Про «слух» і «нюх» у рослин, паразитів світу флори, дрони на службі у науки, динозаврячі яйця та рак у цих найдавніших рептилій – в рубриці «З перших вуст» науково-популярної програми «Клятий раціоналіст», що виходить на однойменному Youtube-каналі, розповіли виконувач обов’язків наукового співробітника відділу ботаніки Національного науково-природничого музею НАН України кандидат біологічних наук Олексій Коваленко, науковий співробітник лабораторії молекулярної генетики рослин відділу геноміки та молекулярної біотехнології Інституту харчової біотехнології та геноміки НАН України кандидат біологічних наук Юлія Красиленко, науковий співробітник відділу нейрохімії Інституту біохімії імені О.В. Палладіна НАН України кандидат біологічних наук Кирило Пиршев і науковий співробітник відділу фізіології промислових мікроорганізмів Інституту мікробіології і вірусології імені Д.К Заболотного НАН України кандидат біологічних наук Олена Лівінська.
 Олексій Коваленко (фото: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=2275707352478058&set=t.100002783861134&type=3&theater) |
«Рослини не мають нервової системи і слуху, але нещодавнє дослідження «нічної свічки», або ж енотери Друммонда (родом із Північної Америки), показало, що вона все ж реагує на звуки, – говорить Олексій Коваленко. – Вдень цю рослину запилюють бджоли, вночі – нічні метелики. Вона приваблює запилювачів яскравожовтими квітками та великою кількістю нектару. Але виготовлення ласощів для комах є доволі витратною справою у світі флори. Крім того, воно створює ризики мікробного зараження, а також вторгнення великих комах та інших тварин, які, радше, зламають квітку, аніж запилять її. Саме тому деякі рослини продукують нектар дозовано. За підрахунками науковців, за 3 хв після припинення дзижчання бджоли «нічна свічка» збільшує секрецію нектару на 20%. Бджоли ж миттєво відгукуються на це, відвідуючи головно квітки, що відреагували на комах. Що стосується механізму цієї реакції, то, на думку вчених, основну роль у такій чутливості відіграє сама квітка, оскільки в ній утворюються механорецепторні білки. Сприйняттю звуку сприяє, можливо, й особлива форма квітки, яка нагадує чашу. Та головні дослідження чутливості цієї квітки до звуку ще попереду. Відкритим залишається й питання про те, наскільки поширене це явище серед квіткових рослин».
* * *
«Поворотним пунктом в еволюції хребетних стала поява амніотичного яйця – завдяки оболонці-амніону, яка захищає ембріон від висихання. Згодом цей еволюційний винахід було вдосконалено жорсткою механічною оболонкою. Це дозволило плазунам по-справжньому колонізувати наземне середовище 300 млн років тому, – веде далі Олексій Коваленко. – На відміну від яєць із твердою кальцієфікованою оболонкою, м’якші яйця давніх ящірок і рептилій значно рідше потрапляють до геологічного літопису. Перше яйце динозавра знайшли 1859 року, згодом їх розшукали у різних куточках планети.
Динозаврячі яйця особливі й цікаві з двох причин. По-перше, переважна більшість таких знахідок походять із періоду пізньої Крейди – тріасові та юрські відклади майже порожні на них. По-друге, більшість яєць динозаврів належать лише кільком систематичним групам – динозаврам-тероподам, гігантським зауроподам і качкодзьобим гадрозаврам. Крім того, всі знахідки дуже не схожі між собою. Наприклад, у велетенських зауроподів вони мають круглу форму, а видовженіші й більш звичні для нашого ока характерні для динозаврів-тероподів. Найновіші палеонтологічні дослідження пояснюють дивовижну різноманітність яєць динозаврів тим, що кальцієфіковані яйця виникали у цій групі тварин незалежно аж тричі! Річ у тім, що яйця прозауропода – музауруса (пізній Тріас) та протоцератопса (пізня Крейда), що містили ембріон, були м’якими. Наявність у динозаврів м’яких яєць, які дуже проблематично кам’яніють, може пояснювати їхню (яєць) відсутність у тріасовому та юрському періодах.
Одночасно з яйцями музауруса та протоцератопса було виявлено дивне м’яке яйце на одному з антарктичних островів, у морських відкладеннях віком 68 млн років. Це яйце, завбільшки з регбійний м’яч, є найбільшим із відомих науці – за розмірами його перевершують тільки яйця деяких зауроподів і гігантського вимерлого птаха – епіорніса. Оскільки науковці натрапили лише на шкаралупу без ембріона, то з точністю віднести яйце до певної систематичної групи неможливо. Відкривачі припускають, що воно належало мозазаврам – морським рептиліям. Раніше науковці вважали, що всі морські рептилії (включно з дельфіноподібними іхтіозаврами й довгошиїми плезіозаврами) були живородними – з однієї простої причини: такі гігантські тварини не могли виповзти на суходіл і відкласти там яйце. Але цілком могли відкласти м’яке яйце, що швидко розвивається, на мілководді. Та з відкриттям м’яких яєць у справжніх динозаврів переконливості набуває й інша гіпотеза: можливо, знайдене в Антарктиді яйце, насправді було відкладено на суходолі й після вилуплення динозаврика шкаралупа потрапила в море, певний час промандрувала у водній товщі та, урешті-решт, опинилась у морських відкладеннях. Розв’язати цю загадку допоможе тільки відкриття нових яєць – зі збереженими ембріонами».
 Юлія Красиленко (фото – з Facebook-профілю вченої: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10156268787021916&set=pb.720156915.-2207520000..&type=3&theater) |
««Вампіри» та «пірати» рослинного світу – рослини-паразити – завжди привертали уваги своїм чудернацьким виглядом і способом існування, – розповідає Юлія Красиленко. – До екологічної групи організмів, що відмовилися від самостійного життя та потребують прикріплення до рослин-господарів, – належать, наприклад, такі відомі види, як омела, рафлезія Арнольда та стрига. Паразитичний контакт із рослиною-господарем вони встановлюють за допомогою специфічного органу – гаусторії, котра забезпечує «крадіжку» паразитом води, поживних речовин і продуктів фотосинтезу господаря. Одночасно з цим відбувається взаємообмін вірусами – збудниками різних захворювань, а також сигнальними сполуками.
Одним зі стеблових паразитів вищих рослин є повитиця – представниця роду Сuscuta, жмут якої зовні нагадує пасмо вигорілого волосся або варені макарони під томатним соусом. Вона не має ні листя, ані коріння, і виглядає як присоска із хвостиком. Повитиця занесена до Всесвітнього переліку карантинних бур’янів і належить до факторів ризику першого класу, оскільки пригнічує ріст рослин-господарів і переносить низку фітовірусів. Недаремно вона має дуже промовисті народні назви – «чортів браслет», «пекельний бур’ян» і навіть «повія». І хоча коло жертв повитиці дуже широке, перевагу вона віддає здебільшого культурним рослинам, іноді не гребуючи, однак, і бур’янами. У перший тиждень після проростання один із кінців повитиці впирається в субстрат, а другий – вільний верхній – здійснює обертальні рухи проти годинникової стрілки, намагаючись вловити речовини-атрактанти, за якими розпізнає потенційного господаря (така властивість називається хеморецепцією). Виявивши «жертву», повитиця кілька разів обкручується довкола неї, ніби закидаючи лассо, й утворює присоску-гаусторію. Якщо знайти господаря не вдається, паразит гине.
Нещодавно група науковців із Центру молекулярної біології рослин у Тюбінгені (Німеччина) з’ясувала, що клітинні механізми відповіді рослин-господарів на взаємодію з рослинами-паразитами та з патогенними мікроорганізмами – подібні. Першим кроком до вивчення цих механізмів стало відкриття рецептора CuRe1, чутливого до специфічного білка повитиць. Тобто, саме наявність цього рецептора визначає, чи буде рослина-господар сприйнятливою до атак паразитичної рослини. Вчені сподіваються, що подальші дослідження за цим напрямом дозволять розробити точні й ефективні засоби контролю щодо повитиці й багатьох інших карантинних бур’янів».
* * *
«Останнім часом роботу біологів рослин і паразитологів, як і багатьох інших науковців, суттєво полегшили безпілотні літальні апарати (дрони), – продовжує Юлія Красиленко. – Наприклад, дослідницька група Челсії Вуд із лабораторії екології паразитів морських та прісноводних екосистем Університету Вашингтону (США) використовує їх для боротьби з паразитарними інфекціями. Одним із їхніх наукових інтересів є так звана молюскова гарячка, або шистосомоз, який лютує у країнах Африки, Азії та Південної Америки. Збудниками цього захворювання є пласкі черви – кров’яні сисуни з роду Schistosoma. Проміжні господарі шистосом – прісноводні равлики, кінцеві – ссавці (включно з людиною) та птахи. Дрони ж застосовуються для моніторингу заплав річок (зокрема в Африці, а саме – в Сенегалі) з метою виявлення типів рослинних угруповань, асоційованих із прісноводними равликами, та передачі зібраної оцифрованої інформації епідеміологічним службам, які потім спрямовують своїх фахівців до місць поширення цих рослин для подальшого контролю резервуарів інфекції.
Роботизовані літуни уможливлюють і так звану вертикальну ботаніку – збір інформації про рослини у важкодоступних місцях – на скелях чи віддалених гірських вершинах. Так, на Ка́уаї – одному з островів Гавайського архіпелагу в заповіднику Лімахулі було повторно знайдено ендемічний гібіскус Hibiscadelphus woodii, який вважався зниклим іще від 1991 року – відразу потому, як його відкрили. Вочевидь, у низинах гір його з’їли кози, котрі є інвазивним видом, тож популяції цієї рослини вдалося зберегтися тільки у високогір’ї, на неприступних скелях чи в урвищах».
 Кирило Пиршев (фото – з особистого архіву науковця) |
«За допомогою комп’ютерної томографії, гістології та радіоізотопного аналізу було досліджено гомілкову кістку центрозавра, який жив на території сучасної Канади 77-75 млн років тому, й виявлено у нього сліди онкологічного захворювання. Це не перший подібний випадок в історії науки (раніше вже досліджувалися рештки тиранозавра й викопної черепахи віком близько 200 тис. років), але він показовий, адже для встановлення діагнозу дослідники використали мультипараметричний набір інструментів, який дозволив відкинути традиційні припущення про переломи, склеротичні ушкодження тощо. Велика інвазія раку по всій кістці говорить про те, що він розвивався впродовж значного періоду життя тварини і, можливо, встиг метастазувати в інші системи організму. Аналогічно розвинена остеосаркома у пацієнта людини, яка не лікується, безумовно, була б смертельною. Оскільки цю технологію успішно апробовано й налагоджено – з’ясування того, скільки ще викопних тварин мали схожі діагнози, тепер лише питання часу», – зазначає Кирило Пиршев.
 Олена Лівінська (фото – з Facebook-профілю вченої: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=3092133054180139&set=pb.100001504250264.-2207520000..&type=3&theater) |
«Однією з малодосліджених тем залишається проблема поширення мікропластику – часточок пластику розміром до 5 мм. Але те, що вже відомо про нього зараз, – мікропластик може уражати кишківник і печінку. Проте небезпечний він не тільки цим, – пояснює Олена Лівінська. – Учені Екстерського університету (Велика Британія) показали, що мікропластик може становити чималу інфекційну загрозу.
Річ у тім, що в природі не буває порожніх поверхонь – усі вони, як правило, вкриті біоплівкою, тобто шаром мікроорганізмів. Бактерії, які існують у біоплівці, стійкіші до дії факторів зовнішнього середовища й антибактеріальних речовин і, загалом, краще зберігають життєздатність, а якщо живуть на мікропластику, то ще й отримують нагоду подорожувати на значні відстані. Завдяки цьому вони можуть у великих кількостях потрапляти з одного куточка земної кулі в інший. Як показують результати досліджень, мікропластик, що плаває в океані (його там так багато, що на позначення цього явища навіть застосовується термін «пластикосфера»), переносить кишкову паличку та бактерії роду Vibrio. Точних даних про те, наскільки небезпечним це може бути для здоров’я і життя людей, наразі ще немає. Але є переконливі дані про те, що ці патогени шкодять аквакультурі. Не дбаючи про подальшу долю вмісту нашого сміттєвого відра, ми не лише істотно забруднюємо довкілля, а й ризикуємо знову зустріти цей вміст – уже перетвореним – на своїй тарілці».
* * *
Відеозаписи доступні за посиланнями: