Sep. 23rd, 2016

olegchagin: (Default)
Read more... )
olegchagin: (Default)

A team of scientists unveiled a new tree of life on Monday, a diagram outlining the evolution of all living things. The researchers found that bacteria make up most of life’s branches. And they found that much of that diversity has been waiting in plain sight to be discovered, dwelling in river mud and meadow soils.

“It is a momentous discovery — an entire continent of life-forms,” said Eugene V. Koonin of the National Center for Biotechnology Information, who was not involved in the study.

The study was published in the journal Nature Microbiology.

In his 1859 book “On the Origin of Species,” Charles Darwin envisioned evolution like a branching tree. The “great Tree of Life,” he said, “fills with its dead and broken branches the crust of the earth, and covers the surface with its ever branching and beautiful ramifications.”

Ever since, biologists have sought to draw the tree of life. The invention of DNA sequencing revolutionized that project, because scientists could find the relationship among species encoded in their genes.

In the 1970s, Carl Woese of the University of Illinois and his colleagues published the first “universal tree of life” based on this approach. They presented the tree as three great trunks.

Our own trunk, known as eukaryotes, includes animals, plants, fungi and protozoans. A second trunk included many familiar bacteria like Escherichia coli.

The third trunk that Woese and his colleagues identified included little-known microbes that live in extreme places like hot springs and oxygen-free wetlands. Woese and his colleagues called this third trunk Archaea.

The new tree of life that researchers published on Monday. It shows that much of Earth’s biodiversity is bacteria, top, half of which includes “candidate phyla radiation” that are still waiting to be discovered. Humans are in the bottom branch of eukaryotes. Jill Banfield/UC Berkeley, Laura Hug/University of Waterloo

Scientists who wanted to add new species to this tree of life have faced a daunting challenge: They do not know how to grow the vast majority of single-celled organisms in their laboratories.

A number of researchers have developed a way to get around that. They simply pull pieces of DNA out of the environment and piece them together.

In recent years, Jillian F. Banfield of the University of California, Berkeley and her colleagues have been gathering DNA from many environments, like California meadows and deep sea vents. They have been assembling the genomes of hundreds of new microbial species.

The scientists were so busy reconstructing the new genomes that they did not know how these species might fit on the tree of life. “We never really put the whole thing together,” Dr. Banfield said.

Recently, Dr. Banfield and her colleagues decided it was time to redraw the tree.

They selected more than 3,000 species to study, bringing together a representative sample of life’s diversity. “We wanted to be as comprehensive as possible,” said Laura A. Hug, an author of the new study and a biologist at the University of Waterloo in Canada.

The researchers studied DNA from 2,072 known species, along with the DNA from 1,011 species newly discovered by Dr. Banfield and her colleagues.

The scientists needed a supercomputer to evaluate a vast number of possible trees. Eventually, they found one best supported by the evidence.

It’s a humbling thing to behold. All the eukaryotes, from humans to flowers to amoebae, fit on a slender twig. The new study supported previous findings that eukaryotes and archaea are closely related. But overshadowing those lineages is a sprawling menagerie of bacteria.

Remarkably, the scientists didn’t have to go to extreme places to find many of their new lineages. “Meadow soil is one of the most microbially complex environments on the planet,” Dr. Hug said.

Another new feature of the tree is a single, large branch that splits off near the base. The bacteria in this group tend to be small in size and have a simple metabolism.

Dr. Banfield speculated that they got their start as simple life-forms in the first chapters in the history of life. They have stuck with that winning formula ever since.

“This is maybe an early evolving group,” Dr. Banfield said. “Their advantage is just being around for a really long time.”

Brian P. Hedlund, a microbiologist at the University of Nevada, Las Vegas who was not involved in the new study, said that one of the most striking results of the study was that the tree of life was dominated by species that scientists have never been able to see or grow in their labs. “Most of life is hiding under our noses,” he said.

Patrick Forterre, an evolutionary biologist at the Pasteur Institute in France, agreed that bacteria probably make up much of life’s diversity. But he had concerns about how Dr. Banfield and her colleague built their tree. He argued that genomes assembled from DNA fragments could actually be chimeras, made up of genes from different species. “It’s a real problem,” he said.

Dr. Banfield predicted that the bacterial branches of the tree of life may not change much in years to come. “We’re starting to see the same things over and over again,” she said.

Instead, Dr. Banfield said she expected new branches to be discovered for eukaryotes, especially for tiny species such as microscopic fungi. “That’s where I think the next big advance might be found,” Dr. Banfield said.

Dr. Hug disagreed that scientists were done with bacteria. “I’m less convinced we’re hitting a plateau,” she said. “There are a lot of environments still to survey.”

A picture caption on Tuesday with an article about a new tree of life published by scientists referred incorrectly to Methanosarcina, the organism shown. It belongs to the domain archaea, not bacteria.

olegchagin: (Default)

(Pan troglodytes verus) in a savannah habitat at Fongoli, Sénégal

For anthropologists, meat eating by primates like chimpanzees (Pan troglodytes) warrants examination given the emphasis on hunting in human evolutionary history. As referential models, apes provide insight into the evolution of hominin hunting, given their phylogenetic relatedness and challenges reconstructing extinct hominin behaviour from palaeoanthropological evidence. Among chimpanzees, adult males are usually the main hunters, capturing vertebrate prey by hand. Savannah chimpanzees (P. t. verus) at Fongoli, Sénégal are the only known non-human population that systematically hunts vertebrate prey with tools, making them an important source for hypotheses of early hominin behaviour based on analogy. Here, we test the hypothesis that sex and age patterns in tool-assisted hunting (n=308 cases) at Fongoli occur and differ from chimpanzees elsewhere, and we compare tool-assisted hunting to the overall hunting pattern. Males accounted for 70% of all captures but hunted with tools less than expected based on their representation on hunting days. Females accounted for most tool-assisted hunting. We propose that social tolerance at Fongoli, along with the tool-assisted hunting method, permits individuals other than adult males to capture and retain control of prey, which is uncommon for chimpanzees. We assert that tool-assisted hunting could have similarly been important for early hominins.

2. Introduction

Palaeoanthropologists use nonhuman primate models as well as living humans in addition to the fossil record to illuminate aspects of extinct hominin behaviour [14]. For example, tool-using primates have been used to provide insight into the potential tool-using capabilities of early hominins that predate lithic technology [1,2]. Similarly, anthropologists have traditionally used apes as analogous models to better understand the role of hunting in human evolution, using the argument from homology that closely related species are likely to show similar adaptive ‘solutions’ to evolutionary ‘problems’ [1,2,57]. Additionally, in an evolutionary context, derived traits relative to the ancestral condition are considered the most informative for posing hypotheses [8]. However, our understanding of what is unique to the human lineage continues to be redefined as we learn more about other species, and similarities with other animals must be closely examined to understand wherein these differences lie [9].

Chimpanzees hunt and share meat at every site where they have been studied over extended periods of time [57,10,11], and although meat does not make up a large proportion of their diet [7] it is considered a valued resource [5,11,12]. Like humans, chimpanzees exhibit sex differences in hunting behaviour, with males hunting more than females [5,6,1315]. Although in some human societies women's hunting contributes significantly to calories brought in via hunting [15], and their hunting styles are considered more efficient than men's in some cases [16], human males are also typically regarded as the most important hunters in a group or population [5,6,1315]. Most theories suggest that hunting by early hominins was also primarily an adult male activity [5,7]. Understanding these apparent similarities in male Hominoid hunting strategies can assist anthropologists in discerning whether these similarities are examples of homoplasy or have evolutionary significance. Moreover, elucidating variation in what is presented as a general pattern of male-biased hunting [5] provides a better picture of what some anthropologists consider to be the basal hominin condition [17,18].

Here, we present data on the tool-assisted hunting behaviour of chimpanzees in a woodland-savannah environment and consider the relevance of their behaviour to hominin evolution by using a relational type of analogous model (sensu [3]) by comparing them with forest-dwelling chimpanzees. This may elucidate the influence of the savannah environment on the behaviour of apes (e.g. a non-trivial analogy viz. [2]), as the environment at Fongoli is ecologically similar to that of the earliest known hominins [19].

Preliminary data on tool-assisted hunting indicated that sex differences characterize this behaviour, with female chimpanzees more often hunting Galago senegalensis prey within tree cavities using a jabbing tool [20] (figure 1ad). In addition to examining the age–sex class differences in Galago hunting behaviour, we compare these differences to other hunting behaviours at Fongoli where tools were not used. We use our results in a referential model to inform hypotheses regarding the evolution of hunting behaviour in hominins.

Figure 1.
Figure 1.

Tool-assisted hunting by chimpanzee at Fongoli, Sénégal. Adult male chimpanzee uses tree branch with modified end to (ac) stab into a cavity within a hollow tree branch that houses a Galago he ultimately captures as (d) his adolescent brother looks on. Images are courtesy of BBC.

olegchagin: (Default)

Шимпанзе вполне понимают плюсы кулинарии – они не только предпочитают приготовленную еду сырой, но также осознают процесс готовки и готовы тратить на неё время.

Шимпанзе с какой-то необычайной стремительностью становятся похожи на людей. Давно известно, что они умеют пользоваться орудиями труда, но кто мог ожидать, например, что шимпанзе будут использовать ветви деревьев как копья, охотясь на мелких обезьян галаго? Об этом не так давно в своей статье в Royal Society Open Science сообщили приматологи из Университета штата Айова. И не прошло ещё и двух месяцев с момента той публикации, как в Proceedings of the Royal Society B исследователи из Гарварда рассказывают о ещё одном удивительном умении шимпанзе – оказывается, они легко осваивают готовку.

Когда мы говорим о приготовлении пищи, то обычно нам сразу представляется огонь. Однако для того, чтобы использовать его в кулинарных целях, нужно понимать несколько важных вещей. Во-первых, приготовленную пищу нужно любить больше, чем сырую, во-вторых, нужно понимать, что есть два состояния еды – сырая и приготовленная, и что готовка превращает первую во вторую, в-третьих, нужно понимать, что сырой продукт следует сохранить и доставить в то место, где его можно будет приготовить.

Известно, что шимпанзе и некоторые другие животные действительно предпочитают готовую еду сырой, и новые эксперименты Александры Розати (Alexandra Rosati) и Феликса Фарнекена (Felix Warneken) это лишний раз подтвердили. Обезьяны, рождённые на воле (зоологи работали в заповеднике Чимпунга в Республике Конго), готовы были подождать минуту, пока сладкий картофель не приготовится (готовили его, разумеется, без масла и каких-либо специй).

Затем шимпанзе показывали два «устройства», в одном из которых «приготавливался» ломтик сладкого картофеля или моркови, в другом же овощи оставались без изменений. «Устройства» выглядели просто как две пластмассовые кухонные ёмкости, в которые клали овощные ломтики, затем трясли перед носом у шимпанзе, изображая готовку, а потом доставали угощение обратно. Фокус состоял в том, что в одном случае из банки доставали тот же самый сырой кусочек, а во втором посуда оказывалась с секретом, и из неё посредством нехитрого фокуса доставали заранее спрятанный в ней приготовленный кусочек взамен сырого. После того, как обезьяны на всё это посмотрели, они должны были положить свой кусок батата в то или другое «устройство». Оказалось, что шимпанзе предпочитают ту посуду, в которой еда как бы готовилась, причём такой выбор усиливался с опытом. (Видео с экспериментом можно посмотреть здесь.) Притом шимпанзе понимали, что далеко не всё годится для готовки – например, когда им выдавали вместо сырого батата кусочки дерева, они не пытались их «готовить». Отсюда авторы работы сделали вывод, что животные осознавали суть увиденной процедуры и воспринимали приготовление пищи как некий трансформирующий процесс. 

Наконец, третий пункт – доставка еды к месту приготовления. Когда исследователи планировали очередной эксперимент, на многое они не рассчитывали: общеизвестно, что с самоконтролем в том, что касается еды, у животных не очень хорошо, и даже у высокоразвитых человекообразных обезьян первый импульс на что-то съедобное – сразу положить его в рот. Для начала от шимпанзе требовалось пронести кусочек сырой еды на 4 метра – туда, где его можно было приготовить. Хотя часто бывало так, что обезьяны еду никуда не несли, а съедали тут же, тем не менее, в половине случаев они всё же совершали это путешествие. Более того, шимпанзе даже ждали несколько минут, пока к ним не выйдет человек с «устройством для готовки». То есть обезьяны, как оказалось, в принципе способны планировать кулинарные процессы, то есть перенести еду с места на место и подождать, пока она не приготовится. Среди шимпанзе оказалось даже двое таких, которые вообще надолго сберегали абсолютно каждый кусочек, который они получали, с тем, чтобы потом их приготовить.

Существует популярная теория, что умение готовить еду сильно подтолкнуло человеческую эволюцию: питательные вещества в обработанной пище делаются более доступными, а значит, больше энергии можно потратить, в том числе, и на развитие мозга и на процессы высшей нервной деятельности. Обычно, как мы уже сказали выше, начало кулинарной эры связывают с укрощением огня. Более того, часто говорят, что огонь мог уже какое-то время существовать у наших древних предков просто для обогрева жилищ и для защиты от опасных хищников, а до его использования для приготовления пищи люди додумались сильно позже. Однако, по мнению Розати и Варнекена, огонь могли сразу начать использовать в кулинарных целях, поскольку, как мы только что убедились, даже у обезьян есть когнитивные возможности, позволяющие им спланировать приготовление еды.

Есть ещё два фактора, без которых переход к готовке сырых продуктов не состоялся бы. Во-первых, наши древние предки должны были перейти с фруктов на клубни и корневища растений, которые определённо выигрывают от приготовления. Во-вторых, кулинарные упражнения возможны только в более-менее сплочённых, альтруистичных сообществах, в которых можно не бояться, что твой товарищ отберёт у тебя еду. Шимпанзе, несмотря на всю свою высокую социальность, не упускают случая украсть что-нибудь друг у друга, а в таком случае то, что ты нашёл, нужно съесть как можно быстрее. Кроме того, приготовление пищи в очень далёкие времена сопровождалась большим риском – человек легко мог безнадёжно испортить по неосторожности всё, что готовил, и здесь особенно важно было, чтобы в случае неудачи с ним кто-нибудь поделился неиспорченной едой.

olegchagin: (Default)

Война считается человеческим изобретением – якобы животные, сколь бы агрессивны они ни были, никогда не организуют свою агрессию в планомерные жестокие действия против себе подобных. Это часто становится аргументом в рассуждениях о порочности человечества, о том, что человек перестал соблюдать природные законы, изменил своей природе и прочее в том же духе.

Однако в 70-е годы XX века знаменитый антрополог и приматолог Джейн Гудолл, изучавшая поведение шимпанзе в Танзании, обнаружила, что обезьяны склонны вести настоящие войны против своих сородичей: несколько самцов, объединившись в отряд, делают вылазки на земли соседних сообществ, оставляя после себя изуродованные трупы. На самом деле, война может быть хорошим инструментом внутривидовой конкуренции, ведь победившая сторона получает излишек ресурсов, позволяющих выживать и размножаться, успешно и почему бы эволюции не задействовать этот инструмент в своём арсенале?

Но тут же возник контраргумент: некоторые антропологи заявили, что повышенная агрессивность вовсе не в природе шимпанзе, и что их к такому поведению вынуждает деятельность человека. С одной стороны, вырубка лесов и расширение площадей под сельское хозяйство вынудили обезьян селиться плотнее друг к другу, а перенаселённость, как известно, вызывает стресс, провоцирующий на агрессивность по отношению к ближнему своему. С другой стороны, шимпанзе обнаружили, что могут кормиться рядом с человеком, а это, в свою очередь, привело к тому же результату – обезьяны «уплотнялись» вокруг лагерей, посёлков, деревень и т. д. и вступали в жёсткую конкуренцию друг с другом. Такие рассуждения упали на благодатную почву, и до последнего времени в повышенной агрессивности шимпанзе обвиняли человека.

Однако, по-видимому, правы были те, которые говорили об изначальной склонности обезьян к войнам. Майкл Уилсон (Michael Wilson) из Университета Миннесоты (США) вместе с трёмя десятками коллег из различных научных центров США, Европы и Азии проанализировал результаты наблюдений за обезьянами, собранные в течение 54 лет. Исследователи сравнивали данные, относящиеся к 18 сообществам обыкновенных шимпанзе и шимпанзе бонобо. Всего было зарегистрировано 152 убийства, некоторые из которых люди наблюдали непосредственно, а о некоторых догадались по последствиям (ранам, изуродованным телам, исчезновению особей).

Собранную статистику попытались объяснить разными факторами, как человеческими, так и чисто адаптивными, когда убийство себе подобных рассматривается как адаптивная стратегия в конкурентной борьбе. Учитывались географическое положение сообщества, количество взрослых самцов, плотность популяции, и т.д. В итоге исследователи пришли к выводу, что лучше всего убийства себе подобных среди шимпанзе объясняются именно адаптивной стратегией, но не влиянием человека: адаптивная модель поведения была в семь раз боле вероятной, чем «человеческая». Агрессия обезьян в 63% случаев была направлена на другую группу, а не нас вою собственную, и в 92% случаев ответственность за атаку лежала на самцах. Военные действия служили самцам для поддержки и распространения своих генов – жертвы в других сообществах уменьшали конкуренцию, кроме того, агрессивные действия давали результат в виде пищи, территории и новых половых партнёрш.

Что же до человеческой деятельности, то её влияние, как пишут авторы работы в своей статье в Nature, с количеством жертв среди шимпанзе не коррелировало. Одновременно биологи лишний раз убедились в миролюбивости шимпанзе бонобо – среди них было зарегистрировано только одно убийство (хотя и статистика по бонобо была меньше, чем по обыкновенным шимпанзе).

Отсюда следует, что агрессивность человека может быть вовсе не результатом «отпадения от матери-природы», а наследством, доставшимся нам от общего с шимпанзе предка. Впрочем, сторонники антропологически обусловленной агрессивности шимпанзе полагают, что в описанной работе слишком много допущений, чтобы безоговорочно принять её результаты. Претензии в данном случае вызывают критерии, по которым те или иные факторы определялись как требования адаптивной стратегии или как результат человеческого влияния. С другой стороны, даже если наша склонность к завоеваниям и военно-политическим конфликтам когда-то и имела адаптивное происхождение, потом её усилили социально-культурные факторы, и вряд ли стоит сверхмасштабные человеческие войны возводить напрямую к стычкам наших предков приматов в лесах Африки.


olegchagin: (Default)

January 2017

1234 567

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 21st, 2017 03:53 pm
Powered by Dreamwidth Studios