АКАДЕМИЯ. Насколько скаты схожи с акулами? Как изучаются вымершие виды акул?


Сегодня я расскажу о том, чем отличаются три вида хрящевых друг от друга на молекулярном уровне, а также о том, как ученые изучают исчезнувшие виды акул по их окаменелым останкам.

Курс, который я прохожу называется «Акулы! Виды, особенности и защита».

КЛАСС ХРЯЩЕВЫХ

В него входят химерообразные, скаты и, собственно, акулы. Чтобы понять, насколько похожи и разные эти виды, следует рассмотреть несколько гипотез:


По таблице видно, какие характеристики присутствуют и отсутствуют у того или иного вида. И также видно, что гипотеза №2 самая близкая к правде: акулы и скаты более похожи друг на друга. Так сразу и не скажешь сходу, что именно эти два вида очень близки по структуре, но это правда.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОТЛИЧИЯ

Технологические достижения дали возможность изучить различия видов животных на молекулярном уровне, то есть рассматривая соединения белков и ДНК, а это означает, что появился шанс увидеть то, что скрыто невооруженному глазу.

Стоит напомнить, что белковые соединения состоят из аминокислот, которые как жемучины нанизаны на нить. Между белками находятся энзимы (ферменты) для способствования протекания химических реакций в клетках.
Особого внимания заслуживает последовательность белка, которая входит в состав важного фермента в организме — цитохром с-оксидазы (Cox1). Данный фермент выполняет роль преображателя питательных веществ в энергию. В теле функционируют миллиарды его копий, потому что при исчезновении цитохром с-оксидазы организм погибает.

Всего у акулы, как и практически у всех живых огранизмов, насчитывают 20 аминокислот, формирующие белки. Молекула Cox1 состоит из 515 последовательности аминокислот. Если представить, что в организме каждой акулы есть 20 000 белков, которые, в свою очередь, формируются из аминокислот, то несложно предположить явные и не очень различия одного и того же белка для разных видов рыб. И в нашем случае, при сравнении белков химерообразных, скатов и акул, видно, что первые являются родственной группой скатов и акул, белковые последовательности которых максимально совпадают.

Филогенетик, профессор, Гевин Нейлор рассказывает об эволюции акул и детально их изучает по ДНК. Недавно он вместе с Джейсоном Дэвисом, программистом из Лондона, создал сайт, посвященный исключительно акулам и скатам, на котором с легкостью можно определить, какой вид связан с каким, как они выглядят и где встречаются в мире.

Благодаря анализам ДНК Гевин собирает много информации об организмах рыб в ходе эволюции. При изучении вымерших видов добыть данные на основании раскопок и предположений непросто, и чем более давний вид животного, тем сложнее делать выводы. Одной из задач ученого является изучение анатомии акул прошлого, настоящего и ее прогнозирование в будущем.

ВЫМЕРШИЕ ВИДЫ АКУЛ

Задумывались ли Вы когда-либо, как ученые изучают оставшиеся окаменелости вымерших животных, в частности, акул, чтобы определить, когда они существовали и когда вымерли? На чем основываются их гипотезы? Этими вопросами занимаются палеонтологи и процесс исследования весьма непростой. Единственный метод, используемый учеными, — это сравнение найденных окаменелостей с живыми современными видами акул.

Палеонтологи выделяют фанерозойское время, включающее в себя палеозойский, мезозойский и кайнозойский периоды. Первый они называют «эрой древних животных» (542-251 млн лет назад), второй — «эрой срединных животных» (период динозавров, завершившийся 65 млн лет назад), третий — «эрой современных животных».


Уже во время девонского периода класс хрящевых играл важную роль в морской экосистеме. Далее катаклизмы Палеозоя привели в мутациям и вымираниям некоторых видов. Самым расцветным периодом акул считается юрский.

Музей Земли в Итаке (Нью-Йорк) содержит весьма интересную арт-работу Барбары Пейдж, которая создала мурал с изображениями представителей фауны на протяжении истории. Наиболее интересным вымершим видом является мегалодон, эту акулу еще называют большой белой акулой с огромными зубами. И не удивительно! Посмотрите на ее зуб.

В США есть геологически ценное место Грин-Ривер, в котором сохранились редкие окаменелости. По их образу были созданы плиты в Музее Земли. В водах озер этой местности обитало множество рыб, а также мелкие пресноводные скаты, которые настолько хорошо сохранились, что в остатках часто видны мелкие хрящевые прожилки.

Так как хрящи разлагаются очень быстро, в виде окаменелостей сохраняются лишь зубы акул и по ним ученые делают выводы о виде, периоде обитания, территории и т.п. Трансформации структуры акул в каменноугольный и девонский периоды были настолько значительными, что акулы того времени значительно отличаются от акул нашей эры.

Картинка

Что же такое вымирание?

Ученые утверждают, что природа всегда находится в балансе, создавая новые виды животных и уничтожая другие. На самом деле, на вымирание влияет несколько факторов, такие как недостаток еды, ненадлежащие условия проживания, заболевания, изменение климата и прочее. В фанерозойское время соотношение исчезающих видов составляло 0,5 на тысячу видов за тысячу лет, но, по правде, были и определенные временные точки в истории, когда вымирало много видов одновременно, примером служит мел-палеогеновое вымирание.

По данным на сегодняшний день процент и скорость вымирания представителей животного мира в 1000 раз выше, чем когда-либо в истории, поэтому ученые называют этот период «шестым массовым вымиранием».

Какие останки окаменевают?

Хрящевые ткани акул легко повреждаемы, поэтому нужны соответствующие условия, чтобы их остатки превратились в окаменелости. Во-первых, чтобы никакое морское животное, питающееся падалью, их не съело. Во-вторых, чем быстрее остатки попадут в осадочные породы (глину и известняк), тем лучше они сохранятся, потому что к ним перекрывается доступ кислорода и создается анаэробная среда.

Вот как изобразил художник Рей Тролл возможный внешний вид геликоприона согласно найденным окаменелостям и возможным предположениям.

Картинка из курса

МОЕ МНЕНИЕ И ВПЕЧАТЛЕНИЕ

Мне всегда было интересно, как ученые определяют внешний вид и строение вымерших животных, в частности, акул. Оказывается, и здесь есть возможные погрешности, так как теории основаны на предположениях из-за недостатка точной информации, а также на сравнительном методе древних акул с современными. В курсе очень много видео подводного мира, которые делают обучение более увлекательным.

Конспект подготовлен для Академии Голоса @academy.

Фото по лицензии СС0, кроме тех, где указаны источники.


Comments 10


Прочитал, спасибо

15.11.2017 10:18
0

Пожалуйста)

15.11.2017 10:20
0

эх, пропал первый комментарий. попробую повторить.

Между белками находятся энзимы (ферменты) для способствования протекания химических реакций в клетках.

Видимо некорректный перевод. Фермент и есть белки, то есть "среди белков можно выделить энзимы" - скорее так.

Всего у акулы насчитывают 20 аминокислот, формирующие белки.

У всех организмов, за редким исключением некоторых прокариот, 20 аминокислот, не только у акул.

И в нашем случае, при сравнении белков химерообразных, скатов и акул, видно, что первые являются родственной группой скатов и акул, белковые последовательности которых идентичны.

Белки могут различаться даже внутри одного вида. Или не различаться - актин у всех позвоночных практически идентичный. Или здесь речь идёт именно о цитохроме с?

Самым расцветным периодом акул считается юркский.

Юрский всё же...

Стоит отметить, что в те времена у акул было костное строение, а не хрящевое.

Раз оно было костное, значит должно было хорошо сохраняться, а выше сказано:

Так как хрящи разлагаются очень быстро, в виде окаменелостей сохраняются лишь зубы акул и по ним ученые делают выводы о виде, периоде обитания, территории и т.п

Объясните, пожалуйста.

Хрящевые ткани акул легко повреждаемы, поэтому нужны соответствующие условия, чтобы их остатки превратились в окаменелости.

Опять про хрящи, хотя уже было сказано, что у древних акул скелеты были костными.

покроются осадочными породами (глиной и известняком)

Известняк - осадочная порода, но он не может взять и сразу покрыть, он образуется из осадков. У вас получается, что акулу придавливает плитой из камня.

19.11.2017 07:55
0

Я прочла Ваши комментарии, спасибо. Но так вот сходу могу сказать одно - что юрский точно пишется без К) По остальным пунктам отвечу в ближайшее время, потому что на это мне надо время.

19.11.2017 13:23
0

@benken Простите за задержку с ответом. Я была очень занята переездом, и, в принципе, все еще ним занята, но решила выделить время, чтобы ответить, а то уже почти неделя прошла как-никак...

По поводу белков и ферментов. Привожу точную фразу из курса: And among all those proteins are many enzymes that facilitate chemical reactions in cells. В моем предложении я не вижу ошибки - хотя энзимы и есть белковые молекулы, все же белки называют белками, а энзимы - энзимами, поэтому указание, что между белками существуют энзимы, по-моему, корректно. Более того, источник именно так и говорит.

Количество аминокислот. Оригинал: There are 20 amino acids that are used to make shark proteins, or mammal proteins for that matter. С этого предложения мне было не понятно, что это количество касается всех огранизмов. Почитала дополнительно в интернете, удостоверилась, что это действительно так и исправила в тексте.

Внесла правку в предложение о белкАх акулы и ската о том, что их белковые соединения максимально похожи, а не идентичны, потому что говорится о белкАх в общем.

Хрящевое строение акул. На самом деле так и есть, и у акул оно всегда таким и было. Речь шла о другом вымершем виде огромных рыб - плакодермах и именно у них строение было костным. Я, видимо, заучилась и сплела два факта в один. Удалила это предложение.

Осадочные породы. Оригинал: Rapid burial by sediments improves the likelihood of fossilization. "Покроются" - в смысле "попадут" в осадочные породы или "залягут" в них. А как бы Вы сформулировали?

Еще раз спасибо за внимательное чтение моего поста. Чтобы подготовить ответ для Вас, я еще раз прошла часть курса и мне стали понятны некоторые интересные нюансы. Люблю учиться.
А как Вы так хорошо разбираетесь в этом материале? Вы биолог?

24.11.2017 22:05
0

между белками существуют энзимы

Это калька с английского, по-русски так не говорят. "Среди белков можно выделить энзимы". Энзимы по-русски обычно называют ферментами и их могут называть белками, когда не важна их функция. Например, говорят: клетка синтезирует белки без утонение того, что это ферменты.

Про осадочные породы - да, попадут в них или ещё говорят, что останки быстро захоронятся.

Ага, я биолог :) именно потому и внимательно слежу, чтобы мою любимую науку не обижали

25.11.2017 07:52
0

Благодарна за такую бдительность, это очень правильно! Про акул еще будет)))

25.11.2017 10:11
0

Не за что, хотя это работа кураторов Академии, которые несут ответственность за поддерживаемые публикации

25.11.2017 10:17
0