Sikspārņa superspējas: atklāts lidojums, maņas un ģenētika

uzsākšana » Kultūra » Sikspārņa superspējas: atklāts lidojums, maņas un ģenētika

Kad kāds pirmo reizi ierauga sikspārni, bieži parādās stereotipi: noslēpumainas nakts radībasGandrīz leģendārs. Taču aiz mīta slēpjas dzīvnieks ar ārkārtējām spējām un nežēlīgu ietekmi uz vidi. Patiesībā jūs stāvat... vienīgais zīdītājs, kas spēj aktīvi lidot, gaisa akrobāts, kas apkaro kaitēkļus, izplata sēklas un apputeksnē augus, kas ir svarīgi mūsu uzturam.

Aizmirstiet domu, ka “tās ir aklas peles”. Sikspārņi — tas ir viņu kārtas nosaukums Chiroptera, kas nozīmē “spārnotā roka” — redz, dzird un pārvietojas ar precizitāti, kas pārsteidz zinātni. Turklāt viņu bioloģijā ir norādes uz ilgmūžība, izturība pret vīrusiem un zema vēža sastopamībaMēs aplūkosim viņu "superspējas" pa vienai, izmantojot pamatotus datus un elpu aizraujošus piemērus.

Lidojuma anatomija un biomehānika

Sikspārņa spārns būtībā ir ļoti modificēta roka: četri neticami izstiepti pirksti un funkcionāls īkšķis, ko savieno plāna, elastīga membrāna. Pateicoties šai arhitektūrai, spārns var salocīt, sagriezties un izliekties kā cimds, sasniedzot manevrus, ko nespēj veikt pat vismodernākie droni. Viņiem izdodas atdarināt ar tādu pašu smalkumu.

Spārna membrānu šķērso blīvs asinsvadu, nervu un cīpslu tīkls, un tā ir integrēta ar muskuļiem, kas burtiski "noenkurojas" pie ādas. Šis intīmais savienojums nodrošina milimetra precīzu spārna formas kontroli ar katru atloku: biomehānika runā par... "Pasīvā dinamika" kas vada daļu kustības, nepārslogojot smadzenes, optimizējot enerģiju un stabilitāti.

No pirmā acu uzmetiena tā izskatās pēc gludas ādas, bet to klāj sīki sensoriski matiņi. Šie matiņi uztver informāciju par gaisa plūsmu — smalkas ātruma, temperatūras, mitruma un turbulences izmaiņas —, lai acumirklī pielāgotu spārnu pozīciju. Ar to dzīvnieks spēj mainīt lidojuma modeļus lidojuma laikā un izvairās no šķēršļiem, it kā "lasītu" vēju.

Starp putniem un kukaiņiem sikspārņi lepojas ar iespaidīgu ātrumu: Meksikas brīvastes sikspārnis, kas sver tikai 10 gramus, horizontālā lidojumā ir sasniedzis ātrumu aptuveni 160 km/h. Tas ir pārsteidzoši, salīdzinot ar lielo piekūnu, kas šādu ātrumu sasniedz tikai nirstot; uz līdzenas zemes piekūns lido ar ātrumu no 65 līdz 95 km/h, tāpēc mazais sikspārnis ir līderis. autonomā un ilgstošā lidojumā.

Viņu panākumiem ir dziļas saknes: vecākās sikspārņu fosilijas ir aptuveni 50 miljonus gadu vecas. Šis evolūcijas lēciens pārveidoja mazos, četrkājainos, kukaiņēdājus zīdītājus par īstiem gaisa pavēlniekiem. Laika gaitā lidošana ne tikai veidoja viņu anatomiju, bet arī veicināja dziļas fizioloģiskas izmaiņas, kas saistītas ar viņu ārkārtīgi toleranta imūnsistēma un tā ievērojamais paredzamais dzīves ilgums.

Izmēru diapazons ir milzīgs. Ir sugas, kas ir tik sīkas, ka varētu iespraukties zem krekla kā kamene, savukārt gigantiskās "lidojošās lapsas" — daži kukaiņu ēdāji — sver vairāk nekā kilogramu un to spārnu platums tuvojas 1,8 metriem. Tās var dzīvot tūkstošiem cilvēku kolonijās alās vai pārkarēs vai arī dzīvot vientuļāku dzīvi atkarībā no sugas; šī ekoloģiskā elastība Tas daļēji izskaidro tās globālos panākumus..

Eholokācija, redze un orientācija tumsā

Lielākā daļa sikspārņu redz pelēkos toņos, taču tas nenozīmē, ka tie ir akli: daudzām sugām ir lielas, funkcionālas acis. Papildus šai redzei tiem ir arī dabisks sonārs: tie izstaro ultraskaņu, uztver atbalsis, kad tās atstarojas no objektiem, un rekonstruē apkārtnes trīsdimensiju attēlu. Šī sistēma ir tik precīza, ka daži var noteikt objektu, kas ir tik tievs kā cilvēka mati, vai saskatīt atšķirības atbalsīs. tikai dažas mikrosekundes.

Pārvietošanās pa pazīstamu mežu nav tas pats, kas orientēšanās lielos attālumos. Šeit rodas vēl pārsteidzošāka maņu kombinācija: sikspārņi izmanto acis, lai redzētu, hidrolokatoru, lai kartētu šķēršļus, magnētisko jutību kā iekšējo kompasu un — iedomājieties — polarizētu saules gaismu saulrietā, lai kalibrētu savu sistēmu. Šis pēdējais signāls, kas mums ir neredzams, dod tiem stabilu atskaites punktu, kaut ko līdzīgu... pārlūkprogrammas precizēšana.

Eleganti eksperimenti to pierāda. Kad magnētiskā polaritāte ap dzīvnieku tiek mainīta, tas kļūst dezorientēts, ja tests notiek naktī. Tomēr, ja manipulācija tiek veikta pirms saulrieta, sikspārņi "pārkalibrē" savu kompasu un lido pareizajā virzienā. Pat to apmānīšana ar spoguļiem, lai simulētu atšķirīgu saulrietu, nemaina rezultātu; tos vada modelis vakara debesu polarizācijanevis Saules šķietamais stāvoklis.

Turklāt to īpatnējā atpūtas poza — karājoties otrādi — ir paredzēta tikai efektivitātes labad. Tā kā to kauli nav dobi kā putniem, to pacelšanās no zemes nav optimāla. Palaišanās no sijas vai alas jumta augstuma ļauj tiem vienkārši uzsākt lidojumu. nokrītot un tad sitotātra un droša izeja briesmu gadījumā.

Daudzi zinātnieki ir iemīlējušies šajos dzīvniekos pēc tam, kad ir redzējuši tos darbībā. Inženiere un bioloģe Šerona Svarca stāsta, kā, pirmo reizi turot rokās lielu lidojošo lapsu, viņa zināja, ka veltīs savu karjeru sikspārņu lidošanas izpratnei: to akrobātika, skeleta uzbūve un spārnu vadība padarīja tos par... nenogurstoša savu studiju aizstāve.

Fizioloģiskās superspējas: vielmaiņa, imunitāte un ilgmūžība

Lidošana ir ārkārtīgi energoietilpīga. Mitohondriji darbojas ar pilnu jaudu, radot brīvos radikāļus, kas citiem zīdītājiem bojātu DNS un izraisītu iekaisumu. Sikspārņiem evolūcija ir pilnveidojusi mehānismus šī stresa mazināšanai: tie ir izstrādājuši priekšzīmīga pretestība radikāļiem un ārkārtēja iekaisuma reakcijas kontrole.

Sekas ir tādas, ka tie dzīvo daudz ilgāk, nekā paredzēts to izmēram: daudzas sugas sasniedz vairākus gadu desmitus. Šo ilgmūžību papildina fakts, kas intriģē medicīnas aprindas: sikspārņiem reti attīstās vēzis. Jaunākie pētījumi, piemēram, Ročesteras Universitātes pētījums, ir identificējuši pretvēža stratēģijas, kas ietver ļoti augstu p53 audzēja nomācošā gēna aktivitāti noteiktās sugās (piemēram, pundurbrūnajiem sikspārņiem ir divas aktīvas kopijas), kas spēj izraisīt bojāto šūnu apoptozi bez "pārspīlēšanas".

Ir novērota arī unikāla telomerāzes regulācija. Lai gan tā nodrošinātu ilgstošu šūnu proliferāciju, imūnsistēma un pats p53, šķiet, kontrolē jebkuras bīstamas šūnas. Interesanti, ka eksperimenti liecina, ka normālas sikspārņu šūnas var pārveidoties par ļaundabīgām šūnām relatīvi nedaudzos soļos, kas liecina, ka viņu "triks" nav absolūta barjera pret transformāciju, bet gan ļoti spēcīga audzēja nomākšana kas laikus atrisina problēmu.

Tie ir arī vīrusu tolerances meistari. Tie dzīvo kopā ar cilvēkiem nāvējošiem patogēniem, nesaslimstot, kas ir pamudinājis tādas pētnieces kā Dīannas Rīderes komandas uzdot jautājumu, kā viņi pārvalda šo līdzāspastāvēšanu. Galvenais ir delikāts līdzsvars starp imūno uzraudzību un iekaisuma kontroli, izvairoties no imūnās "vētras", kas nodara tik lielu kaitējumu citām sugām, vienlaikus... Tie iznīcina audzējus vai inficētas šūnas efektīvi.

Šīs idejas nav tikai bioloģiska kuriozitāte. p53 pastiprināšana, telomerāzes modulēšana nepieciešamības gadījumā un hroniska iekaisuma kontrole ir terapeitiskas pieejas, kas jau tiek pētītas onkoloģijā un veselīgas novecošanas jomā. Šajā ziņā sikspārnis ir pamācoša “dzīvā rokasgrāmata” par salīdzinošā medicīna.

Elites ģenētika: ko atklāj viņu genomi

Lai izprastu šo lielvaru izcelsmi, starptautisks konsorcijs (Bat1K) ir uzņēmies visu dzīvo sikspārņu sugu genomu sekvencēšanu. Viņu pirmie seši references genomi ir ārkārtīgi augstas kvalitātes, pat desmit reizes labāki nekā iepriekšējie, pateicoties Drēzdenes koncepta Genoma centra jaunākajām tehnoloģijām un jaunām montāžas metodēm, kas novieto katru daļu pareizajā pozīcijā un identificē gēni ar augstu precizitāti.

Salīdzinot šos genomus ar 42 citu zīdītāju genomiem, filoģenētiskās analīzes liecina, ka sikspārņi ir visciešāk saistīti ar grupu, ko sauc par Ferreungulata, kurā ietilpst plēsēji (suņi, kaķi, roņi), zvīņneši, vaļveidīgie un nagaiņi. Šis novietojums, ko atbalsta visaptverošas molekulārās kompleksi un modernas metodes, atbilst to atšķirīgo īpašību evolūcijai, kas tiem ir kopīgas ar šo lielo kladu. placentas zīdītāji.

Genomi ir arī pilni ar "vīrusu fosilijām": seno retrovīrusu integrētiem fragmentiem, kas kalpo kā vēsturisks arhīvs par iepriekšējām infekcijām. Sikspārņiem šo elementu daudzveidība ir īpaši plaša, kas liecina par ilgu koevolūciju ar patogēniem un palīdz izprast to toleranci. Pētnieki apgalvo, ka šis ieraksts ir noderīgs potenciālu zoonožu lēcienu prognozēšanai un turpmāko pētījumu vadīšanai. galveno sugu virusoloģiskā uzraudzība.

Vēl viens ievērības cienīgs atklājums ir pretvīrusu aizsardzībā iesaistīto gēnu saimju, piemēram, APOBEC3, evolūcija ar gēnu paplašināšanos un zudumiem, kas varētu būt uzlabojuši reakciju uz RNS vīrusiem. Augstas kvalitātes genomu esamība beidzot ļauj mums datēt dublēšanos un pārliecinoši apstiprināt zudumus, kas nav iespējams ar kompleksiem. nepilnīgs vai fragmentārs.

Ar šo datu arsenālu tagad ir iespējams izsekot tādu īpašību kā lidošanas spējas, eholokācijas spējas, iekaisuma kontroles spējas un novecošanās izturības ģenētisko pamatu. Kā uzsver vairāki konsorcija autori, šie "izsmalcinātie" genomi sniedz mums instrumentus, lai sikspārņu risinājumus pārvērstu idejās, kas piemērojamas cilvēkiem. cilvēku veselība un aizsardzība.

Planētas sabiedrotie un kā tos aizsargāt

Sikspārņi veido piekto daļu no pasaules zīdītāju sugām: vairāk nekā 1.400 sugu visos kontinentos, izņemot Arktiku. Ibērijas pussalā ir reģistrētas trīsdesmit piecas sugas, un tās visas ir kukaiņēdāji. Šī nevaldāmā apetīte ir svētība lauksaimniecībai un sabiedrības veselībai: daudzas sugas katru nakti aprij kukaiņus, kas atbilst viņu pašu svaram, un dažas patērē vairāk nekā paši sver. 1.200 odi stundāMazāk kukaiņu, mazāk pesticīdu un mazāk vektoru pārnēsātu slimību.

Augļu un nektāru ēdāji ir vienlīdz vērtīgi. Tie apputeksnē tādus kultūraugus kā banānus, mango, avokado, duriānus un tuksneša agaves; bez tiem daudzi augļi būtu retāki vai dārgāki. Tie arī izplata sēklas un palīdz atjaunot degradētos mežus. To izkārnījumi — slavenais guano, ko sauc arī par sikspārņu guano — dažviet tiek savākti to vērtības dēļ kā dabīgais mēslojums.

Un kā ar slavenajiem "vampīru" sikspārņiem? Ir tikai trīs hematofāgu sugas, un tie barojas ar mājlopu vai citu dzīvnieku asinīm, nevis cilvēku. Patiesībā to siekalas satur drakulīnu, antikoagulantu proteīnu ar medicīnisku pielietojumu sirds un asinsvadu slimību ārstēšanā. Pat šie negodprātīgie sikspārņi, Viņi sniedz noderīgas biomedicīnas zināšanas.

Ne tikai tās ir labas ziņas: tiek lēsts, ka aptuveni 20% sikspārņu sugu ir apdraudētas. To lielākie ienaidnieki ir dzīvotņu un nakšņošanas vietu zudums (mežizstrādes un urbanizācijas dēļ), traucējumi alās un bēniņos vairošanās vai ziemas guļas laikā, gaismas piesārņojums, kas tos dezorientē un pakļauj plēsējiem, insekticīdu lietošana, kas samazina to barības krājumus, sadursmes ar vēja turbīnu lāpstiņām un, arvien vairāk, Karstuma viļņu radītais karstuma stressPiemēram, Austrālijā tūkstošiem lidojošo lapsu ir gājušas bojā no karstuma dūriena ekstremālu laikapstākļu dēļ.

Tā kā viņu reproduktīvais ātrums ir zems, Bojāto populāciju atjaunošana prasa laikuTāpēc ir svarīgi rīkoties jau tagad, veicot vienkāršus un efektīvus pasākumus. Šeit ir daži praktiski ieteikumi ikdienas dzīvei, kas ir īpaši noderīgi Spānijā, kur mums ir tādas ekspertu organizācijas kā SECEMU:

• Ja mājā iekļūst sikspārnis Ja ir nakts, izslēdziet gaismu, aizveriet iekšdurvis un atstājiet tikai vienu izeju uz āru; tas drīz vien atradīs savu izeju. Ja ir diena un miers, uzmanīgi paceliet to ar cimdiem, ievietojiet kastē ar caurumiem, audumā un nelielā ūdens traukā; tumsā atveriet kasti uz loga vai balkona, lai tas varētu brīvi lidot.

• Ja tuvumā atrodat kolonijuIr iespējams mierīgi līdzāspastāvēt (un ar mazāk kukaiņiem). Jebkurā gadījumā sazinieties ar specializētām organizācijām, piemēram, SECEMU, lai novērtētu cieņpilnas un juridiskas darbības atkarībā no sugas un gada laika.

• Zināt nozīmē saglabātPiedalieties pilsoniskās zinātnes iniciatīvās, dalieties ar precīzu informāciju un palīdziet kliedēt mītus. Jo vairāk datu mums ir par viņu paradumiem un maršrutiem, jo ​​labāk mēs varam aizsargāt viņu atpūtas vietas un barošanās vietas.

Arī tiem ir sava īpaša diena: katru gadu 17. aprīlī tiek atzīmēta Sikspārņu novērtēšanas diena — brīnišķīga iespēja izcelt to vērtību un stiprināt to aizsardzību. Vietējā līmenī sikspārņu bunkuru uzstādīšana dārzos vai īpašumos, nevajadzīga apgaismojuma samazināšana naktī un insekticīdu lietošanas izvairīšanās ir nelieli soļi, ko varam spert. liela pozitīva ietekme.

Ja mēs saliekam visas daļas kopā — spārnus, kas ir elastīgas rokas, sensorus ādā, ļoti smalku hidrolokatoru un kompasu, kas kalibrējas ar polarizētu gaismu; smalki noregulētu vielmaiņu, unikāla imunitāte un zema uzņēmība pret vēziAtsauces genomi, kas izgaismo to vēsturi un aizsardzības mehānismus; un neaizstājama ekoloģiskā loma — aina ir skaidra: sikspārņi nav terora radības, bet gan neaizstājami mūsu ekosistēmu partneri un ideju avoti nākotnes biomedicīnai.

saistīto rakstu:

Leģendārie dzīvnieki: mīti, kriptozooloģija un simbolika