Рыбу видно по полету

Известно, что представители семейства летучих рыб могут оставаться в воздухе до 40 секунд и преодолевать расстояние порядка 400 метров со скоростью 70 км/час. Если представить себе эту рыбу в полете, то нетрудно понять инженера-механика из Национального университета в Сеуле по имени Хэчхон Чхой, который, читая книгу своим детям и встретив там летучую рыбу, задумался над тем, почему она так хорошо «летает».

Своими раздумьями Чхой поделился с коллегой по имени Хьюнмин Пак – в результате получилась серьезная научная работа.

Об исследовании рассказывается в журнале The Journal of Experimental Biology.

Для того чтобы получить ответ на интересующий их вопрос, ученые решили исследовать летучую рыбу в аэродинамической трубе. Но тут же они столкнулись и с первыми трудностями: добыть образец летучей рыбы, которую все любители японской кухни и роллов «Калифорния» в частности знают под названием «тобико», оказалось непросто.

Так, попытка купить образец для исследования на всемирно известном рынке Цукидзи, который находится в Японии, в центральной части Токио, успехом не увенчалась. На выручку пришла Национальная федерация рыболовецких кооперативов Кореи, которая поймала для исследователей 40 летучих рыб. Чхой и Пак отобрали пять одинаковых по размерам образцов и передали их в Корейский научно-исследовательский центр морских животных, где из рыб были сделаны чучела для исследований в аэродинамической трубе.

У разных образцов были оставлены плавники разной длины, чтобы определить, какую функцию они выполняют при «полете» летучей рыбы.

Ученые смоделировали полет летучей рыбы в аэродинамической трубе, измеряя с помощью специальных датчиков силу и давление, оказываемое на плавники рыбы.

В ходе исследований было определено аэродинамическое качество летучей рыбы – отношение расстояния, которое образец преодолел по горизонтали в ходе «полета», к потере высоты – и его зависимость от угла наклона «полета» (этот параметр менялся в диапазоне от -15 до +45 градусов). Оказалось, что аэродинамическое качество является наибольшим, если рыба перемещается практически параллельно поверхности океана. В этом положении у рыб наблюдался и наиболее стабильный вращательный момент. При этом в водной среде (что ученые установили путем испытаний в бассейне) летучие рыбы с плавниками продемонстрировали параметры, обеспечивающие наилучшую степень маневренности.

То есть летучие рыбы отлично приспособлены к тому, чтобы быстро перемещаться в двух средах – воздушной и водной.

Известно, что многие моряки, наблюдая за летучими рыбами с палубы корабля, утверждали, что видят, как «рыба машет крыльями, словно стрекоза или птица».

Ученым было давно известно, что «крылья» летучих рыб при полете сохраняют фиксированное положение – по-видимому, меняется лишь угол наклона плавников, что позволяет рыбе несколько изменять направление полета. В ходе работы Чой визуализировал воздушные потоки вокруг плавников летучей рыбы и ее тела. В ходе «полета» ученые обнаружили струи воздуха, направленные с ускорением назад вдоль тела рыбы. Ученые объясняют это тем, что пара больших плавников спереди и маленький брюшной плавник сзади ускоряют воздушный поток.

Этот поток позволяет рыбе увеличить аэродинамические свойства так, чтобы преодолеть большее расстояние в ходе планирования.

Теперь в планах ученых сконструировать самолет, используя обнаруженные ими эффекты, позволяющие летучей рыбе так хорошо перемещаться в воздухе.

Гены дальней перспективы

Близорукость, или же миопия, — это самое распространенное заболевание глаз, при котором человек не способен отчетливо видеть расположенные вдалеке объекты. Занимаясь исследованиями возникновения этой болезни, две группы ученых использовали методы сравнительной геномики для поиска генов, расположенных на 15-й хромосоме человека и связанных с развитием близорукости. Результаты их исследований опубликованы в журнале Nature Genomics.

Специалисты медицинского центра Университета Дьюка (США) сосредоточили свои усилия на изучении структуры гена RASGRF1. В ходе работы был исследован материал, взятый у более чем 13 тысяч жителей Австралии, Великобритании и Нидерландов.

Ученые выявили мутантные варианты исследуемого гена, который, вероятно, отвечает за развитие миопии.

Свою гипотезу исследователи подтвердили на мышах. Они создали генетически измененных животных с дефектами гена RASGRF1, и у них в результате наблюдались изменения в хрусталиках глаз.

Руководитель группы ученых Терри Янг так объясняет полученные результаты: «Ген RASGRF1 работает как в клетках сетчатки глаза, так и в нейронах. Следовательно, нарушения в его работе могут приводить к нарушению восприятия изображения и консолидации зрительной памяти».

«Глаз — удобный орган для генотерапии, поскольку его сравнительно небольшой объем позволяет лекарству оставаться в количестве, достаточном для терапевтического эффекта», — комментирует Янг работу своей группы.

Другая международная группа исследователей из США и Нидерландов в своей статье опубликовала результаты сравнительного анализа нескольких тысяч генотипов из голландской популяции.

Ученые выяснили, что район 15-й хромосомы вблизи двух генов GJD2 и ACTC1, работающих в сетчатке, также связан с развитием миопии.

Как предполагают авторы исследования, в этой области генома расположены регуляторные элементы, влияющие на активность GJD2 и ACTC1.

По мнению ученых, результаты их работ приведут к пониманию новых механизмов развития близорукости и, соответственно, к созданию новых методов лечения этого наиболее частого заболевания зрительной системы.