Как известно, чтобы собака отыскала человека, нужно дать ей образец его запаха.

Чтобы выяснить это, ученые отобрали 48 собак, половина из которых прошла специальную полицейскую или спасательную подготовку. В лабораторной комнате ученые прятали любимую игрушку определенной собаки, в то время как она ждала в другой комнате. После этого ее приводили в помещение, указывали первоначальное место, на котором лежала игрушка, и отдавали команды «Ищи!» или «Принеси!». Иногда животные успешно справлялись с заданием, а иногда находили совершенно посторонний предмет. Многие из удивленных этим обстоятельством собак продолжали искать игрушку, используя оставленный ей след из запаха.

Это простое испытание свидетельствует о том, что у собак все-таки есть ментальное представление о предмете их поиска. Об этом ученые сообщили в 2017 году в работе, которую опубликовали на страницах Journal of Comparative Psychology.

Профессионально обученные и просто домашние животные показали примерно одинаковые результаты, так что специальная подготовка особой роли не играет. Одно из предыдущих исследований подтвердило, что и у лошадей есть ментальные образы их владельцев, а также других лошадей, которые основаны прежде всего на тембре звучания голоса сородичей.

Научную общественность всколыхнуло открытие нового вида червячковых, обнаруженного несколько лет назад исследователями Полевого музея. Ученые отправились в экспедицию с погружением в Кис, Флорида, чтобы посетить останки затонувших кораблей, которые со временем превратились в искусственные рифы. Там они и обнаружили Thylacodes vandyensis, или, как ее ласково окрестили исследователи, Венди. Это очень красивое имя, но из-за специфического внешнего вида у моллюсков появилось еще множество прозвищ, среди которых есть даже «Спайдермен» и «Морской фаллос».

Животное было обнаружено на останках судна «Генерал Ванденберг», намеренно затопленное для того, чтобы служить искусственным рифом. Каждое беспозвоночное обладает оранжевой оболочкой с волнистым узором и может выпускать поток слизи, правда не из головного сегмента, а из пары придатков у основания. Так, Венди ловит микроорганизмов, которыми питается. 

Помимо внешнего вида, исследователей привлекло также то, что обнаруженный вид скорее всего является инвазивным, проделавшим долгий путь из Тихого или Индийского океана, будучи прикрепленным к грузовым судам.

Впрочем, по оценкам экспертов, существуют еще миллионы морских существ, неизвестных науке, так что T. vandyensis может быть «родным» для Атлантики видом, который только сейчас попал в поле зрения ученых. А вот Хосе Лил, научный директор Национального музея-заповедника Бейли-Мэттьюз во Флориде, не связанный с исследованием, утверждает, что, согласно тестам, этот вид прибыл издалека.

Кстати, червячковые могут оказаться большой проблемой для рифа. Вырабатываемое ими вещество может отравлять местных рыб, да и кораллы от него не в восторге. Ученые намерены продолжать исследования и хотят убедиться, что «Морской фаллос» не вытеснит и без того вымирающие виды из ареала их обитания.

Что же такое бактериофаги? Кратко — это вирусы. В конце ХХ века стало ясно, что бактерии безусловно доминируют в биосфере Земли, составляя более 90% ее биомассы. У каждого вида имеется множество специализированных типов вирусов. По предварительным оценкам, число видов бактериофагов составляет около 1015. Чтобы понять масштаб этой цифры, можно сказать, что если каждый человек на Земле будет каждый день открывать по одному новому бактериофагу, то на описание всех их понадобится 30 лет. Таким образом, бактериофаги — самые малоизученные существа в нашей биосфере.

Большинство известных сегодня бактериофагов принадлежит к отряду Caudovirales — хвостатые вирусы. Их частицы имеют размер от 50 до 200 нм. Хвост разной длины и формы обеспечивает присоединение вируса к поверхности бактерии-хозяина, головка (капсид) служит хранилищем для генома. Геномная ДНК кодирует структурные белки, формирующие «тело» бактериофага, и белки, которые обеспечивают размножение фага внутри клетки в процессе инфекции. Что же такое эти вирусы или бактериофаги? Можно сказать, что бактериофаг — это природный высокотехнологичный нанообъект. Например, хвосты фагов представляют собой «молекулярный шприц», который протыкает стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивает свою ДНК внутрь клетки.

Как действует бактериофаг и что делают бактериофаги? Для размножения они используют аппарат бактериальной клетки, «перепрограммируя» его на производство новых копий вирусов. Последний этап этого процесса – лизис, уничтожение бактерии и освобождение новых бактериофагов.

Словом, бактериофаги — это вирусы бактерий. С этого момента, лизиса, начинается инфекционный цикл. Его дальнейшие этапы состоят из переключения механизмов жизнедеятельности бактерии на обслуживание бактериофага, размножение его генома, построение множества копий вирусных оболочек, упаковки в них ДНК вируса и, наконец, разрушение (лизис) хозяйской клетки. У каждого этапа существует множество нюансов, имеющих глубокий эволюционный и экологический смысл. Ведь бактерии и их вирусные паразиты сосуществуют сотни миллионов, если не миллиарды лет. И эта борьба за выживание не закончилась ни тотальным уничтожением одноклеточных, ни приобретением тотальной устойчивости к фагам и бесконтрольным размножением бактерий.

Помимо постоянного эволюционного соревнования механизмов защиты у бактерий и нападения у вирусов, причиной сложившегося равновесия можно считать и то, что бактериофаги специализировались по своему инфекционному действию. Как работает бактериофаг? Если имеется крупная колония бактерий, где своих жертв найдут и следующие поколения фагов, то уничтожение бактерий литическими (убивающими, дословно — растворяющими) фагами идет быстро и непрерывно. Если потенциальных жертв маловато или внешние условия не слишком подходят для эффективного размножения фагов, то преимущество получают фаги с лизогенным циклом развития. В этом случае после внедрения внутрь бактерии ДНК фага не сразу запускает механизм инфекции, а до поры до времени существует внутри клетки в пассивном состоянии, зачастую внедряясь в бактериальный геном.

Что делают бактериофаги дальше? В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь когда бактерия попадает в благоприятную для размножения среду, активируется литический цикл инфекции. При этом, когда ДНК фага освобождается из бактериальной хромосомы, часто захватываются и соседние участки бактериального генома, а их содержимое в дальнейшем может перенестись в следующую бактерию, которую заразит бактериофаг. Этот процесс (трансдукция генов) считается важнейшим средством переноса информации между прокариотами — организмами без клеточных ядер.

Что делают бактериофаги? В том числе закрепляются! Например, на этой фотографии, сделанной с помощью электронного микроскопа, показан процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli.

Все эти молекулярные тонкости не были известны во втором десятилетии ХХ века, когда были открыты «невидимые инфекционные агенты, уничтожающие бактерий». Но и без электронного микроскопа, с помощью которого в конце 1940-х впервые удалось получить изображения бактериофагов, было понятно, что они способны уничтожать бактерии, в том числе и болезнетворные. Это свойство было незамедлительно востребовано медициной. Что лечили бактериофагами? Известно, что первые попытки лечения фагами дизентерии, раневых инфекций, холеры, тифа и даже чумы были проведены достаточно аккуратно, и успех выглядел вполне убедительно. Но после начала массового выпуска и использования фаговых препаратов эйфория сменилась разочарованием. О том, что такое бактериофаги, как производить, очищать и применять их лекарственные формы, было известно еще очень мало. Достаточно сказать, что по результатам предпринятой в США в конце 1920-х годов проверки во многих промышленных фагопрепаратах собственно бактериофагов вообще не оказалось.

На изображении схематично показана вирусная атака. Как после нее работает бактериофаг? В клетке происходит синтез белковых и нуклеиновых компонентов.

Вторую половину ХХ века в медицине можно назвать «эрой антибиотиков». Однако еще первооткрыватель пенициллина Александр Флеминг в своей нобелевской лекции предупреждал, что устойчивость микробов к пенициллину возникает довольно быстро. До поры до времени антибиотикоустойчивость компенсировалась разработкой новых типов противомикробных лекарств. Но с 1990-х годов стало ясно, что человечество проигрывает «гонку вооружений» против микробов. Виновато прежде всего бесконтрольное применение антибиотиков не только в лечебных, но и в профилактических целях, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и быту. В результате устойчивость к этим препаратам начала вырабатываться не только у болезнетворных бактерий, но и у самых обычных микроорганизмов, живущих в почве и воде, делая из них «условных патогенов». Такие бактерии комфортно существуют в медицинских учреждениях, заселяя сантехнику, мебель, медицинскую аппаратуру, порой даже дезинфицирующие растворы. У людей с ослабленным иммунитетом, каких в больницах большинство, они вызывают тяжелейшие осложнения. В отличие от антибиотиков бактериофаги работают избирательно. Они ликвидируют специфичные патогены, не задевая нормальную бактериальную флору. 

Что такое бактериофаг в биологии? Это не живое существо, а молекулярный наномеханизм, созданный природой. Хвост бактериофага – это шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает вирусную ДНК, которая хранится в головке (капсиде) внутрь клетки.

Неудивительно, что медицинское сообщество бьет тревогу. В прошедшем, 2012 году гендиректор ВОЗ Маргарет Чен выступила с заявлением, предсказывающим конец эры антибиотиков и беззащитность человечества перед инфекционными заболеваниями. Впрочем, практические возможности комбинаторной химии — основы фармакологической науки — далеко не исчерпаны. Другое дело, что разработка противомикробных средств — очень дорогой процесс, не приносящий таких прибылей, как многие другие лекарства. Так что страшилки о «супербактериях» — это скорее предостережение, побуждающее людей к поискам альтернативных решений. Например, известно, что медицинское значение бактериофагов очень высоко. 

Вполне логичным выглядит возрождение интереса к использованию бактериофагов — естественных врагов бактерий — для лечения инфекций. Действительно, за десятилетия «эры антибиотиков» бактериофаги активно служили науке, но не медицине, а фундаментальной молекулярной биологии. Достаточно упомянуть расшифровку «триплетов» генетического кода и процесса рекомбинации ДНК. Сейчас о бактериофагах известно достаточно, чтобы обоснованно выбирать фаги, подходящие для терапевтических целей. Применение бактериофагов в медицине открывает для человечества множество возможностей. 

Медицинское значение бактериофагов высоко еще и потому, что в отличие от антибиотиков они не вызывают кишечных расстройств. Правда, в числе побочных эффектов значится индивидуальная непереносимость. Но с клинической точки зрения бактериофаги безопасны, ведь люди встречаются с ними с рождения.

Достоинств у бактериофагов как у потенциальных лекарств множество. Прежде всего — это их несметное количество. Хотя изменять генетический аппарат бактериофага тоже намного проще, чем у бактерии, и тем более — у высших организмов, в этом нет необходимости. Всегда можно подобрать что-то подходящее в природе. Речь идет скорее о селекции, закреплении востребованных свойств и размножении нужных бактериофагов. Это можно сравнить с выведением пород собак — ездовых, сторожевых, охотничьих, гончих, бойцовых, декоративных... Все они при этом остаются собаками, но оптимизированы под определенный вид действий, нужных человеку. Во-вторых, бактериофаги строго специфичны, то есть они уничтожают только определенный вид микробов, не угнетая при этом нормальную микрофлору человека. В-третьих, когда бактериофаг находит бактерию, которую должен уничтожить, он в процессе своего жизненного цикла начинает размножаться. Таким образом, не столь острым становится вопрос дозировки. В-четвертых, бактериофаги не вызывают побочных эффектов. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий. Последнее явление, «эффект Герксхаймера», нередко наблюдается и при применении антибиотиков.

Создание лекарств на основе бактериофагов происходит значительно быстрее, чем создание новых антибиотиков. Такая скорая работа бактериофагов происходит благодаря их естественной эволюции.

К сожалению, недостатков при применении бактериофагов в медицине тоже немало. Самая главная проблема проистекает из достоинства — высокой специфичности фагов. Каждый бактериофаг инфицирует строго определенный тип бактерий, даже не таксономический вид, а ряд более узких разновидностей, штаммов. Условно говоря, как если бы сторожевая собака начинала лаять только на одетых в черные плащи громил двухметрового роста, а на лезущего в дом подростка в шортах никак не реагировала. Поэтому для нынешних фаговых лекарств нередки случаи неэффективного применения. Препарат, сделанный против определенного набора штаммов и прекрасно лечащий стрептококковую ангину в Смоленске, может оказаться бессильным против по всем признакам такой же ангины в Кемерове. Болезнь та же, вызывается тем же микробом, а штаммы стрептококка в разных регионах оказываются различными.

От автора

Поскольку бактериофагов в природе несметное количество и они постоянно попадают в организм человека с водой, воздухом, пищей, то иммунитет их просто игнорирует. Более того, существует гипотеза о симбиозе бактериофагов в кишечнике, регулирующем кишечную микрофлору. Добиться какой-то иммунной реакции можно только при длительном введении в организм больших доз фагов. Но таким образом можно добиться аллергии на почти любые вещества. И наконец, очень важно то, что бактериофаги недороги. Разработка и производство препарата, состоящего из точно подобранных бактериофагов с полностью расшифрованными геномами, культивированных по современным биотехнологическим стандартам на определенных штаммах бактерий в химически чистых средах и прошедших высокую очистку, на порядки дешевле, чем для современных сложных антибиотиков. Это позволяет быстро приспосабливать фаготерапевтические препараты к меняющимся наборам патогенных бактерий, а также применять бактериофаги в ветеринарии, где дорогие лекарства экономически не оправданы.

Для максимально эффективного применения бактериофага в медицине необходима точная диагностика патогенного микроба, вплоть до штамма. Самый распространенный сейчас метод диагностики — культуральный посев — занимает много времени и требуемой точности не дает. Быстрые методы — типирование с помощью полимеразной цепной реакции или масс-спектрометрии — внедряются медленно из-за дороговизны аппаратуры и более высоких требований к квалификации лаборантов. В идеале подбор фагов-компонентов лекарственного препарата можно было бы делать против инфекции каждого конкретного пациента, но это дорого и на практике неприемлемо.

Другой важный недостаток в работе бактериофагов — их биологическая природа. Кроме того, что бактериофаги для поддержания инфекционности требуют особых условий хранения и транспортировки, такой метод лечения открывает простор для множества спекуляций на тему «посторонней ДНК в человеке». И хотя известно, что бактериофаг в принципе не может заразить человеческую клетку и внедрить в нее свою ДНК, поменять общественное мнение непросто. Из биологической природы и довольно большого, по сравнению с низкомолекулярными лекарствами (теми же антибиотиками), размера вытекает третье ограничение — проблема доставки бактериофага в организм. Если микробная инфекция развивается там, куда бактериофаг можно приложить напрямую в виде капель, спрея или клизмы, — на коже, открытых ранах, ожогах, слизистых оболочках носоглотки, ушей, глаз, толстого кишечника — то проблем не возникает.

Каково медицинское значение бактериофагов в нашей стране? Развитие производства лекарственных препаратов на основе бактериофагов входит в Стратегию предупреждения распространения антимикробной резистентности в России до 2030 года.

Но если заражение происходит во внутренних органах, ситуация сложнее. Случаи успешного излечения инфекций почек или селезенки при обычном пероральном приеме препарата бактериофага известны. Но сам механизм проникновения относительно крупных (100 нм) фаговых частиц из желудка в кровоток и во внутренние органы изучен плохо и сильно разнится от пациента к пациенту. Бактериофаги не работают и против тех микробов, которые развиваются внутри клеток, например возбудителей туберкулеза и проказы. Через стенку человеческой клетки бактериофаг пробраться не может.

Нужно отметить, что противопоставлять применение бактериофагов и антибиотиков в медицинских целях не следует. При совместном их действии наблюдается взаимное усиление противобактериального эффекта. Это позволяет, например, снизить дозы антибиотиков до значений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Соответственно, и механизм выработки у бактерий устойчивости к обоим компонентам комбинированного лекарства почти невозможен. Расширение арсенала противомикробных препаратов дает больше степеней свободы в выборе методики лечения. Таким образом, научно обоснованное развитие концепции применения бактериофагов в медицине, а именно в противомикробной терапии — перспективное направление. Бактериофаги служат не столько альтернативой, сколько дополнением и усилением в борьбе с инфекциями.

Курсы, которые проходят эти контейнеровозы, представляют собой фиксированные маршруты доставки, известные как морские магистрали, которые мало чем отличаются от автомагистралей на суше. Эти магистрали, по которым суда курсируют взад и вперед, соединяют отдаленные порты, часто на противоположных сторонах бескрайних океанов.

Морские магистрали также могут пересекать маршруты движения и миграции морских животных. Гигантские питающиеся планктоном киты и акулы особенно уязвимы для крупных судов, поскольку они проводят длительное время у поверхности. Новое исследование показало, что эта угроза может быть более серьезной причиной медленного вымирания самой большой рыбы в мире, китовой акулы, чем кто-либо предполагал ранее.

Китовые акулы могут достигать в длину до 20 метров. Несмотря на солидный вид, за последние 75 лет их численность сократилась более чем на 50%. В 2016 году они были добавлены в растущий список исчезающих видов акул.

В отличие от большинства других видов акул, бродящих в открытом океане, преднамеренный или случайный улов промышленными рыболовными флотилиями не считается основной причиной сокращения численности именно китовых акул. Это связано с тем, что основные промыслы китовых акул были закрыты, а этот вид находится под защитой международных торговых запретов с 2003 года. Вместо этого несколько факторов указывают на то, что судоходство является основной, но скрытой причиной смерти.

Китовые акулы проводят много времени, плавая прямо под поверхностью океана, часто питаясь микроскопическими животными, называемыми зоопланктоном, которые могут поставить их на прямой путь корабля. Если другая крупная акула сталкивается с китовой акулой, у последней мало шансов выжить. Часто от этих событий не остается следов, потому что в случае смертельного столкновения тело тонет, поскольку китовые акулы произошли от более мелких донных акул и сохранили свою отрицательную плавучесть.

Это затрудняет обнаружение и запись подобных столкновений. До сих пор единственными доступными доказательствами были скудные свидетельства очевидцев, новостные сообщения и встречи с акулами, получившими травмы от столкновений с меньшими судами.

Раскрыть тайну гибели китовых акул решила международная команда из более чем 60 ученых из 18 стран. Ее спутник Global Shark Movement Project отследил почти 350 китовых акул, оснастив их электронными метками и нанеся на карту их положение во всех основных океанах с беспрецедентной точностью. Это выявило наиболее густонаселенные регионы, которые часто находились в прибрежных районах, где, как известно, скапливаются представители различных видов.

Исследователи обнаружили, что ошеломляющие 92% горизонтального водного пространства, занимаемого китовыми акулами, и почти 50% их глубинных маршрутов перекрываются деятельностью крупных транспортных судов — таких, которые могут убить животное при случайном столкновении. Выяснилось, что Мексиканский залив, Аравийский залив и Красное море представляют наибольший риск для китовых акул.

В этих регионах находятся одни из самых загруженных портов и морских проходов в мире, и, поскольку расчетные уровни риска коррелируют с известными смертельными столкновениями здесь, они кажутся одними из самых опасных мест в мире для обитания китовых акул. В районах повышенного риска китовые акулы регулярно пересекали пути судов и проходили рядом с судами, которые двигались примерно в 10 раз быстрее, чем они плыли.

Это дало акулам очень мало времени, чтобы отреагировать на приближающийся корабль, и эти встречи с близкого расстояния могут происходить чаще, чем мы можем отслеживать, и потенциально заканчиваться фатальными ударами.

В результате, ученые отмечают, что примерно 24% помеченных акул без вести пропадали именно на оживленных судоходных путях, скорее всего, из-за того, что китовые акулы были смертельно поражены судном и опустились на дно океана. Некоторые из меток фиксируют глубину, а также местоположение и показывают, как акулы движутся по судоходным путям, но затем медленно погружаются на морское дно на сотни метров ниже — яркое свидетельство гибели существа.

Давно известно, что вороны запоминают лица людей, которые их обижали, и узнают их спустя годы. Этим свойством вороньей памяти ученые решили воспользоваться, чтобы выяснить, чего боятся вороны, и в частности, входит ли в этот список смерть сородичей у них на глазах.

Сначала один из участников опыта, чтобы понять, чего боятся вороны и как их отпугнуть, «втерся в доверие» к вороньей стае. Зоолог Кейли Свифт (Kaeli Swift) из Вашингтонского приносил воронам лакомство и старался не пугать птиц.А во второй части эксперимента на облюбованное воронами место вышел человек с мертвым вороном в руках. Он простоял так полчаса, и все это время вороны, вместо того, чтобы угощаться едой, принесенной Свифтом, собирались вместе и громко каркали. Есть несколько версий, объясняющих такое поведение, но основная заключается в том, что птицы предупреждают друг друга об опасности.

Чего боятся вороны: в ходе эксперимента была выявлена паника при виде трупа сородича у вороньей стаи.

Воронов напугало зрелище мертвого сородича; но если бы кроме зоологов эту сцену наблюдали другие люди, они бы испугались еще сильнее, потому что человек с мертвой черной птицей в руках носил на лице маску. Маска была призвана не дать воронам запомнить настоящее лицо этого человека (на всякий случай: вороны, как мы помним, злопамятные). По словам ученых, маска была призвана сообщать лицу «нейтральное выражение», однако для человека, видевшего хоть один фильм ужасов, она явно выражает смертельную угрозу.

Вороны воздержались от угощения и на следующий день, когда человек в маске вернулся без мертвой птицы. Это означает, что вороны понимают, что такое смерть, и боятся ее и всего, что с ней связано. Дальнейшие эксперименты показали, что воронов пугает только труп ворона; других мертвых птиц, даже сопоставимых размеров, они игнорировали.

Есть несколько вещей, которых гарантированно боятся вороны, и скорее всего, они помогут вам отпугнуть птиц, если те проявили агрессию. Допустим, вам не нравится регулярное присутствие вороньей стаи у вас во дворе, и первое, что вы можете сделать — содержать двор в чистоте. Это точно поможет из-за природы этих птиц: они не обитают там, где для них нет корма, который традиционно ищется на мусорных свалках. Также надо устранять места, потенциальные для гнездования.

Вороны очень боятся громких резких звуков. Поэтому храните на мобильном телефоне треск разрываемой материи или звук бьющегося стекла. Как только увидите скопление птиц, включайте запись. Вороны обязательно улетят и еще час или два не будут вас беспокоить.

Перед тем, как высаживать рассаду и разводить ее дома, надо определиться со сроками посева, чтобы не прогадать с высадкой в грунт. На эти сроки влияют климатические условия региона, погода и особенности участка. С первыми двумя факторами мы вам можем помочь — вот ориентировочные сроки посева семян на постоянные грядки:

Что до погоды, то тут следует ориентироваться на температуру почвы — она должна быть на уровне +15°C в слое около 10 см. Чтобы достичь этой отметки быстрее, почву в теплице лучше накрыть укрывным материалом.

Итак, приступаем к посадке огуречной рассады. Для начала нам нужно откалибровать все семена, убрав поврежденные и высушенные. Это искусственный отбор — остаться должны только самые лучшие. Отобранные зерна вымачиваем в слабом растворе марганцовки для обеззараживания, а затем промываем проточной водой. 

Затем семена лучше всего прорастить — это позволит добиться 100% всходов посаженных зерен. Для этого нам лишь надо поместить их между двумя слоями влажной ткани и поместить на неделю в теплое темное место, не забывая увлажнять время от времени. По прошествии времени отбираем только взошедшие семена и садим их в почвенную смесь — ее можно купить в готовом виде в магазине, либо приготовить самому, смешав в равной пропорции дерн, перегной, опилки и торф.

Высаживать семена огурцов лучше всего сразу индивидуально — пикировки они не любят. Углублений для них делать не надо — семена кладутся сверху на почву и присыпаются небольшим слоем земли. Увлажнять почву надо по мере необходимости, не допуская лишней влажности и пересыхания. Через 20 дней саженцы огурцов уже можно пересаживать в открытый грунт в теплицу. Учтите это при планировании сроков высадки.