Samice rosniček se naučily „utišovat“ hlasy jiných druhů žab, aby lépe rozlišily volání jejich příbuzných. Využívají k tomu vzduchem naplněné a rezonující plíce, které přenášejí zvuky do ušních bubínků a snižují tak amplitudu jejich vibrací v rozsahu od 1400 do 2200 hertzů. Právě v těchto frekvencích zpívají další druhy obojživelníků, které koexistují s pasteveckými rosničkami. Jak je uvedeno v článku v časopise Current BiologyTento mechanismus potlačení hluku nebyl dříve u zvířat pozorován, ale je pravděpodobné, že je rozšířen mezi žábami a ropuchami.
U většiny druhů žab si samice vybírají partnery k páření na základě jejich písní. Často však v jedné oblasti lesa nebo nádrže můžete současně slyšet hlasy mnoha samců patřících k několika druhům obojživelníků. V takovém rozruchu je pro samice obtížné rozlišit volání příbuzných a vyhodnotit kvalitu samců, kteří je vydávají. V podstatě se ocitají v pozici někoho, kdo se snaží poslouchat někoho jiného během hlasité párty (tento jev je známý jako „efekt koktejlové párty“).
Tým výzkumníků pod vedením Normana Lee z St. Olaf College se rozhodl zjistit, jak se s tímto problémem vyrovnávají samice rosniček (Hyla cinerea) – Tyto malé žáby jsou běžné na jihovýchodě Spojených států. Autoři navrhli, že příslušníci tohoto druhu se mohou spolehnout na unikátní vlastnost obojživelníků – schopnost přenášet zvuk z plic na vnitřní povrch ušních bubínků (přes hlasivky, ústní dutinu, široké Eustachovy trubice a střední uši).
Rezonancí v reakci na zvuky z vnějšího světa a přenosem vibrací do ucha by vzduchem naplněné plíce mohly zlepšit nebo utlumit vnímání určitých frekvencí. Podle hypotézy Leeho a jeho kolegů mohou samice rosniček použít tento mechanismus k zesílení frekvencí spojených s pářením příbuzných a/nebo k odříznutí charakteristik volání jiných druhů žab.
Aby vědci tuto myšlenku otestovali, pouštěli samičkám rosniček s plnými a vypuštěnými plícemi zvuky různých frekvencí a zaznamenávali amplitudu vibrací jejich ušních bubínků. Srovnání ukázalo, že největší rozdíly jsou charakteristické pro frekvenční rozsah od 1400 do 2200 hertzů. V reakci na ně ušní bubínky žab s nafouknutými plícemi vibrovaly znatelně méně (snížení amplitudy mohlo dosáhnout 10 decibelů).
Pomocí laserové vibrometrie vědci potvrdili, že vzduchem naplněné plíce rezonují v tomto frekvenčním rozsahu. Počítačové modelování ukázalo podobné výsledky. To vše svědčí o tom, že plíce slouží jako zářezový filtr a tlumí vibrace ušního bubínku na frekvencích od 1400 do 2200 hertzů.
Zároveň se nepotvrdila představa, že plíce rosniček zesilují pářící signály příbuzných. Po analýze 457 písní samců tohoto druhu Lee a jeho kolegové zjistili, že se vyznačují dvěma vrcholy při frekvencích 834 a 2730 hertzů. V reakci na zvuky v těchto frekvencích ušní bubínky samic s vyfouknutými a nafouknutými plícemi vibrovaly přibližně stejně.
Autorům se tak podařilo prokázat, že plíce rosniček pasteveckých oslabují vnímání zvuků o frekvencích od 1400 do 2200 hertzů. Zůstalo však nejasné, zda se tento mechanismus skutečně zaměřuje na signály páření u jiných druhů žab. Aby to zjistili, Lee a jeho spoluautoři se podívali na monitorovací údaje o početnosti a diverzitě severoamerických obojživelníků shromážděné v letech 1994 až 2015.
Po analýze výsledků průzkumů zpívajících anuranů ve 26 státech, pokrývajících většinu areálu rosničky, vědci zjistili, že tento druh pořádá společné pěvecké sbory s 42 dalšími druhy žab a ropuch. V 79 procentech případů se zástupci 10 druhů účastnili simultánního zpěvu se rosničkami. Pět z nich, odpovědných za 42 procent takových případů, vysílá signály se špičkami na frekvencích mezi 1400 a 2200 Hz. Například ropucha Fowlerova (Anaxyrus fowleri) v písni je jeden vrchol, který spadá přesně do tohoto rozsahu. U ostatních čtyř druhů obsahují písně každý dva vrcholy, z nichž jeden spadá do rozsahu od 1400 do 2200 hertzů.
Počítačová simulace ukázala, že nafouknuté plíce umožňují rosničkám snížit vibrace jejich ušních bubínků v reakci na zpěv těchto pěti druhů v průměru o čtyři až šest decibelů. Nejsilnější účinek byl pozorován v případě signálů páření býčích žab (Lithobates catesbeianus), hlučná žába (L. clamitans) a štěkající rosnička (Hyla graceosa). První dva z těchto druhů zvláště často zpívají společně se rosničkami. A rosnička štěkající je blízká příbuzná rosničky, takže oslabení jejích signálů lze vnímat jako evoluční mechanismus, který poskytuje ochranu před hybridizací.
Lee a jeho kolegové se domnívají, že plíce, které fungují jako pasivní zářezový filtr, pomáhají rosničkám utrácet méně energie tím, že zpracovávají vnější šum v mozku a snaží se z něj izolovat konspecifické pářící signály. Vzhledem k tomu, jak moc schopnost slyšet samce vlastního druhu a vybrat si ty nejlepší ovlivňuje reprodukční úspěch samic, není divu, že přírodní výběr tomuto přizpůsobení přál.
Je možné, že podobné mechanismy používají i jiné druhy bezocasých obojživelníků. Naznačují to výsledky předchozích studií některých druhů žab z čeledí Hylidae, ranidae и Eleutherodactylidae: Stejně jako rosničky mají plíce, které rezonují na frekvenci, která leží mezi dvěma špičkovými frekvencemi druhově specifických signálů o páření. Tyto rodiny patří do dvou nadrodin, které se před více než 150 miliony let rozcházely, takže schopnost „zasekávání“ zvuků pomocí plic se objevila na úsvitu evoluce žab a ropuch a je mezi nimi běžnou vlastností.
Lidé se také naučili přehlušit nežádoucí zvuky a snížit jejich amplitudu pomocí systémů aktivní redukce hluku. Další informace o tom, jak fungují, najdete v našem materiálu „Hodně hluku pro ticho“.
Sergej Kolenov
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.
Gen nahé krysy prodlužoval život myší a chránil je před rakovinou
Zvyšuje syntézu vysokomolekulární kyseliny hyaluronové
Američtí a ruští vědci zjistili, že transgenní myši se zvýšenou expresí genu syntázy kyseliny hyaluronové z nahých krys jsou méně náchylné ke spontánní a indukované rakovině, žijí déle a zůstávají déle zdravé. Kromě toho mají tato zvířata výrazně sníženou míru zánětu v různých tkáních. Zpráva o práci byla zveřejněna v časopise Nature. Krysy nahé (Heterocephalus glaber) vynikají mezi hlodavci extrémně vysokou délkou života (v zajetí – více než 40 let). Navíc jejich receptory vnitřního ucha a inhibiční mechanismy v nervovém systému jsou slabší, ale buněčné stárnutí je zpomaleno a imunitní paměť kratší (proto mají více naivních lymfocytů, aby reagovaly na nové infekce). Jedním z hlavních rozdílů mezi nahými krysami a jinými savci je to, že prakticky neonemocní rakovinou. Jak bylo ukázáno dříve, je to způsobeno vysokým obsahem kyseliny hyaluronové s vysokou molekulovou hmotností v jejich tkáních. Tento glykosaminoglykan tvoří základ extracelulární matrix, podílí se na proliferaci a migraci buněk a ovlivňuje i progresi nádorů a jeho vlastnosti závisí na molekulové hmotnosti – vysoká molekulová hmotnost má ochranné vlastnosti, nízká molekulová hmotnost – naopak. Krysy nahé produkují kyselinu hyaluronovou s extrémně vysokou molekulovou hmotností (více než 6,1 megadaltonů), která poskytuje silnou cytoprotekci. Aby vědci z University of Rochester, Harvard Medical School, UCLA a Moskevské státní univerzity otestovali, zda má podobný účinek u jiných živočišných druhů, vytvořili transgenní myši poháněné zvýšenou expresí nahého krtka. potkaní gen syntázy kyseliny hyaluronové 2 (nmrHas2). U samic a samců těchto zvířat byly pozorovány zvýšené hladiny kyseliny hyaluronové o vysoké molekulové hmotnosti ve svalech, srdci, ledvinách a tenkém střevě; nízké – v játrech a slezině, které jej využívají. Byl však nižší než u krys nahých, což je pravděpodobně způsobeno vyšší aktivitou hyaluronidázy u myší. Pozorování v kohortách 80–90 zvířat ukázala, že myši exprimující transgen nmrHas2 zemřely na spontánní rakovinu méně často než normální myši (57 oproti 70 procentům). Tento rozdíl byl ještě výraznější u starších zvířat (nad 27 měsíců věku) – 49 oproti 83 procentům. V experimentu chemické indukce karcinogeneze kůže aplikací 7,12-dimethylbenzanthracenu (DMBA) a forbol-12-myristát-13-acetátu (TPA) byl počet papilomů ve 21. týdnu u transgenních myší téměř poloviční než v roce normální myši. Náchylnost k rakovině nezávisela na pohlaví zvířat. Tělesná hmotnost zvířat z obou skupin se během života nelišila. Ve stejné době myši exprimující nmrHas2 žily déle než normální myši – jejich střední délka života byla o 4,4 procenta delší a jejich maximální délka života byla o 12,2 procenta delší. U samic byl větší rozdíl ve střední délce života (o devět procent), zatímco u samců byl větší rozdíl v maximální délce života (o 16 procent). Odhad epigenetického věku ze vzorců metylace DNA v játrech ve věku 24 měsíců ukázal, že u transgenních myší je přibližně o 0,2 roku mladší než chronologický věk. Zvířata z hlavní skupiny nejen žila déle, ale také zůstala déle zdravá. Prokázali pomalejší nárůst integrálního indexu křehkosti, který se vypočítává na základě 31 fyziologických ukazatelů, než u kontrolní skupiny a ve stáří si zachovali pohyblivost a koordinaci pohybů v testu rotarod. U transgenních samic byl navíc zpomalen rozvoj osteoporózy. Analýza transkriptomů různých orgánů a tkání starších myší exprimujících nmrHas2 odhalila rysy charakteristické pro mladá zvířata a sníženou úroveň zánětu souvisejícího s věkem. Molekulární studie prokázaly, že kyselina hyaluronová s vysokou molekulovou hmotností má protizánětlivé a imunoregulační účinky a také chrání buňky před oxidačním stresem. Kromě toho stimuluje bariérovou funkci střevního epitelu, zachovává střevní kmenové buňky a udržuje optimální složení střevní mikroflóry, což dále pomáhá snižovat záněty související s věkem. Kyselina hyaluronová s vysokou molekulovou hmotností produkovaná transgenem nmrHas2 tak prodloužila život myší a udržela jejich zdraví ve stáří a potlačila zánětlivé reakce související s věkem. To znamená, že evoluční adaptace dlouhověkých zvířat, jako je krysa nahá, mohou být uměle reprodukována v jiných druzích – možná i u lidí – s přínosy pro jejich zdraví. Výsledky také naznačují potenciál pro klinické využití vysokomolekulární kyseliny hyaluronové pro léčbu věkem podmíněných zánětlivých onemocnění střev a dalších orgánů, uzavírají autoři práce. V roce 2016 vědci z Velké Británie, Německa a Jižní Afriky zjistili, že nízká citlivost na bolest nahých krtkovitých krys souvisí s mutací v genu jednoho z receptorů pro neurony vnímající bolest.
