Vibrace hlavy pomohly kladivounovi rychle plavat

Američtí biologové zjistili, že kinematika pohybu žraloků kladivounů při plavání je určována nejen oscilací ocasní ploutve, ale také oscilací hlavy ryby s vysokou frekvencí. Navíc hodnota téměř všech parametrů popisujících pohyb žraloka nezávisí na jeho velikosti. Vědci dospěli k těmto závěrům porovnáním plavání dvou druhů žraloků, jejichž velikost se liší téměř dvakrát. Studie byla zveřejněna v Žurnál experimentální biologie.

Je známo, že plavání ryb je docela dobře optimalizované. Aby ryby vyvinuly vysokou rychlost, dokážou vydat poměrně dost energie. Toho je dosaženo díky těsnému spojení mezi délkou těla, frekvencí a amplitudou oscilací ocasní ploutve a rychlostí. Tento vztah je popsán pomocí bezrozměrného Strouhalova čísla, které je pro téměř všechny ryby v úzkém rozmezí od 0,2 do 0,4, a poměru amplitudy vibrace rybího ocasu k délce jejího těla.

Američtí biologové ve své nové práci prokázali, že u žraloků kladivounů je rychlost a ovladatelnost plavání silně ovlivněna pohybem kladivouna. Za tímto účelem porovnali plavání dvou druhů žraloků: velkého bronzového žraloka kladivouna (Sphyrna lewini) a malý žralok kladivoun (také známý jako žralok lopatový, Sphyrna tiburo).

Tělo jednoho z největších kladivounů, kladivouna bronzového, má obvykle délku jeden a půl až tři metry a hmotnost několik desítek až sta kilogramů. Naopak rýč je jedním z nejmenších kladivounů, jeho délka těla obvykle nepřesahuje jeden metr a jeho tělesná hmotnost je asi deset kilogramů. Poměr šířky hlavy kladivouna k tělu je u těchto žraloků také odlišný. Pokud u bronzového žraloka kladivouna může dosáhnout 50 procent, pak u žraloka lopatového nepřesahuje 18 procent.

Vědci porovnávali pohybové vzorce těchto dvou druhů analýzou videozáznamů žraloků, kteří plavali ve velkých vodních plochách. Vědci porovnávali kinematiku pohybu zástupců obou druhů podle následujících parametrů: poměr rychlosti ryby a amplitudy kmitů její ocasní ploutve k délce jejího těla, frekvence kmitů ocasu a číslo Strouhala. Ukázalo se, že ve všech těchto parametrech se plavání dvou ryb různých velikostí neliší.

Na základě výsledků analýzy pohybu ryb vědci navrhli, že při plavání používají kladivouni dva typy oscilací: kromě obvyklých oscilací ocasní ploutve u všech ryb využívají žraloci kladivouni navíc oscilační pohyby hlavy. . Frekvence kmitavých pohybů přední části těla je znatelně vyšší než frekvence kmitů zbytku těla: žralok provádí přibližně jeden kmit ocasu za sekundu a frekvence kmitů přední části těla tělo je přibližně dvakrát vyšší. Frekvence vibrací hlavy je podle vědců spojena s tvarem průřezu přední části těla, který nastavuje tuhost karoserie a omezuje její pohyblivost a amplitudu případných vibrací.

Je známo, že u všech žraloků kladivounů platí, že čím větší je velikost horizontálně protáhlé hlavy, tím menší je velikost jejich prsních ploutví, to znamená, že některé funkce těchto částí těla jsou vzájemně propojeny. Vědci proto naznačují, že tak rychlé kmitání hlavy žralokovi nejen pomáhá plavat rychleji a ovladatelněji, ale je také nezbytné, aby mohl skenovat prostor kolem sebe.

Přítomnost kladívka je charakteristická nejen pro žraloky, ale byla pozorována například u ichtyosaurů. Poměr šířky kladiva k délce těla u takového dinosaura byl poměrně malý, proto je nepravděpodobné, že by jim výrazně pomohlo plavat, a hlavní funkcí takové formace na hlavě bylo pomoci jim jíst. spodní řasy.

Alexandr Dubov
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.

Jedna injekce proteinu Klotho zlepšila paměť makaků
Ale fungovala pouze nízká dávka

Vědci ze Spojených států vstříkli opicím rhesus protein Klotho. Hladiny Klotho v séru se po injekci proteinu zvýšily pětinásobně. Výsledkem bylo, že opice měly téměř o 20 procent lepší výkon v paměťové úloze a efekt nevyprchal ani po dvou týdnech. Pokud ale na myši fungovaly různé dávky bílkovin, pak makakům stačilo 10 mikrogramů na kilogram tělesné hmotnosti – velké dávky paměť nezlepšily. Výsledky byly publikovány v Nature Ageing. Na konci 20. století vědci objevili protein Klotho, který pojmenovali po starověké řecké bohyni, která spřádá nit života. Ukázalo se, že myši s defektním genem Klotho začínají stárnout 3-4 týdny po narození a také se u nich rozvine osteoporóza, ateroskleróza a další patologie a do dvou měsíců zemřou. Myši, které nadměrně exprimují Klotho, naopak žijí o 20 až 30 procent déle a mají lepší paměť. Nadměrná exprese proteinu také chránila mozky myší před poškozením spojeným s Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou. Lidé s vyšší hladinou bílkovin také žijí déle, mají lepší kognitivní schopnosti a mají nižší riziko rozvoje demence a Alzheimerovy choroby. Tělo syntetizuje dvě formy proteinu Klotho – transmembránovou a sekretovanou. Rozpustná forma proteinu stále cirkuluje v krvi, která se získá, když enzymy odříznou kousek transmembránového proteinu. Rozpustná forma může působit jako hormon, ovlivňující inzulín, signalizaci fibroblastového růstového faktoru (FGF), funkci Wnt a NMDAR. Rozpustná forma Klotho byla injikována myším a bylo zjištěno, že zvyšuje synaptickou plasticitu, zlepšuje kognici a zlepšuje odolnost neuronů vůči stárnutí. Stacy A. Castnerová z Yale School of Medicine a její kolegové se rozhodli otestovat, zda by se paměť subhumánního primáta, opic rhesus (Macaca mulatta), zlepšila, kdyby jim byl subkutánně podán protein Klotho. Opice Rhesus, stejně jako lidé, trpí kognitivním poklesem souvisejícím s věkem, i když bez významné ztráty neuronů. Nejprve vědci vstříkli myším protein Klotho – v dávce 10 mikrogramů proteinu na kilogram tělesné hmotnosti. V předchozích studiích tato dávka zvýšila synaptické a kognitivní funkce u myší. Zde měly myši po 4 hodinách zlepšenou syntetickou plasticitu a pracovní paměť, což bylo testováno v Y-bludišti. Hladiny proteinu Klotho v myším séru se po injekci zvýšily šestinásobně. Vědci se poté pokusili zvýšit hladinu bílkovin v séru stárnoucích makaků, kteří byli v průměru asi 22 let (ekvivalent člověka 65), na stejnou úroveň. Za tímto účelem aplikovali makakům různé dávky Clotho: od 0,4 do 30 mikrogramů na kilogram tělesné hmotnosti. Dávka 10 mikrogramů na kilogram zvýšila hladinu syrovátkového proteinu pětinásobně. Hladina Klotho v lidské pupečníkové krvi je také asi pětkrát vyšší než v krvi dospělých, proto se vědci ustálili na dávce 10 mikrogramů. Opice byly trénovány, aby si zapamatovaly umístění přihrádky na odměnu za jídlo a jejich pracovní paměť byla hodnocena tímto způsobem. Úlohy s běžnou složitostí, ve kterých bylo 4 až 7 oddílů, úspěšně zvládli, ale ne vždy si poradili se zvýšenou složitostí, kdy už bylo 6 až 9 oddílů. Pouhé čtyři hodiny po jediné injekci proteinu Klotho začali makakové lépe řešit problém, zejména jeho obtížnou verzi. Procento správných odpovědí na obtížný úkol se zvýšilo ze 45 na téměř 60 (P = 0,0077). Tento účinek přetrvával po dvou týdnech a byl nezávislý na pohlaví. Ale vyšší dávky – 20 a 30 mikrogramů na kilogram tělesné hmotnosti – nevedly u makaků ke zlepšení kognitivních funkcí, ale ani je nezhoršily. Na rozdíl od opic se v předchozích studiích ukázalo, že myši měly prospěch z vysokých dávek bílkovin. Je možné, že příliš vysoké dávky narušují metabolismus u subhumánních primátů. Autoři navrhli, že kognitivní zlepšení u lidí lze dosáhnout také použitím malých fyziologických dávek hormonu. Vědci také musí ještě přijít na to, jak se signály proteinu přenášejí do mozku, protože Klotho zavedené do krve samo hematoencefalickou bariérou neprochází. Není to tak dávno, co vědci dokázali zlepšit pracovní paměť lidí tím, že posvítili laserem na mozek – přes kůži a lebku.

© 2025 N + 1 Online publikace / Certifikát o registraci médií El No. FS77-67614

Použití všech textových materiálů bez úprav pro nekomerční účely je povoleno s odkazem na N + 1.

Všechna audiovizuální díla jsou majetkem jejich autorů a držitelů autorských práv a slouží pouze pro vzdělávací a informační účely.

Pokud jste vlastníkem konkrétního díla a nesouhlasíte s jeho umístěním na našem webu, napište nám na [email protected]

Stránky mohou obsahovat obsah, který není určen pro osoby mladší 18 let.