23 июля 2019, вторник, 09:52
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Головастики видят хвостами и отращивают хищный кишечник

Головастик с растущим на хвосте глазом
Головастик с растущим на хвосте глазом
D. Blackiston, M. Levin

Две команды американских биологов занялись изучением головастиков лягушек и выяснили, что пересаженные на хвост глаза могут отличать красный свет от синего, а также смогли перенаправить развитие пищеварительной системы по альтернативному типу. Таким образом, органы зрения, не связанные напрямую с мозгом, оказывается, все равно способны видеть, а выводы второго исследования могут быть важны для понимания эволюции и профилактики дефектов органов пищеварения.

 Хвостовое зрение 

Ученые десятилетиями успешно пересаживали лягушкам глаза на всевозможные части тела, но до этого момента они не могли определить, способны ли эти глаза видеть. С целью прояснить этот вопрос ученые из Университета Тафтса (Tufts University) удалили глаза головастикам южноафриканской гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) и пересадили им новые – на хвост, чтобы посмотреть, как мозг отреагирует на такое нестандартное вмешательство. Результаты исследования были опубликованы в Journal of Experimental Biology.

Гладкая шпорцевая лягушка. Фото: Brian Gratwicke/Flickr.com

Несмотря на то, что новое расположение зрительных органов было весьма неожиданным, некоторые головастики успешно различали красный и синий свет, используя только пересаженные глаза. Головастиков поместили в специальные емкости, где половина была освещена синим светом, а другая половина – красным. Если головастик заплывал в красную зону, он получал легкий удар током. Периодически ученые меняли расположение световых зон, чтобы головастики могли понять, что именно цвет освещения, а не положение в емкости влияет на опасность. 

Подопытные головастики разделились на две группы. Те, у которых пересаженные глаза с помощью нервных окончаний самостоятельно соединились со спинным мозгом, вполне могли понять связь между светом и электрическим током и уплыть в безопасную часть сосуда. Те же, чьи глаза соединились с пищеварительной системой, не смогли различить разные цвета и поэтому, как и полностью слепые головастики, оказались неспособны избежать удара током. 

Головастики, у которых пересаженные глаза с помощью нервных окончаний самостоятельно соединились со спинным мозгом, могли понять связь между светом и электрическим током и уплыть в безопасную часть сосуда. 

Более ранние исследования предполагали, что головной мозг может распознавать только ту информацию, которая передается ему непосредственно – через «родные», присоединенные прямо к мозгу глаза. Но теперь выяснилось, что он каким-то образом способен обрабатывать и опосредованные визуальные сигналы, но только в том случае, если нервные окончания соединяют глаза со спинным мозгом, а не какими-либо другими органами. 

Поняв, как головной мозг отделяет визуальную информацию от остальных данных, поступающих от спинного мозга в виде множества, казалось бы, неразличимых электрических сигналов, ученые смогут совершить дальнейшие открытия в разделе трансплантационной медицины и глазном протезировании. Кроме того, появится шанс лечить некоторые виды слепоты, возникающей в случае невозможности корректной обработки мозгом визуальной информации, поступающей от физически здорового глаза. 

Метаморфозы кишечника 

Головастик лягушки Баджетта переваривается в желудке своего собрата. Фото: North Carolina State University

Другая группа исследователей – из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University) – вместе с Xenopus laevis изучала и головастиков лягушек Баджетта (Lepidobatrachus laevis). От общего предка линии этих амфибий отделились примерно 110 млн лет назад, и их диета кардинально различается. Головастики гладкой шпорцевой лягушки питаются преимущественно водорослями, и их длинные пищеварительные тракты не могут переваривать насекомых, протеины, пока не разовьются во взрослых лягушек. Лягушки же Баджетта весьма агрессивные хищники, а их головастики практикуют каннибализм – у них более короткий и сложно устроенный кишечник, способный переваривать белки.

С помощью молекулярных методов ученые инактивировали некоторые гены у головастиков Xenopus, чтобы посмотреть, сможет ли у них развиться «хищная» пищеварительная система. Пять небольших специфических молекул путем подавления активности ретиноидной кислоты (важного регулятора раннего эмбрионального развития) смогли перенаправить развитие пищеварительного тракта, в результате чего кишечник оказался похожим внешне на свойственный головастикам-каннибалам Lepidobatrachus. Интересно, что когда подобные манипуляции произвели с головастиками рогатки Кранвелла (Ceratophrys cranwelli), более близкородственной лягушке Баджетта, то кишечник у них развился еще больше похожим на таковой Lepidobatrachus, чем у гладких шпорцевых лягушек. Кроме того, удалось добиться и обратного эффекта – «вырастить» у головастиков лягушек Баджетта кишечник «травоядного» типа, эволюционно более раннего.

С помощью специфических молекул удалось перенаправить развитие пищеварительного тракта у головастиков Xenopus, в результате чего их кишечник оказался похожим внешне на свойственный головастикам-каннибалам Lepidobatrachus.

Таким образом, специфические молекулы позволяют повлиять на процессы, играющие важную роль в развитии пищеварительного тракта, и это можно использовать для профилактики врожденных дефектов кишечника. «Понимание того, как и почему кишечник принимает разный внешний вид для адаптации к различным диетам и условиям среды в эволюции, проливает свет на то, в какого рода процессы можно вносить изменения, если говорить о врожденных дефектах у человека, при которых кишечник также меняет свою форму и функции», – говорит Нанетт Наскоун-Йодер, одна из авторов исследования, опубликованного в журнале Evolution & Development. Следующим шагом биологов станет изучение функциональности измененных пищеварительных трактов – являются ли эти изменения чисто косметическими или все же влияют на процесс пищеварения.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.