Удивительная кроха
И вот, изучая колибри, ученые обнаружили множество интереснейших вещей. Ну, во-первых, они выяснили, как эта колибри ухитряется висеть в воздухе рядом с цветком и даже пятиться от цветка, когда кончает питаться. Тут, как оказалось, все дело в старании. Колибри сильно и часто бьет своими крылышками – примерно 80, а когда нужно и все 200 раз в секунду. (Думается мне, если бы все толстые люди так быстро махали конечностями, никакого другого средства от ожирения не нужно было бы искать. Но увы...). При этом их крылышки описывают в вохдухе примерно ту же траекторию, что роторы вертолетов. И в вот как раз в зависимости от угла подъема этих крыльев и способа их вращения птичка способна зависать на месте, лететь задом и даже вверх тормашками, развивая при этом огромную (тем более для ее размеров) среднюю скорость - больше 50 км в час. Это означает, что стометровку она пролетела бы вдвое быстрее нашего чемпиона мира. А что касается затрат энергии, то в этом плане, как показали специальные аэродинамические исследования, колибри в 10 раз эффективнее наших вертолетов.
Разумеется, за все приходится платить, поэтому крохотное сердечко этой крохотной птички бьется с частотой до 1000-1200 раз в минуту, а вдыхает-выдыхает она 250 раз в минуту, даже в состоянии покоя. Это обеспечивает ей большое поступление кислорода, а большое поступление кислорода обеспечивает ей самый высокий метаболизм во всем животном мире.
Но зачем им такой высокий метаболизм? Ясно для чего - чтобы подлетать к очередному цветку, зависать, брать нектар, пятиться и затем с той же головокружительной скоростью лететь к следующему цветку. Для выживания колибри должна за каждые 30-45 минут залить в себя столько нектара, сколько весит она сама. Иначе, она не сможет летать и питаться – энергии нехватит. Такой вот замкнутый круг: чтобы питаться, нужно мчаться, а чтобы мчаться, нужно питаться. Волка ноги кормят, а колибри крылья. (Кстати, из-за этого сумасшедшего темпа жизни в мире колибри имеет место высокая «детская смертность» - они порой не успевают кормить себя и птенцов одновременно).
Разумеется, виновником этой порочной круговерти является ее величество эволюция. Это она создала птичку колибри такой, что ее организм может питаться только цветочным нектаром. А нектар – весьма низкокалорийная, т.е. низкоэнергетическая пища. Поэтому ее нужно много. А чтобы набрать много, нужно … смотри выше. И вот эволюция, словно осознав вину, принялась изощряться, спасая свое неудачное изобретение. И для такого спасения наградила колибри целым рядом изощренных особенностей.
Ну, во-первых, резко уменьшила ее вес и размеры. Во-вторых, изменила молекулу гемоглобина в эритроцитах колибри так, что эта молекула стала присоединять к себе больше кислорода, чем у других птиц и животных. В-третьих, удлинила и заострила их клюв так, что он обрел способность глубоко проникать в чашечку самого маленького цветка, а раздвоенный язык стал способен черпать оттуда нектар до 20 раз в секунду! В-четвертых, перестроила их рецептор вкуса так, что он стал различать самые тонкие изменения сладости нектара (ученые пробовали кормить колибри подслащенной водой и кока-колой, и птичка через три глотка выплевывала эту «подделку). Подавай ей настоящий цветочный сахар.
А почему подавай? Потому что вдобавок ко всему эволюция, в пятых, наградила колибри необычайно эффективным механизмом переработки этого сахара. И это было очень правильно. Ведь затраты энергии у колибри такие, что «запас жизни» у них, без еды, не больше, чем на пару часов. Поэтому еда у них должна очень быстро перерабатываться в энергию. И действительно, в отличие от других животных, у которых излишки сахаров перерабатываются в жировые запасы (которые потом потребляются при нужде), у колибри весь сахар проглоченного нектара уже через 35-40 минут попадает из крови в клетки летательных мышц и так же быстро окисляются там с выделением необходимой для летания (т.е. для продления жизни) энергии. Но в результате, у колибри почти не образуются запасы жира (а те, что образуются, хранятся для дальних – порядка 1500-3000 км - миграций: из Флориды в Аляску или из Чили на Карибы). Опять беда – как же выжить ночью, когда непрерывно кормиться нельзя?
И тут эволюция «изобрела» шестую уникальную особенность колибри - необычную для других птиц и животных способность к ступору. По ночам эта птица не просто засыпает, а понижает все свои жизненные функции до минимума. И это тот еще минимум! Ее температура падает с 40 до 18 градусов, сердечный ритм спадает с 1000 до 50-180 ударов в минуту, почки – замечательная вещь! - практически прекращают работу, чтобы сохранить в организме драгоценный сахар, который обеспечивает его (организм) водой, энергией и питательными веществами. И даже вес птички снижается по 0.04 грамма каждый час, т.е. на 10% за ночь. Куда там зимнему медведю!
На самом деле, однако, эволюция была больше благодетельницей, чем виновницей. Настоящими виновниками были цветы. Конечно, началось с того, что колибри специализировались на нектарной пище (стали, как говорят специалисты, «антофилами», от «анто» - цветок и «фила» - влечение). Но эту антофильность они разделяли с насекомыми. А потому между ними и насекомыми возникла конкуренция за пищу. И в ходе этой конкуренции специализация колибри еще более сузилась: пользуясь тем, что насекомые преимущественно брали нектар с цветков, отражающих свет коротких волн вплоть до ультрафиолетового, колибри начали кормиться на цветках, которые ультрафиолета не отражали, а отражали более длинные цвета, вплоть до красного, и благодаря этому меньше привлекали насекомых. Колибри избавились от конкурента, но за узость кормовой базы поплатились тем, что впали в зависимость от «своих» цветков, а у этих цветков нектар представлял собой, в основном менее энергоемкую сукрозу (тогда как в нектаре цветов, которые достались насекомым, преобладали фруктоза и глюкоза). Со своей стороны, жизнь цветов, зависящих в опылении от птиц, тоже не так уж сладка, потому что такое опыление менее эффективно. Поэтому «орнитофилы» (так называют птице-зависимые растения) в конкуренции с цветами-инсектофилами вынуждены забираться в высокие места, где мало или совсем нет насекомых и где им вольготней. Так что не случайно, что из существующих сегодня 300 с лишним видов колибри почти половина (140) обитает в южно-американских Андах.
Но приход колибри в эти благословенные для них края был лишь самым последним по времени этапом их эволюции. А раньше, как показали археологические находки и генетические исследования последних лет, колибри жили в Евразии – от нынешней России до нынешнего Китая. Было это примерно 40-45 млн лет назад. Именно в ту пору семейство колибри отделилось от своих ближайших родичей – семейства стрижей. Точно известно, что самый древний из найденных скелетиков колибри насчитывает 42 млн лет назад. Ученые полагают, что колибри выделились в особое семейство после того, как у них появился измененный вкусовой рецептор, позволивший им различать и пить цветочный нектар, а стало быть питаться на цветах. Другая точно известная дата их эволюции – 22 млн лет назад, когда колибри впервые появились в Южной и Северной Америке. В их биографии это самый загадочный период, когда они одновременно резко уменьшились в размерах, приобрели многие из перечисленных выше приспособительных особенностей, почему-то совершенно исчезли в Евразии, зато быстро расселились во всей Америке. Именно тогда началось также быстрое, почти вдвое, умножение числа их видов - то, что специалисты называют «диверсификацией».
А последняя стадия этой эволюции наступила 10-12 млн лет назад, когда на западе южно-американского континента поднялись Анды и по их склонам поползли наверх горные цветы, а следом за ними двинулись и наши колибри.
Такая вот история с географией у этой экзотической, очаровательной и такой удивительной по своим особенностям крылатой крохи.
*******************************************************************************************
Новости медицины
Группа ученых из Великобритании, Израиля и Италии сумела вырастить in vitro (“в пробирке») вполне зрелые, способные сокращаться скелетные мышцы. Для этого клетки-предшественники мышечных, т.е. мезоангиобласты, были помещены в чашку Петри на подстилку из желе и подвергнуты генетической модификации, в результате которой они стали производить гормон, именуемый фактором роста. Этот белок начал привлекать к мышечным клеткам другие мышиные клетки, помещенные в ту же чашку, стимулируя в них рост кровеносных сосудов и нервных окончаний, необходимых для сохранения и созревания мышечной ткани. Выращенный таким образом «привой» был имплантирован под кожу мыши прямо на поверхность ее скелетной мышцы и через несколько недель превратился во вполне функциональную мышцу, которую удалось успешно пересадить вместо поврежденной. Этот эксперимент открывает путь к выращиванию искусственных мышц из клеток самого пациента.
Израильские исследователи изучили химические последствия рукопожатия. С помощью скрытой камеры они засняли рукопожатия 150-ти добровольцев разного пола друг с другом и выявили, что многие из этих людей затем обнюхивают свою руку, причем затрачивают на это нюханье больше времени, если обменивались рукопожатием с человеком того же пола. Напомнив, что у животных (например, у собак, у кошек и т.д.) такое обнюхивание оставленных другим животным того же вида химических веществ-феромонов (в моче, на шерсти и т.д.), авторы выдвигают гипотезу, что феромоны могут быть и у людей – не на руках, конечно, но ведь наши руки блуждают порой по самым интимным частям нашего тела, - говорят авторы. - и при этом наверняка происходит перенос соответствующих химических веществ. Впрочем, большинство специалистов считают, что у людей феромонов нет, потому что их обонятельные рецепторы куда менее чувствительны, чем у животных, поскольку нюх у нас давно уже уступил главенство зрению.
Есть теоретически заманчивый путь уничтожения раковых клеток: если в них есть светочувствительные белки, то их освещение вызывает образование т.н. свободных радикалов, а те, являясь сильными окислителями, убивают клетку. Сейчас группа ученых под руководством проф. Ахилефу из Сиэтла реализовали эту идею. Их метод представляет собой развитие процедуры ПЭТ, при которой в кровь пациента вводятся помеченные радиоактивным фтором молекулы сахара; раковые клетки захватывают сахар для более быстрого роста, и радиоактивная метка, испуская т.н. излучение Черенкова, выдает эти клетки врачам. Американские ученые прикрепили такую фторовую метку к наночастице из диоксида титана, который под воздействием излучения Черенкова образует свободные радикалы, а наночастицу прикрепили к молекуле белка трансферрина, переносящего в организме железо. Проверка показала, что раковые клетки, нуждаясь в железе, поглощают наночастицы и затем погибают, когда излучение фтора вызывает выделение свободных радикалов внутри них. Мыши, получившие такое «лечение», прожили вдвое дольше нелеченных.
Рафаил Нудельман
"Окна", 3.09.2015