Экономическая эволюция часто сравнивается с биологической, так как обе системы подчиняются принципам отбора, адаптации и взаимодействия компонентов. В биологии эволюция видов направлена на выживание наиболее приспособленных, тогда как в экономике компании и технологии конкурируют за ресурсы, рынки и внимание потребителей, а эволюция экономических систем влияет на социально-экономические формации. Основные механизмы включают процесс естественного отбора, где менее успешные виды, общественные классы или фирмы вытесняются более эффективными, а также мутации, которые аналогичны инновациям в экономике. Адаптация в обоих случаях формируется под влиянием изменяющихся условий среды, будь то климатические изменения или рыночные трансформации.

Биологические системы стремятся к равновесию, обеспечивая устойчивость популяции, тогда как экономики пытаются достичь баланса между спросом и предложением, стабильностью и ростом. Например, экосистемы, как и мировая экономика, обладают свойствами самоорганизации, где сложные сети взаимодействий между элементами порождают устойчивые макроструктуры. Это может быть проиллюстрировано параллелью между пищевыми цепями, регулирующими потоки энергии в природе, и глобальными цепочками поставок, координирующими движение товаров и капитала.

Эволюционные процессы в биологии реализуют принцип максимальной энтропии, стремясь к состоянию, где энергия распределена наиболее равномерно. В экономике это можно рассматривать как тенденцию к росту эффективности и минимизации затрат, что приводит к более рациональному распределению ресурсов. Теория игр и математическое моделирование подтверждают, что стратегии в сложных системах, включая биологические и экономические, направлены на достижение равновесия Нэша, когда никакой элемент системы не может улучшить своё положение, не ухудшив его для других.

Сравнение этих подходов позволяет глубже понять общие законы развития сложных систем.

Изучение этих аналогий помогает разработке устойчивых экономических моделей, используя принципы, проверенные в биологических системах.

--

Предыдущий пост: Фазы эволюции экономических систем на примере трансформации феодализма в капитализм

Продолжение: Механизмы отбора и конкуренции в экономических системах

Этот пост входит в Часть 10. Общие законы экономической эволюции

Попытка выявить универсальные законы, управляющие развитием и вымиранием экономических систем. Роль самоорганизации и эмерджентных свойств.

Серия Происхождение экономических систем путём естественного отбора

Кто интересуется развитием общественно-экономических формаций, подписывайтесь!

Исследователи создали биогибридных микророботов, покрыв сперматозоиды магнитными наночастицами. Таких «киборгов» направляли с помощью магнитных полей и впервые рентгеном отслеживали их положение внутри модели человеческого тела. Это открывает новые перспективы для лечения бесплодия и целевой доставки лекарств.

Сперматозоиды обладают уникальными природными способностями. Это эффективные и быстрые пловцы, приспособленные для навигации в сложной среде женской репродуктивной системы. Благодаря таким качествам они стали перспективными кандидатами для создания медицинских микророботов, способных доставлять лекарства или выполнять другие задачи внутри организма.

Основная проблема, которая мешала их использованию, — невидимость. Сперматозоиды слишком малы, имеют низкую плотность и почти прозрачны для рентгеновских лучей. Поэтому отследить их движение внутри тела с помощью стандартных неинвазивных методов было невозможно. Существующие оптические подходы либо требовали хирургического вмешательства, либо были ограничены малой глубиной проникновения, что не подходит для изучения процессов в человеческом организме.

Команда ученых из Нидерландов и Канады нашла решение этой проблемы. Результаты опубликованы в журнале npj Robotics. Исследователи использовали неживые бычьи сперматозоиды, которые послужили биологической основой для микророботов
.Сначала клетки сгруппировали в кластеры, затем покрыли их наночастицами оксида железа. Этот процесс основан на электростатическом самособирании — частицы сами притягиваются к поверхности сперматозоидов. Наночастицы выполняют сразу две функции: делают кластеры восприимчивыми к внешним магнитным полям и достаточно плотными для поглощения рентгеновского излучения. Готовых микророботов поместили в заполненную жидкостью анатомическую модель женской репродуктивной системы, напечатанную на 3D-принтере.

Для управления роботами задействовали роботизированный манипулятор с постоянным магнитом. Он создавал вращающееся магнитное поле, которое заставляло кластеры катиться вдоль внутренних поверхностей модели. Так впервые удалось одновременно управлять движением биороботов и отслеживать их перемещение в реальном времени с помощью рентгеновской флюороскопии.
Во время испытаний микророботы продемонстрировали высокую управляемость. Их успешно провели по всей модели: от шейки матки через ее полость до правой или левой маточной трубы. Весь путь занимал менее 50 секунд. Скорость движения кластеров зависела от частоты вращения магнитного поля. При увеличении частоты от двух до 10 герц средняя скорость роботов возрастала до 8-12 миллиметров в секунду. Дальнейшее увеличение частоты приводило к тому, что кластеры начинали распадаться на более мелкие части.

Исследователи протестировали три разные концентрации магнитных наночастиц: один, два и три миллиграмма на миллилитр. Все они оказались достаточными как для надежного управления, так и для четкой визуализации с помощью рентгена. Также проверили биосовместимость роботов. Кластеры в течение 72 часов контактировали с культурой клеток эндометрия человека. Тесты показали, что они не вызывают значительной токсичности — жизнеспособность клеток сохранялась на уровне от 74% до 88%.

Эта работа показала принципиальную возможность создания управляемых и видимых внутри тела биороботов на основе сперматозоидов. В будущем такая технология может привести к разработке новых методов целевой доставки лекарств для лечения заболеваний матки или маточных труб, например эндометриоза, миомы или рака.
Тем не менее технология находится на самом раннем этапе развития, до ее клинического применения еще далеко. Эксперименты проводили в жесткой пластиковой модели, которая лишь имитировала анатомию, но не воспроизводила сложную среду живого организма с его мягкими тканями, потоками жидкости и иммунной системой.
Распад кластеров на части при движении остается серьезной проблемой. Таким образом, рассуждения о лечении реальных заболеваний с помощью таких роботов пока остаются умозрительными

Источник

Бородатые агамы помогают объяснить механизмы определения пола у рептилий

18 августа 2025

Опубликованы результаты двух независимых исследований, представляющих практически полные референсные геномы центральной бородатой агамы (Pogona vitticeps) — широко распространенного вида агамидовых из центрально-восточной Австралии, популярного как домашний питомец в Европе, Азии и Северной Америке. Пол взрослых особей зависит не только от генетических факторов, но и от температуры в гнезде — необычная особенность среди животных. Долгое время агамы служили удобной моделью для изучения биологических основ определения пола. Благодаря значительному прогрессу в геномике удалось обнаружить область генома и потенциальный главный ген, отвечающий за развитие по мужскому типу.

Независимая проверка результатов двумя группами исследователей с использованием разных подходов значительно повышает достоверность находки.

У бородатых агам действует необычная система определения пола под влиянием генетических и средовых факторов, в частности температуры. В отличие от большинства животных, где пол определяется исключительно хромосомами, у агам высокие температуры инкубации могут изменить пол с мужского на женский. Ящерица с мужскими хромосомами способна развиться в репродуктивно активную самку при достаточно высокой температуре инкубации яйца.

Как у птиц и многих рептилий, агамы обладают системой половых хромосом ZZ/ZW: самки несут пару различающихся хромосом ZW, самцы — две одинаковые хромосомы ZZ. Определение пола дополнительно усложняется способностью генотипических самцов ZZ превращаться в фенотипических самок при высоких температурах инкубации без участия W-хромосомы или связанных с ней генов.

Новая технология ультрадлинного нанопорового секвенирования позволяет создавать сборки половых хромосом от теломеры до теломеры (T2T) и выявлять нерекомбинирующие участки. Таким образом сужается круг генов-кандидатов, определяющих пол у видов с хромосомным механизмом. Технология лучше разделяет материнские и отцовские части генома, что упрощает сравнение последовательностей Z и W хромосом для оценки возможных функциональных различий ключевых генов пола.

Первую работу выполнили исследователи из BGI, Китайской академии наук и Чжэцзянского университета, применив короткие риды DNBSEQ в сочетании с длинными ридами нового нанопорового секвенатора CycloneSEQ. Геном стал первым животным геномом, опубликованным с использованием данной технологии.

Создание второго генома возглавили исследователи Университета Канберры при финансировании Bioplatforms Australia, Австралийского исследовательского совета и PacBio Singapore. В анализах участвовали специалисты Австралийского национального университета, Института медицинских исследований Гарван, Университета Нового Южного Уэльса, CSIRO и Автономного университета Барселоны. Сборка основана на технологиях PacBio HiFi, ультрадлинных ридах ONT и Hi-C секвенировании.

Публикация референсных геномов на базе двух разных технологий впервые позволяет напрямую сравнить возможности ONT и CycloneSEQ. Технологии дополняют друг друга разными подходами к изучению определения пола. Первый геном получен от самца ZZ для полной характеристики Z-хромосомы, второй — от самки ZW.

Новый нанопоровый секвенатор позволил восстановить около 124 миллионов пар оснований ранее неописанных последовательностей (почти 7% генома), включая многочисленные гены и регуляторные элементы, важные для понимания сложной системы определения пола.

Оба проекта создали высококачественные сборки генома размером 1,75 Гбп, содержащие все теломеры кроме одной. Лишь несколько пробелов остались в микрохромосомах. Специфичные половые хромосомы Z и W собраны в отдельные скаффолды. На 16-й хромосоме обнаружен "псевдоаутосомный регион" (PAR), где половые хромосомы конъюгируют (спариваются) и рекомбинируют.

При секвенировании самца команда BGI искала гены, специфичные для Z-хромосомы, но отсутствующие на W-хромосоме. Сильными кандидатами на роль генов определения пола стали Amh и Amhr2 (ген антимюллерова гормона и его рецептор), а также Bmpr1a. Секвенирование самки австралийской командой указало на тот же кандидатный регион определения пола (SDR) и подтвердило роль Amh и Amhr2.

Анализ экспрессии на разных стадиях развития выявил значительное преобладание Amh у самцов, что делает его наиболее вероятным главным геном определения пола. Дифференциальная экспрессия связанного с полом гена Nr5a1 в псевдоаутосомном регионе указывает на более сложную картину. Nr5a1 кодирует фактор транскрипции с сайтами связывания в промоторной области Amh.

В отличие от многих рыб, использующих Amh-подобные гены для определения пола, у агам аутосомные копии Amh и его рецепторного гена Amhr2 сохраняют целостность и функциональность. Возможно, пол определяется взаимодействием генов половых хромосом при участии аутосомных копий.

Главное достижение — открытие генетических элементов, центральных для мужской половой дифференцировки позвоночных, на половых хромосомах. Гены Amh и кодирующий его рецептор AMHR2 скопированы в нерекомбинирующую область Z-хромосомы, что делает их очевидными кандидатами на роль главного гена определения пола через дозозависимый механизм. Открытие ускользало от исследователей долгие годы.

Ни у одного вида рептилий пока не обнаружен главный ген определения пола, подобный Sry у млекопитающих или Dmrt1 у птиц. Работа представляет четкого кандидата — Amh, присутствующий в двойной дозе у самцов ZZ и одинарной дозе у самок ZW.

Артур Жорж из Университета Канберры, старший автор второй статьи, отмечает значимость работы:

"Ожидаем ускорения исследований в других областях благодаря новым сборкам: развитие черепа, мозга, поведенческие исследования, взаимодействия ген-ген и ген-среда в сравнительных исследованиях определения пола позвоночных. Многие области получат хорошо изученную модель чешуйчатых для сравнения с традиционными модельными видами — мышью, человеком или птицей."

"Меня постоянно поражает скорость прогресса китайской науки. За немного лет BGI и партнерские компании разработали технологии секвенирования с результатами не хуже конкурентов, но превосходящие по производительности и экономической эффективности. Сборки генома служат свидетельством такого уровня достижений."

Цие Ли из BGI, старший автор первой статьи, объясняет выбор подхода: "Работу над геномом бородатой агамы начали в прошлом году как первый животный геном для нового секвенатора — в Год Дракона в Китае. Беспристрастные длинные риды секвенатора CycloneSEQ позволили легко получить высококонтигуальную сборку генома и разрешить высокоповторяющиеся участки с высоким содержанием гуанина-цитозина, традиционно сложные для сборки. Два референсных генома от особей разного пола, созданные разными технологиями, действительно дополняют друг друга. Радует, что оба генома указывают на ключевую роль сигналинга AMH в определении пола. Но как возникли половые хромосомы? Дополнительные высококачественные геномы родственных видов прояснят эволюционное происхождение системы ZW и завершат картину."

Обнаружение одних и тех же ключевых генов-кандидатов двумя независимыми проектами значительно повышает достоверность результатов. Открытое распространение всех данных позволяет другим исследователям развивать работу, особенно учитывая неполное понимание роли некоторых факторов транскрипции, связанных с определением пола. Создание двух высококачественных сборок генома представляет значительный прогресс в понимании механизмов определения пола у агам.

Ключевые термины:

• Pogona vitticeps — Бородатая агама
• Антимюллеров гормон (АМГ) — Anti-Müllerian hormone (AMH)
• Нанопоровое секвенирование — технология чтения ДНК через нанопоры
• Определение пола — процессы, определяющие развитие мужских или женских признаков
• Система ZZ/ZW — механизм определения пола с помощью половых хромосом
• Сборка от теломеры до теломеры — полная реконструкция хромосомы
• Псевдоаутосомный регион — участок, где парные половые хромосомы рекомбинируют

Вебинар с авторами исследований состоится 26 августа в 10:00 UTC. Здесь можно зарегистрироваться и поучаствовать: https://cassyni.com/events/SWHReTL1j8YPEvxnLsyKYq

Новость взята с агрегатора EurekaAlert -https://www.eurekalert.org/news-releases/1094902

Научная статья в журнале GigaScience, на которую они ссылаются:  https://academic.oup.com/gigascience/article/doi/10.1093/gigascience/giaf085/8237437

Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.

Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.

Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющую адаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.

Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.

Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.

В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.

Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.

Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа - слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.

Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.

Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.

При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.

Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.

47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.

Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.

Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.

Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих. 

Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».

Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.

Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.

Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.

В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.

Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.

Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.

Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.

Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.

Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.

Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.

Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.

Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.

Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.

Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.

Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.

Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.

Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.

Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.

Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной. 

Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.

Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её. 

Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.

Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.

Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.

Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.

Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды.  
** Слуховая булла — характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. 
*** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.

По материалам ролика 

Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.

Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.

Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.

Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.

Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.

Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных. 

Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.

Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.

И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.

Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.

Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.

Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.

Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.

Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.

Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.

Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов. 

Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.

Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.

И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.

По материалам:

Иридофоры - это специализированные клетки в коже змей, содержащие кристаллы гуанина. Эти кристаллы отражают свет, создавая переливающиеся цвета и металлический блеск. Угол обзора и освещения влияют на цвет, который видит наблюдатель. Иридофоры помогают змеям маскироваться в окружающей среде и привлекать партнеров во время брачного сезона.

Краб-боксёр, известный также как краб пом-пом, носит научное название Lybia tesselata и представляет собой небольшого представителя ракообразных из семейства Xanthidae. Этот вид обитает в тёплых тропических водах Индо-Тихоокеанского региона и получил своё название благодаря уникальной поведенческой особенности: краб всегда держит в клешнях морские анемоны, напоминающие боксерские перчатки.

Тело краба-боксёра отличается компактными размерами, с панцирем шириной до 2,5 сантиметров, окрашенным в сочетания коричневых, жёлтых и красных оттенков с характерным мозаичным рисунком. Клешни у этого вида сравнительно малы и не подходят для захвата крупной добычи или активной защиты. Однако восемь ходильных ног обеспечивают крабу манёвренность, позволяя ему легко передвигаться по коралловым рифам и песчаным участкам морского дна.

Ключевая биологическая особенность краба-боксёра заключается в его тесной взаимосвязи с морскими анемонами, такими как Triactis producta и Bunodeopsis. Эти актинии постоянно удерживаются в клешнях краба и выполняют двойную функцию: они защищают его от хищников и помогают добывать пищу. Стрекательные клетки анемонов эффективно отпугивают врагов, а их липкие щупальца улавливают мелкие частицы органики, находящиеся в толще воды.

Симбиотические отношения между крабом и актиниями носят взаимовыгодный характер. Перемещаясь вместе с крабом, анемоны получают доступ к большему количеству пищи и улучшенным условиям для газообмена. Взамен краб защищает их от возможных угроз и очищает от накопившихся загрязнений. Исследования показывают, что краб способен регулировать рост своих симбионтов, предотвращая их чрезмерное разрастание, что поддерживает баланс взаимодействия.

Если краб теряет одну или обе актинии, он демонстрирует удивительную адаптивность. При утрате одной анемоны оставшаяся может быть разделена на две части, благодаря способности актиний к фрагментации и бесполому размножению. Если же оба симбионта утрачены, краб может попытаться добыть их у других особей своего вида.

Питание краба-боксёра основано на поедании детрита и планктона. Актинии собирают микроскопические частицы органики, планктонных организмов и бактериальные колонии, которые краб затем извлекает, прочёсывая их щупальца своими ногами. Кроме того, он питается мелкими беспозвоночными и водорослями, встречающимися среди кораллов и в рифовых укрытиях.

Репродуктивная стратегия Lybia tesselata включает внутреннее оплодотворение и сложный цикл развития. Самки способны долго сохранять сперматофоры, что позволяет им откладывать икру несколько раз без необходимости повторного спаривания. Личинки проходят несколько стадий в составе планктона, прежде чем превращаются в молодую форму, готовую к симбиозу с актиниями.

В экосистемах коралловых рифов краб-боксёр играет важную роль, участвуя в переработке органических остатков и занимая место консумента первого порядка в пищевых цепях. Он служит добычей для различных хищников, включая рыб, осьминогов и крупных ракообразных. Симбиоз с анемонами является ярким примером коэволюции, демонстрируя сложность взаимодействий между видами в морских экосистемах.

Ареал обитания Lybia tesselata охватывает коралловые рифы от Красного моря до центральной части Тихого океана, включая территории Большого Барьерного рифа, Индонезии и Филиппин. Краб предпочитает мелководные зоны на глубинах от 1 до 30 метров, богатые коралловой фауной и обеспечивающие достаточное количество укрытий и пищи.

Хотя численность краба-боксёра в настоящее время остаётся стабильной, угрозы для его популяции связаны с деградацией коралловых рифов, вызванной изменением климата и антропогенными факторами. Сохранение рифовых экосистем критически важно для поддержания биоразнообразия региона, включая уникальные симбиотические связи, подобные взаимодействию краба-боксёра с анемонами.

Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.

Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.

Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.

Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.

Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.

Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.

Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.

Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.

Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.

Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.

Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.

Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.

Ходили купаться. Орал в кустах. Сфоткали.

И записали

Потом рядом начался движ похожих птиц-мы поняли, что пошла спасательная операция и слиняли.  птиц не прям пуховый птенец- пёрья есть, но видно, что малой.  Че за порода, так и не поняли.

Орнитолога в студию!

Помните фильм Venom? Там инопланетная хрень использовала тела людей (и не только) для того что бы использовать их в качестве носителя. Вроде как это паразитизм, но главный герой так понравился Веному, что они стали сотрудничать, т.е. паразитизм превратился в симбиоз.

А когда, по нашим, научным данным, появился первый симбиот?

Ещё со школы Вы наверняка помните, как на уроке биологии (ну 8(9) классов-то надеюсь все закончили, не остановились на начальной, 4 класса, школе) отколупывали тонкий слой кожицы от лука, ложили на предметное стекло микроскопа, чуточку подкрашивали йодной тинктурой и рассматривали (да-да, я помню - предметные стёкла это "расходник", сколько мы их там расплющили - не счесть). Потом зарисовывали в тетрадке и получали нечто вроде этого:

Так вот. Каждая такая клетка, по факту симбионт. А всё почему?

В далёкой древности, по расплывчатым оценкам учёных мужей, появились эукариоты, где-то 1,6—2,1 млрд лет назад. Это одноклеточные (далеко не всегда). В отличие от прокариотов (бактерии и архей) имеют ядро и другие ярковыраженные отдельные мембранные органоиды.

А вот тут разные источники по разному начинают глаголить.

Одни утверждают, что эукариоты появились по причине захвата прокариотами бактерии(которая сама является прокариотом) внутрь себя и та, в последствии стала органеллой под названием митохондрия. Другие говорят, что уже готовые "ядрёные" клетки эукариоты захватили бактерию и та стала выполнять функции митохондрии.

Основная задача митохондрии - усваивать кислород, это фактически "теплоэлектро станция" внутри клетки. Что бы симбиоз был эффективным пришлось совместить/срастить ДНК обоих, потому и необходимые для работы митохондрии белки и пр. уже готовились в ядерной ДНК клетки, хотя сама митохондрия сохранила и свою ДНК.

.

Курица и торнадо

Американский математик XIX века Элиас Лумис заметил, что торнадо способен полностью ощипать курицу и предположил, что в таком случае реально экспериментально выяснить минимально возможную скорость ветра внутри торнадо.

Не долго заморачиваясь в 1842м году решил поставить эксперимент. Лумис зарядил в пушку неощипанную тушку цыплёнка и выстрелил ею вертикально вверх со скоростью 341 мили в час — около 549 км/ч. Так он пытался смоделировать попадание курицы в торнадо. Перья разлетелись на высоте до 20 метров, а тело птицы, пострадавшей за науку, разорвало.

Работу опубликовал, народ учёный поржал и забыл об ентом эксперименте. Но ненадолго, всего на 130 лет...

В 1975 году химик и метеоролог Бернард Воннегут, старший брат писателя Курта Воннегута, описал и критически оценил опыт Лумиса. Статья получила весьма необычное название: «Ощипывание цыплят как мера измерения скорости ветра в торнадо»и предложил модернизировать эксперимент, но уже современным оборудованием - поместить неощипаную тушку в аэродинамическую трубу. Но при этом сам отмечал, что эксперимент остаётся ненадёжным, т.к. перья держаться хуже или лучше в зависимости от состояния здоровья (ну какое здоровье у трупа - сами понимаете), а использовать живую птичку - этика не позволила... 

За свою статью он получил Шнобелевку, между прочим.

За что индюки любят индюшек

Биологов из Пенсильванского университета Мартина Шайна и Эдгара Хейла заинтересовало насколько незначительным должен быть стимул что бы у индюка встал. Они взяли живого индюка и заперли в одной клетке с чучелом индюшки. 

Постепенно они разбирали «самку» по частям и смотрели на реакцию самца. В итоге учёные сняли с искусственной индейки хвост, ноги и крылья, пока от чучела не осталась только голова на палке. Однако и этот факт не мешал индюку испытывать страстное влечение.

Но этого было мало. Дали индюку сразу две индейки. Одна - бошка на палке, а вторая индейка без башки. Умный индюк решил, что "безбашеная" баба ему ни к чему и возбуждался исключительно на палку с головой...

Источник

   ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2

  «Лизочка простодушно допытывается у своего поклонника: -Вася, как вы думаете, о чём поёт этот соловей? На что Вася Былинкин обычно отвечал сдержанно: -Жрать хочет, от того и поёт» (М.М. Зощенко)

   Как мы понимаем, Вася был глубоко неправ. Соловей поёт не от того, что хочет жрать, а от того, что хочет трахаЦЦО.

   «-Джон, зачем ты красишь свою лошадь в зелёный цвет? -Буду ездить около дома Мэри, она выглянет в окно и спросит: «Джон, почему твоя лошадь зелёная?, а я отвечу: «Фигня, Мэри, давай лучше потрахаемся». И вот Джон ездит возле дома Мэри, она глядит в окно и ничего не произносит. Джон, не выдержав: -Мэри, отчего ты не спрашиваешь, почему моя лошадь зелёная? -Фигня, Джон. Давай лучше потрахаемся» (Старый анекдот)

   Мои познания в биологии никогда не были глубокими, лишь последние несколько лет стал читать научно-популярные книги преимущественно по теме эволюционной генетики. С основными идеями написанной в 1859 году книги Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», естественно, знаком давно, только вот из школьной биологии или нет, вспомнить не могу. 

   Попробую кратко и популярней, нежели в прочитанных мною популярных книгах, изложить прочитанное и понятое. «В пианиста просьба не стрелять. Играет, как умеет»,- объявление в салуне на Диком Западе.

   Про обезьян и человека в «Происхождении видов...» Дарвин не писал. Искусственная селекция человеком животных и растений к тому времени была известна, автор показал, как то же самое происходит в дикой природе путём приспосабливаемости видов к окружающей среде. Не может медведь в Арктике быть бурым, тюлень его за десять километров разглядит, и тот с голоду подохнет. И всё прочее.

   А вот к взаимоотношениям обезьяны и человека Чарльз Дарвин вернулся в книге «Происхождение человека и половой отбор», выпущенной в 1871 году. Есть версия, что долго не решался публиковать, опасаясь нападок, хотя описанный половой отбор является частным случаем естественного отбора. В отличие от теории естественного отбора, благосклонно принятой образованным миром, теорию полового отбора подвергли критике и вернулись к ней всерьёз уже где-то в середине двадцатого века.

   Вообще-то, Дарвин вовсе и не первым выдвинул идею о происхождении человека от обезьяны (с точки зрения современной науки человек и есть обезьяна). Осторожно о том, что человек- усовершенствованное животное («Апгрейд обезьяны»(С)) высказывался Ламарк, а до него Линней, несколько ранее Дарвина Фогт и Томас Гексли (у которого внук Олдос Хаксли). А были и более ранние мыслители, в том числе древнегреческие и древнеримские, писавшие о сходстве человека и обезьяны. Дарвин лишь попытался обобщить ранее известное и обосновать мысль.

   «Я бы спросил у Чарльза Дарвина, с какого перепоя у него родилась идея о его теории эволюции» (Н.С.Валуев, депутат Госдумы).
  На этот вопрос можно найти ответ. Если Кекуле, с его слов, приснилась хватающая себя за хвост змея, то кто приснился Дарвину, догадайтесь с трёх раз.

   Труд Дарвина от 1871 года был главным образом посвящён половому отбору. Собственно, апгрейд, если не принимать во внимание волосяной покров и прочие внешние признаки, заключается в гораздо более развитом мозге. Американский психолог Джеффри Миллер в книге «Соблазняющий разум», развивающей идею полового отбора, пишет, что мозг сапиенса достиг современного объёма сто тысяч лет назад, но ещё десятки тысяч лет не приносил обладателям абсолютно никакой пользы с точки зрения выживания, потребляя при этом до четверти энергии и кислорода.

   Явное излишество. А тогда зачем? Над этим думал и Дарвин. Также, как Лизочка, спрашивая Васю, отчего соловей поёт. А помимо ненужности усовершенствованной обезьяне тяжёлого и энергоёмкого мозга Дарвин размышлял, зачем самцам павлинов такие большие и яркие хвосты. Абсолютно бессмысленные с точки зрения выживания, видно издалека, трудней удирать от хищника.

   «Пытаясь объяснить, каким образом огромные хвосты и прочие побрякушки развивались у самцов вопреки риску быть съеденным, Дарвин выступил с идеей еще более радикальной, нежели эволюция путем естественного отбора. Он назвал это «половым отбором». Самцы украшают себя, так как самки предпочитают встречаться с самыми красивыми представителями своего вида. Поскольку в этом случае красавцы смогут оставить больше потомства, повышение сексуальной привлекательности с лихвой компенсирует все опасности, подстерегающие его из-за длинного хвоста» (Оливия Джадсон «Каждой твари по паре. Секс ради выживания»)

   Английским биологом Рональдом Фишером в начале двадцатого века было дано объяснение механизма, как происходит постепенное нарастание подобного излишнего признака. Получило название фишеровского убегания. Желающие да нагуглят.

   Как уже сказал, теория полового отбора вызвала много насмешек, однако во второй половине двадцатого века к ней вернулись. Британский биолог Ричард Докинз написал книгу «Эгоистичный ген», где сформулировал, что естественный отбор действует не на уровне организмов, а, главным образом, на уровне генов. То есть, для павлина важнее передать свои гены как можно большему числу самок, нежели выжить самому.

   Своим внешним видом он как бы демонстрирует самкам: глядите, какой я крутой. Тигр видит мой яркий хвост и хочет меня сожрать, а мне пох. У других животных, в частности, антилоп, рыб также наблюдалось демонстративное поведение самцов, умышленно подходящих или подплывающих к хищникам на небезопасное расстояние. Демонстративное поведение для самок- давайте я передам вам свои гены, дети будут такими же крутыми.

   Признак, подобный хвосту павлина (они есть и у других видов), называют критерием приспособленности. Несмотря на яркий и бессмысленный с точки зрения выживания хвост, тигру меня не сожрать.  В 1975 году израильский биолог Амоц Захави выдвинул гипотезу, что многие признаки животных, среди них брачные украшения, могли развиться как индикаторы приспособленности.

   По его мнению, единственный надежный способ рекламировать свою реальную приспособленность – использовать сигнал, очень затратный с точки зрения приспособленности, идущий ей в ущерб. Это объясняет, почему брачные украшения часто бывают крупными, сложными, вычурными и дорогостоящими. Это и к вопросу демонстративного потребления у многих сапиенсов.

   Причём признак, который выберет самка того или иного вида, носит случайный характер. Биолог Нэнси Бёрли обнаружила, что если самцу зебровой амадины приклеить на макушку длинные белые перья, он становится очень привлекательным для самок. В природе у самцов этого вида ничего подобного нет, а вот однако ж... 

   То есть, половой отбор, в отличие от естественного, имеющего целью лишь повышение приспосабливаемости к внешним условиям, непредсказуем и креативен. Случайно появившийся у самца признак, вдруг случайно понравится самке и всё завертится в направлении дальнейшего усиления этого признака. Насчёт пения соловья и других певчих птиц то же самое. Биологи подтверждают, самки предпочитают партнёров с более широким песенным репертуаром.

   Да, почему именно самки выбирают себе партнёров, а не наоборот. Обусловлено тем, что называется родительский вклад. Во-первых, ценность ресурса. Яйцеклетка намного более редкий, а значит и ценный ресурс, нежели сперматозоид. Очень часто участие самца ограничивается только половым актом, ей же вынашивать, высиживать, выкармливать, воспитывать... Потому природа предоставила право выбора женскому полу. Тут не про людей, у нас уже очень много культурных, религиозных, экономических наслоений, противоречащих природе.

   Есть такая птичка австралийский шалашник. Самец, дабы привлечь самочку, строит такие шалашики, создаёт в них и около икебану, украшает всем, что под клюв подвернётся. А после полового акта от дальнейшего участия в судьбе потомства устраняется.

   Существует также гипотеза биолога Уильяма Гамильтона, что дорогостоящие украшения отражают устойчивость индивида к паразитам (вирусам, бактериям, червям), живущим в любом живом организме. «...павлин своим большим и ярким хвостом гордо сообщает: “Я победил своих паразитов! Даже не сомневайся. Ведь иначе мой хвост был бы маленьким, тусклым, болезненного вида. Спарься со мной, и твои потомки унаследуют мою устойчивость» (Джеффри Миллер, «Соблазняющий разум»)

   Так вот. Выше написано, что на протяжении примерно ста тысяч лет, покуда сапиенс не стал выдумывать разные приспособления и технологии, повышающие качество жизни (хотя есть точка зрения, что аграрная революция не повысила качество, а лишь привела к демографическому скачку), тяжёлый и энергозатратный мозг вроде бы не приносил своему обладателю никакой пользы.

   Причины возникновения интеллекта называют разные. Одна из них маккиавеллистская. Обезьянки становились умнее, потому что постоянно стремились как-то нае@ать других обезьянок, чтобы занять более высокое положение в иерархии. Другая же половая. Самцы развивали мозги, дабы охмурять и развлекать самок с целью склонения их к половому акту.

To be continued

ИСТОРИЯ ОТ RAZDOLBAEFF`A

Глядя на гигантские многовековые секвойи высотой более 100 метров, сложно представить, что даже у таких исполинов есть свой природный потолок роста. Тем не менее деревья не могут расти бесконечно вверх — этому препятствуют несколько фундаментальных физических факторов.

Главное ограничение — гравитация и ее влияние на подъем воды. Дерево можно представить как природный насос, который должен поднимать воду с питательными веществами от корней до листьев, расположенных на самой вершине. Чем выше поднимается вода, тем большее давление требуется для ее подъема.

Механизм подъема воды в деревьях основан на явлении, которое ученые называют транспирацией. Когда вода испаряется из листьев, в проводящих тканях ствола создается значительный градиент давления, обеспечивающий движение воды вверх. Однако у этого процесса есть свой предел — около 130 метров высоты. При большей высоте происходит нарушение целостности водного потока из-за кавитации, что приводит к прекращению водоснабжения верхних частей дерева. Другими словами, на большей высоте природная система транспортировки воды перестает работать эффективно, что делает дальнейший рост дерева невозможным.

Второй важный фактор — необходимость поддерживать механическую стабильность. С увеличением высоты дерево должно становиться все более массивным у основания, чтобы противостоять ветрам и удерживать собственный вес. Это требует огромных затрат энергии и ресурсов, которые могли бы пойти на рост вверх.

Интересно, что самое высокое из ныне живущих деревьев — 800-летний гиперион, представитель вида секвойи вечнозеленой (лат. Sequoia sempervirens). Гигант достигает высоты в 115,92 метра, что близко к тому пределу, который определяют физические законы.

На протяжении миллионов лет эволюции деревья развивались, стремясь к максимально возможной высоте, позволяющей получать больше солнечного света. Благодаря этому высокие деревья выработали ряд удивительных приспособлений для борьбы с гравитацией. Например, в верхней части ствола их клетки имеют меньший диаметр и более плотные стенки, что помогает поддерживать необходимое давление воды. А их корневая система может распространяться на площадь, в несколько раз превышающую размер кроны, чтобы обеспечить устойчивость и достаточное поступление воды.

Таким образом, предельная высота дерева — это результат тонкого баланса между эволюционным стремлением к свету и фундаментальными законами физики. И хотя 130 метров может показаться не таким уж большим пределом, стоит помнить, что это примерно высота 40-этажного дома — впечатляющее достижение для живого организма, поднимающего воду без единого механического насоса.

Читайте также:

• Почему собаки и волки «воют на Луну»: научное объяснение.

• Океаны Земли — потенциально огромный источник энергии. Почему мы этим не пользуемся?

• Ледниковые водоросли меняют наше представление об эволюции.

Интересная и полезная заметка из книги "Секреты выращивания кактусов." Гапон В.Н., Батов С.Г.

Клетки апикальной меристематической ткани выделяют гормоны (группы ауксинов), подавляющие рост и развитие боковых ареол. Этот эффект называется апикальным доминированием. Его степень различна и фенотипически проявляется в интенсивности образования боковых побегов. Удалив первичную меристему стебля, можно стимулировать образование боковых побегов даже у недеткующихся видов — на этом основана культура маточников.

Я нашел вам хороший пример в виде Мелокактуса. В нормальных условиях он не отращивает деток. Но если его генеративный орган, в котором закладываются цветки для размножения, поврежден, то кактус начинает активно наращивать деток. Что и наблюдается на фото мелокактуса с острова Сент-Джон. Забавно, что уже небольшие детки отрастили внушительные цефалии ростом с себя.

Текст из исследования Hierarchical structures of cactus spines that aid in the directional movement of dew droplets опубликованного в 2016 году.
DOI:10.1098/rsta.2016.0110

Три вида кактусов, шипы которых действуют как сборщики росы, были выбраны для этого исследования: Copiapoa cinerea var. haseltoniana, Mammillaria columbiana subsp. yucatanensis и Parodia mammulosa и сравнивались с Ferocactus wislizenii, шипы которого не выполняют функции сборщиков росы.

Были выбраны шесть четко видимых и легко измеряемых шипов с незакрытым видом на капли росы. Движение капель росы анализировалось путем измерения приблизительного расстояния, пройденного каплей за время, затраченное на это. Поскольку средняя длина шипа была известна для этого вида растения (т.е. 8,6 мм), серия кадров была введена в специализированный пакет программного обеспечения для анализа изображений. Шип был выбран, и от него было измерено расстояние капли росы от основания шипа (в ареоле) до их местоположения выше по шипу. Затем движение определялось путем повторения этого для серии изображений для того же шипа.
Анализируя временные изображения капель росы, капли показывают четкое движение вдоль шипов C. cinerea, к их основаниям, даже против силы тяжести. Можно увидеть, что скорость капель росы вдоль этих шести шипов не зависела от ориентации шипов.

Изображение C. cinerea, на котором показано, какие шипы были проанализированы и соответствующее расстояние, пройденное каплями росы в миллиметрах в час для различных ориентаций шипов

Шипы, исходящие из одной из ареол C. cinerea, были погружены в воду, содержащую флуоресцентные наночастицы, и эта конкретная ареола с ее шипами и небольшой областью стебля была удалена и проанализирована. Эти изображения четко показали, что флуоресцентная вода переместилась в стебель растения. Линии сосудистых пучков, радиирующие внутрь от поверхностных ареол (откуда исходят шипы) к сердцевине стебля, были обнаружены с помощью магнитно-резонансной томографии, за исключением F. wislizenii, который не собирает росу на своих шипах.

МРТ-снимки четырех видов кактусов. МРТ-изображения
(a) продольного сечения P. mammulosa, показывающие изменения в плотности от ареол до цилиндрической сердцевины сосудистой ткани и центральной сердцевины, (b) поперечное изображение сверху вниз P. mammulosa, показывающее изменения в плотности от ареол до цилиндрической сердцевины сосудистой ткани и центральной сердцевины,

(c) поперечное изображение сверху вниз C. cinerea, показывающее изменения в плотности от ареол до цилиндрической сердцевины сосудистой ткани и центральной сердцевины,

(d) продольное сечение M. columbiana, показывающее изменения в плотности от ареол до цилиндрической сердцевины сосудистой ткани и центральной сердцевины,

(e) продольное сечение F. wislizenii, показывающее отсутствие изменений в плотности от ареол до цилиндрической сердцевины сосудистой ткани и центральной сердцевины и (f) поперечное изображение сверху вниз F. wislizenii, показывающее отсутствие изменений.

Средние части всех шипов, за исключением небольших радиальных шипов M. columbiana , имеют микроструктуры, которые выступают из их поверхностей. Эти микровыступы не так плотно упакованы, как у F. wislizenii , при этом P. mammulosa является единственным из них, имеющим микроструктуры в виде плиток с выступающими плиточными концами. Эти маленькие, разбросанные микроструктуры могут способствовать образованию росы на поверхностях шипов, действуя как точки конденсации.

Микроструктуры шипов были исследованы с использованием изображений СЭМ и измерений шероховатости поверхности (R a и R z), полученных от шипов C. cinerea. Было установлено, что существует градиент шероховатости, созданный сужающимися микрорезьбами, который потенциально может направлять поверхностную воду от кончика шипа к его основанию.

В свою очередь скажу, что мои кактусы, которые теряли корни, но жили на улице, где осенью часто были покрыты росой. Не показывали каких либо изменений в увеличения тургора. Так же я пробовал окунать колючки кактусов в воду на двое суток, тоже не заметил каких либо изменения. Такой способ получения влаги если и есть, то не у всех видов, как видим из эксперимента и скорее всего малоэффективен, в любом случае корни это основной источник получения влаги для кактусов!

Кто хочет сам разобраться в исследовании, найти неточности в измерениях или обсудить могут зайти в тг. там выложу файл пдф.

Равновесие Нэша в биологических и экологических системах

Органические, биологические и экосистемы, как сложные адаптивные системы, часто проявляют динамику, аналогичную равновесию Нэша, где участники взаимодействия (виды, популяции или организмы) принимают решения, приводящие к устойчивому состоянию всей системы. Эволюция таких систем также тесно связана с принципом максимальной энтропии, который описывает стремление к наиболее вероятным состояниям в рамках заданных ограничений. Математическое и физическое обоснование этих концепций связано с теорией игр, термодинамикой и статистической механикой.

Равновесие Нэша определяется как состояние, в котором ни один участник системы не может улучшить свой результат, изменив свою стратегию при фиксированных стратегиях других участников. В экосистемах и биологических системах это проявляется в стабильных взаимодействиях между видами или организмами. Математически равновесие Нэша в биологии можно описать с использованием репликаторной динамики, где частота стратегий в популяции изменяется пропорционально их успеху. Биологические взаимодействия моделируются с использованием матриц выигрышей, где равновесие Нэша находится как точка стационарности в динамической системе.

Равновесие Нэша, изначально разработанное в рамках теории игр, описывает состояние, при котором ни один участник не может улучшить свой результат, изменив свою стратегию в одностороннем порядке. В биологии эта концепция используется для анализа эволюционных стратегий, где организмы взаимодействуют друг с другом в конкурентной среде. Например, в популяционной биологии равновесие Нэша помогает понять, как определенные поведенческие стратегии становятся доминирующими в результате естественного отбора [1].

Стабильные популяции хищников и их жертв описываются моделью Лотки-Вольтерра. Здесь "стратегии" популяций - это скорости размножения и потребления, которые приводят к динамическому равновесию. Коэволюция видов, симбиоз, конкуренция и паразитизм создают устойчивые состояния, в которых виды адаптируются друг к другу, минимизируя конфликты и максимизируя совместное существование. Организмы, конкурирующие за ограниченные ресурсы, достигают распределения, при котором дальнейшие изменения стратегии ухудшат их "платежи" (например, доступность пищи или энергии).

Принцип максимальной энтропии, эволюция и стремление к равновесию

Принцип максимума энтропии утверждает, что в условиях ограниченной информации система переходит в состояние, которое соответствует наибольшему числу микроскопических конфигураций, совместимых с наблюдаемыми макроскопическими параметрами. В биологии и экологии этот принцип проявляется в распределении энергии, структуре экосистем и эволюционных адаптациях.

Энергия в экосистемах распределяется между видами и трофическими уровнями так, чтобы минимизировать градиенты и максимизировать диссипацию (например, поток энергии от солнца к растениям и далее к хищникам). Популяции видов в стабильных экосистемах формируют распределения, соответствующие максимальной энтропии в рамках доступных ресурсов и экологических ограничений [2]. Видовые стратегии (размер тела, метаболизм, репродуктивные циклы) развиваются так, чтобы максимизировать выживаемость в сложной среде, что соответствует увеличению энтропии с учетом ограничений. Математически этот принцип связывается с вариационными принципами в статистической механике - состояние системы определяется максимумом функционала энтропии.

Принцип максимальной энтропии утверждает, что из всех возможных распределений вероятностей предпочтительным является то, которое имеет наибольшую энтропию, при условии соблюдения известных ограничений. В экологии этот принцип применяется для моделирования пространственного распределения видов и прогнозирования их распространения в зависимости от экологических факторов [3]. Например, метод максимальной энтропии (MaxEnt) используется для моделирования ареалов видов на основе ограниченного набора данных о присутствии, что позволяет оценить потенциальные места обитания организмов [4].

Эволюция - это процесс адаптации организмов и систем, приводящий к динамическому равновесию. С помощью естественного отбора эволюционные процессы реализуют стабилизацию взаимодействий, максимизацию энтропии и устойчивость к внешним воздействиям.

Устойчивость экосистем достигается, когда взаимодействия видов минимизируют флуктуации популяций, что соответствует равновесию Нэша. Генетическое разнообразие, мутации и дрейф генов увеличивают энтропию популяции, способствуя адаптации к изменяющейся среде. Эволюционные механизмы формируют системы, которые эффективно перераспределяют энергию и ресурсы, что увеличивает устойчивость к стрессам.

Математическое и физическое обоснование движения эко- и биологических систем к равновесному состоянию

Теория игр, статистическая механика, термодинамика и репликаторная динамика демонстрируют, как природные системы используют фундаментальные физические законы и математические модели для адаптации и стабилизации, создавая устойчивые структуры в условиях хаотичной и непредсказуемой среды.

Эти концепции формируют базу для описания самоорганизующихся систем. В биологии и экологии равновесие Нэша и максимальная энтропия объясняют механизмы конкуренции и кооперации между видами. В физике они лежат в основе описания фазовых переходов и распределений энергии. Совместное применение этих принципов помогает понять поведение систем с множественными взаимодействующими компонентами.

Состояния равновесия описываются через распределение Гиббса, которое максимизирует энтропию при фиксированных макропараметрах (энергии, объеме и т.д.). Второй закон термодинамики обосновывает стремление изолированных систем к состоянию максимальной энтропии, что соответствует естественному движению биологических и экологических систем к устойчивости. Уравнения репликаторной динамики описывают изменения популяций и их стабилизацию.

Математическое и физическое обоснование равновесия Нэша и принципа максимальной энтропии основывается на пересечении теории игр, термодинамики и статистической механики. Эти концепции имеют фундаментальные связи, которые позволяют описывать динамику сложных систем. В физике принцип максимальной энтропии пересекается с вторым законом термодинамики, утверждающим, что замкнутая система стремится к состоянию термодинамического равновесия, при котором энтропия максимальна. Такое равновесие можно рассматривать как аналог равновесия Нэша, где состояние системы оптимально в терминах обмена энергией между компонентами.

Оба подхода активно используются в современных научных исследованиях для анализа сложных систем. Равновесие Нэша помогает понять динамику взаимодействий между видами, конкурирующими за ограниченные ресурсы, и предсказать устойчивые стратегии поведения. Принцип максимальной энтропии, в свою очередь, позволяет создавать модели распределения видов в экосистемах, учитывая неопределенность и вариативность окружающей среды. Интеграция этих концепций способствует более глубокому пониманию механизмов, управляющих биологическими системами, и поддерживает развитие методов их анализа и прогнозирования.

Применение в экономике

В экономике равновесие Нэша используется для анализа стратегического взаимодействия между участниками рынка, помогая предсказать поведение конкурентов и оптимизировать собственные решения. Принцип максимальной энтропии применяется для оценки вероятностных распределений в условиях ограниченной информации, что полезно при моделировании неопределенности в экономических системах.

Обе концепции предоставляют мощные инструменты для анализа сложных систем, будь то биологические сообщества или экономические рынки, позволяя понять и предсказать поведение их компонентов в условиях взаимодействия и неопределенности.

Серия Происхождение экономических систем путем естественного отбора

Литература

[1] Anttila J., Annila A. Natural games // Arxiv.org, 1103.1656, 2011

[2] Chakrabarti C.G., Ghosh K. Maximum-entropy principle: ecological organization and evolution // J Biol Phys., vol. 36, n. 2, 2009, 175-183, DOI: 10.1007/s10867-009-9170-z

[3] Xiao X., McGlinn D.J., White E.P. A strong test of the maximum entropy theory of ecology // The American Naturalist, vol. 185, n. 3, 2015, E70-80, DOI: 10.1086/679576

[4] Шитиков В.К., Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В. МОДЕЛИ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНТРОПИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДОВ ДОННЫХ СООБЩЕСТВ НА ТЕРРИТОРИИ СРЕДНЕГО И НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ // Российский журнал прикладной экологии, № 2, 2021, DOI: 10.24852/2411-7374.2021.2.10.16