Naukowcy z Wrocławia i Krakowa badają dźwięki wydawane przez zestresowane rośliny
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ćmy decydują o tym, gdzie złożyć jaja na podstawie... dźwięków wydawanych przez rośliny – donoszą naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie. Okazuje się zatem, że nie tylko rośliny modyfikują swoje zachowanie, odbierając dźwięki wydawane przez owady – o czym pisaliśmy niedawno – ale również zwierzęta reagują na dźwięki wydawane przez rośliny. I podejmują na tej podstawie jedne z najważniejszych decyzji w ich życiu.
Izraelscy naukowcy z laboratoriów profesora Yossiego Yovela i profesor Lilach Hadany już przed dwoma laty odkryli, że zestresowane w wyniku niekorzystnych warunków środowiskowych rośliny emitują ultradźwięki. Wiele gatunków zwierząt jest w stanie je usłyszeć. Odkrycie to otworzyło nowe pole badawcze dotyczące akustycznej interakcji pomiędzy roślinami a zwierzętami.
Profesor Yovel i jego zespół wysunęli hipotezę że skoro rośliny wydają dźwięki słyszalne przez zwierzęta, to być może zwierzęta reagują na te dźwięki i odpowiednio się zachowują. Naukowcy skupili się więc na samicach ciem składających jaja na roślinach. Założyli, że owady będą chciały składać jaja na zdrowych roślinach, by larwy po wykluciu się miały dostęp do jak najlepszego pożywienia. Postanowili więc sprawdzić, czy owady złożą jaja na roślinach, które wydają dźwięki świadczące o tym, iż brakuje im wody.
W pierwszym eksperymencie, chcąc wyizolować element akustyczny od optycznego i zapachowego, naukowcy skonfrontowali ćmy z dwoma pudełkami. W jednym znajdował się głośnik odtwarzający dźwięk odwodnionego krzaku pomidora, z drugiego pudełka nie wydobywały się żadne dźwięki. Ćmy wyraźnie wybierały pudełko z głośnikiem, interpretując je jako żywą roślinę. To wskazało, że zwierzęta odbierają dźwięki wydawane przez rośliny i reagują na nie. Gdy bowiem naukowcy zneutralizowali organy ciem odpowiadające za odbieranie dźwięków, zwierzęta zaczęły traktować oba pudełka jednakowo, co pokazało, że ich preferencje opierały się właśnie na dźwięku, a nie innych sygnałach.
W drugim eksperymencie ćmy miały do czynienia z dwoma zdrowymi krzakami pomidorów. Przy jednym z nich ustawiono głośnik wydający dźwięki zestresowanej rośliny, drugi krzak nie wydawał dźwięków. Ćmy wybierały cichą roślinę. Najwyraźniej uznały ją za zdrową, a więc lepsze miejsce do złożenia jaj.
Podczas trzeciego eksperymentu samice znowu miały do czynienia z dwoma pudełkami. W jednym znajdował się samiec, który emituje ultradźwięki podobne do tych emitowanych przez rośliny. W tym przypadku samice nie wykazywały żadnych preferencji i składały jaja na obu pudełkach.
Na podstawie tak przeprowadzonych badań naukowcy stwierdzili, że samice reagują na dźwięki wydawane przez rośliny i na tej podstawie decydują o miejscu złożenia jaj. Jesteśmy przekonani, że to dopiero początek. Interakcje akustyczne pomiędzy roślinami a zwierzętami są bez wątpienia znacznie bardziej bogate, stwierdzają badacze.
Źródło: Female Moths Incorporate Plant Acoustic Emissions into Their Oviposition Decision-Making Process, https://elifesciences.org/reviewed-preprints/104700
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Loma Linda University, uczelni wyższej prowadzonej przez Adwentystów Dnia Siódmego, przedstawili pierwsze dowody wskazujące, że towarzystwo grzechotnika wpływa uspokajająco na innego grzechotnika. Przeprowadzone badania pokazały, że u zestresowanego węża mamy do czynienia ze zjawiskiem społecznego przekazu emocji – buforowania społecznego – czyli sytuacji w której obecność towarzysza zmniejsza stres. Zjawisko to jest szeroko opisywane głównie u ludzi i innych ssaków. Teraz wiemy, że występuje też u węży.
Gdy zwierzęta doświadczają silnego lub chronicznego stresu dochodzi do wydzielania hormonów, zmieniających prace układu nerwowego, odpornościowego i zachowanie. Niektóre zwierzęta potrafią modulować reakcję na stres w obecności innych przedstawicieli swojego gatunku. To buforowanie społecznego nie było dotychczas dokładnie badane w przypadku gadów czy innych zwierząt prowadzących samotny tryb życia.
Lukę tę postanowili uzupełnić naukowcy z Loma Linda University. Wykazaliśmy, że gdy dwa węże są razem i doświadczają stresu, nawzajem buforują swoją reakcję. Podobnie jak ludzie, którzy lepiej radzą sobie, gdy wspólnie doświadczają stresu. Nigdy wcześniej nie zaobserwowano takiego zjawiska u żadnego gatunku gada, mówi doktorantka Chelsea Martin, główna autorka badań.
Naukowcy prowadzili eksperymenty na 25 przedstawicielach gatunku Crotalus helleri. Zwierzętom przymocowano elektrody monitorujące pracę serca, a testy prowadzono według trzech scenariuszy: gdy umieszczano je w wiadrze same, gdy razem z nimi leżała gruba lina i gdy był tam drugi wąż. Po 20 minutach w zakrytym wiadrze, gdy zwierzę się uspokoiło, naukowcy celowo je stresowali i obserwowali, jak wpływało to na ich puls, jak długo wracał on do normy i jak długo zwierzę porusza grzechotką.
Okazało się, że buforowanie społeczne nie tylko ma miejsce u węży, ale nie ma różnicy pomiędzy osobnikami żyjącymi na nizinach, które zwykle zimują samotnie, a tymi z gór, zimującymi z innymi wężami. Nie zauważono też różnicy między samcami a samicami, które w czasie ciąży gromadzą się, a następnie pozostają ze swoim potomstwem.
Eksperyment pokazuje, że grzechotniki wcale nie są takimi samotnikami, za jakie się je uważa. Towarzystwo innego węża ma na nie pozytywny wpływ.
W kolejnym etapie badań naukowcy chcą sprawdzić, czy na buforowanie społeczne u grzechotników ma wpływ kontakt fizyczny (poczas omawianych badań zwierzęta miały ze sobą kontakt) oraz ewentualna wcześniejsza znajomość.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Imperial College London i Natural History Museum opublikowali dwie prace, w których opisali wyniki badań nad populacją czterech gatunków brytyjskich trzmieli. W pierwszym z badań pokazali, jak stres środowiskowy historycznie zmieniał kształt skrzydeł zwierząt, w drugim zaś opisali metodę pozyskiwania DNA z kolekcji muzealnych, co pozwoli na badanie historii genetycznej trzmieli.
Na całym świecie dochodzi do spadku liczby owadów, zagrożonych jest coraz więcej gatunków. Olbrzymią rolę w zanikaniu owadów odgrywają pestycydy i zmiany klimatu. Naszą szczególną uwagę przyciągają znane nam zapylacze, jak pszczoła miodna czy właśnie trzmiele.
Brytyjscy naukowcy przyjrzeli się owadom przechowywanym w muzealnych zbiorach od 1900 roku. Szczególną uwagę zwracali na symetrię skrzydeł. Ich wysoka asymetria pokazuje bowiem, że zwierzęta zostały poddane wysokiemu stresowi środowiskowemu. Uczeni zauważyli, że od roku 1925 stres wywierany na trzmiele jest coraz większy. Każdy z czterech badanych gatunków wykazywał coraz większą reakcję na stres w drugiej połowie XX wieku. Gdy uczeni przyjrzeli się średniej rocznej temperaturze i poziomowi opadów i porównali te dane z danymi o asymetrii skrzydeł zauważyli, że do większej asymetrii dochodziło w latach cieplejszych i bardziej wilgotnych. Takie warunki zdarzają się coraz częściej, a to oznacza, że warunki środowiskowe są coraz bardziej niekorzystne dla trzmieli.
Skąd jednak pomysł, by badać okazy z kolekcji? Dotychczas naukowcy badający np. pszczoły miodne, sprawdzali zmiany ich zachowania w różnych warunkach, na przykład odległość, na jaką wysuwają żądła, czy też badali ekspresję genów czy zmiany ilości różnych molekuł w komórkach w reakcji na niekorzystne czynniki. Jednak wiele z tego typu badań wymaga użycia żywych owadów. Możemy zatem dowiedzieć się czegoś o tym, jak obecne warunki środowiskowe wpływają na owady. Brytyjczycy chcieli zaś wiedzieć, jak wyglądało to w przeszłości.
Dobrym przybliżeniem warunków życia owadów okazał się kształt ich skrzydeł. Im większa między nimi asymetria, w tym bardziej stresowym – zatem niekorzystnym – środowisku żył owad. Dzięki badaniom, które przeprowadziliśmy na trzmielach, z tego, co mówi nam asymetria ich skrzydeł i jak wyglądało to w ubiegłym wieku, możemy teraz przewidywać, że coraz cieplejsze i coraz bardziej wilgotne lata będą wywierały niekorzystne skutki na te owady, mówi doktor Richard Gill z Imperial College London, który specjalizuje się w badaniu wpływu działalności człowieka na trzmiele. Naukowiec uważa, że zmiana symetrii skrzydeł związana jest ze zmianami epigenetycznymi (zmianami ekspresji genów), do których dochodzi pod wpływem czynników środowiskowych. Grupa Gilla nie badała DNA owadów. Zajęła się tym natomiast grupa doktor Seliny Brace, ekspertki od starego DNA z Museum of Natural History.
Większość z owadów w muzealnych kolekcjach nie była konserwowana z myślą o jak najlepszym zachowaniu DNA. Stąd też trudności w jego pozyskaniu ze zbiorów muzealnych. Przeprowadziliśmy jedno z pierwszych badań, w ramach których w wielu zbiorach muzealnych poszukiwane było DNA przechowywanych tam owadów. Bardzo ważne jest byśmy rozumieli, jak materiał genetyczny się zachował. Zauważyliśmy, że ulega on bardzo szybkiej degradacji, ale z czasem ta degradacja spowalnia i pojawia się stały wzorzec degradacji i fragmentacji materiału genetycznego, wyjaśnia Selina.
Naukowcy dowiedzieli się więc, jak przebiega proces degradacji DNA owadów przechowywanych w muzeach, a to z kolei pozwoliło im opracować metody rekonstrukcji tego DNA. Dzięki temu już w najbliższej przyszłości można będzie wykorzystać badania DNA muzealnych okazów owadów do lepszego zrozumienia, jak zmiany środowiskowe wpływają na te zwierzęta oraz łączyć wyniki takich badań z wynikami badań morfologicznych dotyczących np. asymetrii skrzydeł.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z The University of Western Australia i Flinders University odnaleźli największą znaną roślinę na świecie. To pojedyncza roślina trawy morskiej, która rozciąga się na 180 kilometrów. Roślina jest też niezwykle odporna, gdyż liczy sobie co najmniej 4500 lat, musiała więc poradzić sobie z wieloma zmianami w swoim otoczeniu. Niezwykła roślina znajduje się w jasno oświetlonych promieniami słonecznymi wodach Shark Bay w Australii Zachodniej. To teren wpisany na listę Światowego Dziedzictwa.
Biolog ewolucyjna doktor Elizabeth Siclair z Uniwersytetu Zachodniej Australii i jej zespół chcieli zbadać różnorodność genetyczną łąk trawy morskiej w Shark Bay i określić, które rośliny warto zebrać w celu przeprowadzenia projektu restauracji traw morskich. Często zadajemy sobie pytanie, jak wiele różnych roślin rośnie na takich łąkach i postanowiliśmy wykorzystać narzędzia genetyczne, by na nie odpowiedzieć, mówi doktor Sinclair.
Naukowcy pobrali więc próbki z całej Shark Bay i – wykorzystując 18 000 markerów – wykonali genetyczny odcisk palca roślin. Odpowiedź dosłownie zwaliła nas z nóg. Okazało się, że to jedna roślina. Jedna roślina, która rozprzestrzeniła się na 180 kilometrów Shark Bay. To czyni ją największą znaną nam rośliną na Ziemi, mówi główna autorka badań, Jane Edgeloe. Cała podwodna łąka o powierzchni 200 km2 pochodzi z jednej rośliny, która skolonizowała tak olbrzymi obszar.
Doktor Sinclair podkreśla jeszcze jedną cechę niezwykłej rośliny. Jest ona poliploidem, co oznacza, że posiada dwukrotnie więcej chromosomów, niż inne klony trafy morskiej. Całkowita duplikacja genomu drogą poliploidalności dochodzi, gdy ma miejsce hybrydyzacja roślin rodzicielskich. Ich potomstwo posiada po 100% genomu każdego z rodziców, zamiast standardowych 50%, wyjaśnia doktor Sinclair. Rośliny poliploidalne często występują w ekstremalnych środowiskach i często nie mogą mieć potomstwa, ale potrafią się rozrastać. Ta gigantyczna trawa morska właśnie to zrobiła. Nawet bez możliwości kwitnienia i wytwarzania nasion odniosła sukces. Jest naprawdę wytrzymała, doświadcza dużych różnic temperatur i zasolenia oraz wystawiona jest na ekstremalne oddziaływanie promieniowania słonecznego. Wszystkie te czynniki byłyby bardzo trudne do zniesienia dla większości roślin, dodaje uczona.
Obecnie australijscy naukowcy planują serię eksperymentów, dzięki którym chcą dowiedzieć się, jak roślina przeżyła i rozrosła się w tak trudnych warunkach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astronauci z misji Apollo przywieźli próbki księżycowej gleby. Była to część wizjonerskiego planu, w ramach którego regolit trafił na Ziemię i został zapieczętowany, by w przyszłości mogli go zbadań naukowcy dysponujący nowoczesnymi narzędzi. Teraz, 50 lat później, próbki z Księżyca zostały użyte do uprawy roślin. Pierwszą rośliną wyhodowaną na księżycowym gruncie jest rzodkiewnik pospolity.
To krytyczne badania dla długotrwałej załogowej eksploracji kosmosu, gdyż będziemy potrzebowali zasobów z Księżyca i Marsa, by pozyskać żywność dla astronautów żyjących i pracujących w dalszych regionach kosmosu, mówi Bill Nelson, dyrektor NASA. To również przykład prowadzonych przez NASA badań, które można wykorzystać do usprawnienia rolnictwa na Ziemi. Pozwalają nam one bowiem zrozumieć, jak rośliny mogą poradzić sobie w niekorzystnych warunkach w regionach, gdzie brakuje żywności, dodaje.
Pierwsze pytanie, które zadali sobie autorzy najnowszych badań, brzmiało: czy rośliny mogą rosnąć na regolicie. Okazało się, że tak. Co prawda nie rosły tak dobrze, jak na Ziemi, nie dorównywały też roślinom stanowiącym grupę kontrolną, które hodowano na popiołach wulkanicznych, ale rosły.
W ramach kolejnych badań uczeni chcą zaś odpowiedzieć na drugie pytanie: w jaki sposób może to pomóc podczas długotrwałego pobytu ludzi na Księżycu.
Żeby badać dalsze obszary kosmosu i dowiedzieć się więcej o Układzie Słonecznym, powinniśmy korzystać z zasobów Księżyca, żebyśmy nie musieli zabierać wszystkiego ze sobą z Ziemi. Chcielibyśmy uprawiać rośliny na Księżycu. Nasze badania na Ziemi są krokiem w tym kierunku, wyjaśnia Jacob Bleacher, który pracuje przy programie Artemis na stanowisku Chief Exploration Scientist.
Naukowcy użyli próbek przywiezionych w ramach misji Apollo 11, 12 i 17. Na każdą z roślin przypadał zaledwie gram regolitu. Naukowcy dodali do księżycowej gleby wodę i wsadzili nasiona. Codziennie dodawali też nawóz. Po dwóch dniach wszystkie nasiona wykiełkowały. "Wszystko wykiełkowało! Byliśmy niesamowicie zaskoczeni. Każda roślina – te z regolitu i grupy kontrolnej – wyglądała tak samo do mniej więcej szóstego dnia", mówi profesor Anna-Lisa Paul z Wydziału Nauk Ogrodniczych University of Floryda.
Po sześciu dniach stało się jednak jasne, że rośliny rosnące na regolicie nie są tak silne, jak grupa kontrolna rosnąca na popiele wulkanicznym. Te z regolitu rosły wolniej, miały słabiej rozbudowany system korzeniowy, niektórym słabiej rosły liście i pojawiło się na nich czerwonawe zabarwienie.
Po 20 dniach, na krótko przed kwitnięciem, rośliny zebrano i zbadano ich RNA. Sekwencjonowanie RNA pozwoliło na określenie wzorców ekspresji genów. Okazało się, że u roślin z regolitu dochodziło do takiej ekspresji genów, jaką obserwowano u rzodkiewnika pospolitego w eksperymentach laboratoryjnych, w których rośliny poddawano czynnikom stresowym, jak zasolona gleba lub gleba zawierająca metale ciężkie.
Rośliny reagowały też różnie w zależności od próbki, w której rosły. Te z próbek zebranych przez Apollo 11 były najsłabsze. Pamiętajmy, że każda z misji zbierała próbki regolitu z innego miejsca.
Eksperyment stanowi przyczynek do zadania sobie kolejnych pytań. Czy możliwe jest wprowadzenie takich zmian genetycznych w roślinach, by lepiej radziły sobie w księżycowej glebie? Czy regolit z różnych miejsc Księżyca lepiej lub gorzej nadaje się pod uprawy? Czy badania księżycowego regolitu powiedzą nam coś o regolicie marsjańskim i możliwości uprawy roślin na Marsie? Na wszystkie te badania naukowcy chcieliby w przyszłości poznać odpowiedź.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.