В отличие от многих других крупных хищных динозавров, тираннозавры и их ближайшие родичи росли не с постоянной скоростью, а большими рывками. К такому выводу пришли палеонтологи, результаты исследования которых опубликовал научный журнал Proceedings of the Royal Society B. 

"Мы не можем точно сказать, почему это так, однако все виды целурозавров, к которым относятся и тираннозавры, в начале жизни росли очень быстро. При этом аллозавры, которые могли достигать таких же размеров, росли с относительно небольшой и постоянной скоростью. Возможно, эти различия связаны с разной диетой", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Филдсовского музея естественной истории (США) Томас Каллен. 

За последние годы представления о внешнем виде тираннозавров и их ближайших родичей – тетануров (Tetanurae) пережил радикальные изменения. В частности, сейчас палеонтологи предполагают, что тираннозавры были быстро бегающими пернатыми существами, а не неповоротливыми чешуйчатыми и зубастыми рептилиями, какими их изображают фильмы конца прошлого века. 

Из-за открытий последних лет ученые усомнились и во многих других чертах этих древних ящеров. К примеру, палеонтологи сейчас спорят о том, были ли тираннозавры хищниками или падальщиками, как выглядели их детеныши вскоре после рождения и насколько быстро они росли. 

В частности, как отмечает Каллен, исследования "годичных колец" в костях тираннозавров указывают, что в первые годы жизни эти древние хищники могли очень быстро увеличиваться в размерах, однако впоследствии их рост замедлялся. Однако ученые до недавнего времени не знали, было ли это характерно только для тираннозавров или же для всех двуногих хищных динозавров.

Скорость роста динозавров

Каллен и его коллеги решили выяснить это. Они исследовали окаменелые кости нескольких десятков видов теропод, хищных двухногих динозавров, которых нашли в породах мелового периода на территории Аргентины и США. Среди них был и знаменитый тираннозавр Сью – предположительно, самый большой и пожилой представитель своего вида, останки которого хранятся в Филдсовском музее с октября 1997 года.

Среди них были как действительно крупные хищники, такие как тираннозавры, аллозавры и кархародонтозавры, так и небольшие ящеры, которые по размерам сопоставимы с современными страусами и другими крупными птицами. Изучив структуру "годичных колец" в их костях, ученые попытались найти закономерности, которые были бы характерны для представителей разных семейств и групп хищных ящеров мезозойской эры.

Оказалось, что все виды тираннозавров и их ближайшие родичи – тетануры и целурозавры – росли большими рывками. Они быстро достигали максимального размера в первые годы жизни, а затем практически не росли. В этом отношении они напоминали современных птиц и млекопитающих, рост которых тоже останавливается после достижения половой зрелости.

В частности, ученые выяснили, что Сью перестала расти примерно на 20-м году жизни, прожив в общей сложности около 33 лет. То есть чтобы достичь своей массы и размеров, в подростковые годы жизни она должна была съедать по 20 кг мяса в неделю. Как именно тираннозаврам удавалось поддерживать подобную высокалорийную диету, палеонтологи пока не могут сказать.

При этом аллозавры и кархародонты набирали массу медленно и увеличивались в размерах на протяжении всей жизни. В этом они больше были похожи на современных крокодилов и других рептилий. Ученые предполагают, что подобные различия в скорости роста хищных динозавров были связаны с различиями в их диете и видовом составе потенциальной добычи.

"Тираннозавры жили в окружении травоядных утконосых динозавров и трицератопсов, которые тоже росли быстро, а аллозавры питались мясом длинношеих четвероногих динозавров, которые производили много потомства и росли быстро лишь в первые годы жизни, но затем долго достигали максимального веса. Вполне возможно, что это давало аллозаврам источники пищи любых размеров", – подытожил Каллен.

Источник: ТАСС

Биологи выяснили, что тело мексиканских муравьев-листорезов вида Acromyrmex echinatior покрыто не только хитином, но и уникальной биоминеральной броней из кальция и магния. Ничего похожего у насекомых раньше не находили. Статью с описанием уникального панциря опубликовал научный журнал Nature Communications. 

Листорез"Защитные структуры на основе минералов кальция встречаются у самых разных живых существ, однако у насекомых мы никогда раньше не встречали подобную броню. Мы обнаружили, что тело муравьев-листорезов вида Acromyrmex echinatior защищено биоминеральным панцирем из кальцита. По мере их взросления он становится все толще и толще", – пишут ученые. 

Палеонтологические находки показывают, что первые панцири появились примерно 550 млн лет назад, практически сразу после начала кембрийской эры, когда возникли предки всех современных многоклеточных живых существ. Особенно широко была распространена броня на основе кальцита и других форм карбоната кальция, которая покрывала моллюсков, коралловых полипов, морских ежей и других беспозвоночных. 

Насекомые в этом отношении не похожи на других беспозвоночных, так как их панцирь обычно состоит не из биоминералов, а из биополимера хитина. Многие эволюционисты считают, что появление хитина и экзоскелетов на его основе произвело революцию в животном мире: именно благодаря этому предки современных насекомых начали активно передвигаться, оставаясь при этом защищенными.

Американские биологи под руководством профессора Висконсинского университета в Мэдисоне (США) Кэмерона Карри открыла первое исключение из этого правила. В ходе своего исследования они наблюдали за жизнью муравьев-листорезов, которые обитают в тропических регионах Нового Света.

Кальциевая защита от "рейдеров" и болезней

Эти насекомые живут в гигантских колониях по несколько сотен тысяч особей. Некоторые рабочие особи постоянно ухаживают за грибными "садами" муравейника и растущими личинками, другие собирают листья и защищают колонию от нахлебников. Значительная часть видов муравьев-листорезов устраивает периодические набеги на соседние муравейники, поедая их урожай и похищая их личинки, чтобы впоследствии превратить в рабов.

Наблюдая за жизнью листорезов, Карри и его коллеги заметили, что многих насекомых покрывал необычный белый налет, равномерно распределенный по поверхности их тела. Предположив, что это какая-то грибковая инфекция, биологи поймали нескольких особей муравьев вида Acromyrmex echinatior и детально изучили структуру и состав этого налета.

Просветив его рентгеновским излучением, биологи обнаружили, что это вовсе не грибковая инфекция, а биоминеральная броня. Она состоит из кристаллов кальцита, которые особым образом распределены по поверхности хитиновой оболочки. Биологи решили детально изучить свойства этого панциря, пытаясь понять, зачем он нужен и как формируется.

Оказалось, что материал для панциря непрерывно вырабатывают клетки хитиновой оболочки: они выделяют на поверхность хитина соединения магния и кальция. Интересно, что процесс формирования кристаллов и всего панциря в целом начинается только после того, как молодые муравьи достигают своих окончательных размеров.

Дальнейшие наблюдения показали, что эти кристаллы защищают муравьев не только от атак более крупных муравьев -"рейдеров" вида Atta cephalotes, но и резко уменьшают вероятность заражения различными формами грибковых инфекций. Оказалось, что, несмотря на небольшую толщину, кальциевый панцирь повышает прочность экзоскелета муравья примерно в два раза. Грибковые инфекции просто не могут пробиться через него и достичь хитина, который их клетки могут растворять.

Ученые предполагают, что схожая защитная оболочка есть у многих других видов муравьев-листорезов. Исследователи надеются, что дальнейшее изучение подобной брони поможет понять, как муравьи обзавелись подобным панцирем и когда это произошло.

Источник: ТАСС

Найденные на территории индийского штата Гуджарат окаменелые остатки древнейших родичей лошадей говорят о том, что все непарнокопытные животные появились на юге Азии. К такому выводу пришли палеонтологи, статью которых опубликовал Journal of Vertebrate Paleontology. 

Индостан"Предки непарнокопытных, парнокопытных и приматов появились на Земле в начале эоцена, примерно 56 млн лет назад. Их останки ученые находили на всех континентах Северного полушария, однако ученые не знали, где конкретно находится прародина всех этих животных. Мы показали, что непарнокопытные появились на территории нынешней Индии еще до того, как современный полуостров Индостан стал частью Азии", – прокомментировал исследование один из его авторов, профессор Университета Джонса Хопкинса (США) Кен Роуз. 

Палеонтологи считают, что предки непарнокопытных – отряда млекопитающих, в который входят семейства лошадиные, носороговые и тапировые, – появились на Земле практически сразу после вымирания динозавров, около 56 млн лет назад. Первые представители этого отряда, такие как гиракотерии, были относительно невелики и не были похожи на современных лошадей, зебр или антилоп. 

Несмотря на то что за последние два столетия палеонтологи хорошо изучили ископаемую историю эволюции лошадей, по поводу местоположения прародины этих животных ученые пока не договорились. Дело в том, что древнейшие остатки непарнокопытных животных, которые относятся примерно к одному и тому же геологическому периоду, ученые нашли как в Южной Азии, так и в Северной Америке.  

Потерянное звено эволюции

 Роуз и его коллеги нашли первые подтверждения того, что родиной предка всех непарнокопытных животных был полуостров Индостан. Они изучали сотни окаменелых остатков так называемых камбайтериев (Cambaytherium) – травоядных млекопитающих размером со свинью, которые ходили на кончиках пальцев и во времена эоцена жили на территории современного полуострова Индостан. 

Их останки авторы статьи нашли в начале XXI века в одной из каменноугольных шахт индийского штата Гуджарат. Необычная анатомия камбайтериев, в которой сочетаются черты древних лошадей и более примитивных млекопитающих, заставила Роуза и его коллег предположить, что эти животные могут быть "потерянным звеном", которое связывает современных непарнокопытных и общего предка всех современных млекопитающих. 

Чтобы проверить эту идею, ученые проанализировали все найденные окаменелости камбайтериев. Палеонтологи сравнивали их друг с другом и с тем, как были устроены другие древние лошади и кандидаты на роль их общего предка. Благодаря этому авторы статьи выделили ключевые отличительные черты трех видов камбайтерий, Cambaytherium thewissi, Cambaytherium gracilis и Cambaytherium marinus, а также определили их типичные размеры и массу – 23, 10 и 100 кг. 

Изотопный анализ окружающих окаменелости пород показал, что их средний возраст составляет около 54,5 млн лет. То есть это пока самые древние претенденты на звание предка всех лошадей и копытных. В пользу этого также говорят два других фактора – положение этих животных на древе эволюции и сам факт того, что их останки нашли в Индии. 

Дело в том, что в то время Индостан был не полуостровом, а остров. Примерно 90 млн лет назад он отделился от Мадагаскара и южного суперконтинента Гондваны, а затем в течение 35 млн лет двигался в сторону Азии, с которой столкнулся в начале эоцена, примерно 55 млн лет назад. 

Соответственно, из других регионов Земли камбайтерии вряд ли могли попасть на территорию будущей Индии, так как в ранее она была изолирована от всех остальных континентов. Роуз и его коллеги считают, что это один из самых убедительных аргументов в пользу того, что предки лошадей и остальных непарнокопытных животных появились именно на этом осколке Гондваны.

Источник: ТАСС

Химики в лабораторных условиях получили из небиологических веществ структуры, способные самостоятельно питаться и размножаться. А физики доказали: первые клетки, возникшие таким образом, скорее всего, появились в периодически пересыхающих водоемах. Таким образом, теория Чарльза Дарвина о самозарождении жизни в маленьком прудике подтвердилась.

Элементарные ячейки жизни

Этапы возникновения первых клеточных структур из небиологических веществ в условиях ранней Земли: 1 - периодическая смена сухих и влажных условий в мелководном водоеме создала среду для полимеризации химических веществ; 2 - на каждом этапе пересыхания в субстрате формировались сгустки полимеров - компартменты; 3 - последующие самопроизвольное деление и самосборка компартментов привели к возникновению протоклетокВсе организмы на Земле состоят из клеток — элементарных ячеек жизни. Главные функции, отличающие живое от неживого — метаболизм, рост, реакции на раздражители, адаптация, воспроизводство и передача генетической информации, — реализуются благодаря протекающим в клетках физическим и химическим процессам.

В 2011 году биологи из Токийского университета создали в лаборатории из набора органических веществ синтетические аналоги протоклеток. В результате полимеразной цепной реакции (ПЦР) удалось добиться их полноценного самопроизвольного деления — аналогичного тому, что происходит в естественных условиях.

Возникавшие при делении новообразованные клеточные структуры были полностью идентичны первичным: вместе с оболочкой они наследовали от материнских "клеток" весь набор генов, определяющий их функции. Такие "организмы" еще нельзя назвать живыми, ведь у них нет эволюционной составляющей. Но они очень похожи на простейшие формы, появившиеся миллиарды лет назад.

Для приготовления первичного субстрата протоклеточных структур, или, по-научному, коацервата, авторы взяли десятки органических компонентов, соотношение которых предварительно рассчитали на компьютере. Соединившись, эти вещества сформировали в субстрате коацерватные пузырьки с катионной оболочкой и элементами ДНК внутри.

Несмотря на прорывной характер исследования, его результаты не доказывают возможность абиогенеза — происхождения живого из неживого. Дело в том, что ферменты, пептиды и нуклеиновые кислоты, которые ученые использовали в качестве компонентов, были биологического происхождения — то есть образованы живыми организмами.

ДНК не способна к самовоспроизведению без участия определенных ферментов — специфических белков, которые катализируют все этапы ее репликации. Японским ученым удалось создать ее в лаборатории, но, опять же, с использованием биологических компонентов.

Материал для первых клеток

В новом исследовании ученые из Института наук о Земле и жизни при Токийском технологическом институте в сотрудничестве с коллегами из Малайзии, Чешской Республики, США и Индии решили найти потенциальные механизмы образования первых клеток "с нуля" — только в ходе химических процессов, без участия биологии.

Компартменты — самоорганизующиеся макромолекулярные агрегаты в высушенном полимере глицина и гликолевой кислотыОни изучили широкий спектр соединений, которые могли сформироваться в результате пребиотических реакций в условиях ранней Земли.

И обнаружили, что многие из этих веществ — эфиры, амины, азиды, имиды и другие — при определенных условиях полимеризуются легче, чем биологические соединения. А некоторые даже спонтанно создают клеточно-подобные структуры — компартменты. По мнению авторов, цепочки полимеров внутри таких компартментов, закручиваясь, могли образовать уникальные трехмерные формы — прообразы белков или РНК.

Как известно, белки, представляющие собой гибкие цепочки полимеризованных аминокислот, играют роль катализаторов химических реакций в клетках. В живых организмах они синтезируются с помощью заложенного в РНК универсального кода. Как и когда он появился, ученые пока не знают. Но результаты исследования указывают — многие полимеризованные молекулы могут образовывать похожие цепочки и аналогичные каталитические формы.

Для получения полимерных цепочек в лаборатории авторы использовали периодическую смену сухих и влажных условий. При испарении разбавленного раствора, как правило, начинался процесс полимеризации, но не все образовавшиеся полимеры выдерживали сушку. Некоторые распадались. А другие при добавлении воды продолжали самовоспроизводящийся цикл синтеза. В этом авторы видят самое раннее, еще на уровне молекул, проявление эволюционного отбора, который впоследствии стал неотъемлемым признаком всех живых организмов.

Просмотрев такие "эволюционно сильные" полимеры под микроскопом, исследователи с удивлением обнаружили: в некоторых образовались компартменты размером с клетку, содержащие от десяти до двадцати атомов. По мнению ученых, со временем эти клеточно-подобные агрегаты после долгих химических преобразований могли стать полноценными клетками — самоорганизующимися структурами, состоящими уже из миллионов атомов.

Нестабильность — условие для жизни

То, что циклическое чередование влажных и сухих периодов способствует появлению в химической системе сложных пребиотических соединений, подтверждают и физики.

Пример самовоспроизводящегося цикла полимеризации небиологических химических веществАмериканские ученые из Университета штата Пенсильвания вместе с коллегами из Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета изучили на синхротроне APS Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, какие фазовые изменения претерпевают полимерные компартменты в циклах гидратации-дегидратации.

Авторы исследовали коацерваты полиэлектролитов в жидкой среде, имеющей такой же состав, как и вода в пруду. Они смоделировали условия, когда "пруд" то пересыхает, то снова наполняется дождевой водой. И выяснили: в первом случае концентрация нуклеиновых кислот и солей увеличивается, во втором — уменьшается. Внутри же полимерных компартментов она не меняется.

Это указывает на то, что в первичных клеточно-подобных структурах среда была постоянной, что способствовало поддержанию циклов химических реакций. По мнению исследователей, это стало ключевым фактором постепенного формирования внутри протоклеток сложных самовоспроизводящихся полимерных соединений, таких как РНК.

Сегодня химикам известно: в природе повторяющиеся циклы гидратации-дегидратации облегчают сборку молекулярных строительных блоков — аминокислот и нуклеотидов — в пептиды и белки за счет снижения термодинамического барьера, который в обычных условиях препятствует полимеризации. Примеры таких природных систем — неглубокие водоемы в регионах, где дожди периодически сменяются засухами, или эпизодически действующие термальные источники типа гейзеров.

Но удивительно, что первым идею о зарождении жизни в "мелком, прогретом солнцем пруду" высказал Чарльз Дарвин еще в середине XIX века.

Источник: РИА НОВОСТИ