Научный дайджест: Америка в ожидании нашествия цикад и как вырастить слезу в пробирке

Среди научных новостей недели:

Возвращение поколения Х

Через несколько недель Соединенные Штаты ожидает редкое зрелище - возвращение поколения Х. Миллиарды так называемых периодических цикад, 17 лет ждавших своего часа в кромешной темноте под землей, синхронно выберутся на свет.

Все это время молодые цикады, так называемые нимфы, откармливались в корнях деревьев, чтобы совершить последнюю линьку и стать полноценными взрослыми насекомыми.

Теперь в их распоряжении будет всего несколько недель, за которые нужно успеть громко спеть свою песню, найти партнера, спариться, отложить яйца и… повторить все снова через 17 лет.

В мире насчитывается более 3 тысяч видов цикад, большинство появляются с цикличностью в от двух до пяти лет, но небольшое число взрослых насекомых появляются на свет каждый год, и только три вида североамериканских цикад скрупулезно выдерживают 17 лет.

Периодические насекомые - крайне редкое явление, и одно из объяснений кроется под толстым слоем древнего льда.

"Они удлинили свой жизненный цикл во время ледниковых периодов последних нескольких миллионов лет, поскольку за время сезона роста просто не успевали завершить свое развитие", - поясняет специалист по цикадам, профессор Университета Коннектикута Крис Саймон.

Вторая причина кроется в стратегии выживания на поверхности. У них она просто отсутствует. Вернее, она есть, но совершенно не зависит от самих цикад, потому что это так называемый эффект насыщения хищника, когда пищи так много, что уже не в силах больше есть.

Синхронизировано появляясь из-под земли, цикады выживают за счет своего огромного числа.

Любопытно, что не все нимфы цикад развиваются равномерно из-за различий в условиях питания, температурных режимов и других факторов, однако срок в 17 лет позволяет всем подтянуться до одного уровня.

"Ну а потом круг замыкается, - говорит профессор Саймон. - Если они начнут вылезать в другое время, их быстро съедят хищники - или они не смогут отыскать партнера для спаривания".

Несмотря на стратегию выживания, выверенную миллионами лет (и на первый взгляд неисчислимое количество), периодические цикады остаются очень уязвимыми насекомыми.

Поколения XI и XXI исчезли практически полностью, поколение VII пребывает в упадке. Для откладывания яиц цикадам нужно много деревьев.

К тому же потепление климата и удлинение сезона роста заставляет некоторых цикад переключаться с 17-летнего на 13-летний цикл, как это уже произошло с обитающим на Среднем Западе США видом M. neotredecim.

Периодические цикады - важная часть экосистемы. Нимфы служат пищей обитающим под землей животным, взрослыми насекомыми питаются многие хищники, и даже те цикады, которых не съели, приносят пользу, становясь в итоге удобрением для тех же деревьев.

"Цикады - нежные создания, они не кусаются и не жалят, их привлекают не люди, а звуки", - говорит профессор Саймон и предлагает всем, кто не боится шума и тысяч мельтешащих насекомых, поближе познакомиться с этим седьмым чудом света с помощью мобильного приложения Cicada Safari.

Море слез в чашке Петри

Говорят, слезами горю не поможешь, а вот для глаз они очень даже полезны, поэтому нарушение работы слезных желез может привести к серьезным последствиям - вплоть до слепоты.

Слезные железы, расположенные над глазным яблоком, выполняют важную функцию - они увлажняют глаза, и если их работа нарушается, глаз может пересохнуть или, наоборот, будет все время слезиться.

Отчасти такие нарушение лечатся глазными каплями, а иногда и путем хирургического вмешательства, но ученые признают, что по-настоящему эффективного лечения пока не существует, поскольку слезные железы плохо изучены.

Поэтому то, что удалось молекулярным генетикам во главе с Хансом Клеверсом из Института Хубрехта в Нидерландах, можно считать настоящим прорывом.

Сначала они вырастили в пробирке из стволовых клеток человека миниатюрные трехмерные подобия слезных желез, причем эти органоиды демонстрировали структуру и функции полноценной железы: в присутствии нейротрансмиттера норадреналина они набухали и выделяли слезы.

Затем ученые решили проверить пригодность таких органоидов для трансплантации. Для этого клетки человеческой слезной железы были подсажены к слезной железе мыши. За две недели клетки успели прижиться и начали формировать собственную структуры. Более того, и по прошествии двух месяцев клетки продолжали расти и делиться - и даже производить слезный белок.

Конечно, до выращивания полноценных искусственных слезных желез и пересадки их человеку еще далеко, но результаты нового исследования убеждают ученых, что первый правильный шаг в этом направлении сделан.

Как кашалоты учили друг друга убегать от китобоев

Когда в конце XVIII века китобойный промысел стал приносить большую прибыль, счет убитым китам пошел на сотни тысяч.

Никто тогда не задумывался над тем, что киты - это прекрасные животные с высоким интеллектом, что их нужно изучать и охранять.

Скоро китобои освоили и Тихий вместе с Северным Ледовитым океаном, так что и в ХIХ веке киты продолжали гибнуть.

Однако в какой-то момент в судовых журналах американских китобойных судов, где отмечалось, сколько китов было замечено и сколько удалось загарпунить, стали появляться записи о том, что охотиться стало труднее, число удачных попаданий упало больше чем вдвое.

Как выяснили шотландские исследователи, изучавшие кашалотов, киты могли понять, что стали предметом охоты, и начали не только сами уклоняться от встречи с китобоями, но и учить этому подрастающее поколение.

"Мы пришли к выводу, что отдельные неопытные особи обучались мерам защиты у групп китов, которые такой опыт уже приобрели и опробовали на практике, - пишут авторы исследования. - Противостояние с китобоями могло длиться часами, и кашалоты благодаря эхолокации могли слышать друг друга и координировать свои действия на расстоянии нескольких километров".

По словам руководителя исследовательской группы, доктора Люка Ренделла из Сент-Эндрюсского университета в Шотландии, китобои сами же подробно и описали методы защиты, которые придумали кашалоты.

Оказывается, эти сообразительные млекопитающие научились обмениваться сообщениями об опасности внутри своих групп, убегать от китобоев, плывя против ветра (это было обязательным условиям во времена парусных судов), и даже нападать на китобойные суда.

По мнению ученых, если киты 200 лет назад умели менять свое поведение, чтобы избежать угрозы со стороны человека, то ничего не мешает им делать это и сейчас, хотя уровень и количество этих угроз существенно возросли.