В переводе на человеческий

Что мы реально знаем о языке животных и готов ли человек к диалогу с ними?
Протяжные звуки, разносящиеся под водой, одновременно похожи на пение расстроенной виолончели, тоскливый крик и скрип гигантской несмазанной двери. Так жутковато звучат песни горбатого кита, которые давно интересуют специалистов. Международная группа ученых проанализировала пение морского гиганта (а эти завывания у них зовутся именно песней) и выяснила: оказывается, киты, приплывшие из разных мест, поют разные песни! Более того, попав на новую территорию, они включают в язык некоторые элементы песен «местных», почти так, как мы начинаем напевать мотив навязчивых куплетов. Из этого следует, что, если сравнить песни китов, можно узнать, откуда они приплыли и где именно проходили маршруты их миграции. Большая статья с подробным анализом аудиозаписей опубликована в престижном научном журнале Royal Society Open Science. Значит ли это, что теоретически мы скоро сможем понять и то, о чем они поют? Как тут не впасть в эйфорию — ведь от умения различать китовые диалекты до улавливания их смысла, кажется, рукой подать… Специалисты, впрочем, с выводами советуют не торопиться.
— Расшифровать язык горбатых китов сложно по ряду причин,— предупреждает «Огонек» старший научный сотрудник кафедры зоологии позвоночных биологического факультета МГУ Ольга Филатова.— Прежде всего нам до сих пор непонятно, зачем они поют. Ясно, что киты издают очень сложные разнообразные звуки в период размножения, но в этот момент самки к ним не подходят. Мы не знаем, есть ли там какая-то информация иного рода. Возможно, это просто набор красивых звуков для самопрезентации, как у певчих птиц.
Ольга Филатова участвует в изучении морских млекопитающих на юго-востоке Камчатки — исследования здесь ведутся уже лет двадцать. Она изучает диалекты косаток, родственников горбатых китов, которые имеют более сложную социальную структуру и более развитую «речь».
Косатки общаются свистом и криками, состоящими из слогов — устойчивых модуляций. Это около 10 разных звуков (их называют диалектами), которые свойственны представителям одной семьи.
Семьи с одним общим диалектом объединяют в клан, а похожие по диалекту кланы называются племенем.
Косатки вообще разговорчивы. Так как видимость в воде не очень, а расстояния могут быть в несколько километров, то она постоянно идентифицирует себя и зовет членов своей семьи. По словам Ольги Филатовой, это напоминает наше «Ау!» в лесу или крики «Петров здесь!», «Иванов здесь!». Интересно, что так ведет себя косатка, которая охотится на рыбу, ведь та не слышит всей этой высокочастотной кутерьмы. А вот плотоядные косатки, чья добыча тюлени, отличаются большей молчаливостью.
— Мы до сих пор не знаем, можно ли вообще говорить о семантическом значении их криков,— говорит Ольга Филатова.— Сопоставить поведение косаток с их звуками очень сложно — ведь они почти все время находятся под водой, и мы не видим, что они там делают, когда кричат.
На самом деле ученые до сих пор очень мало знают о языке этих морских гигантов. Несколько лет назад пытались отпугивать косаток с помощью их же криков опасности, записанных на магнитофон. Дело в том, что косатки создают большие проблемы рыболовному промыслу, воруя палтус. Эту рыбу ловят с помощью ярусов — длинных, в несколько километров рыболовных снастей, увешанных крючками. Палтус живет очень глубоко, поэтому косаткам проще стащить его с крючков. Но метод с криком, который хорошо зарекомендовал себя с грызунами и птицами, в данном случае не срабатывал.
Дельфинье слово

Косатки особенно интересны ученым, потому что они, как и люди, учат язык, а не знают набор звуков с рождения, как другие животные. Если, например, кошка или собака никогда в жизни не увидит представителя своего рода, она все равно будет мяукать или лаять. А вот косатка, как и человек, учится говорить, взаимодействуя с окружающим миром. Поэтому китовый язык интересен как модель зарождения человеческой речи. Кроме того, семьи косаток весьма стабильны, так что диалект в них почти не меняется со временем и передается детям, внукам, правнукам.
Впрочем, морские гиганты — не единственный интересный объект для науки. Язык и коммуникация как таковая сегодня считаются наиболее сложной и перспективной областью изучения. При этом само понятие «язык животных» давно шире собственно звуковой системы, поэтому ученые изучают не только «язык» собак, обезьян или слонов, но и способы коммуникации гусениц, комаров, муравьев и иных существ, которые «говорят» не столько звуками, сколько жестами, телом и запахами. При изучении «языка» животных используют самые разные подходы. Самый очевидный — пытаться напрямую соотнести звуки, которые издает животное, с каким-либо значением. Ученые пытаются понять, есть ли у дельфинов или волков отдельные слова, а если есть, можно ли их сложить в фразы. Пока доказано, что у дельфинов есть свист, который означает их имя, этот звуковой автограф они придумывают себе в течение всей жизни и с удовольствием повторяют. У волков, по сути, тоже «расшифрован» один набор звуков, который означает «я остался один». Все остальные сложные последовательности звуков остаются пока для нас недоступными.
— Попытки прямой расшифровки сигналов хороши тем, что речь идет о естественных способах коммуникации,— рассказывает «Огоньку» заведующая кафедрой сравнительной психологии Новосибирского государственного университета и лабораторией поведенческой экологии сообществ Института систематики и экологии животных СО РАН, один из ведущих в мире специалистов в области исследования поведения и коммуникации животных профессор Жанна Резникова.— Однако, как и в задаче расшифровки незнакомого человеческого языка, мы не можем ничего сделать без «ключа», как это было, скажем, с египетскими иероглифами на известном Розеттском камне. То есть чтобы прочесть текст, нужно понимать значение хотя бы отдельных слов из этого текста, например при помощи языка, который мы знаем. В случае коммуникации животных таким «ключом» служат повторяющиеся ситуации, сопровождаемые одними и теми же хорошо различимыми сигналами. Например, мартышки-верветки издают совсем разные сигналы при появлении разных хищников — змеи, орла и леопарда. А самый сложный и до сих пор непревзойденный пример расшифровки коммуникации — это «язык танцев» медоносных пчел, открытый нобелевским лауреатом 1973 года Карлом фон Фришем. Сегодня ученые используют этот подход? чтобы беседовать… с насекомыми. Энтомологи, которые исследуют поведение жуков или муравьев, неплохо понимают и могут предсказать поведение насекомых на основе разных движений, поз и «жестов». Другое дело, что такого эмоционального контакта, как с собакой, нам не достичь, ведь с насекомыми мы живем в «разных измерениях».
С появлением технологий машинного обучения этот метод лег в основу целого ряда гаджетов и компьютерных программ для общения с животными. Искусственный интеллект анализирует записи и вылавливает из большого массива информации звуки, относящиеся к «речи» животного. Так в начале этого года биологи Вашингтонского университета создали «переводчик» с мышиного — программу DeepSqueak.
Она может автоматически идентифицировать, обрабатывать и сортировать писк мышей и крыс. Сложность изучения мышиного в том, что животные общаются в основном в ультразвуковом диапазоне, который мы не слышим. Более того, их сложно вычленить даже благодаря специализированным микрофонам. Нейронная сеть блестяще справилась с этой задачей, и сейчас разработчики накапливают «библиотеку мышиной речи», чтобы затем создать алгоритм для общения с животными. Впрочем, в данном случае ученые хотят не просто поболтать с мышами, а узнать, как меняется их поведение, в том числе коммуникационное, во время различных исследований. Ведь, как известно, именно грызуны дают человечеству львиную долю открытий в биологии.
Еще более амбициозны заявления профессора университета в Северной Аризоне Кона Слободчикова, который в течение 30 лет изучал коммуникации луговых собачек и других животных, а теперь взялся за разработку переводчика для общения с собаками. Попытки сделать доступный переводчик для хозяев домашних питомцев уже были: в начале 2000-х были очень популярны японские переводчики Meowlingual и Bowlingual, но их эффективность и точность остались недоказанными. А умный ошейник Catterbox, судя по отзывам, вообще подбирает перевод бессистемно. В свою очередь, Кон Слободчиков утверждает, что создал библиотеку звуков собачьей «речи», с помощью которой может передать буквально любую информацию — от сообщения о присутствии поблизости другого хищника до сведений об одежде хозяина. Профессор уже объединил усилия с коллегами по компьютерным наукам, чтобы на основе накопленных данных создать инструмент машинного перевода. На этом уже специализируется некая компания Zoolingua: через несколько лет, обещают ее представители, достаточно будет навести смартфон на домашнего питомца, чтобы понять, что он нам говорит.
— Мы создаем устройства, которые помимо звуков голоса животного будут читать и язык его тела, а затем, используя технологию искусственного интеллекта и облачных вычислений, переводить всю эту речь на человеческий,— сказал профессор Слободчиков в одном из недавних интервью.— Сейчас в США каждый год подвергают эвтаназии от 2 до 3 млн собак, главным образом из-за того, что у них возникают проблемы с поведением. Но если собаки смогут своевременно поведать нам о своих потребностях, мы сможем избежать ненужной жестокости.
Впрочем, к заявлениям профессора Слободчикова и его оптимистов-единомышленников научное сообщество в целом относится сдержанно. Никто не отрицает, что в системе коммуникации некоторых видов животных есть сигналы для обозначения отдельных предметов и явлений. Но вот появление новых обозначений или объединение существующих в какую-то новую смысловую конструкцию у животных удается обнаружить очень редко. А это значит, что говорить о языке животных как системе символов мы все-таки не можем. Возможно, пока.
В переводе на обезьяний
Наиболее продуктивным в непосредственном общении человека с животным сегодня считается другой метод, связанный с языком-посредником. — Начало этой научной революции в наших взглядах на язык и интеллект животных было положено в 1960-е, когда человекообразных обезьян научили использовать жесты и графические символы для общения с человеком,— рассказывает профессор Жанна Резникова.— Сейчас уже и с собаками так общаются. Мы узнали чрезвычайно много о лингвистическом и интеллектуальном потенциале животных. Недостаток этого метода в том, что нам остаются неизвестными пределы возможностей их естественной коммуникации.
Речь идет о знаменитых работах биологов Алена и Беатрис Гаpднеp, которые обучили приматов американскому варианту жестового языка глухонемых. Многолетняя работа с обезьянами доказала, что эти животные способны использовать предложенный человеком язык-посредник на уровне примерно 4-летних детей, что является чрезвычайно высоким результатом.
Например, знаменитая горилла Коко (она умерла в прошлом году в возрасте 46 лет) таким образом освоила 1000 жестовых слов и могла сносно выражать свои мысли и даже использовать шутки и образы.
Например, указав на голубя, она говорила, что Коко — птица и тоже может летать. А потом добавляла, что пошутила, так как это весело. Как-то раз увидев, как ассистент промывал в тазике большую линзу, Коко прокомментировала: «Глаз пьет воду». Интересно, что Коко всегда причисляла себя к людям, как и первая шимпанзе, освоившая язык-посредник, Уошо, которая клала свою фотографию в стопочку с изображением людей, а остальных обезьян называла «грязными тварями».
— На языке-посреднике люди уже давно вступили в диалог с животными и выяснили захватывающе интересные подробности их представлений о мире, себе и нас,— говорит профессор Резникова.— Мы знаем, что шимпанзе и гориллы могут шутить и ругаться, скорбеть о потерях и предвидеть будущее, что серый попугай жако детально описывает свойства и характеристики предметов и делится эмоциями и что для фокстерьера лучше играть с хозяином, чем грызть кость, но приоритетно — гоняться за кошками. Что касается использования естественных сигналов животных, то уже древние охотники подманивали дичь, подражая ее звукам.
Шифры и насекомые
Совсем новый подход в изучении языка основан на теории информации. Его профессор Жанна Резникова предложила вместе с известным специалистом по теории информации и криптографии Борисом Рябко из Института вычислительных технологий СО РАН.
— Суть подхода в том, что мы не пытаемся расшифровать сигналы, а создаем ситуацию, в которой животные должны передать друг другу заранее заданное нами количество информации, измеряемое, как известно, в битах,— поясняет профессор Жанна Резникова.— Например, в сообщении о том, налево ли нужно повернуть или направо, заключен один бит информации. В наших экспериментах на муравьях создается ситуация, когда насекомые, чтобы привлечь своих сородичей к пище, должны передать сведения о последовательности поворотов на пути к цели. Число бинарных выборов на этом пути и будет соответствовать количеству информации в передаваемом сообщении: скажем, четыре развилки — это четыре бита. Если при этом измерить время, затраченное на передачу сообщения, можно оценить скорость передачи информации, а также такие важные характеристики коммуникации, как способность улавливать закономерности в передаваемом «тексте» и оптимизировать свои сообщения.
Разработанный метод ученые применили к самому умному виду муравьев — рыжим лесным муравьям. Всего у муравьев около 12 тысяч видов, самые «недалекие» из них общаются с помощью запахов, выкладывая путь к пище дорожкой из феромонов, а вот интеллектуалы способны сообщать о цели, удаленной в пространстве, используя, подобно медоносным пчелам, что-то вроде языка жестов.
— Общаться с пчелами датские ученые научились еще в 1990-е, создав пчелу-робота, которая программируется компьютером и, не покидая улья, сообщает пчелам на их же «языке танцев» координаты кормушки, находящейся на расстоянии до четырех километров,— говорит Жанна Резникова.— Можно представить себе и муравья-робота, только вот нам неизвестно, какие именно сигналы надо заставить его передавать, ведь «язык жестов» муравьев вряд ли будет расшифрован в ближайшее время.
Тем не менее ученые впервые в мире выявили в коммуникации муравьев черты сходства с языком человека. Прежде всего это прямая зависимость между длиной сообщения и количеством информации. Кроме того, количество потенциальных сообщений в «языке» муравьев оказалось весьма велико. Более того, ученые исследовали одну из важнейших характеристик «языка» животных и интеллекта его носителей, а именно: способность быстро подмечать закономерности и использовать их для кодирования, сжатия информации. Так, «умные» муравьи, как и люди, чтобы сообщить, где находится пища, будут «говорить» не «налево-направо-направо-налево-налево», а скажут «иди налево, и так 5 раз». Наконец, в отдельных сериях экспериментов было показано, что муравьи способны передавать информацию о количестве, и система их коммуникации пластична, а это один из основных критериев языка и интеллекта.
— Применение метода изучения языкового поведения, основанного на идеях и методах теории информации, открывает новые перспективы не только в исследовании поведения и эволюции социальных животных, но также в лингвистике и робототехнике,— говорит Жанна Резникова.— Некоторые принципы коммуникации, характерные для наших муравьев-разведчиков и групп фуражиров (муравьи, специализирующиеся на доставке добычи в семью.— «О»), могут использоваться для планирования координированных действий роботов.
Так сможем ли мы в итоге говорить с животными на равных? Здесь ученые однозначно говорят нет: для развития речи необходимо заранее представлять и различать свои действия, создавать и классифицировать мысленные представления о предметах, событиях и связях. Частично это животные делать могут, но членораздельная речь все-таки считается, по крайне мере на данный момент, отличительным даром человека как вида.
Правда, это совсем не означает, что мы не можем общаться с животными. Тем более что эксперименты показывают: чем больше мы разговариваем с нашими соседями по планете, тем более «человечные» черты у них проявляются. И тем лучше мы понимаем друг друга.
23.09.2019
Журнал «Огонек»
Валентина Пахомова, Елена Кудрявцева
Оригинал статьи

Новосибирские учёные выпустили на Байкале редких полёвок, чтобы спасти их от вымирания

Ольхонская полёвка — уникальный грызун, который не встречается в мире больше нигде
Новосибирские учёные выпустили в дикую природу около 50 ольхонских полёвок, чтобы спасти этот уникальный вид от исчезновения. Такие грызуны обитают только на нескольких островах Байкала и почти исчезли из-за туристов.
Исследователи получили на изучение и восстановление популяции полёвок грант в 300 тысяч рублей от Фонда поддержки прикладных экологических разработок и исследований «Озеро Байкал» и ещё 60 тысяч рублей собрали на краудфандинговой платформе. В мае они вырастили полёвок в специальных условиях и через 30 дней выпустили их на Байкале.
«В августе проверили приживаемость — увидели следы их жизнедеятельности на этом острове. В следующем году будем проверять, как они перезимуют. Это очень важно. Скальные полёвки запасают траву на зиму и ей питаются. Очень важно, чтобы наши новые зверьки смогли запасти достаточно себе травы и перезимовали», — рассказал корреспонденту НГС руководитель проекта, научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН Игорь Моролдоев.
Полёвок выпустили на острове Баракчин. Раньше здесь обитало очень много грызунов, но потом они исчезли — в том числе из-за туристов. «Изначально у ольхонской полёвки был маленький ареал обитания. А в последние годы усилилась туристическая нагрузка на все острова Байкала. Люди вытаптывают траву, разрушают места обитания. Туристы строят и так называемые пирамидки из камней — перетаскивают их с места на место. И страдают многие обитатели Байкала», — добавил Моролдоев.
17.09.2019
НГС
Оригинал статьи

Сибирские ученые используют дроны для мониторинга саранчи

С помощью беспилотников энтомологи из Новосибирска определяют участки, где предпочитает жить местная саранча в период сниженной активности
Разработка технологии наблюдения за саранчой с помощью дронов — часть большой задачи по созданию цифровой карты распространения потенциального вредителя в Новосибирской области. Строя такие модели, ученые в первую очередь ориентируются на растительность, в которой обитают и которую едят насекомые. Для итальянского пруса, наиболее опасного вида саранчовых в регионе, — это в первую очередь полынь, прутняк и тысячелистники (лишь когда саранчи становится слишком много и ей начинает не хватать пищи, она переключается на зерновые). Там, где есть скопление излюбленных прусом растений, велика вероятность появления вредителей в большом количестве. Такие области необходимо отметить на карте и уделять им особое внимание в дальнейшем, при прогнозировании вспышек саранчи.
«Космоснимки оказались для этой задачи неудобны. В основном они низкого разрешения (15—60 метров на один пиксел), и участки полыни на них практически неотличимы от другой растительности», — отмечает ведущий научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН, профессор Новосибирского государственного университета доктор биологических наук Михаил Георгиевич Сергеев. Ученый вместе с коллегами испытал беспилотный летательный аппарат для аэрофотосъемки мест возможного нахождения саранчи на полигоне «Александровское» в Карасукском районе Новосибирской области. Затем фотографии подверглись компьютерной обработке.
«Мы выяснили, что в голубой части спектра на снимках хорошо видны места с преобладанием полыней и степного разнотравья, которые четко отличаются от занятых злаками и разнотравьем. Такие снимки можно использовать для очерчивания тех участков, где необходимо вести постоянный мониторинг численности итальянской саранчи», — отметил Михаил Сергеев. Биологи предполагают, что лучшие результаты будет давать многослойное наблюдение, то есть совмещение данных наземного наблюдения, космоснимков и фотографий с беспилотника.
В Новосибирской области прус и другие виды саранчи в основном встречаются на границе с Казахстаном и Алтайским краем. Последняя большая вспышка их численности случилась в 1999—2001 годах. Для того чтобы предотвратить новое массовое нашествие на сельхозугодья, нужен тщательный мониторинг численности этих вредителей.
Работа выполняется при поддержке РФФИ и правительства НСО (проект № 18-416-540001).
09.09.2019
Наука в Сибири
Оригинал статьи

Штаммы-«камикадзе» и ошибки, стоящие паразитам жизни

Грибы могут совершать «самоубийство», а эволюция любит «середнячков». Вы еще многого не знаете о паразитах, но мы расскажем.
Вирусы, бактерии, грибы, гельминты — основные группы паразитов не только позвоночных животных и человека, но и насекомых. Внутри этих маленьких существ постоянно кто-то живет, используя их как среду обитания, источник пищи или «транзитную зону» для поиска конечного хозяина.
От такого соседства насекомые могут совершенно не страдать, а могут поплатиться жизнью: энтомопатогенные грибы или некоторые нематоды (круглые черви) убивают «свое» насекомое, потому что иначе им не продолжить жизненный цикл. В популяциях грибов встречаются и совсем нестандартные жизненные стратегии. Например, гриб может совершить «самоубийство», находясь в организме хозяина, заодно убив и его самого. Причины формирования такого поведения у штаммов «камикадзе» пока не до конца раскрыты.
«Правила» сосуществования насекомых и их симбионтов (организмов — участников симбиоза) весьма сходны со взаимоотношениями симбионтов с позвоночными животными, в том числе с человеком. Некоторые, попадая в организм, получают убежище и, не нанося вреда хозяину, просто живут внутри него, другие — приносят пользу, помогают переваривать пищу, третьи — условные патогены — способны нанести вред организму только при ослаблении его иммунитета, четвертые — факультативные или специализированные паразиты — приводят к патологическим изменениям в органах, тканях.
Но, в отличие от взаимоотношений паразиты — млекопитающие, для которых эволюция сделала все, чтобы они могли как можно дольше сосуществовать, отношения паразит — насекомое часто оканчиваются гибелью последнего. Некоторым видам паразитов просто необходимо убить хозяина, чтобы дать дочернее потомство и продолжить жизненный цикл. Исключениями во вполне удачно сложившихся отношениях паразитов и млекопитающих являются случаи заражения бациллами Bacillus anthracis (возбудитель сибирской язвы) и бактериями Yersinia pestis (возбудитель бубонной чумы). Они также часто приводят к гибели хозяина. Эволюционно эти группы пока не приспособились к сосуществованию. И хотя от некоторых паразитов у насекомых нет возможности спастись, система защиты, которую природа разработала для этого класса беспозвоночных членистоногих животных, очень мощная и способна победить значительную часть болезнетворных организмов.
«Защищайтесь, сударь!» «При проникновении паразита в организм насекомого через кутикулу (наружный скелет) или через кишечник запускается целый каскад разнообразных защитных процессов, — рассказывает заведующий лабораторией экологической паразитологии Института систематики и экологии животных СО РАН (ИСиЭЖ СО РАН), доктор биологических наук Вадим Крюков.
— Еще только при “высадке” на кутикулу, скажем, грибов, организм насекомого незамедлительно начинает реагировать — запускается процесс меланизации. Меланин — высокомолекулярный пигмент черного или темно-коричневого цвета — становится физическим барьером для паразита и не дает ему продвинуться дальше, образуя вокруг него меланиновую оболочку.
Дополнительно ослабляют паразита токсичные соединения, вырабатывающиеся при образовании меланина. Если же гриб все-таки смог проникнуть через кутикулу в полость тела насекомого, включается уже не только гуморальный, но и клеточный иммунитет: клетки крови (гемоциты) начинают процесс фагоцитоза, инкапсуляции инородных тел. Из такой капсулы патоген может уже не выбраться». Насекомое многократно линяет, меняя старую хитиновую оболочку на новую. Линька — сложный физиологический процесс, во время которого организм зачастую полностью перестраивается. Благодаря линьке, насекомое может избавиться от паразита, закрепившегося на кутикуле, но еще не попавшего в полость тела.
Насекомое встречает болезнетворный микроорганизм в полной боевой готовности, но и паразит — тактик не хуже. В его арсенале — выработка ферментов, разрушающих скелет «жертвы», синтез токсинов, способных угнетать иммунитет, и многое другое. Исход этой битвы зависит от уровня вирулентности (болезнетворности) патогена, дозы инфекции и уровня иммунитета насекомого.
Но победа не всегда однозначна. Случается, что насекомое на стадии личинки побеждает инфекцию, но она персистирует (сохраняется в полости тела) и может проявиться уже на следующих стадиях жизненного цикла, если действуют факторы, ослабляющие иммунитет насекомого. Известны и другие интересные случаи: например, насекомое может не выдержать стресса от воздействия различных систем собственного организма и погибнуть, по сути, от самого себя.
Ошибки, совершаемые паразитами, и грибы-«камикадзе» Стратегия большинства природных линий энтомопатогенных грибов направлена на то, чтобы убить хозяина, полностью заполнить его тело гифами (нитевидными образованиями), после чего снова прорасти через кутикулу, но уже в обратную сторону, и дать дочернее поколение спор, таким образом продолжив свой «род».
Однако при развитии грибных патогенезов нередко происходят различные сбои, при которых энтомопатогенные грибы убивают хозяина, при этом не завершая своего жизненного цикла. Такие «самоубийства», когда гриб по ряду причин не может полноценно развиться на хозяине или внутри него, встречаются довольно часто. Условно эти сбои и «самоубийства» можно разделить на зависящие от хозяина / внешних факторов / определенного стечения обстоятельств и на те, что определяются внутренней организацией самого паразита.
«К первой группе можно отнести случаи, когда паразит попал “не туда”. Например, оказался не на том хозяине, активировался и начал прорастать внутрь кутикулы, а неспецифический хозяин блокировал его развитие на этапе проникновения. Однако и сам хозяин может погибнуть вместе с умершим паразитом из-за сильной меланизации кутикулы, после чего успешная линька уже невозможна», — рассказывает Вадим Крюков.
Также паразит может попасть не в тот орган. Например, гриб, чей основной путь в организм насекомого лежит через кутикулу, попадает в кишечник. Несмотря на то что там гриб плохо ориентируется, он все равно начинает продуцировать ряд ферментов (например, протеаз), чтобы прорасти в полость тела. Такая ситуация характерна, например, для энтомопатогенных грибов Metarhizium и личинок комаров. Следствием этого становится гибель и насекомого, и гриба.
Другой интересный вариант неосознанного «суицида» — высокая доза паразита или высокая наработка собственных токсических веществ. Численность паразитов или концентрация их токсинов так высока, что в хозяине происходят настолько сильные морфофизиологические изменения, что они не дают жить и паразиту. Погибают оба.
Еще одна ошибка, совершив которую, паразит вынужден погибнуть, — выбор хозяина, который уже заражен более агрессивным паразитом. Например, если энтомопатогенный гриб проникает в хозяина, у которого идет активное развитие бактериоза, это приводит к комплексной (бактериально-грибной) инфекции и очень быстрой гибели насекомого.
Бактерии при этом могут иметь конкурентное преимущество перед грибами из-за более высокой скорости размножения — в этой ситуации гриб погибает. Эта особенность (стремительное течение смешанной инфекции) находит свое применение в создании комплексных препаратов против насекомых, в основе которых используются штаммы бактериальных и грибных патогенов.
Подобные случаи происходят у насекомых не только с грибами и бактериями, но и с другими паразитами. Например, паразитические насекомые (паразитоиды) по ошибке или по незнанию выбирают насекомых, зараженных грибами. В ситуации, когда встречаются паразитоид, гриб и насекомое-хозяин, силы неравны. Гриб, пользуясь тем, что паразитоид ослабляет иммунитет хозяина, более эффективно колонизирует организм последнего, после чего убивает и того, и другого. Наконец, второй случай, когда «суицидальное» поведение грибов не зависит от внешних факторов и диктуется исключительно внутренними особенностями паразита. Такие штаммы успешно проникают в полость тела насекомого-хозяина, убивают и заселяют его, но затем погибают, после чего запускается процесс размножения сопутствующих бактерий и «грибница» внутри хозяина сгнивает.
Такие штаммы иногда можно выделить из природных источников, однако чаще этот тип поведения встречается у селектированных лабораторных штаммов или генетически модифицированных культур.
«Причин такого поведения может быть много. Дело в том, что обратный рост гиф (из убитого хозяина через кутикулу на поверхность) — весьма деликатный процесс, более деликатный, чем проникновение через кутикулу внутрь тела, — рассказывает Вадим Крюков. — Изменения в самых различных участках генома гриба могут привести к неспособности производить споры на убитом хозяине.
Например, искусственные изменения в генах, связанных с повышением или понижением синтеза ферментов (хитиназ и протеаз), некоторых вторичных метаболитов, регуляцией pH, устойчивостью к температурному стрессу и другие факторы, могут вызвать данное отклонение и “превратить” обычный органичный (сбалансированный) штамм в штамм-“камикадзе”».
Эволюция любит середнячков но, возможно, и у «камикадзе» есть причины жить
Высоко- и низковирулентные паразиты (с высоким и низким уровнем болезнетворности) встречаются редко: природе это невыгодно, ведь в обоих случаях организм легко исчезает из сообщества. Чтобы хорошо жить, нужно быть середнячком — обладать умеренной вирулентностью.
Штаммы «камикадзе» не попадают в золотую середину, но, рискуя элиминировать, способны реализовать другую жизненную стратегию. В начале 2000-х было обнаружено, что энтомопатогенные грибы имеют альтернативную жизненную стратегию. Помимо развития на насекомых, они способны колонизировать растения, но при этом воздействовать на последних положительно.
Через собственный мицелий грибы могут поставлять к корням растений азот от убитых насекомых и тем самым стимулировать их рост. Специалисты лаборатории экологической паразитологии ИСиЭЖ СО РАН совместно с коллегами из Центра коллективного пользования «Геномика» Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Института почвоведения и агрохимии СО РАН провели исследования, в которых изучили связь с растениями у «обычных» штаммов, которые убивают насекомых и успешно спороносят на них, и штаммов-«камикадзе». Исследования проводились на штаммах одного вида гриба — Metarhizium robertsii. Работа подана в печать.
На основе грибов, приспособленных к эндофитной колонизации, можно создавать препараты комплексного действия, которые не только убивают насекомых-вредителей, но и приводят к стимуляции роста и повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Эксперименты в полях, проведенные сотрудниками ИСиЭЖ СО РАН совместно с сотрудниками Новосибирского государственного аграрного университета, показали, что данные грибы стимулируют рост картофеля, одновременно защищая клубни от фитопатогенов. Работа также подана в печать.
«Оказалось, грибы-“камикадзе” могут быть более полезными для растений, чем грибы с классическим жизненным циклом, — рассказывает Вадим Крюков. — Бактериальное разложение насекомых, убитых штаммами-“камикадзе”, приводит к более быстрому высвобождению неорганического азота, необходимого растениям. Кроме того, эти девиантные штаммы вполне активно колонизируют ткани растений и лучше, чем “классические”, стимулируют их рост.
Возможно, девиантные штаммы больше приспособлены к жизни внутри и на растениях, а штаммы с классическим циклом — к симбиозу с насекомым. Однако до сих пор не известно, могут ли энтомопатогенные грибы самовоспроизводиться внутри и на растениях, то есть давать дочерние поколения инфекционных структур при развитии, например, в ризосферной зоне (узком участке почвы, прилегающем к корням растения и попадающем под непосредственное действие корневых выделений и почвенных микроорганизмов). Работы в этом направлении продолжаются».
Работы поддержаны проектами РНФ и РФФИ № 18-34-20060.
30.07.2019
Naked Science
Татьяна Морозова
Оригинал статьи

Исчезающий вид уток выпустили на озеро Малое Банное в Новосибирской области

По информации пресс-службы Новосибирского зоопарка, 4 июля 2019 года четыре савки выпустили в естественные условия — на озеро Малое Банное в Карасуке. Птицы родились в экспериментальном хозяйстве зоопарка на базе Карасукского научного стационара.
Новосибирский зоопарк ведёт работу по разведению, интродукции и реинтродукции редких видов птиц совместно с Институтом систематики и экологии животных СО РАН. С савками специалисты зоопарка работают с 2006 года. Отметим, что белоголовая савка — исчезающий вид. Без работы учёных этим уткам грозит вымирание.
«В экспериментальном хозяйстве зоопарка на базе Карасукского научного стационара были разработаны способы содержания, кормления и разведения савки», — сообщили в зоопарке.
Впервые савок, которые выросли в вольерах стационара, выпустили в июле 2017 года. С тех пор это происходит регулярно, чаще всего летом. Разрешение на выпуск уток выдаёт Росприроднадзор.
«Наблюдения показали, что наши савки быстро привыкают к естественным кормам, достаточно быстро адаптируются к новым условиям», — сообщили в зоопарке.
Изучением, разведением и реинтродукцией савок зоологический парк занимается в рамках масштабной программы «Редкие и исчезающие гусеобразные Евразии».
24.07.2019
Вести Новосибирска
Оригинал статьи

Пирамидки-убийцы: ученые спасают вымирающих полевок от туристов, загадывающих желания на Байкале

На спасение уникального зверька новосибирские ученые собрали с народа 70 тысяч рублей [фото, видео]
«Сохраним ольхонскую полевку!» - под таким лозунгом появилось объявление о сборе денег на платформе «Планета.ру». Инициаторы - группа ученых из Новосибирска и Иркутска. Они объяснили, что выиграли грант* - 300 тысяч рублей - на спасение этого маленького грызуна, но по условиям конкурса 20% средств дополнительно исследователи должны были найти сами. Не хватало 60 тысяч рублей. У института, где работают зоологи, таких денег тоже не было. И тут наука решила идти в ногу со временем. За помощью обратились к интернет-аудитории через краудфандинговую платформу.
Сбор закрыли быстро - чуть больше чем через месяц. Собрать удалось 70 тысяч рублей. И теперь зоологи готовятся к реализации проекта. Как они собираются спасать исчезающего зверька - в материале «Комсомольской правды».
ЗАГАДОЧНЫЕ ПОЛЕВКИ
Ольхонская полевка - маленький уникальный грызун, а если говорить научным языком - эндемик. Вид, который обитает только на определенной ограниченной территории. Такие полевки живут в скалистых местах Тажеранской степи, острова Ольхон и других мелких островов Байкала, на территории площадью около 600 квадратных километров. По крайней мере, раньше жили. В последние годы зверьки стали стремительно исчезать.
- У них очень специфическое место обитания. Им нужны скалы, причем не абы какие, а достаточно старые, полуразрушенные - с пустотами и множеством ходов, а также камни. И порода должна поддаваться их инженерным работам, - объясняет Наталья Лопатина, научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН. Биологи активно изучают грызуна и готовятся его активно размножать. Открыли этот вид полевок совсем недавно - меньше полувека назад, поэтому задача не из легких, очень многое в поведении этих грызунов пока не изучено.
- Местные жители их и раньше, конечно, видели, но зоологи почти не изучали. У зверька очень интересное поведение, - отмечает Сергей Абрамов, старший научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН. - У ольхонской полевки строго структурированная территория: туалет, склад, гнездо. В отличие от мышей они едят не зерно, а только травку, тем самым поддерживая экосистему Байкала. Ольхонская полевка будет отчаянно защищать свое гнездо, нападая и кусая обидчика.
ТУРИСТЫ ВРЕДЯТ ПИРАМИДКАМИ
Зверек, несмотря на свою храбрость, оказался под угрозой исчезновения из-за людей, а точнее, из-за туристов, которых с каждым годом на Байкале становится все больше.
- Сейчас модно делать пирамидки из камней (туристы верят, что если построить пирамидку и загадать желание, то оно сбудется - Прим. авт.). Весь Ольхон ими усыпан. Люди мало того что просто беспокоят полевок, но и разрушают их дома, - негодует Игорь Моролдоев, руководитель проекта, научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН. - Поэтому в нашем проекте запланирована работа и с турфирмами, и с самими туристами. Нужно остановить строительство этих пирамидок, иначе полевкам просто негде будет жить.
Уникальные грызуны «благодаря» стараниям людей уже полностью исчезли с нескольких островов.
- Лет пять точно не можем поймать ни одной полевки на острове Баракчине. На Замугое их было много, сейчас очень мало, - перечисляет опустевшие острова Наталья Лопатина.
Если в ближайшее время в ситуацию не вмешаться…
- Островная экосистема Байкала изменится полностью, - предостерегает Игорь Моролдоев. - Полевки - единственный вид млекопитающих на этих островах. Останутся только птицы и насекомые. Нельзя говорить, что из-за их исчезновения Байкал высохнет, но все сильно изменится. Как именно, предугадать трудно. Но почва островов очень подвержена эрозии, так как дождей мало, а грунт здесь в основном скалистый. Полевки, перерабатывая траву, способствуют почвообразованию и ее сохранению. Без них очень скоро останутся только камни.
Ученые хотят не только спасти популяцию, но и сделать ее символом Байкала. А что? Эти маленькие зверьки такие же симпатяги, как и нерпы.
- Они очень милые, - улыбается исследователь. - С их помощью можно привлекать туристов, ведь это такой уникальный зверек.
Полевки действительно очень забавные, маленькие и пушистые. Сейчас в распоряжении ученых 40 особей, которые этой весной должны принести потомство. Исследователи рассчитывают получить 30 - 40 экземпляров молодняка, которых и отвезут на историческую родину восстанавливать популяцию и спасать землю островов Байкала.
22.01.2019
«Комсомольской правда»
АЛЕКСАНДРА БРУНЯ
Оригинал статьи

ПРЕССА О НАС

» Общие сведения

» История института

» Нормативные документы

» Кадровый состав

» Вакансии

» Ученый совет

» Совет научной молодежи