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Nicht standardmäßige Entdeckungsverdauung: Genealogie von Raubpflanzen, Pilzen auf Twitter und Lachgas aus Guano



Jeden Tag auf der Welt gibt es viel Forschung und Entdeckung, deren Wichtigkeit und Schwere objektiv schwer zu bewerten ist. Für jemanden gibt es nichts Wichtigeres als die Suche nach außerirdischem Leben, aber jemand wird die Entdeckung einer neuen Schmetterlingsart für unglaublich halten. Wie dem auch sei, alle Entdeckungen sind wichtig, alle Entdeckungen sind notwendig. Heute werden wir Studien kennenlernen, in denen Wissenschaftler die genetischen gemeinsamen Marker von Raubpflanzen erkennen, eine neue Pilzart anhand eines Fotos identifizieren und eine Verbindung zwischen Pinguinen und Lachgas herstellen konnten. Ich denke, es lohnt sich nicht zu beurteilen, welche davon wichtiger ist, aber es lohnt sich, die Berichte aller Studien unparteiisch zu lesen. Gehen.

Genetische „Muttermale“ fleischfressender Pflanzen


Wie wir wissen, haben die meisten Pflanzen keine blutrünstige Disposition und ihre gastronomischen Vorlieben beschränken sich auf Sonnenlicht, Wasser und Nährstoffe im Boden. Für viele Arten ist eine solche Ernährung mehr als genug, um ihre Anbaugebiete zu dominieren. Im Laufe der Evolution stießen einige Pflanzentypen jedoch auf das, was der junge Unternehmer häufig sieht - den Wettbewerb.

Viele der Raubpflanzen wurden nicht freiwillig so, sondern aufgrund von Umweltfaktoren: schwaches Licht (niedrig wachsende Pflanzen sind schwer mit mächtigen Bäumen in einem dichten Wald um Sonnenlicht zu konkurrieren), schlechter Boden usw. Durch das Fangen von Insekten (und manchmal sogar größeren) können diese Pflanzen überleben.


Ein informatives und humorvolles Video über Raubpflanzen.

Die Jagdmethoden sind für verschiedene Arten unterschiedlich. Die Venusfliegenfalle ( Dionaea muscipula ) und Aldrovanda ( Aldrovanda vesiculosa ) jagen nach dem Fallenprinzip , halten Beute zwischen Muschelblättern und verdauen sie gleichzeitig. Der löffelförmige Tautropfen ( Drosera spatulata ) sieht aus wie ein Löffel (unerwartet, richtig?), Bedeckt mit Tautropfen, einem klebrigen Nektar, der naive Insekten in diese süße Falle lockt. Nepentes implementiert noch faulere, aber nicht weniger effektive Taktiken. Diese Pflanze hat einen Krug mit Nektar am Boden. Die Ränder des Kruges sind extrem rutschig, und daher können Insekten, die für freie Nahrung überwältigt werden, leicht hineinfallen und selbst zu Nahrung werden.


№1.1. : — Aldrovanda vesiculosa, — Dionaea muscipula — Drosera spatulata. D — Droseracaea , . — « »*. F — *, .
* ( ) — , .
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Wie Sie sehen können, gibt es viele Pflanzen sowie Jagdmethoden, aber all diese Raubtiere haben etwas gemeinsam, nämlich genetische Marker.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass im genetischen Code von drei Pflanzen ( Dionaea muscipula , Aldrovanda vesiculosa und Drosera spatulata ) gemeinsame Gene vorhanden sind, die für ihre räuberische Natur verantwortlich sind.


Bild Nr. 1.2: Expansion und Kontraktion der Genfamilie. A ist die Anzahl der erweiterten (blau) und komprimierten (pink) Orthogruppen *, die verschiedenen Linien gemeinsam sind. B - funktionelle Annotation von 279 erweiterten Genfamilien, die allen drei Droseraceae gemeinsam sind (Pfeile zeigen eine Chronologie der Ereignisse während der Jagd an).
* — , .
Diese Gene können als das minimale "Gentleman" -Set einer echten Raubtierpflanze bezeichnet werden. Ihre Hauptaufgabe ist das Gefühl der Beute und die Fähigkeit, sie zu verdauen. Dieser Fund ist für Genetiker ziemlich ungewöhnlich, da alle drei Arten sozusagen einen extrem schlechten genetischen Code haben: Drosera hat nur 18111 Gene, Dionaea hat 21135 Gene und Aldrovanda hat 25123.

Es ist auch interessant, dass Raubtiergene auch in gewöhnlichen Pflanzen vorhanden sind. jedoch meistens im Wurzelsystem. Einige der Gene sind aktiv, andere nicht, und daher gibt es einen so deutlichen gastronomischen Unterschied. Darüber hinaus werden diese Gene in Bereichen der Pflanze, in denen ein direkter Kontakt mit der Beute stattfindet, erst zum Zeitpunkt dieses Kontakts aktiviert.


1.3. Di. muscipula. — . D — WRKY, Di. muscipula. — TF- *, , WRKY.
* — , .
TF ( )* — , .
Es war möglich, das Vorhandensein gemeinsamer Gene in verschiedenen Arten zu erklären, indem man ihren Stammbaum bis zu einem gemeinsamen Vorfahren zurückverfolgte, der vor Millionen von Jahren auf der Erde wuchs.


Bild Nr. 1.4: Rekonstruktion der Schlüsselstadien der Evolution von Fleischfressern in einer Pflanze der Familie der Droseraceae.

Zusammenfassend konnten die Forscher die drei Hauptstadien der Entwicklung von Fleischfressern in verschiedenen Arten von Raubpflanzen isolieren. Der erste Schritt besteht darin, das gesamte Genom ihres letzten gemeinsamen Vorfahren zu duplizieren, wodurch ihnen Genmaterial zur Diversifizierung fleischfressender Funktionen zur Verfügung gestellt wurde. Dies schließt den Prozess der Expression der Wurzelgene des Vorfahren in gefangene Blätter ein.

Die zweite Stufe ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Verwendung einer neuen Nährstoffquelle den selektiven Druck auf die Gene verringert hat, die an der "nicht gesunden" Ernährung beteiligt sind. Dies führte zu einem enormen Verlust an Genen, so dass die drei Genome der genetisch armsten Pflanzen bisher sequenziert wurden.

Und die dritte Stufe - verschiedene artenspezifische Mechanismen trugen zur Entstehung unabhängiger Jagdstile bei, die für die Gruppe spezifisch sind.

Die Forscher argumentieren, dass diese drei Stadien nicht unabhängig voneinander auftreten und sich während der Evolution überschneiden könnten. Das der fleischfressenden Pflanze zugrunde liegende genetische Material ist in den meisten nicht räuberischen Pflanzen vorhanden, und im gesamten Pflanzenreich kam es häufig zu Duplikationen des gesamten Genoms. Mit anderen Worten, die meisten Pflanzen konnten Fleischfresser werden. Gott sei Dank ist dies jedoch nicht geschehen, und daher bevorzugen die meisten Pflanzen weitaus sicherere Ernährungsmethoden für die umgebenden Kreaturen.

Um die Nuancen der Studie genauer kennenzulernen, empfehle ich Ihnen, den Bericht von Wissenschaftlern zu lesen .

Wissenschaftliche Entdeckung über Twitter


Die meisten wissenschaftlichen Entdeckungen finden innerhalb der Laborwände, vor Ort oder durch langwierige Berechnungen und Simulationen statt. Es gibt jedoch einige Entdeckungen, die ohne einen Unfall nicht aufgetreten wären. Zum Beispiel versuchte Richard James 1943, einen neuen Federtyp zu entwickeln, der im Schiffbau eingesetzt werden sollte. Dabei fiel eine der Federn aus dem Regal und setzte ihre Bewegung fort. So erschien eines der bekanntesten Spielzeuge der Welt - eine Feder (oder "schleichend").


Werbung für den "verführerischen" Frühling der 60er Jahre.

Und kürzlich ereignete sich ein weiterer Unfall, der zu einer ungewöhnlichen Entdeckung führte. Die Biologin Ana Sophia Reboleira (Nationales Naturkundemuseum, Washington) ist wie viele andere heutzutage eine Twitter-Nutzerin. Einmal machte sie durch ein Band auf ein Foto aufmerksam, das von ihrem Kollegen Derek Hennen (Virginia Polytechnic University) veröffentlicht wurde. Das Bild zeigte einen nordamerikanischen Tausendfüßler. Auf den ersten Blick nichts Ungewöhnliches, ein Tausendfüßler wie ein Tausendfüßler. Für den Biologen sind jedoch alle Details wichtig, da Ana Sofia einige kleine Punkte am Körper des Arthropoden beachtete. Nach Angaben des Wissenschaftlers ähnelten die Punkte einem Pilz, und daher wurde beschlossen, einige Personen in den Behältern des Museums zu finden und genauer zu betrachten.

Als Ergebnis stellte sich heraus, dass dies kein Bildfehler oder „Wunschdenken“ ist, sondern ein echter Pilz aus dem Laboulbeniales-Team .


Bild Nr. 2.1: Männliche Tausendfüßler Cambala annulata, auf deren Körper sie eine neue Art von Pilz fanden (rot hervorgehoben).

In der Reihenfolge Laboulbeniales gibt es etwa 2200 Arten, die 142 Gattungen umfassen. Alle beschriebenen Arten sind mit Arthropoden assoziiert und verbringen ihr ganzes Leben mit ihrem Körper. Einige Wissenschaftler glauben, dass Laboulbeniales ein Parasit ist, weil sie ein sehr komplexes System zur Entnahme von Nährstoffen aus dem Körper des Trägers haben. Allerdings haben nicht alle Laboulbeniales- Arten diese Organe, da ihre parasitäre Natur immer noch zweifelhaft ist.

Die meisten Träger dieses Pilzes sind jedoch Insekten, hauptsächlich hartflügelige ( Coleoptera ) - 80% und Dipteren ( Diptera ) - 10%. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen der Pilz dieser Ordnung am Körper anderer Arthropoden gefunden wurde: Milben, Heufuß, Tausendfüßler usw.

Laut den Forschern selbst hat die Untersuchung von Laboulbeniales bis vor kurzem nur sehr wenig Beachtung gefunden. Die Hauptgründe dafür waren begrenzte Technologien, da Laboulbeniales sehr klein sind (die Länge der neuen Spezies beträgt 81–129 Mikrometer) und es daher äußerst schwierig ist, sie zu untersuchen. Die gleiche Situation war mit genetischen Informationen über diese Organismen. Phylogenetische Studien wurden erst 2018 vollständig durchgeführt. Mit anderen Worten, Informationen zuLaboulbeniales ist immer noch extrem klein.

Trotz all dieser Schwierigkeiten geht die Entdeckung neuer Laboulbeniales- Arten weiter. Bis 2014 wurden nur 8 Arten gefunden, die (theoretisch) am Körper von Tausendfüßlern parasitieren. Jetzt sind mindestens dreißig bekannt. Alle diese Befunde wurden in Europa, Asien und sogar in Neuseeland gemacht, aber in Nordamerika wurden solche Arten zuvor nicht gefunden.


Bild Nr. 2.2: Auftreten eines neu entdeckten Pilzes aus dem Laboulbeniales-Trupp (eine kurze Beschreibung finden Sie unten).

Beschreibung der gefundenen Arten:
Tallomas * hyaline (durchscheinend), mit Ausnahme des Beins.
* — , , , , .
(I) . (II) , , 1.5 . ( ) II-III II-VI , . II-VI , II-III. III 8 . , , , . ; . (2, «n») . ( ( ) ), (2G, «an»). (VI) , (2B 2F, «VI»). , , . , (2, ). (2F, ).

Die Hauptunterscheidungsmerkmale von Laboulbeniales, die am Körper eines Tausendfüßlers leben, sind: Generationswechsel auf einem Träger; Populationen dieser Arten sind im Vergleich zu anderen Arten stärker und stabiler; leben hauptsächlich in einer feuchten Umgebung.

Da dieser Pilz ausschließlich auf dem Körper des Tausendfüßlers lebt, stellt sich die Frage: Wie verbreitet er sich? Die Antwort liegt in der Position des Pilzes auf dem Körper des unglücklichen Insekts. Der Pilz lebt im Genitalbereich und wird in Momenten des Kontakts zwischen Individuen übertragen.

Aufgrund der Tatsache, dass Twitter bei dieser Entdeckung keineswegs die letzte Rolle spielte, wurde eine neue Art nach ihm benannt - Troglomyces twitteri. Wie die Autoren der Entdeckung selbst sagen, bestätigt diese Situation erneut, dass die Konsolidierung verschiedener Wissenschaftsbereiche, Wissenschaftler verschiedener Universitäten, Städte und Länder, einer der wichtigsten Aspekte der Entwicklung der Wissenschaft insgesamt ist.

Um die Nuancen der Studie genauer kennenzulernen, empfehle ich Ihnen, den Bericht von Wissenschaftlern zu lesen .

Lachgas und Pinguine


Ein Königspinguin aus der Familie der Kaiserpinguine ist ein flugunfähiger Vogel, aber sehr stolz, was ihm auch einen so großen Namen gab. Diese unglaublichen Kreaturen leben auf den Inseln Feuerland, Südgeorgien, den Südlichen Sandwichinseln, Prince Edward, Crozet Island, Kerguelen, Hurd und Macquarie.



Königspinguine können zwar nicht den Himmel schneiden, aber sehr gut schwimmen. Da ihre Nahrung aus Krill, Tintenfisch und leuchtenden Sardellen besteht, verbringen Pinguine viel Zeit unter Wasser und tauchen in Tiefen von durchschnittlich 100 Metern (Fälle von Tauchen sind auf 300 Metern dokumentiert). Der Mangel an Geschwindigkeit und Anmut an Land wird im Wasser wieder ausgeglichen - Königspinguine können auf 10 km / h beschleunigen.

Äußerlich ist diese Art ihrem Verwandten sehr ähnlich - dem Kaiserpinguin, aber der zweite ist 25% höher und wiegt ein Drittel mehr. Aber die leuchtend orangefarbenen Streifen, die den Kopf umrahmen, sind bei beiden Arten erhältlich. Männer brauchen dieses bunte Gefieder, um Frauen während der Brutzeit anzulocken. Königspinguine bilden ein Paar pro Nistzyklus, obwohl eine Wahrscheinlichkeit von ungefähr 30% besteht, dass ein solches Paar für mehr als einen Zyklus existiert.


Video über das Leben der Königspinguine (BBC, David Attenborough).

Die Zeitspanne vom Mauerwerk bis zum Gefieder des Kalbes ist ziemlich lang und reicht von 14 bis 16 Monaten. Wie viele andere Pinguine teilen auch die königlichen die elterliche Verantwortung und schlüpfen nacheinander ein einziges Ei (jeweils 6 bis 18 Tage lang alle Eltern). Nach 55 Tagen, die 2-3 Tage lang die Schale durchbrechen, wird ein Küken geboren, dessen Eltern bis zu 40 Tage schützen. Danach sind die Küken bereits groß genug, um Gruppen zu bilden, um die sich mehrere erwachsene Vertreter der Pinguinkolonie kümmern, während die Eltern auf Nahrungssuche gehen.

Neben Robben, Möwen und Killerwalen war einer der blutrünstigsten Raubtiere für Königspinguine seit langem ein Mann. Die Ausrottung dauerte bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts. Derzeit ist die Jagd auf Königspinguine verboten. Eine Änderung des Klimas und warme Meeresströmungen können jedoch zum Tod von mehr als 70% der Bevölkerung dieser Art führen. Eine solche traurige Vorhersage hängt mit der Tatsache zusammen, dass Pinguine fressen, d.h. Krill, dessen Fülle sich auch aufgrund des Klimawandels ändert. Ganz zu schweigen von der kommerziellen Fischerei in Pinguinhabitaten.

Derzeit können Königspinguinkolonien bis zu 100.000 Paare zählen. Pinguine bilden nicht nur Paare, schlüpfen Eier, bekämpfen Raubtiere und andere wichtige und aufregende Ereignisse, sondern tun auch das, was in Dokumentarfilmen selten beschrieben wird - die Defäkation. Ja, der Vorgang ist für das Auge nicht besonders angenehm (auch für den Geruchssinn), aber auch hier gibt es etwas Merkwürdiges.

Wissenschaftler der Universität Kopenhagen fanden heraus, dass Pinguinkot große Mengen an Lachgas absondert, das allgemein als Lachgas bekannt ist.


Bild Nr. 3.1: Gebiete, in denen Boden zur Analyse entnommen wurde (South Georgia Island).

Lachgas (N 2 O) wirkt sich wie Kohlendioxid (CO 2 ) äußerst negativ auf die Umwelt aus. Genauer gesagt dann N 2O ist 300-mal schädlich für die Umwelt als CO 2 .

Die Hauptquelle für N 2 O in Pinguin-Guano ist natürlich deren Nahrung - Fisch und Krill, die eine große Menge Stickstoff enthalten, der vom Phytoplankton im Ozean absorbiert wird. Nach der Verdauung und dem Stuhlgang kommt Guano im Boden mit lokalen Bakterien in Kontakt, die diese Substanz in Lachgas umwandeln.


Bild Nr. 3.2: Produktions- / Verbrauchsraten von CO 2 , CH 4 und N 2 O basierend auf Daten von Bodenkernen (n = 10).

Bedeutet das, dass Pinguine mit ihrem Guano die Umwelt verschmutzen? Ja natürlich. Bedeutet das, dass sie zerstört werden müssen? Natürlich nicht.

Diese Studie zeigt, dass es in der Natur viele Prozesse gibt, die den Zustand der Umwelt beeinflussen. Menschliche Aktivitäten haben ebenfalls einen enormen Einfluss. Pinguine, egal wie viel sie Guano zuteilen, werden jedoch nicht zu Umweltkatastrophen führen können, insbesondere angesichts ihres Bevölkerungsrückgangs. Aber eine Person ist durchaus in der Lage, große Fehler zu machen. Die Autoren dieser Studie glauben, dass es sich lohnt, sich ernsthaft mit dem Thema Landwirtschaft zu befassen. Was Land düngt, um die Produktion zu steigern, hat oft die gleiche Wirkung wie Guano-Pinguine.

In Zukunft wollen Wissenschaftler auf Bakterien achten, die eine wichtige Rolle bei der Synthese von Lachgas aus Guanopinguinen spielen. Sie glauben, dass es durch mehr Informationen über diese Mikroorganismen möglich sein wird, das richtige Modell für Bodendünger in der Landwirtschaft zu erstellen (wo, wann und in welcher Menge gedüngt werden soll), um die bereits schädlichen Auswirkungen des Menschen auf die Ökologie des Planeten zu verringern.

Um die Nuancen der Studie genauer kennenzulernen, empfehle ich Ihnen, den Bericht von Wissenschaftlern zu lesen .

Epilog


Die wissenschaftliche Forschung ist laut und so, dass sie unbemerkt an der Öffentlichkeit vorbeigeht. Trotzdem sind sie alle wichtig, weil sie zum Wohl des Menschen und der Welt, die uns umgibt, beitragen. Kleine Entdeckungen passieren nicht, sie alle beeinflussen unser Verständnis der Welt. Einige öffnen unsere Augen für etwas, das bisher buchstäblich unverständlich war, während andere Jahre brauchen, um es zu verwirklichen.

Wenn man alles betrachtet, was der Mensch in den letzten Jahrzehnten geschafft hat, kann man sich über die Stärke unserer Neugier wundern. Wir haben in die hoffnungslosen Tiefen der Ozeane geschaut und sind auf die Gipfel der mächtigsten Berge geklettert. Wir haben gelernt, wie man Leben schafft und den Gesetzen der Physik gehorcht. Wir haben wirklich Größe erreicht. Wissen Sie jedoch, was in keinem Bild der Erde sichtbar ist? Uns. Planet Erde, egal wie abgedroschen dieser Satz auch klingen mag, gehört uns nicht, es ist keine Trophäe oder ein Sandkasten, in dem wir die Beziehung aufgrund eines verlorenen Schulterblatts herausfinden. Dies ist kein Ort der Selbstbehauptung vor dem Hintergrund derer, die angeblich schlechter oder dümmer sind. Dies ist kein Markt , wo alles für Geld gekauft werden kann, und dies ist sicherlich keine Toilette, wo Sie Ihre "Spuren" hinterlassen können.

Manchmal überschattet unsere Größe unsere Unwissenheit und Rücksichtslosigkeit. Bei der Verfolgung der Meisterschaft beginnen wir zu vergessen, warum wir angefangen haben zu rennen. Wenn Sie jedoch über die Größe des Universums nachdenken, beginnen Sie zu verstehen, wie unbedeutend ein Mensch ist, wie kurz sein Aufenthalt in dieser Welt ist und wie elend all diese Streitereien sind, die mit beneidenswerter Regelmäßigkeit auftreten.

Sie können sehr, sehr lange über das Thema unseres Platzes in dieser Welt philosophieren, aber jeder macht immer noch eine Schlussfolgerung für sich. Das einzige, was uns manchmal zu fehlen scheint, ist Respekt. Respekt füreinander, Respekt vor dem Lebensraum, Respekt vor den Kreaturen, die neben uns leben. Das Vorhandensein eines entwickelten Zentralnervensystems kann und bedeutet zwar, dass wir die klügsten sind, aber dies garantiert sicherlich nicht, dass wir die klügsten sind.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, bleiben Sie neugierig und haben Sie ein schönes Wochenende, Freunde! :) :)

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