Mikroelektrinis mikroscale: lauko stebėjimai • Elena Naimark • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Evoliucija, biologija

Mikroelektrinis mikroscale: lauko duomenys

Guapo nuėjo į mišką ir greitai sugrįžo su šaknimis.
du augalai, kurie smulkiai pjaustomi ir išspausti iš jų sulčių.
Ši sultys yra žinomos kaip "barbasco" nuodai;
Pietų Amerikos indėnai ją naudoja žvejybai.

… Guapo pakilo šiek tiek aukštyn, o ten užmesdavo nuodų.
Vanduo palaipsniui paėmė balkštą atspalvį.
Barbaskas neturėjo laiko nuleisti iki apačios, o paviršiuje pasirodė negyvoji žuvis,
pirmas mažas, tada didesnis, ypač daugelis himnotų;
pagaliau … keli karibai su aukso pilvučiais
ir bronzos spalvos žiaunomis.

Mano rodyklė "Tremtiniai miške"

Didžiulė gyventojų vieta, mollies giminaičiai, gyvena Sulfurinės urvo vandenyse, prisotintoje vandenilio sulfidu. Ši populiacija yra puikus dalykas mokytis įvairių adaptacijų formavimosi – morfologinių, elgesio ir fiziologinių. Nuotrauka iš šios populiacijos tyrėjo svetainės Martin Plath (Martin Plath)

Neįprasto gamtinio objekto mokslininkų grupė ištyrė nedidelių gyventojų prisitaikymą prie žmogaus veiklos. Jau keletą šimtmečių labai paprastas urvų žuvų populiacija buvo eksponuojamas kartą per metus nuo ritualinių nuodų poveikio. Kaip rezultatas, žuvys, gyvenančios ritualinėse vietose, pasireiškė atsparumu šiai nuodai.Kitose šio mažo urvo vietose atsparumas nuodams liko nedidelis. Dabar evoliucionieriai turi suprasti, kaip vyksta genų mainai šioje populiacijoje, jei niekas netrukdo laisvam jos atstovų kirtimui.

Kai mokslininkai kalba apie evoliuciją, jie viešai ar slaptai reiškia labai įspūdingą laikąse ir erdviniai matavimai. Evoliucija yra ta, kad sunku išbandyti įprastą žmogaus sąmonę, kuri egzistuoja dešimt kilometrų ir šimtus metų. Norint, kad asmuo stebėtų evoliuciją, reikia rasti ypatingą sparčiai besikeičiančią objektą arba būti patenkintas netiesioginiais evoliucinio proceso nestabiliais požymiais. Bakterijos yra mėgstamiausias "stebėjimo" evoliucijos objektas: jų reprodukcijos greitis yra labai didelis, todėl kartos keičiasi kasdien; vienos darbo savaitės pakanka, kad naudinga mutacija būtų laikoma arba pašalinama žalinga mutacija, o skirtingų linijų skirtumai gali būti izoliuojami per vieną studijų pakopos studijų laikotarpį.

Vienas iš šių epochinių evoliucinių eksperimentų tęsiasi ir dabar yra Richardo Lenskio vadovaujamas (žr.: Apibendrino 40 000 kartų, "Elements", evoliucijos eksperimento rezultatus.2009.11.23. Ilgalaikio evoliucinio eksperimento metu buvo atrinkta "evoliucinės perspektyvos elementai, 2011 m. Kovo 25 d.", O šio darbo rezultatai yra įspūdingi.

Nepaisant didelės pažangos suprasti pagrindinius evoliucinės plėtros genetinius principus, kuriuos daugiausia pasiekė dėl in vitro evoliucijos stebėjimo, vis dar yra didelis atotrūkis tarp makroskopinių objektų ir bakterijų evoliucijos aiškinimo. Makroobjektų stebėjimai geriausiu atveju duoda evoliucinio proceso vaizdą, kurio pradinis ir vėlesnis etapai prarandami laiku, o jo erdvinis mastas dėl priverstinio atradimo yra vis dar įžeidžiant mažai informacijos. Taigi atrodo, kad labai tikslinga rasti gerą makroobjektą su pagreitėjusiomis evoliucijos normomis ir maža evoliucinių įvykių arena. Štai kodėl tiek daug dėmesio skiriama Tano ežero, kuris yra gerai žinomas ir jau tampa evoliucijos tyrimo pavyzdžiu, tyrimas.

Mokslininkai iš Teksaso žemės ūkio ir mechanikos inžinerijos, Aguazarka Huastec tyrimų centro (Kalnali, Meksika) ir Goethe universiteto (Frankfurtas prie Maino,Vokietija), vadovaujama Michael Tobler (Michael Tobler), apibūdino dar vieną unikalų makroobjektą ir pradėjo studijuoti savo prisitaikančią istoriją. Pirmieji jų tyrimo rezultatai pasirodė 2006 m., O per ateinančius 4 metus įvairiuose žurnaluose buvo paskelbta visa šio objekto apibūdinta straipsnių serija. Taip pasirodo Biologijos raidės šis leidinys yra tik nauja ryšių grandis, skirta jai, tačiau ji vis dar gali tapti švyturiu tiems skaitytojams, kurie, savo varguoniams, praleido straipsnius iš praeities metų.

Koks yra šis objektas? Tai maža žuvis, gyvenanti sieros oloje. Poecilia mexicana, moliūgų giminaičiai. Urvas, kuri tarnavo kaip didžiulės populizacijos vietų namai, yra Meksikos pietuose ir yra vadinama Cueva del Azufre (ispanų kalba – Sulfuric Cave). Jos ilgis yra apie 170 metrų, o skirtingose ​​urvo dalyse esančios spyruoklės sujungiamos į bendrą srautą, kuris, tekantis iš urvo, patenka į Oxolotan upę. Šio srauto vandenys yra prisotinami vandenilio sulfidu, kai kuriose vietose į atskiras urvo sieros kameras yra nedidelės koncentracijos.

Sieros urvas (Cueva del Azufre) išteka srautais, prisotintas vandenilio sulfidu. Nuotrauka iš faculty-staff.ou.edu

Urvo topologija yra sudėtinga, todėl įvairūs urvo kameros yra apšviesti įvairiais būdais.Dėl to hidrologiniai veiksniai, lemianti pagrindines žuvų adaptacines tendencijas, yra apšvietimo būdas ir prisotinimas vandenilio sulfidu. Meksikos petilia yra labai besikeičianti rūšis, tačiau šioje urvoje gyvenanti grupė vis dar išsiskiria iš įvairovės. Tik ši grupė buvo pritaikyta vandenilio sulfido užterštumui, toksiška ne tik kitoms žuvims, bet ir kitoms tos pačios rūšies populiacijoms. Taigi urvo petilia yra daugiau ar mažiau apribota rūšių įvairovės fragmentas. Aš pabrėžiu, kad šio kompaktinio fragmento plotas yra tik viena 160-170 m ilgio urva.

Be to, pačioje urvoje išskiriami keli blakstienų ekotipai: kai kurie yra pritaikyti prie švarių vandenų su vandenilio sulfido pėdsakais (tokie šaltiniai patenka į atskiras kameras), kiti – į labai soti vandenilio sulfido vandenis ir kiti – į pagrindinio upelio vandenis. 10 mikrosatelitinių DNR lokių tyrimas parodė, kad skirtingoms vandenilio sulfido koncentracijoms pritaikytos žuvys turi būdingų genetinių rinkinių. Pagrindinio srauto populiacija taip pat yra genetiškai nevienodi. Taip pat yra morfologinių adaptacijų urvas gyvenime, pavyzdžiui, akių dydis.Žuvys, gyvenančios prie įėjimo į urvą, netoli paviršiaus, pritaikytos geram apšvietimui ir didelėms akims; kiti, kurie gyvena vidurinėje upės dalyje, pritaikyti prie alaus pusės šviesos, jų akys yra mažesnės. Labai mažos akys nuo tų, kurie buvo tolimose kamerose, kur yra visa tamsa. Žuvies įvairovės skirtingų dydžių ir skirtingų olos rūšių genetiniai skirtumai negali būti aiškinami prasmingai.

Taigi mes turime mozaikinį ekologinių veiksnių, morfologinių simbolių, genetinių žymenų pasiskirstymą. Kai kurie iš jų yra unikaliai susiję tarpusavyje, o kai kurie yra nesusiję. Tarp atskirų urvo erdvės sekcijų nėra fizinių kliūčių, atskiros žuvys lengvai judamos ir gali tarpusavyje susimaišyti. Ir visa tai mozaika yra išdėstyta ir apsiribojama viena urve! Kas nėra laboratorinis mėgintuvėlis su evoliuciniu eksperimentu? Be to, mokslininkai apibūdino patį eksperimentinį procesą (tiksliau sakant, vieną iš jo šakų), kuris, nežinodamas, nustatė vietos indėnai.

Kiekvienais metais kovo mėnesį indėnai, gyvenantys šiose žemėse, turi tradicinį apeigą, susijusią su vaisingumo kultais.Tiesa, skirtingai nuo kitų vaisingumo apeigų, jie nepasiūlo aukų savo dievams ar dvasioms, bet, atvirkščiai, priimk jų aukas. Remiantis vietos įsitikinimais, dieviškasis dovana yra tam tikras pažadas palaikyti žmones iki derliaus nuėmimo, o ne mesti juos alkantam likimui. Ši dovana nėra simbolinė, bet gana materiali, ir tai buvo jis, o ne egzotiškas ritualas, suinteresuotas evoliucijos tyrinėtojas.

Ši dovana yra ta pati žuvis Petsilia iš Sulfuric Cave. "Aukojimo" procesas organizuojamas taip: Indai atvyksta į kulto vietas sieros urve ir supilkite į vandenį paruoštą Lonchokarpus lapų infuziją, kurioje yra koncentruoto nuodų "Barbasco" (Lonchocarpus urucu) Šis nuodai paralyžiavo žuvį (ir bet kokius šaltojo kraujo gyvūnus). Neimobilizuota, žuvys plūduriuoja į paviršių, tada indėnai rinkia žuvis krepšeliuose ir tada naudoja juos maistui. Ši ceremonija žinoma nuo Kolumbo laikais. Ar šis apeigas paveikė žuvų fiziologiją? Taip, tai padarė. Šis besąlyginis "taip" buvo gautas bandomojo bandymo metu.

Mokslininkai paėmė žuvį iš kamerų, esančių pasroviui, negu ritualiniai baseinai,taip pat pačių ir žemiau esančių ritualinių baseinų. Ritualiniai baseinai, kaip ir bet kurios ritualinės svetainės šimtus metų, visada buvo vienodose vietose. Svarbiausia šiose vietose žuvys nėra taikomos barbasko veiksmų ir per baseinuose ir žemiau jų, kur varva užnuodytas vanduo – veikiami. Kiekvienai grupei – kas nežinojo nuodus ir bandė ją kasmet – buvo atrinkti žuvį iš dviejų skirtingų ekotipuose su kitu sulfido sodrumą. Kaip mes prisimename, skirtingų ekotopų populiacija yra genetiškai skirtingi.

Kiekviena žuvų mokslininkų pavyzdys bandomas atsparumas barbasko pridedant kas dvi minutes, po vieną lašą (5 ml) į kolbą su nuodų žuvų. Išmatuota nuodų koncentracija ir, atitinkamai, laikas, po kurio žuvis nustos judėti. Eksperimentas, logika yra paprasta: kuo didesnis atsparumas nuodų žuvų, tuo didesnė tikimybė, kad ji turės laiko nuplaukti ir pabėgti nuo spąstais Ritualinės krepšius. Ir paliekant palikuonis. Mažiau pastovių palikuonių palikuonys neišeina. Beje, pastebėjome, kad paukščiai gyvuoja žiurkėmis ir kelis kartus per metus išveda savo palikuonis.

Eksperimentiniai duomenys patvirtino šią aiškią logiką.Ekotopai, esantys prieš ritualinius baseinus, žuvys parodė apie pusantro karto mažiau atsparumo nei jų kaimynai, kurie buvo naudojami nuodams. Tai reiškia, kad indų apsinuodijimo ritualais sukūrė nuodams atsparią poisonijos veislę. Ir šis turtas, greičiausiai, buvo paveldėtas. Tam žmonėms reikėjo kas vienerių ritualų ir keletą šimtų metų.

Evoliucijos mokslininkai dar turi šią nuostabią išsibarstę mozaiką įdėti į nuoseklią vaizdą. Kaip genetinė diferenciacija atsiranda visiškai nesant fizinių kliūčių ir akivaizdžiai sumaišant žuvis per šį ribotą baseiną? Kokie gamtiniai veiksniai sukėlė genetinę diferenciaciją? Kaip susieti morfologinė ir genetinė diferenciacija? Galiausiai, kokį vaidmenį žmogus vaidino šiuose procesuose? Šiuo konkrečiu atveju į visus šiuos klausimus galima atsakyti, jei jūs gerai sekate verslui: galų gale studijų objektas yra labai aiškiai išdėstytas laiko ir erdvės požiūriu.

Šaltiniai:
1) M. Tobler, Z. W. Culumber, M. Plath, K. O. Winemiller, G. G. Rosenthal. Gyvi žuvis Biologijos raidės. 2011. V. 7. P.229-232 (pirmą kartą paskelbta internete rugsėjo 8 d., 2010 m.).
2) M. Platas, J. S. Hauswaldt, K. Mol, M. Tobleris, F. J. Garcia De Leon, I. Schlupp, R. Tiedemann. Vietinė adaptacija ir ryški žuvų genetinė diferencijacija Poecilia mexicana, Meksikos urvas su toksišku vandenilio sulfidu Mol. Ecol. 2007. V. 16. P. 967-976.
3) Martin Platas, Michael Tobler. Meksikos požeminės žuvys (Poecilia mexicana, Poeciliidae) – Meksikos Sulfurinės urvo pritaikymų kūrimo apžvalga.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: