ypač kečujų kilmės grupių, ir populiacijų, kurios bulves į savo mitybą įtraukė gerokai vėliau.

    Kas yra AMY1 genas?

    Pagrindinis „raktas“ – AMY1 genas, susijęs su seilių amilazės gamyba. Šis fermentas pradeda skaidyti krakmolą dar burnoje, todėl nuo jo aktyvumo gali priklausyti, kaip efektyviai organizmas susitvarko su krakmolingais produktais.

    Žmonės paprastai turi skirtingą AMY1 geno kopijų skaičių, o tai lemia ir skirtingą amilazės kiekį. Tyrėjai nurodo, kad pasaulinė šio geno kopijų skaičiaus mediana siekia 7, o Peru Andų kečujų kilmės žmonių grupėse mediana – 10.

    Bulvės kaip evoliucijos „variklis“

    Mokslininkai pabrėžia, kad Anduose bulvės buvo prijaukintos ir tapo pagrindiniu maisto šaltiniu prieš tūkstančius metų, o toks nuoseklus mitybos modelis galėjo sukurti ilgalaikį atrankos spaudimą. Kitaip tariant, asmenys, kurių organizmas geriau skaidė krakmolą, galėjo turėti bent nedidelį pranašumą išgyvenime ar palikuonių skaičiuje.

    Tyrimo autoriai vertina, kad didesnis AMY1 kopijų skaičius galėjo suteikti maždaug 1,24 proc. pranašumą kiekvienoje kartoje. Nors skaičius atrodo nedidelis, per ilgą laiką toks pranašumas gali reikšmingai pakeisti populiacijos genetinę sudėtį.

    Ką tai reiškia šiandien?

    Šis atradimas papildo diskusijas apie tai, kaip mityba formuoja žmogaus biologiją, ir paneigia supaprastintą įsivaizdavimą, kad žmogaus mityba per istoriją beveik nekito. Tyrėjai primena, kad genetiniai prisitaikymai gali vykti ir santykinai greitai, jei tam yra pastovios sąlygos.

    Kartu mokslininkai akcentuoja, kad „geresnis krakmolo virškinimas“ nereiškia universalaus sveikatos recepto visiems. Genetiniai pranašumai paprastai yra susiję su konkrečia aplinka, mityba ir gyvenimo būdu, todėl tai labiau istorijos apie žmogaus prisitaikymą pavyzdys, o ne mitybos rekomendacija.

    Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Communications“, o autoriai tikisi, kad ateityje panašūs darbai padės tiksliau suprasti, kaip skirtingos populiacijos prisitaikė prie vietinių maisto šaltinių ir kaip tai gali sietis su šiuolaikinėmis sveikatos tendencijomis.

  • Andų gyventojų virškinimo supergalia nustebino mokslininkus: už viską „kalti“ bulvių laukai

    Andų gyventojų virškinimo supergalia nustebino mokslininkus: už viską „kalti“ bulvių laukai

    Bulvės pakeitė žmogaus genetiką

    Naujas tyrimas parodė, kad Andų aukštumų vietiniai gyventojai per tūkstančius metų įgijo išskirtinį gebėjimą efektyviau skaidyti krakmolą. Mokslininkai sieja šį pokytį su bulvėmis, kurios šiame regione ilgai buvo vienas svarbiausių kasdienės mitybos pagrindų.

    Tyrime, kurį atliko Kalifornijos universiteto Los Andžele ir Bafalo universiteto mokslininkai, daug dėmesio skirta genui AMY1. Šis genas atsakingas už seilių amilazės gamybą, o būtent šis fermentas pradeda krakmolo skaidymą dar burnoje.

    Rekordinis AMY1 kopijų skaičius

    Remiantis publikacija žurnale „Nature Communications“, Andų regiono gyventojai turi itin daug AMY1 geno kopijų. Vidutiniškai jų aptikta apie 10, kai daugelyje pasaulio populiacijų dažniausiai pasitaiko 6–8 kopijos.

    Mokslininkai analizavo genetinius duomenis iš daugiau nei 3 700 žmonių, atstovaujančių 85 populiacijoms skirtinguose pasaulio regionuose. Tyrėjai nurodo, kad nė viena kita grupė nepasiekė panašaus AMY1 kopijų lygio.

    Natūrali atranka ir mitybos įtaka

    Tyrėjų vertinimu, šios adaptacijos šaknys gali siekti laikotarpį prieš maždaug 6 000–10 000 metų, kai Anduose sparčiai plito bulvių auginimas. Aukštikalnėse bulvės tapo patikimu kalorijų šaltiniu, todėl geriau krakmolą skaidantys žmonės turėjo pranašumą išgyventi ir susilaukti palikuonių.

    Mokslininkai pabrėžia, kad neatsirado viena staigi lemiama mutacija, o veikiau natūrali atranka išryškino jau egzistavusius skirtumus. Tyrimo autoriai skaičiuoja, kad žmonės, turėję apie 10 AMY1 kopijų, kiekvienoje kartoje galėjo turėti maždaug 1,24 proc. didesnę tikimybę išgyventi arba palikti palikuonių.

    Šis atvejis dažnai lyginamas su kitu gerai žinomu žmogaus evoliucijos pavyzdžiu, kai daliai populiacijų išsivystė laktozės tolerancija paplitus gyvulininkystei ir pieno vartojimui. Nauji duomenys papildo įrodymų bazę, kad kultūra ir mityba gali tiesiogiai formuoti genetinius pokyčius.

    Kodėl svarbu šiandien?

    Didesnė amilazės gamyba gali turėti reikšmės ne tik krakmolo virškinimui, bet ir platesniam metabolizmui, taip pat žarnyno mikrobiomui. Tai gali lemti, kaip skirtingos populiacijos reaguoja į šiuolaikinę, krakmolo ir itin perdirbtų produktų gausią mitybą.

    Tyrėjai atkreipia dėmesį ir į metodologinį iššūkį: reikėjo atskirti natūralios atrankos signalą nuo galimų genetinių pokyčių, kuriuos galėjo sukelti Europos kolonizacijos laikotarpio demografinė katastrofa Pietų Amerikoje. Analizė leidžia manyti, kad AMY1 kopijų gausėjimas prasidėjo gerokai anksčiau nei europiečių atvykimas.

    Mokslininkų teigimu, tokie atradimai svarbūs ir istorijai, ir medicinai, nes padeda geriau suprasti, kodėl skirtingų regionų žmonės gali nevienodai toleruoti tuos pačius maisto produktus. Kartu tai primena, kad žmogaus evoliucija nėra vien tolima praeitis, o procesas, kurį mityba ir gyvenimo būdas gali veikti net ir gana neseniai, istorinių laikotarpių masteliu.

  • Keisčiausias Madagaskaro primatas: milžiniškos ausys ir ilgas pirštas, kuriuo „kala“ medį ieškodamas grobio

    Madagaskaro ruošinukė, dar vadinama ajaj (Daubentonia madagascariensis), laikoma vienu neįprasčiausių pasaulio primatų. Ji išsiskiria didelėmis ausimis, ryškiomis akimis ir neįprastai ilgu, plonu viduriniu pirštu, kuris tapo pagrindiniu jos „įrankiu“ ieškant maisto.

    Šis naktinis gyvūnas gyvena tik Madagaskaro miškuose, todėl jo elgesį stebėti sudėtinga. Mokslininkai pabrėžia, kad būtent izoliuota salos ekosistema lėmė išskirtines ajaj prisitaikymo strategijas, kurios primatų pasaulyje beveik neturi analogų.

    Ieškodama pasislėpusių vabzdžių lervų, ruošinukė juda medžių lajomis ir periodiškai sustoja „pabaksnoti“ šakų ar kamieno. Smūgius ji atlieka itin greitai ir tiksliai, dažniausiai tuo pačiu ilguoju viduriniu pirštu, o didelės ausys, manoma, padeda fiksuoti menkiausius vibracijų bei garso pokyčius.

    Atrastą vietą ajaj praplečia aštriais, nuolat augančiais priekiniais dantimis, kurie savo funkcija primena graužikų dantis. Tada ji įkiša ploną pirštą į angą ir ištraukia lervas ar kitą smulkų grobį iš medienos tunelių.

    Kas iš tiesų padeda rasti lervas?

    Ilgą laiką buvo manoma, kad ajaj tiesiog aptinka tuščiavidures ertmes pagal jų skleidžiamą rezonansą. Tačiau eksperimentai, kuriuose dirbtinės „slėptuvės“ būdavo ne tik tuščios, bet ir užpildytos įvairiomis medžiagomis, parodė, kad gyvūnas vis tiek geba tiksliai rasti tikslą.

    Dėl to šiandien dažniau keliama hipotezė, kad ruošinukė fiksuoja subtilesnius mechaninius skirtumus: kaip vibracijos sklinda per skirtingo tankio medieną, kur yra struktūrinių „lūžių“ ar lervų išgraužtų tunelių. Tai paaiškintų, kodėl jai nebūtina rasti idealiai tuščios ertmės.

    Kodėl šis primatas nyksta?

    Mokslininkai ajaj priskiria prie nykstančių rūšių, o didžiausios grėsmės siejamos su buveinių nykimu ir miškų fragmentacija. Kadangi tai naktinis ir atsargus gyvūnas, jo populiacijas įvertinti sunku, o apsaugos priemonėms reikia ilgalaikių stebėjimų.

    Specialistai pabrėžia, kad ajaj anatomija nėra atsitiktinių keistenybių rinkinys: didelės ausys, specifiniai dantys ir lankstus pirštas sudaro vieną sistemą, leidžiančią išnaudoti maisto nišą, kuri daugeliui kitų primatų būtų nepasiekiama.

    „Beveik kiekviena ajaj kūno detalė atrodo pritaikyta šiam neįprastam medžioklės būdui“, – sakė Rutgerso universiteto evoliucinės biologijos tyrėjas Scottas Traversas.