Научный дайджест: бактерия, бросившая вызов Ван Гогу, и какого цвета зебра?

Среди научных новостей недели:

Мазок гения или игра природы?

Грань между наукой и искусством порой призрачна, а порой просматривается весьма ясно, даже если грань эта закручена в спираль.

Так, исследователи из Университета Вайоминга, изучавшие поведение бактерий вида Myxococcus xanthus, обнаружили, что повышенная экспрессия одного гена приводит к изменению движения всей колонии, которая начинает закручиваться в характерные спирали, которые при искусственной раскраске очень напоминают некоторые полотна Ван Гога.

Хотя у бактерий в целом сложилась репутация жадных индивидуалистов, вид считается социальным, поскольку этим организмам для выживания и роста необходимо держаться в тесном коллективе.

Организовав клан, эти бактерии начинают охоту, совместно вырабатывая пищеварительные ферменты и вытягиваясь в струну, чтобы легче настичь добычу.

За работу в группе отвечает "выключатель", который контролирует белковую последовательность, именуемую TraA, которая обеспечивает бактерию поверхностным рецептором, позволяющим обнаруживать и присоединяться к такому же рецептору родственной бактерии.

В "семье" бактерий это необходимо для взаимного обмена питательными веществами и белками.

Когда бактериальный коллектив находит пищу, отдельные бактерии посредством рецепторов способны объединять ферменты и метаболиты, чтобы совершить мощный рывок к добыче.

Но все поменялось, когда исследователи наделили бактерий-мутантов сверхвыраженным геном TraAB, слишком крепко связывавшим бактерии и не позволявшим им отрываться от коллектива, что затруднило возможность для всей колонии менять форму и направление движения.

"Нормальные "дикие" бактерии движутся взад-вперед, как электричка, - поясняет биоинженер Олег Игошин из Университета Райса в Хьюстоне, штат Техас, - голова состава становится концом и наоборот, и так примерно каждые 8 минут".

Но в случае со сверхвыраженным геном TraAB, переключение между хвостом и головой состава бактериальной колонии прекратилось, и вместо прямолинейного движения колонии стали закручиваться в спирали, достигавшие видимых размеров - до миллиметра в диаметре и больше. В результате и получились шедевры, словно вышедшие из-под кисти великого художника.

"Наша работа подчеркивает, как социальные бактерии, которые являются богатым источником лечебных натуральных продуктов и средствами биоконтроля сельскохозяйственных культур, могут не только служить идеальной моделью для изучения, но и нести в себе художественную красоту", - говорит автор исследования, микробиолог из Университета Вайоминга Дэниел Уолл.

Гвоздь в стопе или тайна скелета 4926

Когда ученые из археологического общества Albion Archaeology обнаружили этот безымянный скелет при раскопках древнего римского поселения конца I - начала II века н.э. в Фенстэнтоне, графство Кембриджшир, они не ожидали ничего необычного. Но потом останки мужчины, которому на момент смерти было 25-35 лет, внимательно изучили в лаборатории, и в его стопе обнаружился гвоздь.

"Признаться, мы были немного поражены", - говорит руководитель раскопок Дэвид Ингэм.

По его словам, ступни жертвы скорее всего были расположены по обе стороны основания креста и горизонтально пробиты гвоздем.

После консультаций со специалистом-остеологом и исключения нескольких маловероятных теорий, археологи пришли к выводу, что гвоздь был умышленно забит в стопу жертвы во время казни через распятие. Это всего четвертый - и самый наглядный - документально подтвержденный случай распятия в истории.

Хотя распятие было весьма рапространенным, можно даже сказать модным видом казни в древних римских поселениях, обнаружить свидетельства этому удается крайне редко. Скелет из Кембриджшира - всего второй случай, когда были найдены сами гвозди: после еще двух казней, состоявшихся в Египте и Италии, на костях остались лишь характерные следы. Единственный скелет с гвоздем от распятия был до этого обнаружен в 1968 году в Иерусалиме (где же еще!), и там человек был прибит к кресту сходным образом.

"Все знают о казни через распятие из истории христианства, - говорит Ингэм, - но далеко не всем известно, что у римлян существовало множество способов распятия, а не только классический пример, когда руки человека раскинуты на кресте в стороны, а ноги сведены вместе".

Часто осужденных даже не прибивали, а просто привязывали к кресту. А если и использовали гвозди, то, как утверждают ученые, они совсем не обязательно служили для того, чтобы прибивать тело к дереву, скорее, они нужны были, чтобы обездвижить жертву.

К тому же после использования гвоздей их, как правило, потом вынимали из тела, чтобы применить вновь.

"Хотя гвозди при распятии применялись довольно часто, их все же берегли для виновных в тяжких преступлениях, представлявших угрозу для государства, таких как мятеж или колдовство, - поясняет Ингэм. - Распинали обычно людей, которые чем-то сильно досадили властям".

Что касается скудности сохранившихся материальных свидетельств казни, то все объясняется тем, что друзья и родственники распятого даже после его смерти опасались связей с преступником и потому не спешили устраивать подобающее погребение, так что останки оставались неприбранными и пропадали.

Конечно, скелет 4926 не смог рассказать ученым, за что же с ним так жестоко обошлись две тысячи лет назад, но он свидетельствует о том, что ситуация на окраинах империи была неспокойной, и суды трудились не покладая рук и молотков.

"Наша находка доказывает, что даже в самых отдаленных провинциях империи применялось римское право, - подчеркивает Ингэм. - В те времена Британия, располагавшаяся на самом западе империи, была очень неспокойным местом, там происходили сильные политические волнения, и нашему герою не посчастливилось жить в тот сложный период".

Зебра: черное на белом или белое на черном?

Наверное, каждый ребенок легко угадает животное, стоит лишь отметить в его описании черно-белые полоски.

Все три ныне существующих вида зебр, живущих на востоке и юге Африки, отличаются контрастной расцветкой. При этом, несмотря на неповторимый рисунок, кожа у все зебр одного цвета - черного, утверждает биолог из Калифорнийского университета в Дейвисе Тим Каро. А вот как быть с шерстью? У белокожих людей часто бывают темные волосы, поясняет Каро, у зебр все наоборот - несмотря на черный цвет кожи у них больше белых волос, чем темных, а брюхо - и вообще, как правило, светлое. Так значит, они белые с черными полосами?

Но дело вовсе не в этом, а в том, что каждый волосок, будь то белый или черный, вырастает из фолликула (он же мешочек, он же волосяная луковица) с клетками меланоцита (это было обнаружено еще в 2005 году).

И вот эти самые клетки вырабатывают пигмент меланин, определяющий цвет кожи (шкуры) и волос (шерсти). Чем больше меланина, тем темнее цвет, а в случае с зебрами одни фолликулы вырабатывают меланин на полную мощность, а другие полностью отключили его производство.

Иными словами, "заводская настройка" зебр диктует, чтобы белые полоски были на черном фоне.

Но зачем в мире животных, где камуфляж играет далеко не последнюю роль, нужна такая контрастная окраска? Каро и его коллеги еще в прошлом году пришли к выводу, что зебрам в принципе незачем маскироваться от хищников - они легко могут убежать от них, а вот слепни - совсем другое дело. От них не убежишь, и они являются переносчиками смертельных для зебр болезней.

В ходе экспериментов с лошадьми (те же зебры, только без полосок) ученые выяснили, что слепни избегают садиться на животных, покрытых попонами в шашечку или полосочку, и ничего не имеет против одноцветных попон.

"В мире очень мало млекопитающих с такими контрастными полосками, как у зебры, - поясняет Каро. - Так что я полагаю, функция отпугивания слепней уникальна именно для этих представителей семейства лошадиных, поскольку они особенно предрасполождены к заболеваниям, которые разносят в Африке кровососущие насекомые".