Опишите способы адаптации черепахи

Черепахи

Характерной особенностью черепах является панцирь, состоящий из выпуклого спинного ( карапакс ) и плоского брюшного ( пластрон ) щитов. Оба щита соединяются боковыми перемычками либо кожей. Основу панциря составляют кожные окостенения, а также рёбра и позвонки. Бугристые утолщения придают карапаксу повышенную прочность.

Прочный панцирь значительно уменьшает подвижность сухопутных черепах; их медлительность вошла даже в поговорки. А вот у морских черепах брюшной щит может быть даже расчленён на части, что увеличивает свободу движения ног, головы и хвоста. Дополнительной адаптацией к жизни в воде можно считать плавательные перепонки на лапах пресноводных черепах и ластообразные конечности у морских черепах.

Череп у черепах сплошной, височные дуги отсутствуют. Зубов нет, челюсти покрыты роговыми пластинками, похожими на клюв. Шейные позвонки позволяют изгибать голову, чтобы спрятать шею под панцирь.

Появление панциря привело к значительным изменениям в строении внутренних органов. Мускулатура туловища в большой степени атрофировалась, ног и шеи – наоборот, развилась. Рёберное дыхание для черепах невозможно; воздух заглатывается при помощи подъязычного аппарата. У мягкотелых черепах развито кожное дыхание.

Головной мозг черепах и органы чувств развиты плохо. Малоподвижному образу жизни соответствует и низкая скорость обмена веществ.

Черепахи появились в конце триаса; их предками были примитивные котилозавры. Наибольшего распространения они достигли в меловом и палеогеновом периодах. Современные черепахи разделяются на более чем десять семейств; их около 300 видов. Размеры самой крупной – кожистой черепахи – превышают 6 м; зелёная черепаха может весить до 350 кг.

Черепахи живут до 100 лет. Часть из них обитает на суше, где роет норы. Другие черепахи живут в море, выходя на берег только в период размножения. Но большинство черепах ведёт полуводный образ жизни в реках, озёрах и болотах. В неблагоприятные периоды (зима, засуха) эти черепахи могут впадать в спячку. Могут несколько месяцев обходиться без пищи. На втором-третьем годах жизни наступает половозрелость; яйца откладываются в песок.

Некоторые черепахи употребляются человеком в пищу. Численность многих видов сократилась; в настоящее время они находятся под охраной.

Источник

Опишите способы адаптации черепахи

Поздравляем с черепахой! Обеспечиваем наилучший уход за домашними животными, предоставляем рекомендации, которые акклиматизируют и сохранят здоровье питомца.

Интернет-магазин зоотоваров Зоокул в Киеве продаёт все, что нужно для черепах. Мы прилагаем усилия, чтобы обеспечить животных и хозяев товарами высокого качества. Продукцию выбираем из-за конкретных преимуществ, которые они предлагают по сравнению с аналогичными товарами других производителей.

Делимся многолетним опытом, чтобы люди создали лучший дом для черепахи. Если хотите что-то конкретное, чего нет на сайте, пожалуйста, спросите нас, и мы найдём это.

Черепахи требуют обширного пространства и регулярного обслуживания, чтобы оставаться здоровыми. Правильное содержание и кормление имеет значение для здоровья и долголетия черепах.

Черепахи НЕ вырастают до размера вольера. Черепаха перерастёт маленький аквариум, обычно через год или два!

Черепахи – не социальные существа и не нуждаются в друге. Они не скучают в одиночестве и счастливее, если человек не беспокоит вниманием. Помещают и более одной черепахи в один аквариум, хотя есть виды, которые более агрессивны, а некоторые дерутся, и модель поведения выяснится только в каждом конкретном случае.

Черепахи переносят сальмонеллёз (как и все рептилии). Эти бактерии живут в их ЖКТ, и попадают в окружающую среду, когда черепахи ходят в туалет. Обычно это безвредно до тех пор, пока соблюдают правила ухода.

ВСЕГДА хорошо мойте руки с мылом и водой после прикосновения к рептилии. Никогда не берите еду в рот после обращения с черепахой, если не вымыли руки. Если используете мыло, маловероятно заразиться сальмонеллой. Больше шансов получить с продуктами питания из магазина, чем через черепах, если моете руки.

Черепахи – это не лучшие домашние животные для детей младше 6-8 лет. Однако если родители ухаживают за черепахой и контролируют игру ребенка с животным, это допустимо. Подростки теряют интерес к «новой игрушке», и забота о питомце достаётся родителям. Имейте это в виду, когда решили купить черепаху.

Оборудование

Поддержание здоровья черепахи намного проще и меньше работы, если куплено нужное оборудование. Инвестируйте с мыслью о будущем. При правильном подходе к хобби уход облегчается. Чем дешевле оборудование, тем больше времени и усилий уходит на черепаху.

Требования к уходу:

Жильё – доступно несколько вариантов. Черепахи живут в различных видах вольеров.

Рекомендуем виварии, поскольку они являются ЕДИНСТВЕННОЙ средой обитания, разработанной с учетом особенностей черепах. Продаём террариумы разных размеров и конфигураций для буквально любой черепахи. Они легкие в уходе, устанавливают в помещении или на улице, и не так травмируют психику черепахи, как аквариумы. Вивариумы обеспечивают наземное и водное пространства в одном корпусе, идеальны для ВСЕХ видов черепах.

Аквариумы (например, аквариумы с рыбами или черепахами) являются наиболее распространенными (хотя и не идеальными) вольерами. Предоставляют достаточное пространство для большинства видов, но, как правило, обходятся дорого, если большая черепаха или держат несколько черепах вместе.

Кроме того, аквариумы не идеальны по многим причинам. Черепахи не понимают концепцию стекла и пытаются плавать и ходить по нему, что вызывает ненужный стресс. Также сложно поддерживать температурные зоны, и воздух застаивается, что приводит к проблемам с дыханием.

В аквариуме трудно сделать участки суши, куда взрослая черепаха выбирается из воды, чтобы высохнуть и погреться. Предметы тяжелые, трудны в уходе и не предназначены для черепах. Преимущество – возможность видеть питомца из любой точки комнаты. Тем не менее, рекомендуем среду обитания, которая подходит для черепахи, а не владельца.

Освещение

Необходимы два разных типа света: тепла и УФ. Рекомендуем зажимные лампы на керамической основе, поскольку они лучше выдерживают тепло и служат дольше.

Установленная над областью купания лампа накаливания необходима черепахе для регулировки температуры тела. Рептилии хладнокровны и внешние источники тепла поддерживают здоровье.

УФ-освещение важно для обработки витаминов и питательных веществ, особенно кальция. Без кальция у черепах развивается метаболическая болезнь костей, от которой черепаха не оправится полностью, и профилактика обойдётся дешевле.

Предлагаем ультрафиолетовые лампы для рептилий. Свет для растений не достаточно хорош. В качестве альтернативы, вместо УФ-ламп используйте 15-30 минут солнечного света в день, но это приведёт к перегреву черепахи. Обратите внимание, УФ лампы заменяют каждые 6 месяцев или около того.

Площадь земли

ВСЕ черепахи нуждаются в площади с землей. Некоторым водным видам нужна лишь небольшая площадь, чтобы полностью выйти из воды, высохнуть и погреться в свете и тепле лампы накаливания. Другие черепахи ходят по земле, исследуют, или откладывают яйца.

Акватория

ВСЕМ черепахам нужна вода. Водные виды нуждаются в большом количестве воды, чтобы плавать и поддерживать здоровье. Черепахи быстро перерастут небольшие виварии, и 250 литров воды – минимальный размер для ОДНОЙ взрослой особи. Некоторым видам нужно НАМНОГО больше воды. Черепахам нужны небольшие мелководные участки, где они гуляют по воде, пьют и купаются.

Фильтрация

Здоровой черепахе необходима чистая пресная вода. Рекомендуем небольшие погружные фильтры для черепах или неглубокие чаши, которые ежедневно меняют. Для водных видов рекомендуем как минимум 2-кратную фильтрацию в литрах воды.

Для акватории 250 л требуется фильтр на 500 л. Слишком много фильтрации не бывает. Рекомендуем внешние фильтры. Без фильтра воду меняют каждый день или два. Фильтр канистра позволяет не менять воду целый месяц.

Черепахи требуют разнообразия в питании и нуждаются в растительных диетах. Большинство живут на гранулах в качестве основы рациона. Большинство коммерческих пеллет является хорошим выбором. От них меньше беспорядка и легче поддержание чистоты воды.

Черепаха не должна питаться каждый день, если это не детеныш. Инстинкт подсказывает кушать, когда они видят еду. Поэтому едят часто, если часто предлагают корм. Рекомендуем детенышей кормить раз в день.

Через пару месяцев переходите на питание через день, потом на каждый третий день. Взрослых черепах в среднем кормят 2-3 раза в неделю порциями не более размера головы или, сколько съедает за 5-10 минут.

Медленный устойчивый рост лучше, чем быстрый. Кормите в отдельном контейнере и собирайте излишки пищи примерно через 5 минут, чтобы сохранить чистоту воды. Травоядных черепах кормите ежедневно. Высокое качество зелени и содержание клетчатки, а так же кальций и витамины важны. Продаём полноценные диеты для черепах в Украине – это сбалансированные гранулы с большим количеством зелени. Добавки кальция и витамины предлагайте черепахам 1-2 раза в неделю.

Место для купания

Тут черепаха самостоятельно регулирует тепло под «солнцем» (источником света или тепла над террариумом). Для водных рептилий это может быть что угодно – от плавучей декорации или островка до сложных надводных платформ. Взрослые водные черепахи слишком велики для того, чтобы купаться на платформах, и для них нужно что-то сделанное специально.

Аксессуары (необязательно, но рекомендуем):

Розетки с заземлением, которые предотвращают поражение электротоком. Каждый раз, когда электричество и вода, это хорошая идея. Падающая в аквариум лампа убьёт человека или черепаху;
Таймер включает/меняет «день/ночь», что делает черепаху счастливой и снижает счета за электричество;
Удлинитель значительно расширить возможности;
Укромные места, где черепаха спрячется, если напугает человек или сородич;
Воздушный насос сохранит качество воды и полезен, если в аквариуме ещё живёт рыба;
Живые растения — большинство аквариумных растений хорошо себя чувствуют рядом с черепахами. Питомцы лакомятся растениями, но флора влияет на качество воды и засоряет фильтры;
Субстрат — гравий, песок и большие речные камни. У каждого материала свои плюсы и минусы, в зависимости от вида черепахи, которую выберите;
Цифровые весы для отслеживания здоровья и роста. Детенышей взвешивают еженедельно, взрослых проверяют каждые несколько недель или каждый месяц. Потеря 10% от массы тела – индикатор проблемы. У взрослых самок весы показывают развитие яиц и откладывают ли они.

Когда придёте домой:

Черепаха испытывает стресс, поэтому оставление в покое в первый день – хорошая идея. Нужно время, чтобы осмотреть новый дом. Через 1-2 дня предлагайте еду. Многие черепахи сразу согласятся, некоторым потребуется еще несколько дней для адаптации.

В течение недели черепаха начнёт питаться. Если отказывается, значит, надлежащая обстановка или не предлагают еду, которой черепаха питалась раньше.

В первую неделю рекомендуем оставлять черепаху в одиночестве большую часть дня. Постепенно они начнут греться и кушать. Вскоре попросят корм и будут рады видеть хозяина.

Источник

Эволюционное превосходство черепах

22 октября 2019

Эволюционное превосходство черепах

Более выносливое животное побеждает в гонке

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Медленные? Беспомощные? Невзрачные? Вовсе нет! Черепахи — это животные, которые пережили несколько массовых вымираний, климатические сдвиги, падение пары-тройки астероидов в течение всей жизни нашей планеты. Кажется, что они живучей тараканов. Конечно, это неспроста — существует множество генетически обоснованных преимуществ черепах. В данной статье вы узнаете, благодаря чему они устойчивы к старению, стрессу и заболеванию раком.

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Эта работа опубликована в номинации «Сколтех» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

Давайте познакомимся

Мы с вами изучим молекулярную эволюцию гигантских черепах, обитающих в основном на Галапагосских островах, где, согласно легендам, когда-то сам Чарльз Дарвин катался на спине одной из них. Известно, что гигантские черепахи с длиной панциря около 1 м обитают на атолле Альдабра, который входит в состав Сейшельских островов. В мировом же океане обитают кожистые черепахи размером 2,5 м (!) [1]. Они значительно отличаются от других черепах, а их эволюция идет по отдельному пути еще со времен мезозоя [2].

Гигантские черепахи с островов Галапагос и Альдабра разделились c общим предком около 40 миллионов лет назад, а с человеком более 300 миллионов лет. Размер популяции абингдонской слоновой черепахи (рис. 1а), эндемика Галапагосских островов, снижался в течение последних миллионов лет, а популяция сейшельских гигантских черепах (рис. 1б) испытывала значительные колебания в течение всего периода [3]. Это может быть связано с изменениями климата, падением метеоритов или извержениями вулканов. По моему мнению, главный враг гигантских черепах — человек, хотя мы можем стать настоящими друзьями буквально на все времена.

Рисунок 1а. Примеры разнообразного мира черепах. Абингдонская слоновая черепаха.

Рисунок 1б. Примеры разнообразного мира черепах. Сейшельская гигантская черепаха.

Рисунок 1в. Примеры разнообразного мира черепах. Дальневосточная черепаха.

Рисунок 1г. Примеры разнообразного мира черепах. Пустынный западный гофер.

Рисунок 1д. Примеры разнообразного мира черепах. Аргентинская черепаха.

Рисунок 1е. Примеры разнообразного мира черепах. Красноухая черепаха.

Немного из истории

А давайте вспомним, что было около 200 млн лет назад: суперконтинент Пангея только начал раскалываться, площади внутриконтинентальных водоёмов сокращались, а пустынные ландшафты наоборот развивались. И где-то в местах современной Европы (а точнее, в Южной Германии) и Таиланде гулял четырехугольный проганохелис с длиной панциря до 1 м (рис. 2) [4]. Размер — впечатляющий, но видали и больше. В качестве защиты черепахи использовали шипы и колючки на шее, что, к сожалению, не позволяло им полностью спрятаться под панцирем, но было эффективным орудием в защите от хищников.

Рисунок 2. Проганохелис

Исходя из условий среды обитания, проганохелис был вынужден обороняться от своих естественных врагов, что нельзя сказать о современных островных черепахах. Достаточно сложно напасть на животное высотой 1 м, длиной в 1,5 м, весом 300 кг, да еще и в панцире, которое обитает на изолированном острове. Однако с 16 века в результате открытия Галапагосских островов, колонисты и мореплаватели использовали крупных черепах в качестве «живых консерв» [5].

Как мы уже догадались, гигантские черепахи с Галапагосских и Сейшельских островов представляют собой один из наиболее ярких примеров гигантизма. И вот, в 2011 году британский журнал Biology Letters опубликовал статью об изучении этого явления [6]. Ученых заинтересовал вопрос эволюции размеров черепах. Они собрали данные о максимальных длинах панциря для 226 различных видов (рис. 3), а потом построили филогенетическое дерево (рис. 4). Также они рассчитали оптимальные размеры для черепах из разных мест обитания, а именно для пресноводных, морских, островных и материковых.

Без систематизации знаний невозможно понимание целостности и полноты науки. Построение филогенетических деревьев необходимо для представления таксономии различных видов, имеющих одного предка. Если вы захотите построить такое дерево, вам понадобятся данные:

Палеонтологии.
Морфологии и физиологии.
Молекулярной эволюции (изучения изменений высококонсервативных белков в ходе эволюции).

После глубокого анализа этих данных вы сможете создать диаграмму, отражающую изменения генетических макромолекул родственных групп во времени.

Рисунок 3. а — Значения натурального логарифма длины панциря 226 видов черепах, выбранных учеными из литературных данных для построения филогенетического дерева. б — Зависимость длины панциря от мест обитания, где красным цветом выделены значения оптимальных размеров.

В результате подбора различных моделей филогенетической реконструкции была сконструирована следующая дендрограмма — один из типов филогенетических деревьев (рис. 4).

Рисунок 4. Цвета ветвей указывают на среды обитания: пресноводные (синий), морские (зеленый), материковые (красный) и островные (оранжевый). Приведены примеры видов из каждой среды обитания.

Исходя из полученных данных, можно предположить, что гигантизм черепах начал развиваться в конце палеогена. В то время: снизилась среднегодовая температура планеты [7], увеличилось разнообразие млекопитающих [8], в результате продолжавшегося расхождения континентов Южная Америка и Австралия полностью обособились от остального мира [9].

Скорее всего, большие размеры черепах были необходимы для миграции на значительные расстояния и выживания на засушливых территориях с ограниченным доступом к ресурсам, что может быть связано с повышенной способностью к долгому голоданию.

Гигантизм — не проблема в защите от рака!

Если вы — крупное позвоночное, которое может дожить до 200 лет, то наверняка слышали о парадоксе Пето, если нет — можете почитать об этом на «Биомолекуле» [10]. Согласно этому парадоксу, увеличение размеров тела животного приводит к низкой вероятности заболевания раком. Почему так происходит? Казалось бы, чем больше клеток в организме — тем выше риск возникновения неполадок в их делении. Оказывается, крупные позвоночные (а также животные-долгожители) используют дополнительную защиту от рака. Примечательно, что опухоли, как полагают [3], очень редки у черепах.

Группа замечательных ученых под руководством Адалжизы Каккони (Adalgisa Caccone) из Йельского университета и Карлоса Лопес-Отина (Carlos Lуpez-Otín) из испанского университета Овьедо провела глубокий анализ генома гигантских черепах [3]. Они секвенировали геномы Одинокого Джорджа и представителя Сейшельских черепах, после чего сравнили их между собой и с известными последовательностями генов смешной дальневосточной черепахи (рис. 1в), пустынного западного гофера (рис. 1г), человека и других животных. Несомненно, я не могла обойти стороной их безмерный труд, поэтому буду упоминать их работу несколько раз.

Так вот, генетики из пяти разных стран обратили внимание на 400 онкогенов-кандидатов (куда входили еще и супрессоры опухолей) гигантских черепах. Большая часть этих генов была достаточно консервативна по отношению к аминокислотному составу в сравнении с другими организмами, но ученые заметили некоторые изменения (рис. 5а):

Дупликации некоторых генов — супрессоров опухолей, например SMAD4, NF2, PML, PTPN11 и P2RY8.
Увеличенное число копий гена PRF1, кодирующего белок перфорин. Этот белок входит в состав Т-лимфоцитов и естественных киллеров организма. Перфорин участвует в создании канала через мембрану патогенных клеток, по которой цитолитические белки проникают на вражескую территорию и вызывают ее самоуничтожение.
Накопление генов, ограничивающих работу MYCN и SET. Последние регулируют рост и дифференцировку клеток, а при нарушении экспрессии генов-супрессоров, могут привести к возникновению опухоли.

После дупликации гена в одной его копии накапливаются мутации, которые приводят к возникновению нового гена (за счет замены одного азотистого основания на другое или процессов рекомбинации), а другая копия сохраняет прежние функции, необходимые для выживания. Именно дупликации генов способствовали дивергенции гемоглобина и миоглобина, что привело к возникновению других глобинов [11], о которых я писала выше.

Рисунок 5. а — Гены абингдонской слоновой черепахи и сейшельской гигантской, влияющие на процессы старения и устойчивости к раку, классифицированные в соответствии с их механизмом действия. В таблицах указаны количества копий генов (цифры) и соответствующие гены долголетия, и гены-супрессоры опухоли, обнаруженные у разных видов. Звездочки обозначают события псевдогенизации . Цветные точки представляют наличие нескольких вариантов. б — Диаграммы Венна, на которых изображены отношения между генами, связанными с раком, старением и иммунитетом.

После процесса дупликации генов, любая из полученных копий может перестать функционировать — стать псевдогеном. Этот процесс и называется псевдогенизацией.

Исходя из полученных результатов, ученые пришли к выводу о том, что у черепах усилен контроль иммунной системы, а множественные изменения числа копий генов препятствуют возникновению механизмов самопроизвольного роста опухоли.

В нашем непростом мире на механизмы развития рака могут оказывать влияние такие факторы, как продолжительность жизни, размер тела, среда обитания, физиология, скорость обмена веществ, а также температура окружающей среды (что особенно актуально в связи с нынешним изменением климата). Удобным объектом для изучения восприимчивости к раку считаются [12] именно черепахи, так как в их кладе могут находиться крупные и мелкие виды, морские и сухопутные, что позволяет использовать этих невинных существ в изучении влияния экологических, молекулярных и эволюционных критериев на защиту от рака и подавление опухолей. Например, гигантские галапагосские черепахи могут весить до 100 раз больше и жить в 3–5 раз дольше, чем их ближайший живой родственник аргентинская черепаха, от которой они отделились около 3–4 миллионов лет назад.

Долго жить — не запретишь

Одна из форм естественного отбора называется положительным , потому что он стремится к фиксации полезных для популяции признаков. В качестве доказательства положительного отбора в эволюции гигантских черепах группа генетиков из разных стран выделила 43 гена [3]. К ним относятся:

AHSG принимает участие в процессе захвата необходимых для жизнедеятельности клетки гидрофильных молекул, развитии мозга и формировании костной ткани.
TDO2 кодирует фермент, который играет важную роль в метаболизме триптофана. Напомню, что именно из триптофана в мозге человека образуется серотонин.
MVK участвует в синтезе фермента, который способствует образованию холестерина (из него образуются стероидные гормоны и желчные кислоты, необходимые для нормального развития и переваривания жиров соответственно). Также этот фермент помогает производить вещества, используемые в дифференцировке клеток, образовании цитоскелета и др.

Несмотря на редкое выявление, положительный отбор играет важную роль для генетиков, так как может свидетельствовать о недавней дупликации генов-предшественников, которая привела к возникновению белков с новыми для данной популяции функциями и структурой.

Мутации в генах, влияющих на обмен веществ, привели к замедлению процессов метаболизма, что, в свою очередь, могло стать причиной долгожительства этих рептилий.

А теперь поподробней о метаболизме.

Процесс старения организма делает невозможным поддержание клеточного гомеостаза, что приводит к нарушению метаболических процессов. Как вы уже могли догадаться, у черепах и здесь кроется свой «туз в рукаве», а точнее — под панцирем.

Интересной находкой оказались мутации в генах, регулирующих метаболизм глюкозы и участвующих в энергетическом обмене:

Дупликации GSK3A (p.R272Q — вариант фенотипа, когда аргинин (R) в 272 положении заменяется на глутамин (Q)), который кодирует фермент, участвующий в регуляции процессов приема и передачи информации в клетках. Вовлечен в поддержание гомеостаза глюкозы. Также он регулирует выработку пептидов, провоцирующих болезнь Альцгеймера [13].
Удвоение GAPDH. Он кодирует фермент, играющий ключевую роль в производстве энергии, а также восстановлении ДНК и апоптозе клеток [3].
Отсутствие гена NLN. Потеря этого гена у мышей привела к более полному усвоению глюкозы и повышенной чувствительности к инсулину [14].

Благодаря этим изменениям черепахи могут поддерживать свой клеточный гомеостаз в течение долгого времени, что позволяет им жить долго и счастливо.

Еще одну отличительную особенность гигантских черепах нашли в митохондриях, где были обнаружены две мутации — p.Q366M и p.M487T. Они влияют на функционирование гена ALDH2 [3]. Этот ген кодирует митохондриальную альдегиддегидрогеназу, участвующую в метаболизме спиртов и перекисном окислении липидов, помимо других процессов детоксикации. Интересно то, что мутация p.Q366M, которая приводит к изменению НАД-связывающего сайта фермента ALDH2, встречается исключительно у гигантских галапагосских черепах, но не у их континентального близкого родственника аргентинской черепахи. Подобные изменения стимулируют процессы детоксикации организма, что опять-таки способствует продлению жизни! Совместно с изменениями генов NLN и GAPDH, которые также кодируют ферменты, связанные с функционированием митохондрий, эти мутации могут препятствовать возникновению митохондриальных дисфункций, приводящих к ускоренному старению.

Для генетического анализа долголетия черепах, группа ученых выбрала 500 генов, которые, по их предположению, могли принимать участие в процессах старения [3]. В итоге они выявили изменения нескольких генов, основной функцией которых является поддержание целостности генома (рис. 6).

Во-первых, это дупликация NEIL1 (рис. 6а) — гена ключевого белка, участвующего в эксцизионной репарации оснований , что препятствует повреждению молекул активными формами кислорода [3].
Во-вторых, дупликация RMI2 (рис. 6а). Этот ген необходим для регуляции процесса расхождения сестринских хроматид и восстановления повреждений в молекуле ДНК [15].

Механизм восстановления повреждений азотистых оснований молекул ДНК по причине воздействия активных форм кислорода, алкилирования, ионизирующих излучений и др.

Рисунок 6. а — Дупликации генов и предполагаемые места изменения функций, обнаруженные у абингдонской слоновой черепахи, сейшельской гигантской черепахи и других видов. б — Сайты, выделенные в XRCC6 и DCLRE1B.

Экспрессии этих двух генов приводят к уменьшению количества белков, участвующих в упаковке нитей ДНК, и расщеплению поли(АДФ-рибоза)-полимераз (PARP), что указывает на снижение уровня повреждения ДНК. Ученые утверждают, что этот результат согласуется с гипотезой о том, что NEIL1 и RMI2 могут регулировать силу механизмов репарации ДНК [3].

XRCC6

В результате существования в сходных условиях разные организмы могут приобрести схожие признаки вне зависимости от их близкого родства. Например, органы, выполняющие одну и ту же функцию у разных животных, приобретают одинаковую форму.

В-четвертых, изменение в гене DCLRE1B (p.R498C) (рис. 6а), который вместе с TERF2 (рис. 6б) защищает теломеры от негомологичного соединения концов. Этот процесс может привести к образованию хромосом с двумя центромерами, разрывающимися во время митоза. Поддержание определённой длины теломер, без укорачивания, можно назвать «регуляторным механизмом долголетия черепах».

В-пятых, увеличение копий гена EEF1A1. Этот ген кодирует белок, участвующий в доставке аминокислот от тРНК до рибосомы в процессе биосинтеза белков [3].

Кроме того, мутация в гене MIF может привести к образованию дисульфидных связей, ингибирующих внутриклеточные сигналы. Мутация в гене IGF1R влияет на функционирование факторов роста IGF1 и IGF2. В частности, модель белка IGF1R абингдонской черепахи показала (рис. 7), что аминокислота в 724-м положении расположена на поверхности белка, а наличие остатка аспарагиновой кислоты (D) вместо аспарагина (N) изменяет электростатическое поле молекулы. Уникальное изменение IGF1R, по мнению ученых [3], может являться материалом для изучения клеточных механизмов, лежащих в основе долголетия этих рептилий. Интересно, что генетики также обнаружили короткую делецию в кодирующей области IGF2R, что приводит к потере двух аминокислотных остатков. Учитывая, что мутации IGF2R человека связаны с долголетием, можно предположить, что у черепах они проявляют аналогичный эффект.

Рисунок 7. Множественное выравнивание последовательности белка IGF1R вокруг участка 724-й аминокислоты у абингдонской слоновой черепахи, сейшельской гигантской черепахи и других видов. Для сравнения приведены смоделированные поверхности IGF1R человека (вверху справа) и абингдонской черепахи (внизу справа) вокруг одного и того же участка. Отрицательно заряженные области изображены красным цветом, положительно заряженные области — синим.

Стресс? Нет, не слышали

Мало того, что черепах можно считать самой древней группой рептилий, так они еще могут адаптироваться к экстремальным условиям среды обитания. Например, западная расписная черепаха выживает при полном отсутствии кислорода в организме и частичном замораживании во время спячки [16]. Она просто контролирует процесс производства и потребления молекул АТФ [17]!

А помогли ей в этом сравнительно медленные темпы молекулярной эволюции глобинов [18]. Суперсемейство глобинов возникло 400 миллионов лет назад [19]. Сейчас известно о восьми типах глобинов, которые можно найти у разных позвоночных. Удивителен тот факт, что черепахи до сих пор являются единственными известными позвоночными с полным репертуаром глобинов (рис. 8). Данный феномен позволяет провести сравнительный анализ экспрессии всех восьми глобинов в одном виде. Это необходимо для глубокого изучения функций этих белков и устойчивости черепах к кислородному голоданию.

Разные типы глобинов отличаются по структуре, функциям и эволюционной истории. Известные гемоглобины (Hbs) и миоглобины (Mbs) служат для переноса и хранения O₂. Однако глобины также имеют другие функции и могут участвовать в производстве и разложении оксида азота, детоксикации активных форм кислорода или передаче внутриклеточных сигналов.

Рисунок 8. Распределение глобинов среди позвоночных

Существуют три вида глобинов, которые есть не у всех:

глобин X (GbX) является мембраносвязанным глобином в нервной системе, не был найден у птиц и млекопитающих;
функции глобина Y (GbY) определить достаточно трудно, так как пока недостаточно изучены особенности его синтеза и его таксономическое распределение, хотя известно, что он отсутствует у большинства млекопитающих;
глобин E (GbE) — участвует в процессах окислительного метаболизма в сетчатке глаз, обнаружен только у птиц и некоторых рептилий.

Потеря некоторых глобиновых генов может быть частично объяснена физиологическими изменениями, когда необходимость в конкретном глобине исчезает или его заменяет другая молекула, а также случайными изменениями в геноме.

Атака извне

Контроль над собственным телом достигается аскетами в течение многих десятилетий. Для достижения аналогичных результатов черепахе необходимо родиться. Размер — близок к оптимальному, метаболизм — под присмотром, рак — не беда. Но что насчет коварных вирусов и бактерий?

Генетики провели анализ 891 генов, участвующих в функционировании иммунитета гигантских черепах [3]. Они обнаружили дупликации, которые отсутствуют у млекопитающих.

Двенадцать копий гена PRF1, в то время как у большинства млекопитающих и банкивской джунглевой курицы — всего одна копия, а у североамериканского красногорлого анолиса — две.
Дупликации генов APOBEC1, CAMP, CHIA и NLRP, которые участвуют в защите от вирусов, микробов, грибов и паразитов.
Несколько вариантов гена MIF, который кодирует белок лимфокин. Он принимает участие в иммунном ответе на бактериальные инфекции. Экспрессия этого гена в очагах воспаления регулирует функции макрофагов в защите хозяина за счет подавления противовоспалительной активности глюкокортикоидов [20].

Получается, что у черепах увеличено количество генов, входящих в систему врожденного иммунитета. Отсюда можно сделать вывод, что увеличение количества копий определенных генов может усилить иммунный ответ организма. А именно врожденный иммунный ответ происходит по принципу спецназа — быстро и эффективно: через считанные минуты после проникновения в организм большинство патогенов обнаруживается и обезвреживается, а спустя несколько часов враг полностью повержен.

И ещё одна

Никос Поулакакис (Nikos Poulakakis) и Дэниэль Эдвардс (Danielle L. Edwards) из Йельского университета описали новый вид гигантской черепахи с острова Санта-Крус в 2015 году [21]. Слово «новый» здесь означает «давно забытый старый» — на самом деле этот вид черепах просто находится на другом конце острова (куда было лень дойти раньше), а внешне они очень похожи (рис. 9). Как отдельный вид черепах оказался на другом конце острова? Я не знаю, а вы можете предложить свои варианты в комментариях.

Рисунок 9. а — Байесовская сеть, восстановленная из набора данных, включающая все уникальные гаплотипы контрольного региона мтДНК из сохранившихся и вымерших видов, а также три музейных образца гигантских галапагосских черепах. Цифры на ветвях указывают на вероятностный вывод. Представлены только значения узловой поддержки для основных линий. Красный и зеленый цвета идентифицируют музейные образцы, проанализированные в настоящем и предыдущих исследованиях соответственно. б — Сеть гаплотипов, показывающая матрилинейное (прослеживание родства по материнской линии) разнообразие, восстановленное по 70 последовательностям гигантской сантакрусской черепахи, 51 последовательности линии черепахи донфаусто и 2 — чатамской. Двадцать пять предполагаемых мутаций разделяют гаплогруппы донфаусто и сантакрусской черепах.

Новый вид был назван «черепаха донфаусто» в честь отставного галапагосского лесничего по имени Фаусто Льерена Санчес (дона Фаусто). Этот человек посвятил 43 года оказанию помощи в спасении находящихся под угрозой исчезновения черепах.

Так вот, ученые провели байесовский филогенетический анализ (рис. 9а), используя все ранее обнаруженные гаплотипы определенной области мтДНК сохранившихся и вымерших галапагосских черепах. В результате оказалось, что черепахи с острова Санта-Крус (донфаусто (рис. 10а) и гигантская сантакрусская (рис. 10б)) родственниками не являются! Согласно родословной, черепахи донфаусто — близкие родственники гигантских чатамских черепах с Сан-Кристобаля (самого восточного из галапагосских островов) (рис. 10в), и вместе они являются сородичами абингдонской слоновой черепахи.

Пожалуй, самый часто используемый метод построения филогенетических деревьев. В принципе, байесовская теория принятия решений используется везде, где нужно что-то классифицировать. Предположили, что задача выбора решения представлена в терминах теории вероятности, а все вероятностные величины — известны. В филогенетике используют данные о последовательностях ДНК или белков и модели, описывающих процессы замещения нуклеотидов или аминокислот соответственно. Подробнее об этом методе можете почитать в статье «Как прочитать эволюцию по генам» [22].

Рисунок 10а. Черепаха донфаусто

Рисунок 10б. Гигантская сантакрусская

Источник

Опишите способы адаптации черепахи

Некоторые аспекты адаптации среднеазиатской черепахи к условиям эвритермии и длительной аноксии

Опишите способы адаптации черепахи

Опишите способы адаптации черепахи

Оборудование

Требования к уходу:

Освещение

Площадь земли

Акватория

Фильтрация

Место для купания

Аксессуары (необязательно, но рекомендуем):

Когда придёте домой:

Эволюционное превосходство черепах

Эволюционное превосходство черепах

Автор

Редакторы

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Давайте познакомимся

Немного из истории

Гигантизм — не проблема в защите от рака!

Долго жить — не запретишь

Стресс? Нет, не слышали

Атака извне

И ещё одна