В МГУ раскрыли возможные пути эволюции щупалец у морских животных
#наука_мгу

Елена Темерева, заведующая кафедрой биологической эволюции и профессор кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ, детально изучила организацию и развитие щупальцевого аппарата у форонид – малоизученных морских организмов. Комбинация современных методов (электронная микроскопия, иммуноцитохимия, EdU-маркировка) позволила подробно описать клеточные и тканевые преобразования, что важно для понимания морфофункциональной эволюции вторичноротых и первичноротых. Исследование предоставляет новые данные для дискуссии о происхождении щупалец у билатерий и эволюции жизненных циклов. Результаты работы опубликованы в журнале «Invertebrate Zoology».

Человека всегда интересовало, как именно появились окружающие нас животные и растения и почему они так выглядят. С ходом истории общепринятые точки зрения постепенно менялись: от мнения, что все виды являются неизменными, до эволюционной теории, согласно которой сильное влияние на изменение живых организмов оказывает естественный отбор. Несмотря на значительный прогресс в научных работах, изучающих эволюцию, на данный момент все еще есть «белые пятна». Так, например, известно, что у многих животных типа Cnidaria – морских беспозвоночных организмов с радиальной симметрией, к которым относятся медузы, коралловые полипы, актинии и гидры, – есть щупальца. Они представлены и у представителей другого таксона – Bilateria, для которых характерно наличие двусторонней симметрии. Такие сходства между двумя разными таксонами поднимают вопрос о возникновении щупалец, их эволюции и разнообразии среди живых организмов. Этот вопрос напрямую связан с фундаментальной проблемой о происхождении и морфологическом облике общего предка билатерально-симметричных животных.

Поиском ответов на эти вопросы и занялась Елена Темерева. В качестве объекта исследования были выбраны форониды (лат. Phoronida) – животные, к которым относятся червеобразные морские организмы с бифазным жизненным циклом. При таком цикле личинки сильно отличаются от взрослых особей, в частности, могут занимать другие экологические ниши, быть приспособленными к иному типу питания и передвижения, иметь разное строение. В работе рассматривались форониды, так как и взрослые особи, и личинки имеют щупальцевый аппарат, который обеспечивает захват частиц пищи из толщи воды. Изучение организации и развития форонид может пролить свет на проблему возникновения и эволюции щупалец и других придатков у Bilateria в целом.

Еленой Темеревой был проведен масштабный анализ строения щупальцевого аппарата у личинок форонид, а также его трансформация в ходе метаморфоза – превращения личинки в ювенильный организм. Были изучены особи шести видов, собранные из разных акваторий, включая моря России, Вьетнама и США. В ходе работы был использован комплекс современных методов: от сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопии до иммуноцитохимии и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Целью работы являлось изучение процесса формирования и трансформации щупалец в ходе развития форонид.

Подробнее – на сайте.

Ученые МГУ с коллегами выяснили, как перистые крылья микрожуков помогают им отлично летать
#наука_мгу

Ученые кафедры энтомологии биологического факультета МГУ с коллегами из Сколтеха изучили, как менялись крылья мельчайших жуков при уменьшении их размеров в ходе эволюции, и выяснили, почему большинству микронасекомых свойственны необычные крылья, похожие на перышки. Подготовленная авторами упрощенная компьютерная модель, из которой следует, как в ходе миниатюризации должно было меняться строение крыльев, хорошо соответствует полученным ими данным о крыльях реальных жуков разных размеров. Это подтверждает правильность сформулированной этой исследовательской группой концепции, объясняющей необычное строение крыльев микронасекомых.

Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), а иллюстрация к нему украсила обложку журнала.

В работе было показано, что число щетинок по краю крыла и расстояния между ними менялись в ходе эволюции при уменьшении размеров жуков, обеспечивая оптимальную проницаемость крыла для воздуха, а диаметр и длина щетинок менялись, обеспечивая оптимальную жесткость крыла. В результате, в частности, у самых крошечных жуков крылья несут намного меньше щетинок, чем у их не столь крошечных родичей, тоже обладающих перистыми крыльями, но при этом ширина зазоров между щетинками остается при изменениях размеров более или менее постоянной.

Не исключено, что в будущем подобный механизм полета удастся использовать и в искусственных летательных аппаратах крошечных размеров. Для этого необходимо продолжать исследования полета микронасекомых.