Переход фитофага на инвазионное растение: матмодель

Сотрудники нашей кафедры Лена Устинова и Сергей Лысенков опубликовали новую статью в журнале "Кавказский энтомологический бюллетень". В своей работе они с помощью математического моделирования исследовали эволюционный сценарий: как может распространяться мутация, позволяющая фитофагам эффективно питаться инвазивными растениями наряду с местными.

Исследование показало, какие факторы влияют на скорость перехода насекомых на новый пищевой ресурс. Например, для того чтобы мутация быстро закрепилась, инвазивное растение должно быть не менее многочисленным, чем местное. Важную роль играет генетический багаж популяции: если нужный аллель уже присутствует в качестве нейтральной изменчивости, он может быстро распространиться при появлении инвазивного вида. Дополнительно, процессу адаптации способствует ассортативное скрещивание.

Этот пример демонстрирует, насколько мощным инструментом является математическое моделирование в эволюционной биологии. Оно позволяет анализировать сложные механизмы и выявлять ключевые факторы, влияющие на динамику биологических систем.

Ustinova E. N., Lysenkov S. N. How many generations does it take for phytophages to colonize invasive plants?: Mathematical modeling predictions // Кавказский энтомологический бюллетень. — 2024. — Vol. 20, no. 2. — P. 315–323.

Скелетохронология как метод определения возраста

Как определить возраст и темпы роста позвоночных?

Все знают, что возраст дерева можно определить по годовым кольцам на спиле ствола. Но мало кто задумывался, что похожие годовые слои формируются и в костях позвоночных животных. Особенно это характерно для амфибий и рептилий, у которых рост периодически замедляется или полностью останавливается. У холоднокровных животных, обитающих в умеренном климате, такие линии возникают из-за зимней спячки, которая может длиться до 9 месяцев в году. У тропических видов рост может останавливаться в засушливые периоды.

Эти линии остановки роста позволяют не только определить возраст, но и оценить темпы роста животного, а также ретроспективно узнать размеры особи в разные периоды её жизни. Для исследования таких линий используют окрашенные срезы трубчатых костей. Примечательно, что фаланги пальцев позволяют определять возраст прижизненно, без вреда для животного.

Этой интересной теме посвящён литературный обзор сотрудника нашей кафедры Сергея Марленовича Ляпкова, опубликованный в «Зоологическом журнале». В нём подробно описаны:

• Принципы метода скелетохронологии.
• Его применение для изучения амфибий и рептилий.
• Практические аспекты для биологов и зоологов, ещё не знакомых с этим методом.

Этот обзор — отличное руководство для тех, кто хочет глубже изучить механизмы роста и адаптации холоднокровных позвоночных.

Ляпков С.М. Скелетохронология амфибий и рептилий: основы методологии, разнообразие задач и перспективы // Зоологический журнал. - 2024. - Т. 103. - №6. - C. 31-44. doi: 10.31857/S0044513424060028

Генеративная сфера крапивы двудомной

В журнале Plant Species Biologyбыла опубликована статья об изучении особенностей половой системы крапивы двудомной (Urtica dioica). Данное исследование было проведено студентами первого курса в ходе летней практики на Звенигородской биостанции под руководством наших сотрудников Елены Устиновой, Сергея Лысенкова и Ксении Поповой с кафедры экологии и географии растений.

Несмотря на название, крапива двудомная не всегда строго двудомна, по крайней мере, в отдельных популяциях. Исследование показало, что отклонения от двудомности могут проявляться на различных уровнях: наличие гермафродитных цветков, соцветий с тычиночными и пестичными цветками на одной веточке, а также мужских и женских веточек на разных узлах одного соцветия. Более того, на одном корневище могут развиваться как фенотипически мужские, так и женские побеги.

Хотя у крапивы двудомной наблюдается тенденция к разделению на мужские и женские особи, экспрессия половых признаков является количественной и демонстрирует непрерывную изменчивость. Пол побега влияет на высоту растения и количество узлов в соцветии, но тип опушения веточек соцветия (отстоящие или прилегающие волоски) остаётся неизменным для всех побегов, исходящих от одного корневища, независимо от выраженности половых признаков.

Papers in Palaeontology: губки нижнего кембрия

В августовском выпуске научного журнала "Papers in Palaeontology" вышла статья, подготовленная аспирантом нашей кафедры Кириллом Колесниковым совместно с  Андреем Юрьевичем Журавлевым и Андреем Юрьевичем Иванцовым из Палеонтологического института РАН, а также Джозефом Боттингом из Нанкинского института геологии и палеонтологии.

Эта работа представляет собой описание трех новых видов губок, обнаруженных в нижнекембрийских отложениях на территории Сибирской платформы, в частности в районе реки Лена в Якутии.

Новые виды губок уникальны своей структурой скелета, который состоит из плотной сети мелких спикул диактин, и близки к современным представителям класса обыкновенных губок (Demospongiae).

Особенно интересным открытием является обнаружение у двух из описанных видов губок настоящих микросклеров сигм — мелких диагностических спикул С-образной формы. Эти сигмы примечательны тем, что являются самыми маленькими из известных спикул в раннепалеозойской летописи. 

Таким образом, результаты этой работы вносят существенный вклад в понимание эволюции губок и свидетельствуют о том, что уже в раннем кембрии существовали представители этого класса, что согласуется с последними молекулярными исследованиями.