CP v2

Tag: Kalmarai

  • Mokslininkai priblokšti: kalmarai gali perrašyti baltymus nekeisdami DNR – jų galimybės beveik beribės

    Mokslininkai priblokšti: kalmarai gali perrašyti baltymus nekeisdami DNR – jų galimybės beveik beribės

    Naujas mokslininkų darbas rodo, kad kalmarai turi išskirtinį gebėjimą greitai keisti, kaip jų ląstelės „perskaito“ genetinę informaciją, beveik neliesdami pačios DNR. Tyrėjai teigia, kad toks lankstumas tarp gyvūnų yra itin retas ir koleoidiniams galvakojams gali suteikti didžiulį prisitaikymo pranašumą.

    Žmonėms ir daugeliui kitų gyvūnų būdingas RNR redagavimas, kai ląstelė laikinai pakoreguoja RNR instrukcijas, pagal kurias gaminami baltymai. Tačiau kalmarų, aštuonkojų ir sepijų atveju šis procesas, panašu, yra ypač intensyvus ir labiau nukreiptas į baltymus koduojančias genomo dalis.

    Kas yra RNR redagavimas?

    RNR redagavimas dažnai siejamas su ADAR fermentais, kurie gali pakeisti vieną „raidę“ RNR sekoje, taip pakoreguodami galutinį baltymą. Paprastai tariant, receptas lieka tas pats, bet prieš kepant galima pakeisti vieną ingredientą ir gauti kitokį rezultatą.

    Skirtingai nei mutacijos DNR, tokie pokyčiai dažniausiai yra grįžtami ir priklauso nuo audinio ar aplinkos sąlygų. Dėl to organizmas gali greitai išbandyti skirtingas baltymų versijas, nepaversdamas jų paveldimomis, potencialiai žalingomis permainomis.

    Ką parodė tyrimas su kalmarais?

    Mokslininkai analizavo ilgapelekio pakrantinio kalmaro Doryteuthis pealeii baltymų visumą ir ieškojo, ką realiai pakeičia RNR redagavimas. Jie aptiko tūkstančius vietų, kuriose redagavimas susijęs su daugiau nei 2 000 baltymų, o tai rodo ne pavienį reiškinį, bet plačią biologinę strategiją.

    Tyrime lygintas redagavimo mastas skirtinguose audiniuose, įskaitant regos skiltį, kuri yra svarbi kalmaro nervų sistemai ir regos apdorojimui, bei žiaunas. Regos skiltyje fiksuotas dažnesnis ir sudėtingesnis redagavimas, kas logiškai siejasi su galvakojų pažintiniais gebėjimais ir greitomis reakcijomis.

    „Matėme poveikį baltymų aktyvumui, stabilumui, jų buvimo vietai ląstelėje ir net sąveikai su kitais baltymais. Pasekmės siekia net organelių būklės reguliavimą“, – sakė vienas iš tyrimo autorių Jackas Moenas.

    Pasak mokslininkų, redagavimas gali keisti ir tai, kur ląstelėje atsiduria baltymai, pavyzdžiui, ar jie lieka periferijoje, ar juda branduolio kryptimi. Tokie pokyčiai gali turėti įtakos ląstelės „logistikai“ ir energijos valdymui.

    Kodėl tai svarbu žmonėms?

    Tyrėjai taip pat atkreipė dėmesį į galimą poveikį mitochondrijoms, kurios atsakingos už energijos gamybą, ir į sistemas, susijusias su staigiais energijos pliūpsniais. Jei RNR redagavimas leidžia efektyviau išlaikyti organelių stabilumą ar jų „apsitvarkymą“, tai gali paaiškinti, kodėl galvakojai taip gerai prisitaiko prie kintančių sąlygų.

    Be to, identifikuota ir netikėta įvairovė: dalis trumpų baltymų formų nepateko nei į etaloninius kalmaro baltymų rinkinius, nei į plačiai naudojamas baltymų duomenų bazes. Tai leidžia spėti, kad reali baltymų įvairovė gali būti didesnė, nei iki šiol manyta, o kai kurie baltymų variantai gali būti labai specifiški tam tikroms būsenoms ar audiniams.

    Mokslininkai pabrėžia, kad teorinis galimų variantų skaičius gali būti milžiniškas, tačiau dar neaišku, kiek jų kalmarai iš tiesų „naudoja“ kasdienėje biologijoje. Tolimesni tyrimai turėtų atsakyti, kodėl toks intensyvus RNR redagavimas būdingas būtent galvakojams ir kokią kainą, jei tokią turi, jis sukelia ląstelei.

  • Mokslininkai apstulbo: kalmarų oda slepia žmogaus ausiai panašias ląsteles – ką tai reiškia?

    Mokslininkai apstulbo: kalmarų oda slepia žmogaus ausiai panašias ląsteles – ką tai reiškia?

    Naujas tyrimas parodė, kad ilgaūsių pakrančių kalmarų (Doryteuthis pealeii) kūno paviršių dengia plaukelius primenančios jutiminės ląstelės, stebėtinai panašios į tas, kurios žmogaus vidinėje ausyje padeda girdėti. Mokslininkai teigia, kad šis atradimas gali padėti geriau suprasti ne tik kalmarų orientaciją vandenyje, bet ir klausos sutrikimų mechanizmus.

    Tyrimas publikuotas mokslo žurnale „Current Biology“. Autoriai, naudodami modernius vaizdinimo metodus, nustatė, kad kalmaro odoje yra įvairių tipų jutimo plaukelių sankaupos, išsidėsčiusios ne vienoje linijoje, o ir plačiuose regioniniuose laukuose.

    Kaip tai siejasi su žmogaus klausa

    Žmogaus klausa prasideda nuo garso bangų, kurios suvirpina ausies būgnelį ir klausos kauliukus, o galiausiai sukelia skysčio bangas sraigėje. Būtent šias skysčio bangas „gaudo“ vidinės ausies plaukuotosios ląstelės, paversdamos judesį nerviniais signalais smegenims.

    Skirtingos plaukuotosios ląstelės ausyje nėra vienodos: jų plaukelių pluoštai skiriasi ilgiu ir jautrumu, todėl padeda atpažinti skirtingus dažnius. Tyrėjai pabrėžia, kad kalmaruose aptiktas panašus principas: skirtingose kūno vietose plaukelių struktūros ir ilgiai skiriasi, tad gali būti pritaikyti fiksuoti skirtingus vandens judesius.

    Kuo išskirtiniai kalmarų jutimo „plaukeliai“

    Skirtingai nei sausumos stuburiniai, kurie plaukuotąsias ląsteles dažniausiai turi tik klausos ir pusiausvyros organuose, daugelis vandens gyvūnų aplinkos virpesius jaučia ir per kūno paviršių. Žuvys tam naudoja šoninę liniją, leidžiančią aptikti sroves, grobio judesius ar plėšrūnų artėjimą.

    Tyrėjų teigimu, kalmarų atveju nustatyta sudėtingesnė ir įvairesnė jutimo sistema, nei manyta iki šiol. Visa kūno danga, įskaitant mantiją ir galvos sritį, yra „ornamentuota“ skirtingomis šoninės linijos struktūromis, kurios, sprendžiant iš anatominių skirtumų, gali būti specializuotos konkretiems dirgikliams.

    Mokslininkai kelis ką tik išsiritusius kalmarus detaliai „nuskenavo“ šviesos lakšto mikroskopija, leidžiančia tiksliai žemėlapiuoti smulkias struktūras visame kūne. Taip identifikuotos dvi pagrindinės sandaros schemos: anksčiau aprašytos linijinės struktūros ir platesni regioniniai laukai, kurių kalmaruose iki šiol nebuvo aiškiai fiksuota.

    Kodėl tai svarbu medicinai

    Vienas iš tyrimo autorių, otorinolaringologas Brianas McDermottas iš Case Western Reserve universiteto, pabrėžia, kad didelė dalis klausos praradimo atvejų siejama su plaukuotųjų ląstelių pluoštų pažeidimu. Dėl to nauji modeliai, padedantys aiškintis, kaip šios struktūros formuojasi, funkcionuoja ir pažeidžiamos, gali tapti reikšmingi klausos tyrimams.

    „Kalmarai turi įvairią plaukuotųjų ląstelių populiaciją kūno paviršiuje, o tai gali padėti suprasti ne tik jų gebėjimą aptikti vandens judesius, bet ir tai, kaip žmonėms atsiranda klausa bei kurtumas“, – sakė B. McDermottas.

    Tyrėjai priduria, kad kalmarų jutimo plaukelių įvairovė ir jų išsidėstymas skirtingose kūno zonose gali atverti naujų krypčių, ieškant atsakymų, kodėl tam tikros struktūros yra jautresnės pažeidimams. Tolimesni darbai turėtų parodyti, kaip šios ląstelės vystosi ir kokie biologiniai mechanizmai lemia jų atsparumą ar pažeidžiamumą.

  • Kalmarai ima užkariauti vandenynus: mokslininkai įspėja, kad priežastis netikėta

    Kalmarai ima užkariauti vandenynus: mokslininkai įspėja, kad priežastis netikėta

    Pastarąjį šimtmetį žmonių veikla smarkiai pakeitė jūrų ekosistemas: intensyvi žvejyba, dugninė tralavimo praktika ir dažnėjančios jūrų karščio bangos perbraižė mitybos grandines. Vienas ryškiausių ženklų – daugelyje regionų fiksuojamas galvakojų, ypač kalmarų, gausėjimas.

    Kalmarų „bumas“ dažnai siejamas su dviem procesais: šylančiu vandeniu ir plėšriųjų žuvų išgaudymu. Vis dėlto naujesni modeliavimai rodo, kad tiesioginis ryšys nėra toks paprastas, kaip ilgą laiką atrodė.

    Kas rodo ilgalaikiai duomenys

    Analizuojant kelių dešimtmečių žvejybos ir stebėsenos įrašus įvairiuose vandenynų baseinuose, nustatyta bendra kryptis – galvakojų gausa daug kur augo net tada, kai konkrečioje vietovėje nebuvo intensyvios žvejybos.

    Tai verčia abejoti prielaida, kad kalmarai didėja vien todėl, jog žmogus išgaudė jų priešus. Jei augimas matomas ir teritorijose, kuriose spaudimas mažesnis, reiškia, veikia ir kiti mechanizmai.

    Kodėl šylantis vanduo gali ir pakenkti

    Naujesni ekosistemų kompiuteriniai modeliai leidžia atskirai įvertinti, kas nutinka, kai sumažėja viršūniniai plėšrūnai, ir kas nutinka, kai kyla vandens temperatūra. Modeliuose plėšrūnų nykimas dažniausiai didino kalmarų gausą, tačiau šis augimas nekompensavo prarastos plėšriųjų žuvų biomasės.

    Dar svarbiau, kad vien temperatūros didėjimas modeliuose dažnai mažino kalmarų biomasę. Paaiškinimas logiškas: šiltesniame vandenyje gyvūnų medžiagų apykaita spartėja, jiems reikia daugiau energijos, tačiau maisto pasiūla nebūtinai auga taip pat greitai.

    „Mūsų rezultatai rodo, kad istorinį kalmarų gausėjimą tik iš dalies galima paaiškinti temperatūra ir viršūninių plėšrūnų nykimu“, – teigė jūrų biologas Rémy Denéchère su bendraautoriais.

    Mokslininkai pabrėžia, kad dabartiniuose duomenyse vis dar trūksta detalių, kurios leistų patikimai prognozuoti ateitį. Pavyzdžiui, realiose jūrose temperatūra stipriai kinta su gyliu, o šiluma turi didelę įtaką kalmarų embrionų vystymuisi ir išgyvenamumui.

    Kodėl kalmarai taip greitai prisitaiko

    Kalmarų pranašumas – jų biologija. Jie auga labai greitai, gyvena trumpiau nei dauguma žuvų, o jų populiacijos gali greitai atsistatyti po smūgių, kurie kitoms rūšims būtų pražūtingi.

    Toks „greito gyvenimo“ ciklas leidžia kalmarams greitai išnaudoti sutrikdytas nišas, kai dėl žvejybos ar klimato svyravimų persitvarko mitybos grandinės. Kitaip tariant, jie gali tapti pirmaisiais laimėtojais ekosistemose, kuriose stabilumas suardytas.

    Tačiau šis lankstumas turi ribas. Jei pagrindinis ribojantis veiksnys yra ne plėšrūnų skaičius, o maisto ištekliai, tuomet ilgainiui nualintos ir šylančios jūros kalmarams gali tapti ne pranašumu, o kliūtimi.

    Tyrėjai taip pat atkreipia dėmesį į natūralius klimato svyravimus, tokius kaip El Ninjo ir La Ninja, kurie kai kuriuose regionuose gali smarkiai pakeisti maisto prieinamumą. Tokiais atvejais išteklių trūkumas gali nusverti net ir tai, kad šiluma teoriškai paspartina augimą.

    Šiuo metu dalis naujausių išvadų pateikiama kaip išankstinė mokslinė publikacija, dar neperėjusi pilnos recenzavimo procedūros. Vis dėlto bendras signalas aiškus: kalmarų gausėjimas gali būti ne vien šylančio vandens pasekmė, o platesnio jūrų ekosistemų sukrėtimo simptomas.

  • Prie Grenlandijos pirmą kartą nufilmuotas retas arktinis trumpauodegis kalmaras su ikrais

    Šiaurės Atlanto lediniuose vandenyse, netoli Šiaurės Rytų Grenlandijos nacionalinio parko, mokslininkai pirmą kartą užfiksavo itin retą arktinį trumpauodegį kalmarą (Rossia moelleri). Vaizdo įrašas laikomas reikšmingu, nes iki šiol ši rūšis šiame regione praktiškai nebuvo dokumentuota.

    Tyrėjai kalmarą nufilmavo naudodami lengvą nuotoliniu būdu valdomą povandeninį aparatą. Šalia gyvūno buvo pastebėti ir keli ikrai, todėl mokslininkai daro išvadą, kad šioje atšiaurioje fiordų sistemoje gali vykti aktyvus galvakojų dauginimasis.

    Ką pavyko pamatyti po vandeniu

    Pasak tyrimo autorių, nufilmuota, tikėtina, subrendusi patelė, o šalia jos matėsi trys ikrų kapsulės, primenančios vynuogių kekę. Kalmaras buvo apie 10 centimetrų ilgio, išsiskyrė violetiniais ir oranžiniais atspalviais.

    Stebėjimas atliktas maždaug 50 metrų gylyje, vandenyje, kurio temperatūra siekė apie minus 1,6 laipsnio Celsijaus. Tokios sąlygos rodo, kad net ekstremaliai šaltose Arkties jūrose gyvybė prisitaiko ne tik išgyventi, bet ir daugintis.

    „Kalmaras ir ikrai buvo aptikti maždaug 50 metrų gylyje, vandenyje, kurio temperatūra siekė apie minus 1,6 laipsnio Celsijaus, o tai parodo jūrinės gyvybės atsparumą vienoje ekstremaliausių Žemės aplinkų“, – sakė Vakarų Australijos universiteto biologijos mokslų mokyklos tyrėja Peidž Maroni.

    Kodėl šis radinys svarbus mokslui

    Trumpauodegiai kalmarai yra plačiai paplitusi galvakojų grupė, tačiau daugelis rūšių vis dar menkai ištirtos, ypač poliariniuose ir giliavandeniuose regionuose. Šiaurės Rytų Grenlandijos nacionalinis parkas laikomas didžiausiu nacionaliniu parku pasaulyje, o jo jūrinės ekosistemos – vienos mažiausiai ištirtų Arkties vietovių.

    Mokslininkai pabrėžia, kad tokie stebėjimai tampa svarbūs ir klimato kaitos kontekste. Galvakojai moliuskai yra jautrūs aplinkos pokyčiams, todėl jų paplitimo, dauginimosi ir buveinių ribų stebėsena gali tapti vienu iš būdų fiksuoti ekosistemų transformacijas sparčiai šylančioje Arkties zonoje.

    „Žinių apie šio regiono biologinę įvairovę stiprinimas yra būtinas norint suprasti ekosistemų veikimą ir jų atsparumą spartėjančios klimato kaitos sąlygomis, o šis tyrimas suteikia vertingą atspirties tašką stebint aplinkos pokyčius“, – teigė mokslininkė.

    Kaip tyrimus padėjo atlikti ekspedicijos jūra

    Šio stebėjimo sėkmę iš dalies lėmė galimybė pasinaudoti ekspediciniais reisais į atokias, retai tiriamas teritorijas. Tokia praktika leidžia mokslininkams trumpoms, tikslinėms misijoms pasiekti vietas, kur tradicinės mokslinės ekspedicijos vyksta rečiau dėl sudėtingos logistikos ir didelių kaštų.

    Tyrėjų vertinimu, mažesnio poveikio metodai, tokie kaip lengvi nuotoliniai aparatai ir ribotos trukmės ekspedicijos, gali padėti užpildyti spragas poliarinių jūrų tyrimuose. Anot jų, net vienas patikimai patvirtintas retų rūšių stebėjimas gali turėti didelę vertę, vertinant paplitimą ir prisitaikymo galimybes ateityje.

    „Mūsų rezultatai rodo, kad mažo poveikio mokslas ir ekspedicinis turizmas gali padėti užpildyti reikšmingas biologinės įvairovės spragas atokiuose poliariniuose regionuose, o vienas patvirtintas stebėjimas gali suteikti svarbios informacijos apie rūšies paplitimą, dauginimąsi ir atsparumą klimato kaitai“, – sakė P. Maroni.

    Mokslininkai pažymi, kad norint geriau suprasti šio arktinio trumpauodegio kalmaro ekologiją, reikės daugiau stebėjimų ir duomenų. Vis dėlto nauja vaizdinė medžiaga jau dabar laikoma svarbiu žingsniu, padedančiu tiksliau aprašyti mažai pažintas Arkties jūrų rūšis ir jų gyvenimo ciklus.