Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Интересно о животных

  Все выпуски  

Интересно о животных



Марганец и кальций упрочнили коготки пауков

Немецкие и израильские биоинженеры изучили взаимосвязь между структурой, составом и механическими свойствами коготков тигрового блуждающего паука (Cupiennius salei) и пришли к выводу, что ионы марганца и кальция локально упрочняют их участки за счет перекрестного сшивания связывающих белков кутикулы. По устойчивости к трению коготки этого паука обгоняют многие органические биологические структуры и находятся на одном уровне с эмалью и перламутром.
Когти, жала и клыки животных долгое время совершенствовались для более успешного прокалывания жертвы, разрезания ее тканей и сцепления с поверхностью. Они, как и многие другие природные структуры, строятся из небольшого множества материалов: полисахаридов вроде хитина и целлюлозы, белков, подобных кератину, коллагену и фиброину, и минералов (карбоната и фосфата кальция и оксида кремния). Несмотря на это, механические свойства биоматериалов обширны, в основном за счет неоднородности состава и иерархичной архитектуры.
Примером такого материала может служить кутикула членистоногих. У пауков она лежит в основе коготков на лапках, а также хелицер. Коготки помогают им передвигаться, карабкаться и цепляться за грубые поверхности. А с помощью хелицер животное протыкает экзоскелет жертвы и впрыскивает под него яд. Кутикула состоит из нитевидной прокутикулы и внешней эпикутикулы. В них хитин-белковые волокна складываются либо в слои с параллельным направлением нитей, либо в структуру переплетенной фанеры, в которой направление хитиновых кристаллов меняется от слоя к слою.
Такое непостоянство структуры волокон приводит к значительным изменениям в механических свойствах кутикулы в разных частях тела одного животного. Более того, у пауков Cupiennius salei хелицеры локально упрочняются за счет перекрестного сшивания гистидиновых участков белков ионами цинка. Процессы минерализации в большей степени распространены у ракообразных, но и другие членистоногие аккумулируют ионы цинка, марганца и кальция в кутикулярных приспособлениях (например, у насекомых в жалах, челюстях и яйцекладах).
Механическое поведение кутикулы изучено в значительной степени, однако масштабного анализа взаимосвязи между ее структурой, свойствами и функциями проведено не было. Такой анализ позволил бы установить механизм адаптации к специальным функциям на уровне материала.
Мариам Тадайон и Яел Полити с коллегами из Института коллоидов и поверхностей Общества Макса Планка и Университета имени Бен-Гуриона смоделировали механическое напряжение на коготках Cupiennius salei и определили, как на их разных частях структура кутикулы адаптируется к нагрузкам, а затем сравнили адаптированные структуры хелицер и коготков паука с другими биологическими объектами.

Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Биологи разобрались, почему эквадорские лягушки не страдают от собственного яда

Биологи из Техасского университета в Остине выяснили, почему ядовитые лягушки из рода линялые листолазы (Epipedobates), содержащие один из самых опасных среди известных в живой природе нейротоксинов, не отравляют сами себя. Оказалось, что в этом им помогают мутации - замена всего трех аминокислот.
Маленькие земноводные из Эквадора - почти единственные в мире существа, содержащие нейротоксин эпибатидин, названный в их честь. Это вещество связывается с ацетилхолиновыми рецепторами в клетках нервной системы их врагов, крупных позвоночных, вызывая у них судороги, резкое повышение давления и смерть. Так лягушки защищаются от хищников. Второй обладатель этого яда неизвестен (предполагается, что это какое-то членистоногое), он также живет в лесах Эквадора.
Полная блокировка ацетилхолинового рецептора должна не только спасти от действия нейротоксина, но и помешать нормальной работе нервной системы самого хозяина, процессам обучения и запоминания. Чтобы понять, как земноводные сумели обойти эту проблему, биологи изучили ген рецептора, который связывается с эпибатидином, у 28 видов эквадорских лягушек этого рода. Некоторые из лягушек в этой выборке используют этот токсин, некоторые имеют другие типы ядов, а часть и вовсе не может похвастаться такой защитой.
Ученые установили, что замена всего трех аминокислот (маленьких «строительных кирпичиков» белка) из двух с половиной тысяч, составляющих рецептор, делает лягушек нечувствительными к эпибатидину. Кроме того, те три аминокислоты даже не касаются ядовитой молекулы, когда она связывается с рецептором, хотя подходят к ней близко. Мутации шли в два шага: сначала появлялся «блок» на восприятие яда, а потом - поддержка функции своего собственного ацетилхолина.
Но если ядовитость так выгодна, почему каждый вид животных не выработал свой собственный яд? «Наша работа показывает, что есть большое эволюционное ограничение для возникновения устойчивости к собственным токсинам, - отвечает на этот вопрос первый соавтор исследования Ребекка Тарвин. - Мы обнаружили, что эволюция наткнулась на то же самое изменение в трех разных видах лягушек независимо, и мне кажется, это довольно красивый механизм».
Ребекка относится к большой группе исследователей в Техасском университете, изучающей разные виды токсинов ядовитых лягушек и механизмы устойчивости к ним. Эта на первый взгляд не очень прикладная область на самом деле имеет большие медицинские перспективы: эпибатидин может работать как мощное болеутоляющее, не вызывающее привыкания. Другое возможное применение - лечение никотиновой зависимости, поскольку тип рецепторов в ней замешан тот же самый. Остается только понять, как изменить структуру токсина, чтобы избавиться от серьезных побочных эффектов.

Источник: https://indicator.ru/


Животные на Зооклубе: Собаки || Кошки|| Грызуны || Лошади || Дикие животные || Рыбы || Рептилии|| Птицы || Растения ФОТО животных ||


ПОДПИШИСЬ!

Рассылки Subscribe.Ru
Новости от Зооклуба
Интересно о животных
Собаки и кошки: консультации зоопсихолога

В избранное