15 НАЙПОМІТНІШИХ ДОСЯНЕНЬ У БІОЛОГІЇ ЗА 2015-Й РІК

Андрій М. ЗАМОРОКА

Ось він, момент істини – summa summarum 2015-го року для біології, за версією Станіславівського натураліста. Уже традиційно, підбиваємо підсумки і пропонуємо до уваги найпомініші відкриття і досягнення останніх 12-ти місяців, які змінили і світ, і науку. Отож…

#1 Проміжна ланка між Австралопітеками і Людьми. [Антропологія]

Людина Наледі - реконструкція і скелет. Джерело ілюстрації: http://video.nationalgeographic.com

Уже минулорічною, сенсацією стала публікація опису нового виду викопних людей із Південної Африки. Вид отримав назву Людина Наледі (Homo naledi (Berger et al., 2015) за назвою системи печер “Діналеді” – “Зоріння” (на мові сесото “Наледі” означає “Зоря”), де були знайдені останки. Антропологам поталанило віднайти щонайменше 15 скелетів, будова яких вразила вчених. Особливістю Людини Наледі є одночасне поєднання анатомічних рис притаманних як Людям, так і Австралопітекам, а також деяких унікальних для цього виду ознак. Фактично, можна говорити про “проміжну ланку” між Австралопітеками і Людьми. Типово людськими у Homo naledi виявились будова черепа, стопи, частини пальців кисті, у той час як австралопітековими є розмір черепної коробки і мозку, будова плечового поясу і низка кісток кисті. Унікальними для Людини Наледі є декотрі риси будови стегнової та гомілкових кісток, що свідчить про дещо інше кріплення м’язів, а відповідно й специфічну ходу цього виду. На жаль, останки досі залишаються не датованими, проте, вчені припускають, що час існування Людини Наледі – понад 2 мільйоноліття тому…

Джерело: Berger L.R. et al. 2015. Homo naledi, a new species of the genus Homo from the Dinaledi Chamber, South Africa. eLife 4:e09560.

#2 Еволюція рибосом і виникнення біосинтезу білків. [Еволюція]

Візуалізація послідовних стадій еволюції рибосом. Джерело ілюстрації: Petrov and al. 2015.

Це, мабуть, найфундаментальше із відкриттів останнього часу, яке уже через кілька років увійде в усі підручники стандартного курсу біології на рівні із законами Менделя, правилами Чарґрафа чи теорією еволюції Дарвіна. Суть дослідження полягає в тому, що структура рибосомальної РНК є доволі консервативною і поруч із новими ділянками зберігає незмінними архаїчні. Порівнюючи рибосоми різних доменів живого світу, вчені визначили ті структури, які є найдревнішими, а котрі з’явились на пізніших етапах еволюції земного життя, на основі чого створили модель евлюції рибосом. Загалом вони виокремили 6 стадій, – починаючи від гіпотетичної предкової молекули РНК, у якої виявились каталітичні властивості, і закінчуючи протеїнізацією РНК перетворюючи її на складні рибопротеїнові комплекси, які наявні у сучасних евкаріот. Вчені вважають, що обидві субодиниці первісних рибосом, спрешу, еволюціонували незалежно одна від іншої і утворювали відмінні комплекси: мала субодиниця – із інформаційною РНК, а велика – із транспортною РНК. І тільки згодом вони утворили комплекс, який поклав початок синтезу білків і винкненню ґенетичного коду у його сучасному розумінні.

Джерело: Anton S. Petrov and al. 2015. History of the ribosome and the origin of translation // PNAS, vol. 112 no. 50, 15396–15401.

#3 Люди з’явилися близько 3 мільйоноліть тому. [Антропологія]

Цьогоріч, час виникнення перших представників роду Людина знову відкореґували, завдяки знайденим фраґментам щелепи у Кенії. Досі вважалося, що перші представники людей з’явилися трохи раніше, ніж два мільйоноліття тому, а власне відокремлення еволюційної гілки Людей від Австралопітеків відбулось, орієнтовно, 2,5 мільйоноліття тому. Перманентна корекція віку решток пов’язана із неможливістю їх прямого датування методом радіокарбону (максимально можлива оцінка методу – 50 тис. років – авт.), тому палеонтологи використовують опосередковане датування породи та калібрувальні графіки. У дослідженні за 2015-й рік, вчені, за співвідношенням ізотопів арґону 40 і 39, датували два шари вулканічного попелу, між якими було знайдено, згадану вище, щелепу. Прибилизний вік ґеологічного шару із щелепою людини та залишками кісток інших тварин становить 2,75-2,8 мільйоноліть. Вчені припускають, що розходження Австралопітеків і Людей повинно було відбутись щонайменше 3 мільйоноліття тому, а може й більше…

Джерело: Brian Villmoare and al. 2015. Early Homo at 2.8 Ma from Ledi-Geraru, Afar, Ethiopia // Science, Vol. 347 no. 6228 pp. 1352-1355.

#4 Біла раса. [Антропологія]

Світлошкірі люди еволюціонували у Скандинавії близько 8-ми тисячоліть тому назад, розповсюдивши , згодом, свої ґени по усій Європі. Джерело ілюстрації: http://www.iwakuroleplay.com

Ґенетичні дослідження сучасних корінних мешканців з різних частин Європи, а також біологічних залишків із давніх поховань дали можливість виявити час і причини виникнення світлого забарвлення шкіри, білого волосся і блакитних очей. Виявилось, що понад 8 тисячоліть тому типовий європеєць був темношкірим, а білошкірість виникла у вигляді мутацій у ґенах SLC24A5 та SLC45A2, територіально на півдні Скандинавії приблизно 7,9-7,8 тисячоліть тому, як пристосування до нестачі сонячного світла. Впродовж, приблизно, тисячоліття ця корисна ознака широко розповсюдилась по усій Європі. У південній Європі, вчені виявили близькосхідні мутації у ґені SLC45A2, які також мають значення для депігментації шкіри. Ще одне пристосування до нестачі сонячного світла принесли степові скотарі зі сходу – це мутації, які дозволяють засвоювати молоко дорослими.

Джерело: Iñigo Olalde and al. 2015. Derived immune and ancestral pigmentation alleles in a 7,000-year-old Mesolithic European // Nature 507, 225–22.

#5 Пропасниця Денґе і трансґенні комарі. [Біотехнології]

Переносниками багатьох тропічних захворювань є кровосисні комахи. Джерело ілюстрації: http://i.telegraph.co.uk

Пропасниця Денґе є важким трансмісивним вірусним захворюванням, супроти якого немає ні ефективних ліків, ні вакцин. Батьківщиною хвороби є Африка, проте, із глобалізацією вона розповсюдилась по усій тропічній зоні Землі. Переносником пропасниці Денґе є кровосисний комар Aedes aegypti. Теореично, про можливість використання ґенної інженерії у боротьбі із переносниками захворювань, обговорюється кілька останніх десятиліть, однак, до практичного втілення дійшло лише тепер – останні 5 років. І кожен успішний захід з такої боротьби викликає суспільний резонанс, оскільки ці методи є радше винятками, ніж правилом, тим паче в умовах потужної ҐМО опозиції. Суть методу полягає у випуску у природу трансґенних самців комарів, які несуть мутації, що зумовлюють нежиттєздатність потомства. Метод себе добре зарекомендував на Кайманових островах, але оскільки острови ізольовані в океані, а притоку здатних до розмноження особин – немає, то виникло запитання чи можливо це на материку, чи якійсь його частині. Вчені для досліджень обрали передмістя Жуазейру у східній частині Бразилії, де впродовж 6-ти тижнів, порціями по 10 тис. особин, випускали трансґенних самців комарів Aedes aegypti. Результат бу вражаючим – уже через рік чиельність місцевої популяції переносника пропасниці Денґе скоротилася на 95%, що ідентично до подібного дослідження на Кайманових островах. Ці дослідження показують, що ґенна інженерія може стати панацеєю у боротьбі із небезпечними трансмісивними захворюваннями.

Джерело: Carvalho D.O. and al. 2015. Suppression of a Field Population of Aedes aegypti in Brazil by Sustained Release of Transgenic Male Mosquitoes. // PLoS Negl Trop Dis 9(7).

#6 Ґенна інженерія проти малярії. [Біотехнології]

Ідея цього дослідження є дуже схожою до попереднього, однак, із використанням зовсім іншого механізму зупинення захворювання. Малярія, як і пропасниця Денґе, є трансмісивним захворюванням, яке практично не піддається лікуванню. Вона займає перше місце у світі за смертністю хворих – близько мільйона річно. Першопричиною малярії, навідміну від пропасниці Денґе, є не вірус, а протист – малярійний плазмодій, який проходить складний життєвий цикл зі стадіями у тілі малярійного комара і тілі рептилій, птахів та ссавців, а за разом і людини. Випадання якоїсь зі стадій його життєвого циклу, могло б цілковито вирішити проблему малярії у світі. Вчені сконструювали антипаразитарні ґени, які успішно були пересаджені у лабораторних комарів і успадкувалися у наступних поколіннях. Ефект антипаразитарного ґену полягає у блокуванні процесу статевого розмноження малярійного плазмодія у тілі його основного хазяїна – малярійного комара, а відтак паразит не може вступити у наступну стадію життєвого циклу і заразити проміжного господаря. Наразі, це лише лабораторні дослідження, а для їх використання у природних умовах потребується ще час.

Джерело: Valentino M. Gantz and al. 2015. Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquito Anopheles stephensi. // Proceedings of the National Academy of Sciences.

#7 Кількість викидів СО2 скоротилася. [Екологія]

Людська цвілізація вносить свою лепту у зростання концентрації вуглекислого газу у атмосфері Землі. Джерело ілюстрації: http://green.autoblog.com

2015-й став знаковим не лише через підписання Паризьких кліматичних угод, але й тим, що у цьому році вперше, з початку індустріалізації, відбулось скорочення глобальної емісії вуглекислого газу! Екологи вважають, що пік нарощування емісії вуглекислоти у атмосферу пройдено у 2014-му, коли її було викинено лише на 0,6% більше, у порівнянні із 2013-м, а у 2015-му спостерігається стала тенденція до скорочення викидів, при тому, що світова економіка зростає. Причиною цього, з однієї сторони, є швидкий розвиток технологій спрямованих на використання альтернативних джерел енерґії, і повільний, але невпинний спад використання нафти, газу і вугілля в якості палива. А з іншої сторони, серйозні зміни відбулись у розподілі джерел добування енерґії Китаєм – країна скоротила обсяги спалення кам’яного вугілля і збільшила використання ядерної, вітрової, водної та сонячної енерґій до 50%. При цьому, Китай все ще залишається найбільшим забруднювачем на планеті, на який припадає 27% усіх викидів, для порівняння, США – 15,5%, ЄС – 9,5%, Індія – 7,2%. Загалом, Китай скоротив викиди вуглекислоти у атмосферу на 3,5% у 2015-му році.

Джерело: Robert B. Jackson and al. Reaching peak emissions. Nature Climate Change, 2015;

#8 Емісія СО2 спричиняє похолодання у Антарктиді. [Екологія]

У Арктиці тепліє, в Антарктиці зимніє – цей ефект було помічено кілька років тому, однак, його вважали артефактом. Щорічно, площа зимових льодів довкола Антарктиди зростає, а тепер, як виявилось, у центральній чатині континенту розпочалось серйозне охолодження. Зимові температури впали нижче, ніж у стратосфері, й час до часу знижуються до мінус 90 градусів Цельсія! Найнижчий показник, який було зафіксовано становить -93,2С! При цьому в атмосфері спостерігається “нормальне” для решти планети накопичення вуглекислого газу. Вважається, що цей газ затримує теплове випромінювання і екранує його назад на поверхню планети, спричинюючи додаткове її розігрівання. Однак, у Антарктиді спрацьовує якийсь інший механізм, який, навпаки, розсіює тепло у відкритий космос…

Джерело: Schmithüsen H. and al. 2015. How increasing CO2 leads to an increased negative greenhouse effect in Antarctica, Geophys. Res. Lett., 42

#9 Холодний 2030-й. [Екологія]

Прогноз активності Сонця на найближчі десятиліття вказує на меншу кількість енерґії, що йтиме від зорі і початок позимніння на Землі. Джерело ілюстрації: http://ktwop.com

Вчені побудували нову прогностичну модель динаміки сонячних циклів з точністю до 97%. Модель показує, що Сонце увійшло у тривалий стан спокою і випомінюватиме менше енерґії. Прогноз на найближче майбутнє виглядає так, що у поточному 11-річному циклі, який відомий під номером 24, фази внутрішніх магнітних полів Сонця частково змістились, у наступному 25-му циклі, з максимумом у 2022-гому, зсув фаз буде суттєвим, а у 26-му циклі (2030-2041 роки) – вони взагалі не співпадатимуть. Прогнозується, що активність Сонця до 26-го цикл знизиться на 60%, при цьому Земля не отримає значної кількості тепла і атмосфера планети зазнає глобального охолодження. Вчені прогнозують початок “міні льодовикового періоду”, який може протривати кілька десятиліть…

Джерело: Rémi Thiéblemont and al. 2015. Solar forcing synchronizes decadal North Atlantic climate variability. Nature Communications, 6.

#10 Вимирання Суматранського носорога. [Екологія]

Вчені повідомили про вимирання суматранського носорога на Малайзійському півострові та Борнео... Джерело ілюстрації: https://en.wikipedia.org

Зоологи у 2015-му опублікували результати моніторинґу стану метапопуляції Суматранського носорога, чисельність якого скорочується катастрофічними темпами. Вчені встановили, що вид вимер, практично, по всьому своєму арелі – Південно-Східній Азії. Сьогодні у природі залишилось не більше 100-та особин, які розподілені між трьома невеликими ізольованими популяціями на острові Суматра та ще кілька тварин виявлено на острові Борнео… Основними причинами скорочення виду є браконьєрство та вирубування тропічних лісів. Ймовірність виживання виду у дикій природі, нині, виглядає примарною…

Джерело: Rasmus Gren Havmøller and al. 2015. Will current conservation responses save the Critically Endangered Sumatran rhinoceros Dicerorhinus sumatrensis? Oryx.

#11 Протигельмінтні ліки і природні екосистеми. [Екологія]

Розгорнена формула івермектину. Джерело ілюстрації: http://www.wikipedia.org

Екологи з’ясували, що широке застосування новітнього протигельмінтного препарату івермектину для лікування свійської маржини спричинює загибель ґрунтових комах та інших безхребетних, і призводить до порушення колообігу речовин у екосистемах. Найбільшої шкоди зазнали комахи-копрофаги, які відповідають за розкладання і утилізацію посліду тварин, і першими контактують із забрудненими івермектинами субстратами. А відтак, змив препарату зашкодив ґрунтовій та водній фауні безхребетних. Загалом, екосистемне порушення спричинене дією івермектину, полягає у розриві колообігів речовин і руйнуванні детритних харчових ланцюгів.

Джерело: José R. Verdú and al. 2015. Low doses of ivermectin cause sensory and locomotor disorders in dung beetles. Scientific Reports, 5.

#12 Косметика проти тварин. [Екологія]

Практично уся сучасна косметика – від зубних паст до скрабу для обличчя, а також більшість засобів побутової хімії містять мікроскопічні пластикові кульки, котрі виконують роль як наповнювача, так і абразивних елементів. І усе б нічого, якби цей пластик, разом зі стічними водами, не змивався у ріки та моря, де потрапляє у харчові ланцюги і поїдається рибами та іншими тваринами. Вчені порахували, що за один рік у моря змивається понад 80 тон пластикових наповнювачів для косметики. Окрім всього, пластикові мікрокульки у косметиці можуть виступати як сорбенти, які у природі поглинають заразом і важкі метали, і усілякі токсиканти, що при поїданні тваринами транслюються по трофічних ланцюгах до нашого з вами столу…

До слова, в останній день 2015-го року президент США Барак Обама підписав закон про заборону використання мікропластикових компонентів у косметиці, тепер хід за Європейським Союзом та іншими країнами.

Джерело: Imogen E. Napper and al. 2015. Characterisation, quantity and sorptive properties of microplastics extracted from cosmetics. Marine Pollution Bulletin, 2015

#13 Австралійському скребу щонайменше 70 мільйоноліть. [Еволюція]

Вогняне торнадо у екосистемі проґенного скербу. Джерело люстрацї: http://paleoplant.blogspot.com

Час виникнення біомів є важливим питанням у розумінні еволюції і динаміки біосфери, де питань більше, ніж відповідей. Молекулярна філоґенетика та палеопалінологічні дослідження вказують на те, складові скребових екосистем Австралії існували уже наприкінці крейдового періоду – 70 мільйоноліть тому. Проте, свідчень про існування цього біому – скам’янілих відбитків рослин які можна ідентифікувати і адекватно датувати, – не було. Палеоботанікам вдалось віднайти фосилізовані відклади із пізньої крейди й реконструювати палеоекосистеми, які вивились ідентичними до сучасних склерофільних піроґенних рідколісь. Вченим, за фосилізованим пилком, вдалось встановити більше 30-ти різих видів, а за відбитками листків – 12 видів рослин із родини Протеєвих – важливої складової антарктичної флори. Окрім них, науковці виявили залишки представників родини вересових та лілієвих, а також різноманітних папоротей, голонасінних, і навіть сфагнових мохів. Але найважливішою знахідкою стало виявлення скам’янілого деревного вугілля, що свідчить про формування австралійського палеоскребу, як і сучасного, під впливом частих пожеж. Раніше вважалось, що піроґенний скреб сформувався після колонізації Австралії людьми приблизно 30 тисяч років тому.

Джерело: R. J. Carpenter and al. 2015. Fossil evidence for open, Proteaceae-dominated heathlands and fire in the Late Cretaceous of Australia. American Journal of Botany, 2015.

#14 Ускладнення едиакарських екосистем. [Еволюція]

Реконструкція екосистем едиакару. Джерело ілюстрації: http://polit.ru

Едиакарськи період – останній у протерозойській ері, і як вважалося раніше, у цей час панували строматоліти, водорості й одноклітинні. Але дослідження останніх трьох десятиліть спростували це поширене уявлення – перші багатоклітинні тварини виникли щонайменше на 200-300 мільйоноліть раніше, ніж почалась палеозойська ера. І якщо палеозологія у цім питанні крокує в аванґарді, то палеоекологія пасе задніх… Палеоекологи вважають, що едиакарські екосистеми були напрочуд простими і примітивними. Перш за все, вони мали обмежене джерело ресурсів, а з іншої сторони тоді не існувало хижацтва. Первісні тварини, як вважалось, на той час були представлені осмотрофами, сапрофагами та зішкрябувачами. Однак, у 2015-му вчені детально дослідили чудернацьку вимерлу тварину – Триплічника геральдичного (Tribrachidium heraldicum). Нові дані про його морфологію свідчать, що дивовижна закручена трипроменева симетрія тіла тварини була пристосуванням для скеровування потоків води до отвору на верхівці тіла тварини. Триплічник всмоктував через отвір воду разом із завислими у ній одноклітинними, яких відфільтровував і поїдав. Подібну будову тіла мала ціла група тварин едиакару, які очевидно, вели схожий спосіб життя. Вчені вказують, що Триплічники були суспензотрофами, а такий спосіб живлення був ранше невідомим для тогочасних тварин. Тобто, екосистемних взаємодій між орґанізмами в едиакарі було більше, а значить екосистеми були складнішими. Реальну структуру угруповань того часу ще належиться з’ясувати, однак, уже зрозуміло, що простих моделей не буде.

Джерело: I. A. Rahman and al. 2015. Suspension feeding in the enigmatic Ediacaran organism Tribrachidium demonstrates complexity of Neoproterozoic ecosystems. Science Advances, 1 (10).

#15 Всихання смерекових лісів. [Екологія]

Всихання смеречин у Карпатах. Джерело ілюстрацї: http://zik.ua

Флуктуації клімату завжди зумовлювали міґрації екосистем. Сучасне потепління спричинилося до початку зміщення екосистем на північ та вверх у гори. Найбільш чутливими до цього процесу виявились хвойні смерекові ліси, які всихають в усіх реґіонах північної півкулі. Екологи побудували математичну модель всихання смеречняків для південного заходу США, хоча, така модель, найпевніше, буде актуальна і для гір Середньої Європи, а також інших частин віту. Згідно з їхнім прогнозом, якщо сучасний темп зростання температур збережеться, то до 2050-го року у Басейні долин і хребтів (фізіографічний гірський реґіон на пд.-зх. США – авт.) із 8-ми мільойнів гектарів сучасних шпилькових лісів зникне 72%, а до 2100-го – вони цілковито вимруть…

Джерело: N. G. McDowell and al. 2015. Multi-scale predictions of massive conifer mortality due to chronic temperature rise. Nature Climate Change, 2015.

Світ увійшов у новий 2016-й рік, коли відкриються нові можливості і нові перспективи. Яким він буде – загадувати вкрай складно і невдячно, але можна з упевненістю сказати, що 2016-й нас потішить новими досягненнями і поступом, адже тисячі наукових лабораторій та інституцій по усьому світі уже зробили свої відкриття, а редактори і рецензенти наукових журналів готують їх до публікації. З новим роком, Біологи!

Слідкуйте за публікаціями Станіславівського натураліста у соціальних мережах: Facebook, Google+, Вконтакті та Livejournal

admin Written by:

2 Comments

  1. Тетяна Бондарчук
    Січень 3, 2016
    Reply

    Мої вітання! Я дуже вдячна колективу авторів “Станіславського натураліста” за пречудову статтю. Та в тексті знайшла декілька помилок, котрі хотілося б допомогти виправити.
    Отже,
    пункт 2 – 7 рядок – “які є найдревнішими, а котрі з’явились на пізніших…” (здається там потрібно та)
    пункт 7 – 5 рядок – “…коли її було викинено лише на…” (виконано);
    пункт 8 – 6 рядок – кінець речення “…який було зафіксовано становит…” (становить);
    пункт 11 – 2 рядок – “…для лікування війської…” (свійської);
    пункт 13 – 3 рядок – “…на те, скадові…” (на те, що складові);
    пункт 14 – 21 рядок – “…того часу ще належиться…” (ще належить з’ясувати)

    З повагою і найкращими побажаннями в Новому році, Тетяна Бондарчук!

  2. Січень 3, 2016
    Reply

    Дякую за теплі слова і пильність. У пп. 2, 7 та 14 помилок немає – усе правильно написано, а пропущені літери пп. 8, 11, 13 уже дописав (на жаль клавіатура на андроїді підводить при швидкому друці, а текст уже читається машинально).

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

− 1 = 3