Сколько хромосом у дельфина

Почему у людей именно 23 пары хромосом?

Еще из курса школьной биологии нам известно, что при нормальном формировании человеческого организма (читай: без различных врожденных патологий), большая часть нашей наследственной информации закодирована в 23 парах хромосом. Но вы никогда не задумывались, почему этих пар именно 23? Почему не 24, 25 или даже 16? Да и вообще, почему хромосом именно четное число? Давайте разбираться.

ДНК и хромосомы

Чтобы понять, что такое хромосомы, сначала нужно понять, что такое ДНК. ДНК представляет собой сложную молекулу, встречающуюся у всех растений и животных. Она содержится почти в каждой клетке организма и несет в себе всю информацию, необходимую для поддержания жизнедеятельности организма, обеспечения всех внутренних процессов и, что самое важное, для размножения. ДНК является основным способом передачи наследственной информации и в процессе размножения часть ДНК передается от обоих родителей потомству.

Такое огромное количество информации, которое несет наша ДНК, должно занимать довольно много «места». И это действительно так. Если «растянуть» ДНК, содержащуюся во всего лишь одной клетке, то ее длина составит около 2 метров. И наш организм имеет довольно хитрую систему упаковки всего этого объема данных. А помогает в этом как раз хромосома.

Почему именно 23 пары хромосом

Сразу стоит отметить, что число в 23 пары хромосом не является универсальным среди живых существ. Во-первых, люди являются «диплоидными» видами, что означает, что большинство наших хромосом образуют согласованные пары (хотя встречаются и виды, у которых количество хромосом нечетное). Это упрощает хранение информации. Однако сложность организации вида не зависит от количества пар хромосом. Так, например, у некоторых видов лягушек 18 пар хромосом, а у креветок 90 пар!

«Люди имеют 23 пары хромосом, в то время как человекообразные обезьяны (шимпанзе, гориллы и орангутаны) имеют 24 пары хромосом», — говорит научный сотрудник Национального научно-исследовательского института генома человека Белен Херл. «Это связано с тем, что в эволюционной линии человека две хромосомы предков обезьяны слились в одну. Таким образом, у человека на одну пару хромосом меньше. Это одно из главных отличий генома человека и генома наших ближайших родственников. Можно сказать, что это количество обусловлено исторически. При этом, нельзя отрицать, что когда-то количество хромосом у далеких предков было другим, но такой набор генов не позволил им нормально существовать и поэтому организмам «пришлось» видоизменяться.»

Что будет, если количество хромосом изменится

Увеличение или уменьшение количества хромосом во взрослом организме произойти практически не может. Зато это может случиться при формировании плода в утробе матери. Одной из наиболее распространенных форм патологии хромосом является трисомия, которая заключается в наличии дополнительной хромосомы в клетках. Одним из хорошо известных результатов трисомии является синдром Дауна, который является состоянием, вызванным наличием трех (а не двух) хромосом в 21 паре. Потеря одной хромосомы в клетке называется моносомией и описывает состояние, при котором люди имеют только одну копию определенной хромосомы на клетку, а не две.

При этом нечетное количество хромосом затрудняет процесс считывания информации или же нарушает работу некоторых систем (например, отсутствие половых хромосом при ряде врожденных заболеваний не позволяет иметь потомство). Таким образом, исторически сформировавшееся число в 23 пары хромосом позволяет нам жить на этой планете и сохранять целостность нашего вида.

Еще больше интересной информации вы можете узнать в нашем новостном канале в Телеграм.

У дельфинов и человека общие ” умные” гены

Если детально посмотреть на геном дельфина, то можно заметить поразительное его сходство с геномом человека. Новые исследования, результаты которых опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B, показали, что определенные генетические особенности привели к параллельной эволюции крупного мозга и сложной когнитивности у нескольких живых существ, включая дельфинов и людей.

“Мы уже давно поняли, что дельфины являются одними из самых умных млекопитающих и что они способны делать то, что могут делать человекообразные обезьяны, например, они умеют узнавать себя в зеркале, общаться, подражать и у них имеется культурное наследование”, – сказал Майкл Макгавен (Michael McGowen).

Макгавен, исследователь из Центра молекулярной медицины и эволюции при Медицинской школе Университета Вейна в Детройте, и его коллеги сравнили примерно 10 тысяч белковых генов, взятых из генома дельфинов, и сравнили их с генами 8 других животных (среди них была корова, лошадь, собака, мышь, слон, опоссум, утконос и курица) и человека. Из всей этой группы ближе всего к дельфинам генетически оказалась корова. Эти два животных отделились от общего предка примерно 70 миллионов лет назад.

Очень много общего было сразу же найдено у дельфинов, слонов и человека. Все эти живые существа, как известно, имеют крупный мозг и обладают высокими умственными способностями.

Вначале ученые определили, что у этой троицы с большим мозгом имеются общие характеристики генов. Такие характеристики свойственны млекопитающим с похожими историями жизни, например, видам с большой продолжительностью генерации, долгой родительской опекой и медленным ростом популяции. Как оказалось, у всех таких животных, например, обезьян, слонов и китообразных, имеется крупный мозг.

Исследователи также обнаружили, что у этих умных животных наблюдалась приспособительная эволюция генов нервной системы, которая позволила качеству преобладать над количеством. Макгавен сообщил, что в мозге изгибы извилин, количество синапсов, отношение белого вещества к серому и другие факторы определяют уровень интеллекта.

“Большой мозг требует топлива, поэтому можно догадаться, что изменение обмена веществ способствует эволюции большого мозга, – говорит он. – Интересно, что мы наблюдаем одинаковые модификации тех же самых групп генов у живых существ с большим мозгом – приматов, китообразных и слонов. Среди этих генов – метаболические гены, которые дают топливо для мозга, поскольку нервные ткани требуют намного больше энергии, чем другие клетки”.

Было открыто, что у дельфинов имеются гены, которые у человека отвечают за умственные расстройства и сон. Это говорит о том, что те же самые гены связаны с интеллектом и могут отвечать за удивительные умственные способности дельфинов.

Что касается сна, ученые обнаружили, что особые гены, которые имеются у человека, отвечающие за бессонницу, у дельфинов изменены.

“Дельфины имеют особую форму сна, при которой только одна половина мозга спит, причем во время такого сна они продолжают плавать и понимают, что происходит вокруг, – сказал Макгавен. – Это удивительно, что мы нашли ген, отвечающий за такую необычную способность дельфинов”.

Результаты этих исследований еще раз подтверждают тот факт, что после человека дельфины являются самыми умными существами на планете.

Исследования слонов могут также помочь объяснить, почему эти толстокожие животные с крупным мозгом могут обманывать ученых, которые их исследуют. Во время экспериментов слоны могут быстро понять смысл задания, проигнорировать установленные человеком правила и обмануть, чтобы получить больше пищи в качестве вознаграждения.

Культура у дельфинов?

Когда исследователи впервые увидели нечто странное на морде дельфина в Заливе Шарк в Западной Австралии, они подумали, что это массивная опухоль. Теперь они говорят, что это первое свидетельство культуры использования инструментов у морских млекопитающих.

Непонятное “нечто” оказалось морской губкой, оторванной от морского дна. Позже, в Заливе Шарк, наблюдали и других дельфинов бутылконосов с губками в клювах, как оказалось, они использовали их как инструмент для ловли рыбы.

Исследователи сообщают об этой необычной технике охоты, изобретенной одной самкой, которая теперь передается от матери к дочери.

Основывая свои результаты на генетическом анализе, ученые предлагают, что так называемое “губковое” поведение представляет собой первый известный пример, связанной с орудием культуры у животных семейства китовых. Животные семейства китовых – группа главным образом морских животных, включая китов и дельфинов.

Подробности исследования были опубликованы на этой неделе на Слушаниях национальной Академии Наук.

Вопрос о том, являются ли животные, подобно людям, способными к культуре, горячо обсуждался в последние десятилетия. Все больше исследователей предполагает, что некоторые популяции животных действительно изобретают поведение, которое передают другим поколениям.

Помимо людей, лучшее свидетельство определенной культуры – заключающейся в сложном индивидуальном поведении, формирующимся в локальных популяциях и передающимся дальше с помощью обучения – это культура шимпанзе.

Статья, изданная в журнале “Природа” в 1999 году, суммировала результаты различных долгосрочных полевых исследований, включая работы известного приматолога Джейн Гудол. Исследование нашло существенные культурные вариации в диких поселениях шимпанзе, с 39 поведенческими паттернами, специфическими для отдельных групп. Пятнадцать паттернов касались добывания корма с помощью инструментов, типа исследования муравейника с помощью палки и раскалывания орехов камнями.

Новые исследования говорят, что использование морской губки дельфинами бутылконосами в Западной Австралии лучше всего объясняется как форма культуры.

“Мы полагаем, что они используют [морские губки], чтобы исследовать [морское дно] в поисках рыбы”, – сказал Майкл Крютзен из Антропологического Института Цюрихского Университета и Музея в Швейцарии.

“Губки, вероятно, применяются как защитная перчатка, чтобы защититься от ожога рыбы-камня,” – сказал Крютзен (рыба-камень обитает на дне и обладает очень ядовитыми спинными плавниками). Губка также вспугивает рыб, скрывающихся на морском дне. А дельфины ловят уже обнаружившую себя добычу.

Такая тактика охоты была почти полностью ограничена маленькой группой самок и их детенышей, обитающих в Заливе Шарк, и только единственным самцом, показывающим то же самое поведение. Перед группой ученых встал вопрос: приобретено ли такое поведение с помощью социального обучения, что свидетельствовало бы о культуре, или передано генетически.

Исследователи проанализировали митохондриальную ДНК (ДНК, передаваемую женщинами) 13 обученных самок и 172 необученных. Они нашли, что эта особенность передавалась главным образом в пределах единственной линии семейства от матери к дочери, и обучение новой тактике произошло, наиболее вероятно, у совсем недавнего предка.

“Это первое исследование культурной передачи, которая фактически рассматривает различные способы наследования и на уровне семейства и на уровне популяции”, – объяснил Крютзен. “Если бы этот навык был закодирован в “Y” хромосоме [существующей только у мужчин], то только мужчины охотились бы таким способом. Если навык закодирован в одной из неполовых хромосом, то можно было бы ожидать, что самцы, также как и самки, использовали бы эту технику охоты. Но это не так. Мы исключаем возможность генетической передачи”.

Поэтому, заключают исследователи, навык охоты с морскими губками передается дочерям от их матерей.

Почему мужское потомство редко приобретает тот же самый навык, остается неясным, хотя ученые выдвигают возможное объяснение: самцы бутылконоса имеют тенденцию создавать группы с другими самцами, а такие союзы не подходят для поиска пищи на морском дне, так как это трудоёмкая и индивидуальная деятельность.

Дельфины и Киты

Несмотря на то, что трудно изучить дельфинов и китов достаточно близко в дикой природе, некоторые биологи считают, что животные из семейства китовых конкурируют с шимпанзе в том, что касается культуры.

Хал Витехэд, эксперт по китовым из Университете в Далхоусе в Новой Шотландии (Канада), приводит в пример дельфинов бутылконосов обитающих в Лагуна (Бразилия). Эти морские млекопитающие координируют свои усилия по ловле рыбы с местными жителями. Дельфины гонят рыбные косяки к берегу, давая сигнал рыбакам забросить сети. Все рыбы, которые избегают сетей, попадают прямо в рот ожидающим бутылконосам.

“Эта техника охоты передавалась культурным путем в обеих популяциях [у людей и дельфинов] с 1847 года”,- говорит Витехэд.

Другой предложенный пример китовой культуры касается касаток, которые охотятся на тюленей у берегов Аргентины. Самки, как замечали, налетали на берег вместе со своим потомством, даже когда никаких тюленей вокруг не было – очень опасная тактика охоты. Мать помогает молодой самке вернуться назад в море, если она оказывается на берегу. По словам Витехэда, это очень похоже на обучение.

Охотничьи песни самцов горбатого кита сравнимы с нашими музыкальными чартами. Киты настраивают свои мелодии в унисон через весь океан.

Майкл Крютзен упомянул о “культурной революции” у австралийских горбатых китов, когда одна особенно популярная песня была заменена новой.

“Мы все еще отстаем от приматологов, но дайте необходимое время и несколько длительных исследований, и я думаю, что мы обнаружим множество новых примеров социально научаемого поведения у животных семейства китовых. Ведь не зря же у них такой большой мозг”, – добавил Крютзен.