Каждую весну практически в каждом лесу в континентальной части Соединенных Штатов происходит чудо: все самцы начинают прорастать странные извилистые органы изо лба. Вы, наверное, знаете об этих магических структурах как рога. Но вы когда-нибудь задумывались о том, как они работают?
Связанный контент
- Олень поймал грызть человеческие кости
- В чем разница между рогами и рогами и больше вопросов от наших читателей
- Чтобы избежать забастовок оленей, Финляндия красит рога оленя отражающей краской
Во-первых, два кусочка клеток размером с серебро в долларах на голове доллара начинают бешено растягивать ткани. Но эти извилистые образования не состоят из мертвых клеток, таких как ваши ногти, волосы или кератин, который создает рог барана. Эти клетки живы .
С конца марта до ранней осени подающие надежды рога оленя покрыты слоем нечеткой кожи под названием «бархат», как мягкий мох, покрывающий гладкий камень. Под этим защитным слоем кровеносные сосуды и нервы обвиваются вокруг быстро развивающейся кости, как будто животное выращивает бедренную кость без мышц, которые ее окружают. По мере роста рогов они разветвляются на все более крупные вилки.
Приходите осенью, бархат начинает сжиматься и умирать. Рога становятся безумно зудящими, и самец бегает вокруг, пытаясь избавиться от своего бархата, потирая свои новые игрушки на маленьких саженцах и ветвях. (Эти царапающие штифты называются «протирками».) Когда бархат отрывается, под ним обнаруживается вся гладкая кальцинированная кость. Теперь доллар готов вести войну со своими соперниками и бороться за свое право на вступление в брак со всеми женщинами, которых он может найти.
Животные с костными отростками, известными как рога, носороги, бараны, импалы, имеют тенденцию вырастить их молодыми и сохранить их на всю жизнь. Рога, напротив, рождаются заново каждый год. Это верно: этот сложный цикл роста, жизни, смерти и зуда происходит каждый год.
Помимо этого факта, что примечательно в разработке пантов, так это то, насколько быстро это происходит. Животные, такие как морские звезды или гекконы, могут быть наиболее известны своей быстрой регенерацией конечностей, но олени на самом деле являются одними из самых быстрых органов в животном мире. Если еды достаточно и доллар здоров, его зубцы могут расти со скоростью около трех четвертей дюйма в день. Представьте, если ваши волосы или ногти росли так быстро!
В отличие от бивней или рогов, рога начинаются как живые органы, заключенные в слой кожи, известный как «бархат». (Эрик Килби / Flickr) Но в биологии, как и в экономике, бесплатного обеда не существует, а это означает, что все эти ростки обходятся дорого. Независимо от того, сколько ягод и желудей потребляет самец оленя, он никогда не сможет полностью восполнить энергию, которая направляется в его лихие украшения на голове. Чтобы уравновесить бухгалтерскую книгу, его тело фактически откачивает питательные вещества из других частей скелета для использования в рогах.
«Они грабят из Питера, чтобы заплатить Полу, так сказать», - говорит Джанин Флигл, биолог из дикой природы, специализирующийся на оленях и лосях для Комиссии по игре в Пенсильвании. Этот процесс называется циклическим обратимым остеопорозом, и он начинается с нацеливания на области, которые не имеют веса, такие как ребра.
В целом, исследования по энергетике оленей показывают, что потери от рога оленя отстают непосредственно от беременности, согласно Флиглу. (Точно так же, если беременная мать не получает достаточного количества кальция, ее тело будет откачивать некоторые из ее костей, чтобы помочь построить скелет ее растущего ребенка.) Другими словами, для мужчин почти так же сложно вырастить кости из их лба, как для них. для женщин, чтобы создать совершенно новую форму жизни в своих утробах.
Грустная часть, баксы даже не могут сохранить эти с трудом заработанные рога на всю жизнь. После брачного периода самцы больше не используют свои рога, и, на самом деле, держать их - своего рода боль. Таким образом, структуры просто отрываются и остаются позади, как вчерашние газеты, и олени продолжают жить.
Это может показаться смешным, учитывая жертву, связанную с их созданием. Но олени не сентиментальны. Что еще более важно, сохранение этих рогов было бы огромной ответственностью. Во-первых, они тяжелые. У самого крупного вида оленей, лося, могут быть рога весом до 40 фунтов. Это определение мертвого веса.
Они также опасны. Рога могут попасть на деревья, заборы и, как правило, ограничить движение животного по лесу. Иногда олени и другие олени могут блокировать свои рога вместе с соперником. Если животные не могут освободиться, они умрут от голода или утопления, о чем свидетельствует ныне печально известный пример двух лося, вырезанных из замерзшей реки.
Так зачем вообще беспокоиться о росте рога?
За это можно поблагодарить капризы полового отбора. Система спаривания оленей диктует, что самцы охраняют территории и сохраняют за собой право на спаривание с самками на этих территориях. Как вы можете себе представить, наличие нескольких головных орудий помогает. И если оружие с большей головкой побеждает оружие с меньшей головкой, как вы увидите в любом количестве видео на YouTube, то эти гены с большей вероятностью будут переданы следующему поколению баксов.
Создание рогов является одним из самых высасывающих энергию действий, которые может сделать тело, наряду с созданием новой жизни. (Эрик Килби / Flickr) Но даже ключевая роль рогов в борьбе и впечатлении дам не может полностью объяснить их пограничные магические свойства. Подумайте об этом: еще в 1960-х годах ученые трансплантировали некоторые из этих пантовых клеток в другую часть черепа оленя и наблюдали, как он начал формироваться. И то же самое происходит, если вы пересадите эти клетки на ногу оленя. (Фотографии здесь.)
Теперь получите следующее: если вы отрежете роговые клетки от головы оленя и пересадите их на лоб мыши, эта мышь начнет прорастать роговой материал .
Возможно, неудивительно, что некоторые ученые считают, что рога могут содержать несколько секретов, которые мы могли бы использовать для медицины, роста нервов и даже регенерации конечностей. Никто не предлагает выращивать рога на людях, но представьте, что мы могли бы сделать с удивительными способностями генерации этих клеток.
Вольфганг Пита Томас, невролог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, является одним из верующих. «Поскольку рога быстро растут, достигая до 2 см в день, нервы должны соответствовать этому темпу», - пишет Пита Томас в электронном письме. «Это значит, что они восстанавливаются в 10 раз быстрее, чем нервы человека!»
Это важно, потому что, если мы сможем выяснить, как эти нервы двигаются так быстро, мы сможем использовать его, чтобы стимулировать нашу собственную нервную систему к регенерации, когда она повреждена, скажем, в случае параплегической травмы. В настоящее время у нас есть несколько способов добиться этого типа лечения небольшими шагами, говорит Пита Томас, включая пересадку нервов из другого региона и использование искусственных коллагеновых проводников, которые могут направлять рост нервов.
Но эти методы борются, если расстояние, которое нужно пересечь нервам, больше дюйма. Напротив, «нервы, присутствующие в рога оленя, могут регенерировать до нескольких футов менее чем за три месяца, - говорит Пита Томас. - Мы надеемся применить те же самые механизмы или молекулы, чтобы в один прекрасный день улучшить регенерацию нервов у людей».
Пита Томас и его коллеги уже определили три белка, участвующих в быстром производстве роговых нервов, и обнаружили, что сенсорные нейроны растут быстрее, когда все три присутствуют в культуре. «Мы заметили, что усиление роста нервов было намного больше, чем сумма их отдельных эффектов, что означает, что они работают синергетически», - сказал он.
Вот: кусок роговой ткани, растущий на мыши. (Chunyi Li, AJ Harris, JM Suttie / Journal of Experimental Zoology, 2001) Другие ученые интересуются рогами из-за того, что они могли бы рассказать нам о клеточной памяти, или будущее клетки может быть сформировано прошлыми событиями. Например, если олень получает травму основания его рога (называемого ножкой), он может в конечном итоге создать деформированный рога в этом месте в течение многих лет после заживления первоначальной раны. Иногда новая форма рога длится всю жизнь.
По словам Майкла Левина, биолога из Университета Тафтса, это еще одно из потрясающих качеств рогов: они могут научить нас тому, как животные, которые могут регенерировать, запоминают свои собственные формы.
Одним из объяснений этой так называемой памяти, которую исследует Левин, называют биоэлектричество, или крошечные коммуникативные заряды, которыми торгуют между нашими клетками. Левин и другие связывают эту общую, но таинственную силу с такими вещами, как форма тела, регенерация конечностей и заживление ран. Например, он показал, что плоских червей, которым было подделано их биоэлектричество, можно уговорить себя восстановить двумя головами.
На данный момент мы знаем гораздо больше о том, как плоские черви управляют своими регенеративными способностями, чем олени, но Левин говорит, что роль биоэлектричества, вероятно, одинакова. Просто плоские черви крошечные, они быстро растут, и им удобно не хватает колючих костей, на которые могут быть пронзены ученые.
Даже то, что мы думаем, что знаем о росте рога, оказывается, имеет новые завихрения. Например, Флигл говорит, что для любого твари существует общее правило: чем лучше его среда обитания, тем здоровее и крепче будет его популяция. А для оленей эта традиционная мудрость должна перерасти в массивные стойки. Но исследование, опубликованное в 2009 году, показывает, что правда сложнее.
В самом деле, когда не хватает еды во время беременности и кормления, любое потомство мужского пола, которое они производят, будет задерживать рост рога на протяжении всей своей жизни. Удивительно, но это справедливо даже в том случае, если к самцам добавляют очень питательный корм.
Вы можете подумать, что эта черта будет унаследована, если слабые самцы когда-либо сумеют родить своих собственных. Фактически, у мужчин второго поколения, которые были рождены матерями с нормальным количеством пищи, были стойки, которые были более или менее типичными. Все это указывает на то, насколько важны матери в общем плане вещей, и почему Флигл говорит, что она имеет отношения любовь / ненависть с рогами.
«Я злюсь на рога, потому что мальчики получают все внимание, но девочки никогда не делают», говорит она.
Помните, как рост рога на теле оленя почти так же силен, как и беременность? Не то, чтобы это был конкурс, но есть одно занятие, которое затмевает их обоих, и это лактация - еще одна провинция женщин. Согласно Флиглу, лань тратит в три раза больше энергии во время пикового производства молока, чем самец, чтобы произвести свои рога.
Кажется, у обоих полов есть стойка, достойная нашего чуда.
