Биологи впервые показали, что животные оценивают изменение магнитного поля Земли не только с юга на север, но и с запада на восток. Причем способность эта врожденная.

Морская черепахаНавигация морских животных во время длительных миграций в океане интригует ученых не меньше, чем навигация птиц. Обитателям моря, пожалуй, еще труднее, потому что, в отличие от птиц, они не могут использовать наземные ориентиры. Но морские черепахи, например, проплывают по океану огромные расстояния. Для навигации им остается магнитное поле Земли. Как черепахи его используют, выяснила команда Кеннета Ломана (Kenneth Lohmann) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл (University of North Carolina at Chapel Hill). Ученые впервые показали, что животные определяют по магнитному полю не только широту, но и долготу.

Биологи провели эксперимент с головастой морской черепахой, или кареттой (Caretta caretta). В природе черепашки, родившиеся на побережье Флориды, попадают в воду и сначала плывут на восток к Североатлантическому субтропическому круговороту. Попадая в это течение, они затем в течение нескольких лет мигрируют вокруг Атлантики, постепенно приближаясь обратно к берегам Северной Америки.

Магнитная модель Атлантики

В эксперименте участвовали новорожденные черепашки, никогда не видевшие океана. Исследователи поместили их в большой круглый аквариум, по периметру которого система катушек создавала магнитное поле разной ориентации. Сначала ученые воспроизводили параметры магнитного поля на западе Атлантики близ Пуэрто-Рико, а через некоторое время меняли его на «магнитное поле на востоке Атлантики близ Островов Зеленого Мыса». Та и другая точки находились на одной широте. Оказалось, что сначала черепашки плыли на северо-восток, а затем поворачивали на юго-запад. Это говорит о том, что животные улавливают разницу в параметрах магнитного поля Земли на разной долготе и используют ее для навигации.

Местонахождение в океане определяется двумя координатами: широтой и долготой. Причем широта определяется по магнитному полю Земли более-менее просто, поскольку его показатели существенно изменяются от полюсов к экватору. Определить долготу намного сложнее, поскольку в восточно-западном направлении магнитное поле меняется очень слабо. Ученые еще не сталкивались с тем, чтобы какое-либо морское животное могло определять долготу. «Мореплавателям понадобились столетия, чтобы научиться определять долготу в течение длительных путешествий, — говорит Натан Путман (Nathan Putman), первый автор исследования. – Мы впервые показали, что это делают животные».

Двумерная карта в голове

Направление движения черепашек в искусственном магнитном поле совпадало с направлением их миграции в Атлантическом океане. Ученые пришли к выводу, что черепахи владеют двумерной «магнитной картой мира», которую используют для навигации. Секрет построения этой карты заключается в том, что черепахи воспринимают не один, а по крайней мере два параметра: магнитное склонение (угол между линией магнитного поля и меридианом) и силу магнитного поля. Вероятно, каждая точка на миграционном пути черепах характеризуется уникальной комбинацией магнитного склонения и магнитной силы, имеет как бы свою собственную «магнитную роспись».

Говоря о «магнитной карте» в голове черепахи, ученые, конечно, не думают, что животные имеют реальное представление о своем географическом местоположении. Скорее, магнитная характеристика точки в океане автоматически вызывает ту или иную ориентацию тела. Эта способность врожденна, поскольку ей обладают уже новорожденные черепашки. Но, скорее всего, с опытом трансокеанских миграций животные начинают использовать для навигации и другие ключи. А вот с механизмами магнитного восприятия на уровне физиологии черепах еще предстоит разбираться.

О том, как морские черепахи измеряют не только широту, но и долготу, можно прочитать в журнале Current Biology.

Источник: Infox.ru

В сезонных миграциях бабочки совки, используя попутный ветер, легко нагоняют мигрирующих по тому же маршруту пернатых.

Совка к полёту готова! (Фото Wipeout Dave.) Каждый может представить себе летящую птицу и порхающую бабочку и сказать, кто из них быстрее. Разумеется, птица. Соревнования по полётам на короткие дистанции пернатые разгромно выигрывают всегда и везде...

...А вот в случае долгих путешествий с птицами и бабочками начинают происходить странные вещи.

Долговременный перелёт — это сезонная миграция. Исследование учёных из Швеции (Лундский университет) и Великобритании (Йоркский и Гринвичский университеты и Ротамстедский научно-исследовательский институт) было посвящено осенним и весенним перелётам певчих птиц (главным образом славок) и бабочек совок между Северной Европой и побережьем Средиземного моря и Северной Африкой. С помощью специальных радаров учёные следили за скоростью передвижения стай птиц и бабочек. Ожидалось, что первые будут перемещаться в среднем в четыре раза быстрее насекомых.

Но птицы и бабочки шли, что называется, ноздря в ноздрю! Скорости полёта были близки и колебались в среднем между 30 и 65 км/ч. Оказалось, что совки поднимаются на крыло только при попутном ветре, который их весьма и весьма ускоряет. Птицы же летят, не обращая внимания на ветер, и часто сильно теряют в скорости при встречных или боковых дуновениях. Разные стратегии поведения при дальних путешествиях и стали причиной того, что «черепаха догнала Ахиллеса»: «умные» бабочки летели вровень с «упрямыми» птицами.

Описываемая работа опубликована сегодня в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Учёные подчёркивают, что подробности жизненного цикла таких многочисленных насекомых, как бабочки совки, имеют не только фундаментальное, но и ощутимое прикладное значение. Эти насекомые играют важную роль в опылении растений, в том числе агрокультурных. При этом совки одновременно являются важнейшими вредителями, эти самые растения поедающими. Именно поэтому исследователи столь интенсивно домогаются всё новых подробностей из жизни этих не самых красивых представителей чешуекрылых. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи, работающие над «Генографическим проектом» корпорации IBM, пришли к выводу, что люди мигрировали из Африки «южным» путём — через Аравию, а не «северным» — через Египет.

Расселение человечества (данные «Генографического проекта»)В рамках проекта разработан новый аналитический метод, который прослеживает связь между генетическими последовательностями в структурах рекомбинации. 99% генома человека проходит через процесс перегруппировки при передаче от поколения к поколению.

Учёные пришли к выводу, что африканские популяции действительно являются самыми разнообразными на планете. Генетические линии, встречающиеся за пределами континента, можно считать их подмножеством. Расхождения в общей генетической истории между популяциями показали, что евразийские группы больше похожи на популяции южной Индии, чем на африканские. Тем самым подтверждается гипотеза «южного» исхода через Баб-эль-Мандебский пролив.

Многие специалисты считали, что восстановить историю рекомбинаций невозможно из-за сложных, частично совпадающих структур, создаваемых с каждым поколением. Справиться с задачей помогли новые вычислительные методы и алгоритмы, разработанные под руководством сотрудника IBM Лакшми Париды.

Проект существует шесть лет. В его работе принимают участие 11 учреждений из разных стран, которые взяли образцы ДНК уже у 500 тыс. человек. Это одна из крупнейших генетических баз данных.

Результаты исследования были представлены на конференции в Национальном географическом обществе США.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Наращивание мышечной массы перед длительными перелётами у птиц происходит не за счёт упражнений, а, вероятно, благодаря гормональной обработке мускулатуры.

Белощёкие казаркиТренируются ли перелётные птицы, прежде чем отправиться куда-нибудь? На этот странно звучащий вопрос до сих пор не было достаточно ясного ответа. Всякий спортсмен может рассказать вам о многочасовых истязаниях, которые предшествуют, например, марафону. Мышечная масса птиц тоже увеличивается ко времени миграции — и, кажется, понятно, для чего: физическое напряжение во время межконтинентальных перелётов не идёт ни в какое сравнение с их обычной, повседневной активностью. Принципиально мускулатура птиц и наша не так уж сильно различаются, и это позволило некоторым зоологам полагать, что пернатым, как и нам, перед «забегом» нужны тренировки. Однако наблюдения над птицами в неволе противоречили этой гипотезе: мышцы вырастали и уменьшались безо всяких изменений в физической активности. Но это всё-таки были исследования в искусственной среде.

Наблюдения за дикими белощёкими казарками, выполненные международной командой зоологов из Великобритании, Австралии и Канады под руководством учёных из Королевского ветеринарного колледжа при Лондонском университете, окончательно опровергли гипотезу о предмиграционных тренировках птиц. С помощью особого имплантата учёные в течение года отслеживали изменения в сердечном ритме у шести пернатых. Когда казарка бродит по земле в поисках пищи, её сердечный ритм составляет 80 ударов в минуту, в полёте же он достигает 400 ударов. Следя за сердцем птицы, можно точно сказать, как часто она поднималась в воздух и сколько времени потратила на полёт. Работа была не из лёгких — ведь казарок приходилось «пасти» буквально круглые сутки.

Никаких особых тренировочных полётов перед миграцией исследователям зарегистрировать не удалось, о чём они и пишут в журнале Biology Letters. Казаркам достаточно было ежедневно проводить 22 минуты в воздухе, чтобы, когда придёт время, спокойно преодолеть 2 500 километров миграционного маршрута. Хотя во время миграции они летят целыми сутками, ни разу не приземляясь.

По-видимому, мышцы птиц усиливаются независимо от их физической активности. С одной стороны, перед перелётом птицы усиленно питаются и набирают вес, что может сказываться и на силе мышц. С другой — нельзя сбрасывать со счётов и гормоны. Возможно, длина светового дня влияет на продукцию каких-то гормонов, контролирующих мышцы пернатых.

Если узнать, как птицам удаётся увеличивать мощность мышц, это могло бы сильно помочь медикам, имеющим дело с мышечной атрофией. Возможно, птичий механизм есть и у млекопитающих, и его активация помогла бы сохранить здоровыми и человеческие мышцы.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

 Вместо того чтобы сознательно добираться до островов индонезийского архипелага на лодках, гоминины, возможно, прибывали на эти клочки суши, держась за плавучий мусор, смытый наводнением.

Дэвид Уилкинсон из Ливерпульского университета имени Джона Мурса и Грэм Ракстон из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания) попытались подсчитать вероятность того, что попытки основать островные поселения в первобытную эпоху закончились успехом. В основу анализа закладывались оценки численности населения Полинезии в разное время.

Они обнаружили, что у пяти молодых пар имелся 40-процентный шанс на создание популяции из пятисот особей или же популяции, способной просуществовать 500 лет. Шансы десяти случайных выживших на тот же успех равнялись всего 20%. Но если каждые 50 лет к ним приплывало от одного до четырёх новичков, вероятность выживания увеличивалась до 47%.

Находки каменных инструментов говорят о том, что гоминины (возможно, человек прямоходящий) достигли Флореса 1 млн лет назад. Знаменитый человек флоресский, быть может, как раз и произошёл от той популяции. Между тем недавно исследователи заключили, что неандертальцы получили доступ к лодкам 100 тыс. лет назад: с их помощью они добрались до греческих островов Лефкас, Кефалония и Закинф.

Новые данные позволяют предположить, что в обоих случаях гоминины могли достичь островов без лодок. Известно, что другие млекопитающие на подобный подвиг способны: крысы и стегодон (вымерший родственник слона) пересекли глубоководный канал между индонезийскими островами Ява и Флорес. Слоны — хорошие пловцы, а крысы могли приплыть вместе с мусором.

Случайная колонизация Флореса — дело трудное, но не невозможное, комментирует Майк Морвуд из Вуллонгонгского университета (Австралия). Однако, по его словам, быстрое заселение Австралии и крупных островов Западной Меланезии 45–50 тыс. лет назад всё же указывает на преднамеренные путешествия на лодках.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Human Evolution.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

 Как минимум 15 тыс. лет назад бесстрашные сибиряки перешли по вновь открывшемуся Берингову перешейку и добрались до безлюдной Америки.

На протяжении многих лет археологи, генетики и лингвисты пытаются понять, каким образом происходило заселение Америки, и один из важнейших вопросов звучит так: в какое количество волн уложилась миграция из Восточной Азии?

Новое масштабное генетическое исследование показало, что крупных волн было три, и все с разным территориальным охватом.

Дэвид Райх из Гарвардской медицинской школы (США) и его коллеги проанализировали геном 493 человек, принадлежащих 52 индейским группам от Канады до южной части Южной Америки. Результаты сравнили с генетической картиной 245 человек, которые относятся к 17 этническим группам Сибири. Главной задачей было выявить варианты генов, уникальные для коренных американцев, которые с конца XV века постепенно «затемняются» вливанием европейского и африканского материала. Всего было изучено более 300 тыс. одиночных нуклеотидных полиморфизмов.

Прежние анализы митохондриальных ДНК и Y-хромосом показали, что миграция уложилась в одну волну; это противоречило выводам антропологов и лингвистов. Но эти методы позволяют выявить лишь предков по материнской и отцовской линиям, тогда как разбор одиночных нуклеотидных полиморфизмов даёт более широкую картину.

Оказалось, что потомки первой волны заселили практически всю Америку: самые древние варианты найдены и у яганов, живущих на юге Чили, и у большинства канадских индейцев, которые причисляют себя к так называемым первым народам. Последующие волны — эскимосско-алеутская и чипевская (не путать с чиппева) — ограничились Арктикой. Потомки последних наиболее тесно связаны с современным населением Восточной Азии.

Более поздние группы, по-видимому, быстро смешались с прежним населением севера Северной Америки, так что ДНК современных эскимосов и алеутов только на 43% напоминают геном предков, а чипевов — лишь на 10%. Остальное пространство заняли гены первой волны.

Полученная картина неплохо согласуется с некоторыми классификациями языков коренного населения Америки.

Кстати, прибрежное население продемонстрировало больше генетического разнообразия, чем обитатели глубин континента. Это говорит о том, что основные маршруты миграции пролегали вдоль берега. Возможно, древние индейцы были неплохими мореходами.

Любопытно, что с тех пор, как популяции разошлись по своим местам в глубине континента, они практически не смешивались, то есть очень мало мигрировали повторно. Исключение составляет одна группа из Латинской Америки, а именно носители чибчанских языков, которые живут в Коста-Рике, Панаме и Колумбии. Их ДНК имеет и северные, и южные черты, то есть их предки, по-видимому, некогда мигрировали в Южную Америку, а затем вернулись на Панамский перешеек.

Исследователи также обнаружили следы эскимосско-алеутских генетических вариантов у жителей прибрежных районов Восточной Сибири — чукчей и науканов. Видимо, Америка не всем пришлась по вкусу...

Увы, исследование не способно ответить на вопрос, когда всё это происходило. Кроме того, специалисты решили отказаться от генетического материала индейцев США, потому что не всегда есть уверенность в том, что он получен с согласия донора. В 2010 году Университету штата Аризона (США) пришлось выплатить $700 тыс. компенсации тем, чьи ДНК-образцы брались для изучения диабета, а затем — без ведома индейцев — были использованы для выяснения истории племени. Аборигенам особенно не понравилось то, что результаты не согласовывались с мифами.

Кстати, аналогичная правовая борьба идёт и за палеоиндейские скелеты. Индейцы долго судились за останки древнего человека, обнаруженные на юго-востоке штата Вашингтон в 1996 году. Учёные получили их в своё распоряжение только в 2005-м, когда другой стороне так и не удалось доказать, что это её предок. Сейчас аналогичное разбирательство идёт между тремя антропологами и калифорнийским племенем Кумеяай. На кону — ещё два скелета.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи увидели, как глобальное потепление через гены влияет на миграционное поведение рыб.

В последнее время резко возросло количество работ, посвящённых тому, как животные и растения приспосабливаются к изменениям климата. Естественно, людей в первую очередь интересует судьба промысловых видов: будет ли из чего делать суши лет так через пятьдесят? Исследователи из Университета Аляски в Фэрбенксе (США) как раз задались вопросом о судьбе лососёвых: сумеют ли эти привычнейшие «кухонные» рыбы приспособиться к повышению температуры?

Сосредоточились учёные на горбуше. Этот вид, как и другие лососёвые, каждый год поднимается из морей в верховья рек, чтобы отложить икру. Миграционное поведение у рыб зависит от генов. В 1970-е зоологи заметили, что некоторые горбуши начинают миграцию месяцем позже, чем основная масса. Подозрение пало на генетическую мутацию, которая была у 26% поздно мигрирующих рыб (среди тех, кто шёл на нерест в обычные сроки, эта мутация была всего у 3%). Исследователи на этом не остановились и продолжили «коллекционировать» мутации, которые могли иметь хоть какое-то отношение к миграционному поведению.

Результаты почти 32-летней работы зоологи опубликовали в журнале Proceedings of the Royal Society B. Частота мутации, отвечающей за позднюю миграцию, оставалась постоянной — до поры. Но где-то с начала 90-х началось постепенное вымывание мутации из популяции, и обнаружить её в нынешних поколениях горбуши — большая удача. Исследователи сделали вывод, что в это время произошло какое-то изменение в условиях обитания рыб, из-за которого поздняя миграция стала невыгодной.

Оказалось, что скачок в частоте мутации случился как раз тогда, когда температура рек, по которым горбуша поднималась на нерест, заметно повысилась. Чтобы нерест прошёл успешно, рыбам важно успеть до того, как температура воды станет совсем летней. Поэтому те, кто начинал нерест позже, оказались эволюционными неудачниками.

Существует много работ, посвящённых поведенческим изменениям у животных под влиянием глобального потепления. Но это исследование — одно из немногих, где изменения в поведении увязываются с генетическими изменениями; можно сказать, авторам работы удалось подсмотреть кусочек эволюционного процесса. Не все популяции горбуши идут на нерест весной: есть такие, что отправляются в реки осенью. Так что исследователи могут подтвердить свои результаты, если покажут, что осенние популяции со временем начинают выдвигаться на нерест всё ближе к зиме.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА