Nauka w skrócie: od pływania z głowicami młotów po walkę z jedzeniem

Face facts: scientists are investigating the unusual head shape of this shark species


Plusy i minusy pływania z młotkiem

Ludzie żartują sobie, pytając konie: „Dlaczego ta pociągła twarz?” Powinniśmy przekierować to pytanie do młota rekiny. Ich słynne przedłużenia głowy, zwane głowicami, mogą mierzyć trzy stopy od oka do oka. I naukowcy wciąż starają się dokładnie określić, jakim celom służą.

ZA nauka opublikowane w Raporty naukowe zbadali, jak dziwnie ukształtowane czaszki rekinów wpływają na ich pływanie. Chociaż głowica głowicowa pomagała w manewrowaniu, nie wydawała się generować siły nośnej. W rzeczywistości dodało to dużo oporu – do tego stopnia, że ​​niektóre młoty mogą potrzebować około 10 razy większej siły niż inne rekiny, aby przedostać się przez wodę, mówi Glenn R Parsons, oceanograf biologiczny i specjalista od rekinów z University of Mississippi i jeden z autorów nowego artykułu.

Posiadanie młotka zamiast głowy ma pewne zalety. Większość ekspertów zgadza się, że szeroko rozstawione oczy, nozdrza i elektroreceptory, które są możliwe dzięki kształtowi głowicy głowowej, pozwalają myśliwym lepiej zlokalizować ofiarę. Głowy mogą również służyć jako broń – biologowie zaobserwowali, że samica wielkiego młota używa łopatki do tłuczenia płaszczki.

Ale musisz się zastanawiać, jak to jest pływać z tym czymś.

Aby to zbadać, Parsons i jego współpracownicy zwrócili się ku obliczeniowej dynamice płynów. Istnieje co najmniej osiem gatunków młotów. Naukowcy objęli badaniami wszystkie osiem gatunków, skanując laserowo głowy zachowanych okazów muzealnych, aby „uchwycić fizyczny kształt w najdrobniejszych szczegółach” – mówi Parsons. Każda zdigitalizowana głowa została następnie umieszczona w wirtualnym podwodnym środowisku, umożliwiając naukowcom pomiar ciśnienia, oporu i przepływu wody. Następnie zrobili to samo dla kilku gatunków rekinów z bardziej typowymi spiczastymi głowami.

Naukowcy odkryli, że kiedy łeb głowowy młota był równy – jak to jest typowe podczas pływania – nie generuje siły nośnej.

Ale gdy tylko głowica głowicowa została odchylona w górę lub w dół, siła szybko weszła do gry, umożliwiając szybkie wznoszenie lub opadanie. To pomaga wyjaśnić, dlaczego młoty są „znacznie bardziej zwrotne niż typowy rekin”, mówi Parsons, który uważa, że ​​umiejętność może pomóc im się podnieść jedzenie z dna morskiego.

Panurgus banksianus, znany również jako duża kudłaty pszczoła(iStock)

Spotkaj pszczołę z bardzo dużym mózgiem

Panurgus banksianus, duża kudłata pszczoła, żyje samotnie, zagrzebana w piaszczystych łąkach w całej Europie. Duża kudłaty pszczoła ma również bardzo duży mózg.

Podobnie jak ssaki czy ptaki, gatunki owadów tej samej wielkości mogą mieć różne wyposażenie wewnątrz głowy. Naukowcy odkryli pewne czynniki związane z rozmiarem mózgu u zwierząt z kręgosłupem.

Ale u owadów czynniki napędzające wielkość mózgu były bardziej tajemnicą. W badaniu opublikowanym w Postępowanie Royal Society B, naukowcy przeanalizowali setki mózgów pszczół w poszukiwaniu wzorów. Wydaje się, że pszczoły stosujące specjalistyczne diety mają większe mózgi, podczas gdy zachowania społeczne wydają się nie mieć związku z wielkością mózgu. Oznacza to, że jeśli chodzi o owady, zasady, które kierowały ewolucją mózgu innych zwierząt, mogą nie mieć zastosowania.

„Większość mózgów pszczół jest mniejsza niż ziarenko ryżu” – mówi Elizabeth Tibbetts, biolog ewolucyjny z University of Michigan, która nie brała udziału w badaniach. Ale, jak mówi, „pszczoły radzą sobie z zaskakująco złożonymi zachowaniami z małymi mózgami”, co sprawia, że ​​ewolucja mózgów pszczół jest szczególnie interesującym tematem.

Ferran Sayol, biolog ewolucyjny z UCL, i jego współautorzy zbadali te maleńkie mózgi 395 samic pszczół należących do 93 gatunków ze Stanów Zjednoczonych, Hiszpanii i Holandii. Badacze ścinali głowy każdemu owadowi i używali kleszczy, aby usunąć jego mózg.

Jeden wzorzec, który się pojawił, dotyczył związku między rozmiarem mózgu a czasem trwania każdego pokolenia pszczół. Pszczoły, które każdego roku przechodzą tylko przez jedno pokolenie, mają większe mózgi w stosunku do rozmiaru ciała niż pszczoły z wieloma pokoleniami w roku.

Spojrzenie na dietę pszczół ujawniło bardziej zaskakującą tendencję.

U ptaków „wiemy, że gatunki o szerszej diecie mają zwykle większe mózgi” – mówi Sayol. Znalezienie i spożywanie szerokiej gamy produktów spożywczych może wymagać dużego mózgu. Jednak Sayol mówi: „Znaleźliśmy coś przeciwnego w pszczołach”. Największe mózgi były u dietetyków, takich jak wielka kudłata pszczoła kochająca aster.

Sayol przypuszcza, że ​​szeroka dieta może być mniejszym wyzwaniem dla pszczół niż dla ptaków, ponieważ wszystkie pszczoły żywią się kwiatami. Pszczoła z szeroką dietą może wlecieć na pole i wypić pierwszy napotkany nektar. Ale pszczoła ze specjalną dietą może być zmuszona dostrzec swój ulubiony kwiat, o specyficznym kolorze i zapachu, pośród całego pola podobnych kwiatów – zadanie to może wymagać więcej rozumu.

Większe mózgi zostały również powiązane z zachowaniami społecznymi u naczelnych i innych ssaków. Ale naukowcy nie znaleźli żadnego związku między wielkością mózgu a tym, czy pszczoła żyła w ulach jak pszczoły miodne, czy też była samotnikiem, jak nasz wielkomózgowy aster-zjadacz.

Najwcześniejsze dowody wyprawy wikingów pochodzą z miejsca pochówku datowanego na około 750 r.n.e. w Salme w Estonii(CC / domena publiczna)

Wikingowie byli bardziej skomplikowani, niż mogłoby się wydawać

Publiczna fascynacja Wikingowie obecnie jest na wysokim poziomie, z kilkoma aktualnymi serialami telewizyjnymi dostępnymi do krwawego upijania się. Ale Wikingowie nigdy tak naprawdę nie wyszli z mody, czy to jako czysta rozrywka, czy ze względu na ich prawdziwe znaczenie historyczne.

Od czasu do czasu uczeni przypominają opinii publicznej, że ludzie, których nazywamy Wikingami, nie myśleli o sobie jako o grupie i pochodzili głównie, choć nie powszechnie, z obszaru geograficznego, który obecnie nazywamy Skandynawią. Wiek Wikingów, od około 750 do 1050 lat, obejmował brutalne naloty, intensywny handel i handel oraz prawdopodobnie większość ludzi pozostających w domu na farmie.

Obecnie jedno z najbardziej obszernych badań genetycznych starożytnego DNA, jakie kiedykolwiek przeprowadzono, zasadniczo wzmocniło obecne historyczne i archeologiczne rozumienie Wikingów, ale także oferuje kilka niespodzianek związanych z ich podróżami i odkrywa przejmujące osobiste historie. Dziewięćdziesięciu badaczy, kierowanych przez Eske Willerslev, starożytnego specjalisty DNA z Uniwersytetu w Kopenhadze, poinformowało o tym w czasopiśmie Natura na ich analizie genomów 443 starożytnych ludzi z Europy i Grenlandii.

Opierając się na analizie DNA i porównaniu z nowoczesnymi populacjami, odkryli, że ludzie podobni genetycznie do współczesnych Duńczyków i Norwegów generalnie udawali się na zachód podczas nalotów i handlu, podczas gdy ludzie „podobni do Szwedów” kierowali się głównie na wschód. Odkrycia opierają się na grobach najeźdźców lub handlarzy w Anglii, Irlandii, Estonii i innych krajach.

Okazało się jednak, że był to tylko ogólny wzorzec. Czasami grupy podobne do szwedzkich kierowały się na zachód, a inne na wschód.

Odkryli również znaczną zmienność genetyczną w starożytnych szczątkach, wskazującą na migrację południowych Europejczyków przed epoką Wikingów na obszar Dania, co podważa wszelkie wyobrażenia o jednej nordyckiej tożsamości genetycznej.

Najwcześniejsze dowody ekspedycji wikingów pochodzą z miejsca pochówku datowanego na około 750 r. N.e. w Salme w Estonii, gdzie pochowano dwa statki Wikingów; siedmiu mężczyzn w jednym, 34 w drugim, z bronią, prowiantem, psami i drapieżnymi ptakami. Nikt nie wie, czy to był nalot, czy nieudana ekspedycja dyplomatyczna lub handlowa, ale wydaje się, że mężczyźni zostali zabici gwałtownie i pochowani jako wojownicy.

Analiza DNA wykazała, że ​​czterech mężczyzn było braćmi i byli spokrewnieni z piątym mężczyzną, być może wujem. Jeden z autorów raportu, Neil Price, archeolog z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, mówi: „Podejrzewaliśmy, że robisz nalot ze swoją rodziną, ale to pokazuje, że naprawdę to zrobili”.

Firmy szukają sposobów na wykorzystanie grzyba jako alternatywy dla skóry (Gwinty śrub)

Ta motocyklowa kurtka w kształcie grzybka nigdy nie wyjdzie z mody

Tradycyjnie istnieją dwa sposoby wykonania skórzanej kurtki. Jeden dotyczy krowy i zajmuje lata. Inny dotyczy tkaniny syntetycznej i wymaga plastiku. Ale jest trzecia opcja: grube płaty tkanego grzyba, wyhodowanego przez kilka tygodni na wszystkim, od trocin po odpady rolnicze.

„Trochę to czuje i pachnie trochę jak grzyb, ale wygląda jak kawałek starej skórzanej kurtki” – mówi Alexander Bismarck, materiałoznawca z Uniwersytetu Wiedeńskiego.

W ciągu ostatniej dekady firmy w Stanach Zjednoczonych, Indonezji i Korei reklamowały skórę z grzybów jako etyczny i przyjazny dla środowiska zamiennik zarówno skóry krowiej, jak i plastiku. Wcześniej nie było zbyt wielu badań na poparcie ich twierdzeń. Ale badanie opublikowane przez Bismarcka i jego współpracowników w Zrównoważony rozwój przyrody stwierdza, że ​​skóry grzybowe całkiem nieźle sobie radzą, jeśli chodzi o wszechstronność i zrównoważony rozwój.

Noszenie skóry z grzybów nie oznacza noszenia grzybkowej kurtki motocyklowej. Zamiast tego jest zrobiony z maty grzybni, leżącej pod spodem nitkowatej sieci korzeni, z której wyrastają owocniki po deszczu. Te maty grzybni łatwo rosną na prawie każdym materiale organicznym.

Od lat pięćdziesiątych XX wieku wynalazcy zaczęli zgłaszać patenty oparte na matach grzybiczych jako materiale na papier, opatrunki na rany i wiele innych produktów, ale nigdy w pełni się nie przyjęli, mówi Mitchell Jones, główny autor i naukowiec z Uniwersytetu Wiedeńskiego. Technologia.

Ale w ostatniej dekadzie firmy takie jak MycoWorks i Bolt Threads zaczęły produkować i sprzedawać produkty ze skóry grzybowej.

„W przypadku skóry jesteś ograniczony do skóry, którą zwierzę wytwarza w ciągu swojego życia, podczas gdy maty grzybni można hodować zgodnie ze specyfikacjami” – mówi Sophia Wang, współzałożycielka MycoWorks.

Bismarck twierdzi, że potencjał niestandardowych materiałów jest ogromny, ponieważ różne rodzaje grzybów mają różne właściwości, takie jak wytrzymałość i wodoodporność, i potencjalnie można wybierać spośród milionów gatunków.

Skóra grzybowa jest również potencjalnie bardziej zrównoważona niż inne źródła skóry. Proces garbowania jest energochłonny i wytwarza sporo odpadów szlamowych – a produkcja skór syntetycznych wymaga plastiku, który obejmuje olej. „Otrzymujesz organizm biologiczny, który będzie wykonywał za Ciebie całą produkcję, więc nie ma rzeczywistego zapotrzebowania na energię” – mówi Jones.

„Nie wymaga światła. A kiedy już masz ten materiał, możesz go przetworzyć zgodnie z dość prostą obróbką chemiczną w porównaniu do tego, co normalnie robisz przy garbowaniu skóry. ”

Nie chciałbyś tego zjeść przypadkowo …(Getty)

Czasami jedzenie walczy z powrotem

Spoglądając przez mikroskop w 2016 roku, Dania Albini spojrzał na zjadającą glony pchłę wodną. Jego jelita wydawały się pełne i zielone z połkniętymi malutkimi maluszkami Chlorella vulgaris glony. Ale zauważyła również jasnozielone plamki tego fitoplanktonu w nieoczekiwanym miejscu: w worku z czerwiem roślinożercy.

„Byłem naprawdę zaskoczony, że je tam zobaczyłem” – mówi Albini, ekolog wodny z Uniwersytetu Swansea w Walii.

W miarę kontynuowania kolonizacji algi otoczyły jaja maleńkiego stworzenia, zabijając je i powodując mniej noworodków, zgodnie z badaniami prowadzonymi przez Albini i opublikowanymi w Royal Society Open Science. Ponieważ algi nadal żyją, naukowcy podejrzewają, że Chlorella zastosować strategię ofensywną w przeciwieństwie do typowej obrony, aby chronić się przed roślinożercami.

„Nie spodziewasz się, że jedzenie zaatakuje drapieżnika w ten sposób” – mówi Albini. „Oczekujesz tego od pasożyta, ale nie od jedzenia. To jest fascynujące."

Fitoplankton to zwykle jednokomórkowe organizmy fotosyntetyczne, które stanowią podstawę wodnych łańcuchów pokarmowych. Wśród nich są mikroalgi Chlorella vulgaris które unoszą się na powierzchniach stawów i jezior, dzięki czemu są łatwym pokarmem dla szeroko rozpowszechnionych zooplanktonu Daphnia magna. Aby odstraszyć pasące się, niektóre mikroalgi tworzą kolce, uwalniają toksyny lub skupiają się do rozmiarów większych, niż może połknąć drapieżnik.

Ale czasami, Chlorella przedostają się do wnętrza ciała pasącego się – nie w brzuchu jako pożywienie, ale do komory, w której znajduje się potomstwo zooplanktonu. Woda krąży w tej komorze lęgowej i dostarcza młodym ludziom tlen i składniki odżywcze oraz wydaje się przyciągać niektóre komórki glonów. W tej komorze naukowcy odkryli podczas eksperymentów laboratoryjnych naśladujących pewne warunki naturalne, algi były żywe i mogły się podwoić w obfitości.

Kiedy glony zdołały skolonizować komorę lęgową, zooplankton ledwo produkował jakiekolwiek zdolne do życia jaja. Kam Tang, ekolog od planktonu również ze Swansea i współautor badania, uważa, że ​​„biologiczny klej”, Chlorella komórki, które produkują, pomogły im przylegać do siebie nawzajem i prawdopodobnie do komory lęgowej i jaj, tłumiąc większość następnego pokolenia zooplanktonu.

Dlaczego Chlorella zaangażować się w to szkodliwe wtargnięcie? Naukowcy sugerują, że ta strategia przestępcza może chronić komórki glonów przed wypasaniem i na dłuższą metę spowodować zmniejszenie populacji zooplanktonu w jeziorach.

Ale nie wiadomo, czy na żywo Chlorella wewnątrz Daphnia komory lęgowe rzeczywiście wydostają się do wody lub pozostają w pułapce?

„Nie ma powodu, aby zakładać, że jest to korzystne dla alg” – mówi Dieter Ebert, biolog ewolucyjny z Uniwersytetu w Bazylei w Szwajcarii, który nie brał udziału w badaniu. „Nie mają szans się wydostać”.



Source link