Интересные новости и комментарии

Автор Дж. Тайсаев, января 15, 2009, 02:31:37

« назад - далее »

АrefievPV

Спастись от клеток-читеров помогает только изоляция
https://elementy.ru/novosti_nauki/433779/Spastis_ot_kletok_chiterov_pomogaet_tolko_izolyatsiya
ЦитироватьИх можно было бы назвать эгоистами, жуликами, обманщиками или эксплуататорами. Но авторы статьи в Nature Communications, посвященной этому феномену у хлебной плесени (Neurospora crassa), предпочитают слово «читер». В отличие от прочих имен, оно не приписывает грибам-мутантам преступных намерений, — а лишь подчеркивает тот факт, что эти грибы используют фундаментальный принцип устройства многоклеточных организмов для получения личной выгоды. И если присмотреться внимательнее, то оказывается, что тот же принцип приводит к появлению «читеров» и в организме животных. Защититься от них, как показывает практика, можно, только лишив их возможности пользоваться общими ресурсами, — но у животных эта сегрегация приводит к другим последствиям, чем у грибов.
P.S. Статья большая и многоплановая, много ссылок на любопытные материалы. ::)

АrefievPV

Наши ткани держатся на белковых «липучках»
https://www.nkj.ru/news/40930/
ЦитироватьМежклеточные белковые соединения становятся непропорционально сильными, если в них участвует много белковых молекул.


Белки кадгерины плавают в липидной клеточной мембране, образуя мощные «группы связывания».

Наши ткани и органы состоят из клеток. И если речь идёт о коже, или о печени, или о мозге, то очевидно, что их клетки соединены друг с другом довольно прочно, иначе печень, кожа и т. д. просто расползались бы и рассыпались на части. Клетки держатся вместе с помощью белков, которыми усыпана клеточная мембрана. Одни из наиболее важных таких белков – это кадгерины.

Они не просто механически удерживают клетки друг рядом с другом, они также помогают передавать сигналы, помогают клеткам сотрудничать, помогают тканям расти и развиваться. Кадгерины одной и той же клетки могут взаимодействовать между собой, влияя на то, как клетка себя чувствует и чем она занята.

При этом кадгерины долгое время ставили исследователей в тупик, потому что связь одного кадгерина с другим довольно слаба. И даже если представить себе много связанных кадгеринов, то их общая сила взаимодействия всё равно недостаточна, чтобы держать клетки вместе. Сотрудникам Университета Колорадо в Боулдере удалось разгадать эту загадку с помощью методов, позволяющих наблюдать за отдельными молекулами.

Одним из таких методов был флуоресцентный резонансный (или фёрстеровский) перенос энергии, который позволяет оценить энергию, перешедшую от одной молекулы к другой; естественно, перенос энергии здесь зависит от расстояния между молекулами, их взаимной ориентации и ряда других факторов. Чтобы анализировать данные, которые при этом получаются, нужны специальные алгоритмы – особенно, если мы потом хотим перейти от взаимодействия двух молекул к взаимодействию множества молекул.

Как и многие другие белки, кадгерины не стоят на одном и том же месте – они плавают в клеточной мембране, образуя на ней разные узоры и собираясь группами. В стать в PNAS исследователи пишут, что кадгерины действуют подобно застёжке-«липучке». Когда много кадгеринов собираются вместе, взаимодействие между ними становится сильнее – как между теми, кто сидит на одной клетке, так и между теми, кто сидит на разных клетках. Отдельные межмолекулярные слипания не просто складываются вместе – их общая сила получается в 30 раз больше обычной суммы отдельных взаимодействий.

Поняв, как работают кадгерины и подобные им белки-скрепки, мы сможем создать новые противоопухолевые препараты: воздействуя на межклеточные связи, можно запретить опухоли метастазировать, или же замедлить её рост, не давая прорасти в неё кровеносным сосудам, без которых раковые клетки начнут голодать.

АrefievPV

В ходе адаптации к теплу или холоду ферменты находят одни и те же решения типовых эволюционных задач
https://elementy.ru/novosti_nauki/433780/V_khode_adaptatsii_k_teplu_ili_kholodu_fermenty_nakhodyat_odni_i_te_zhe_resheniya_tipovykh_evolyutsionnykh_zadach
ЦитироватьАмериканские химики и биологи провели беспрецедентное по масштабу исследование закономерностей эволюции белков на примере адаптации ферментов к высоким и низким температурам. Адаптация к холоду, как правило, требует повышения каталитической активности фермента, а при высокой температуре на первый план выходит проблема стабильности его трехмерной структуры. Как выяснилось, баланс между активностью и стабильностью может определяться одним-единственным аминокислотным остатком в активном центре фермента. Например, если у фермента кетостероид-изомеразы в ключевой позиции №103 стоит аспарагиновая кислота (D103), фермент высокоактивен, но не очень стабилен, а если там находится серин (S103), то все наоборот. Самое интересное, что эти эффекты мало зависят от того, какие аминокислоты стоят во всех остальных позициях (это называют «слабым эпистазом»).

В результате получается стандартный и легко проходимый эволюционный путь, доступный организмам с самыми разными версиями кетостероид-изомеразы. И действительно, в ходе адаптации к холоду в разных эволюционных ветвях бактерий много раз независимо закреплялся вариант D103, а в ходе адаптации к теплу — S103. Анализ 2194 типов ферментов (белковых семейств) у 5852 видов бактерий с известными геномами и температурными оптимумами показал, что эти особенности температурной адаптации — важность единичных замен, слабый эпистаз и вездесущие параллелизмы — характерны для многих ферментов.

Alexeyy

По-моему, это как раз пример одного из элементов механизма самонаправления эволюции ДНК: эволюционные перепады температуры бывали с незапамятных времён и, в результате выработался эффективный, универсальный способ адаптации к ним заменой всего одного аминокислотного остатка; чем потом, постоянно, и пользуются самые разные ветви жизни. Могу предположить, что при соответствующих температурных изменениях в ДНК включается какой-то мутагенный механизм, обеспечивающий резкий рост вероятности того, что произойдёт именно упомянутая мутация, которая и обеспечит температурную адаптацию. Иначе, по-моему, возникновение такого эффективнейшего, филигранного универсального ключа к температурной адаптации маловероятно, если бы не шло его постоянное «осознанное» использование: думаю, иначе бы, если бы такой механизм не использовался для переключения то на более высокую, то на более низкую температуру , то он бы давно был разрушен разными мутациями (подобно тому, как долго стоящий автомобиль приходит в негодность даже если он, первоначально, был полностью исправен). Тогда как постоянное его использование, благодаря отбору, обеспечило его функционирование (подобно тому, как текущие неполадки постоянно используемого автомобиля постоянно устраняются).

АrefievPV

Голова морского слизня отбросила тело и отрастила новое
https://nplus1.ru/news/2021/03/09/elysia-cf-marginata
ЦитироватьМорские слизни из рода Elysia научились отбрасывать старое тело и отращивать на основе головы новое. Ранее столь экстремальные виды регенерации у организмов со сложным строением были неизвестны. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, вероятно, избавляясь от большей части организма, элизии борются с паразитами. Старое тело не отращивает новую голову и со временем погибает, а голова выживает без сердца и пищеварительной системы — по-видимому, благодаря фотосинтезу с помощью хлоропластов из съеденных водорослей.

Многие животные обладают удивительными способностями к регенерации. Среди самых известных примеров — некоторые ящерицы, которые умеют восстанавливать отброшенный хвост, и аксолотли, неотенические личинки мексиканских амбистом (Ambystoma mexicanum), заново отращивающие утерянные конечности. Еще шире регенерация распространена среди беспозвоночных: так, морские звезды из рода Linckia могут вырастить новое тело на основе оторванного луча, а губки возрождаются, даже если их протереть на мелкой терке.

Новый пример экстремальной регенерации обнаружили японские биологи Саяка Мито (Sayaka Mitoh) и Йоити Юса (Yoichi Yusa) из Женского университета Нары. В центре их внимания оказались морские слизни из рода Elysia, которые известны благодаря способности встраивать в ткани хлоропласты съеденных водорослей и с их помощью получать энергию за счет фотосинтеза. Наблюдая за представителями видового комплекса Elysia cf. marginata, которые содержались в неволе, ученые обнаружили, что у некоторых особей головы самопроизвольно отделяются от тела, содержащего сердце, почки, кишечник и репродуктивные органы. Через некоторое время головы отращивают новые тела.

В общей сложности Мито и Юса описали шесть таких случаев. Головы начинали самостоятельно двигаться сразу после аутотомии, а раны на них затягивались в течение суток. Головы молодых (от 226 до 336 дней с момента вылупления) особей в течение нескольких часов приступали к кормлению предложенными водорослями. В течение семи дней они начинали отращивать новые сердца, а спустя двадцать суток полностью восстанавливали тела. Впрочем, более старым особям пережить аутотомию не удавалось: их головы не питались и умирали в течение десяти суток. Интересно, что одна элизия в течение жизни прошла через этот процесс дважды.

Ни одно из обезглавленных тел не смогло отрастить себе новую голову. При этом тела оставались живыми на протяжении нескольких месяцев и двигались в ответ на стимулы (все это время, их, вероятно, поддерживал фотосинтез в хлоропластах). В конце концов они, однако, бледнели, погибали и разлагались.

Похожее поведение было отмечено у родственного вида морских слизней — Elysia atroviridis. Из 82 особей, которые содержались в лаборатории, три отбросили тела — и в двух случаях успешно отрастили себе новые. Как и у E. cf. marginata, обезглавленные тела E. atroviridis двигались, а их вскрытие показало наличие паразитических рачков-копепод из рода Arthurius. Еще 39 зараженных паразитами особей утратили фрагменты тела — и у тринадцати они регенерировались. Для сравнения, из 64 специально пойманных слизней, свободных от паразитов, ни один не отбросил тело.

Мито и Юса обнаружили у обоих видов слизней необычную анатомическую деталь — поперечный желобок, опоясывающий основание головы. Биологи предположили, что он представляет собой линию, по которой происходит аутотомия. Чтобы проверить эту идею, они провели эксперимент с шестью представителями особями E. cf. marginata. Основание головы каждого моллюска в районе желобка обвязали тонкой нейлоновой нитью. В результате у пяти особей через 16-18 часов после начала опыта ткани вокруг нити начали разлагаться, а через 18-22 часа голова отделилась от тела, составлявшего 80-85 процентов всей массы организма. У шестой особи нить сместилась и на отторжение головы ушло девять дней. При этом когда Мито и Юса имитировали атаку хищника, например, зажимали пинцетом тела слизней или разрезали их параподии, отбрасывания тела не происходило.

Авторы отмечают, что некоторые виды морских слизней могут отбрасывать фрагменты тела, чтобы спастись от хищника. Однако утеря большей части организма, включая сердце и другие внутренние органы, до сих пор не отмечалась среди брюхоногих моллюсков и других животных со сложным строением.

Как головам элизий удается выжить без тела, пока неясно; возможно, в этом им помогают хлоропласты съеденных водорослей, обеспечивающие их энергией на время регенерации, пока пищеварение остается невозможным из-за отсутствия кишечника.

Кроме того, пока неясно, зачем этим морским слизням вообще отбрасывать тело целиком. Аутотомия обычно используется для защиты от хищников, однако у элизий она происходит слишком медленно для этого. Кроме того, благодаря покровительственной окраске и токсичности врагов у них немного. По мнению Мито и Юсы, элизии могут терять тела, чтобы избавиться от заселивших их паразитов, которые снижают репродуктивный успех хозяев. На это указывают наблюдения за E. atroviridis. Впрочем, есть вероятность, что аутотомия помогает слизням избавиться от накопленных токсичных веществ или позволяет спастись, если они запутаются в водорослях.

Способность отбрасывать хвост появилась у рептилий уже в далеком прошлом. Согласно недавнему исследованию, лишаться хвоста при нападении хищника умели уже рептилии капториниды, жившие 289-286 миллионов лет назад.

АrefievPV

Зачем китам большой мозг
https://www.nkj.ru/news/40968/

ЦитироватьМозг китов и дельфинов увеличился не ради интеллекта, а ради тепла.

Мозг китов и дельфинов – один из самых больших среди зверей. Большой мозг ассоциируется в первую очередь с развитым интеллектом. Поведение китов и дельфинов как будто не даёт повода усомниться в их умственных способностях: у них сложная социальная жизнь и сложная система звуковых сигналов для общения друг с другом, для добывания пищи они используют довольно хитроумные уловки, они учатся друг у друга и т. д.

Однако, как пишут в Scientific Reports сотрудники Университета Витватерсранда, мозг китов и дельфинов стал большим не только и не столько из-за того, что им понадобилось стать умными. Для мозга крайне важно поддерживать постоянную температуру, может, даже важнее, чем для других органов. Но киты и дельфины живут в воде, а в воде млекопитающие теряют тепло в 90 раз быстрее, чем на воздухе. Даже совсем небольшое охлаждение ухудшает работу нейронов и снижает когнитивные способности. Если ты живёшь в воде, задача не дать мозгу остыть становится особенно острой.

У зверей вообще в мозге вообще есть отдельная топка, которая не зависит от систем терморегуляции остального организма. Механизм обогрева мозга связан с обычными метаболическими реакциями, с помощью которых клетки добывают энергию, окисляя питательные вещества. В обычном случае энергия из питательных веществ преобразовывается в энергию молекул аденозинтрифосфата, или АТФ. В форме АТФ энергия легко запасается и легко расходуется.

Но ту же энергию, которая образуется при сжигании питательных веществ, можно направить не в АТФ, а рассеять в тепло. Для этого существуют специальные белки, которые разрывают цепь метаболических реакций, не давая синтезироваться АТФ. Если заглянуть в мозг бегемоту, то мы увидим, что 35% нейронов снабжены такими белками. А вот в мозге китов и дельфинов подобные «тепловые» белки есть у 90% нейронов. Кроме того, работа обогревательных белков в нейронах зависит от нейромедиатора норадреналина. У китообразных на 30% выше плотность в мозге нервных окончаний с норадреналином, которые непосредственно управляют концентрацией и активностью «тепловых» белков.

Наконец, кроме нейронов, в мозге есть так называемые глиальные клетки. Они помогают нейронам работать, поддерживают их и питают, регулируют проведение импульсов и очищают нервную ткань от молекулярного мусора и инфекций. У китов и дельфинов в 30–70% глиальных клеток тоже есть белки, которые рассеивают метаболическую энергию в тепло. А вот у остальных зверей таких белков в клетках глии нет, и эти клетки вообще не играют роли в обогреве мозга.

Китообразные получили большой мозг около 32 млн лет назад, спустя много миллионов лет поле того, как они окончательно переселились в воду. И именно в то время, когда их мозг резко увеличился, температура морей и океанов на Земле заметно упала. Крупный мозг в принципе теряет меньше тепла, чем маленький, просто в силу законов физики. Если же он к тому же нашпигован обогревательными элементами, как у китов, то переохлаждения можно не бояться. Всё это подтверждает гипотезу, что мозг китов и дельфинов стал таким большим в первую очередь для того, чтобы не остывать, а не для того, чтобы быть умными. Впрочем, раз мозг всё равно увеличился, то почему бы и не поумнеть?

АrefievPV

К сообщению:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg252766.html#msg252766

Судя по строению органов слуха, неандертальцы различали звуки речи не хуже сапиенсов
https://elementy.ru/novosti_nauki/433783/Sudya_po_stroeniyu_organov_slukha_neandertaltsy_razlichali_zvuki_rechi_ne_khuzhe_sapiensov
ЦитироватьОб эволюции речевых способностей у наших предков можно судить по косвенным анатомическим признакам, в том числе по строению слуховой системы. Чтобы различать фонемы, ухо должно чутко воспринимать звуки в широком диапазоне частот. Эта способность во многом определяется анатомией среднего уха и наружного слухового прохода. Ранее было показано, что у Homo sapiens диапазон хорошо воспринимаемых частот намного шире, чем у древних гоминид Australopithecus africanus и Paranthropus robustus, которые мало отличались в этом отношении от шимпанзе. Новое исследование испанских антропологов, развивающих этот подход, показало, что неандертальцы, жившие 130–40 тысяч лет назад, по ширине спектра воспринимаемых частот не уступали современным людям и превосходили «гейдельбергских людей» из Симы-де-лос-Уэсос, живших около 400 тысяч лет назад. Новые данные согласуются с гипотезой о том, что неандертальцы обладали членораздельной речью. Поскольку люди из Симы-де-лос-Уэсос считаются представителями неандертальской эволюционной линии, жившими уже после разделения предков неандертальцев и сапиенсов, получается, что слух, хорошо приспособленный к восприятию речи, развился независимо у двух видов людей.
P.S. Подача материала более корректная, много ссылок на любопытную информацию...

Наверное, размещу цитаты и ссылки из этой статьи и другой статьи (сообщение 2206) в своих темах.

АrefievPV

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 33: почему мы повторяем за другими?

http://neuronovosti.ru/povtoruha-muha/

ЦитироватьКогда вы окружены людьми, которые чешутся (или зевают), вы волей-неволей тоже начинаете повторять за ними эти действия. То же самое верно и для обезьян. Но будет ли работать этот же принцип на мышах – животных, с гораздо более просто устроенной центральной нервной системой? Иными словами, будут ли одни мыши чесаться чаще, глядя на коллег с зудом? И если будут, то почему?

Может показаться, что это очередные исследования в авторстве «британских учёных», однако, опубликованы они в одном из номеров престижного научного журнала Science. А мы объясним, почему важно знать про заразительную чесотку у мышей.

Контекст

Чтобы понять какой-то биологический феномен, для начала нужно определиться с объектом исследования. Часть фундаментальных процессов одинаково устроена как у бактерий, так и у человека. Когда же в процессе эволюции появляется что-то новое, общая схема обычно остаётся одинаковой, но постепенно всё более и более усложняется. Поэтому, когда мало или вовсе ничего не известно о процессе, логично начинать с очень просто устроенной системы (чем она элементарнее, тем легче её разложить на «кирпичики»). Поэтому круглый червь Caenorhabditis elegans со всего лишь 302 нейронами – излюбленный объект нейробиологов.

Другое дело, что сложное поведение, свойственное человеку и обезьянам, на червях не изучишь ввиду его отсутствия. Альтернатива для нейробиологов – это мыши.

Группа учёных из Университета Вашингтона вначале смоделировала эксперимент, чтобы проверить, будут ли мыши повторять поведение своих сородичей с зудом. То есть, они проверили, можно ли вообще изучать феномен «заразного» поведения на мышах. В одной клетке с стеклянными стенками находились мыши, страдающие хроническим зудом, а за ними наблюдали здоровые животные. И уже через пять секунд после начала эксперимента вторые начинали чесаться. То же самое работало, если нормальным мышам просто показывали видео чешущихся мышей.

Учёные также нашли ключевую зону в мозге, которая отвечала за повторение чесотки, и даже то вещество, которое эту зону активировало. Ей оказалось супрахиазмальное ядро в гипоталамусе, которое возбуждалось гастрин-рилизинг пептидом. Это довольно странная комбинация, ведь супрахиазмальное ядро ответственно за синхронизацию «биологических часов». Неясно, то ли повторение поведения соседей – это часть биологических ритмов (связь тут далеко не очевидна), то ли у супрахиазмального ядра есть дополнительная и ранее неизвестная функция.

Проясняется то, что «заразное» поведение – это своего рода рефлекторная деятельность, которая не зависит от чувства эмпатии и высшей нервной деятельности (как ранее предполагалось). То есть, вне зависимости от того, разделяете ли вы чувства зевающего на работе коллеги или нет, но зевать чаще вы действительно станете. Потому что сработают рефлексы.

P.S. Способность повторять/подражать (по сути, отражать/«зеркалить»), имитировать (воспроизводить «отзеркаленное» по памяти) – это врождённая способность живых систем. Разнообразие и сложность повторения/подражания и/или имитации зависит от сложности живой системы и текущей ситуации.

И вообще, «зеркалить» воздействия окружающей среды могут и косные системы. Причём, «отзеркаливать» воздействие среды косные системы могут: как непосредственно и сразу, так и опосредованно и через некоторое время.

Но я сейчас не о «всеобщности» такой способности/свойства/качества систем, а о том, что напрасно исследователи зацепились за сугубую конкретику (конкретные структуры мозга/организма и конкретные вещества-передатчики сигналов).

Ведь у разных видов эта способность может быть реализована: посредством разных механизмов, с участием разных структур, с использованием разных веществ-передатчиков сигналов, и т.д. и т.п. И проявляться такая способность тоже может по-разному: с разной степенью детализации, с разным «объёмом» повторения/подражания/имитации, в качественно разных ситуациях тоже по-разному и т.д. и т.п.

Можно напомнить и про системы зеркальных нейронов (СЗН) у некоторых видов животных – СЗН ведь тоже участвуют в реализации этой способности. Однако, и виды без СЗН вполне могут «зеркалить» (только выявить сам факт «отзеркаливания» не всегда удаётся).

Короче, как и в большинстве объяснений, отсутствует в должном объёме обобщение (выделение абстракта, выделение сути), что печально – факт подаётся, как «отдельное блюдо» – вне системы, вне контекста, вне обобщающей категории. Фактов наука накапливает всё больше и больше, и эти триллионы фактов следует периодически обобщать, систематизировать, категоризировать, вписывать в существующие теории, которые вписаны в единую согласованную парадигму (которой до сих пор нет) и т.д.

А если вписывать факты в единую парадигму не получается, то ставить вопрос об адекватности (соответствии действительности) существующей единой парадигмы. Но постановки таких вопросов не наблюдаю – всех всё устраивает? Неужели люди не замечают, что куча разных теорий (причём, теорий высокого уровня и высокой степени обобщения) не стыкуется друг с другом?

И такое происходит во многих областях человеческой деятельности – отсутствует единая согласованная парадигма, в рамках которой «прописываются» теории из разных областей знаний.

Пример навскидку – наблюдатель. Но наука, в принципе, не занимается наблюдателем. Соответственно, и все, связанные с наблюдателем понятия, остаются в подвешенном состоянии. В подвешенные понятия попали: и сознание, и разум, и интеллект, и жизнь... 

Попутно сразу замечание в сторону: сколько раз я предлагал обобщающий подход к проблеме сознания (его сути и всем его производным – процессу осознания, механизму сознания, состоянию в сознании, состоянию нескольких элементов с одинаковым знанием и т.д. и т.п.) – трудно сосчитать.

Тот же Савелий постоянно говорил, что фактов по проблеме сознания нейрофизиологией, психологией накоплено много, требуется только их грамотное обобщения и проблема сознания будет решена. Предлагаю ему обобщение и получаю: игнор моего предложения и очередную «мантру» о том, что «фактов по проблеме сознания нейрофизиологией, психологией накоплено много, требуется только их грамотное обобщения и проблема сознания будет решена». Здорово, правда? ::)

А все мои попытки формирования такой парадигмы, людьми обычно игнорируются – типа, обзываются голимой философией, оторванной от практики со всеми вытекающими...

Шаройко Лилия

13 марта, 10:00

Мегасайенс под водой: на Байкале запускают нейтринный телескоп


Статья большая многое из нее по нейтрино думаю читателям этого форума хорошо известно, поэтому пропускаю


12 марта в рамках Года науки и технологий в России на Байкале начинает работу самый крупный в Северном полушарии глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD. Он создавался под руководством специалистов Объединенного института ядерных исследований и Института ядерных исследований РАН. Свой вклад также внесли сотрудники других российских научных центров и специалисты из Чехии, Словакии и Польши. По словам экспертов, опрошенных порталом национальныепроекты.рф, уникальная установка класса мегасайенс создаст беспрецедентные возможности для изучения Вселенной, а также подтвердит статус России как ведущей научной державы, что отвечает целям и задачам нацпроекта «Наука».

___________________________

«Глубоководная нейтринная установка на озере Байкал регистрирует взаимодействие с водой нейтрино сверхвысоких энергий, превышающих энергию солнечных нейтрино в сотни миллионов и даже миллиарды раз. Байкальский нейтринный детектор определяет исходное направление частиц, что позволяет называть его нейтринным телескопом. Вместе с телескопами, регистрирующими электромагнитные и гравитационные волны, нейтринные телескопы положили начало новому научному методу — многоканальной астрономии», — рассказал порталу Наумов.

________________________________

Байкальский глубоководный нейтринный телескоп на 106-м километре Кругобайкальской железной дороги строила международная коллаборация Baikal-GVD под руководством ученых из Объединенного института ядерных исследований и Института ядерных исследований РАН. Свой вклад внесли и специалисты из Иркутского государственного университета, Нижегородского государственного технического университета, Санкт-Петербургского морского государственного технического университета и других российских вузов, а также из Чехии, Словакии и Польши.

При этом столь длительное создание установки, по словам Буднева, объясняется технической сложностью: ученым необходимо было разработать принципиально новое оборудование, включая специальные приемники света и электронику.

________________________________

«Данные Байкальского нейтринного телескопа помогут ученым ответить на фундаментальные вопросы образования галактик, эволюции Вселенной и устройства нашего мира. Байкальский телескоп способен изучать экосистему Байкала новым методом — при помощи регистрации свечения воды в озере на разных глубинах. За этим излучением наш прибор будет следить 24/7 круглый год, предоставляя ценную информацию ученым, исследующим озеро Байкал», — рассказал Наумов.

По его мнению, запуск телескопа решает ключевую задачу формирования мировой нейтринной сети — создание в Северном полушарии детектора, сравнимого по чувствительности с детектором IceCube на Южном полюсе. Совместная работа двух этих установок, а также других телескопов, входящих в глобальную сеть, позволит вести поиск источников нейтринного излучения на всей небесной сфере, уверен ученый.

АrefievPV

Биспецифичные антитела помогают Т-клеткам распознавать раковые клетки по точечным мутациям
https://elementy.ru/novosti_nauki/433786/Bispetsifichnye_antitela_pomogayut_T_kletkam_raspoznavat_rakovye_kletki_po_tochechnym_mutatsiyam
ЦитироватьИсследователям из университета Джонса Хопкинса удалось опознать и обезвредить раковые клетки по их специфичным внутренним белкам, отличающимся от нормальных белков заменой всего одной аминокислоты. Это было сделано при помощи иммунотерапии биспецифичными антителами, которые четко узнавали эти клетки со сломанным белком p53 и призывали к ним Т-киллеров. При этом здоровые клетки с обычным вариантом этого белка, которых в организме гораздо больше, полностью игнорировались. Пока этот подход опробован только in vitro и на мышах, но в будущем он может серьезно продвинуть лечение раков с поломками в белке p53.


Рис. 1. Схема получения синтетических антител. Иммуноглобулины G (IgG) — самый распространенный тип антител в организме человека. У каждой молекулы IgG есть два идентичных участка (scFv, single chain variable fragments, показаны зеленым и красным), которыми она может «поймать» антиген, против которого рассчитана, — отсюда и подпись bivalent monospecific. Если изолировать эти участки от разных антител и сшить их между собой (ScDb — single chain diabody), то можно сконструировать синтетическое антитело, которое будет узнавать сразу два разных антигена (scDb-Fc, буквы «Fc» означают Fragment crystallizable region — кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина, это «ножка» антитела). При помощи таких биспецифичных антител можно, например, связывать между собой клетки опухоли и иммунной системы — для этого нужно, чтобы антитело распознавало по одному белку, характерному для опухолевых и иммунных клеток. Схема подготовлена на основе рисунка с сайта izi.uni-stuttgart.de
ЦитироватьКак работают биспецифичные антитела

На клеточном уровне в организме основные борцы с раковыми клетками — это Т-киллеры. Стандартная последовательность событий при иммунном ответе выглядит следующим образом:
•Характерный для опухолевой клетки белок разрезается на кусочки (как и другие белки) и выставляется в составе комплекса ГКГС (главный комплекс гистосовместимости) на поверхности клетки;
•Т-киллеры при помощи молекул TCR (T-клеточный рецептор) проверяют содержимое ГКГС других клеток;
•Рецепторы TCR у Т-киллеров разные, и только в случае, если рецептор идеально подошел к содержимому ГКГС (как ключ к замку), он передает сигнал об этом на расположенный рядом рецептор CD3;
•CD3 передает сигнал внутрь клетки и запускает активацию Т-киллера;
•это приводит к выбросу перфоринов и гранзимов, они делают дырки в мембране больной клетки, отравляют ее и клетка погибает.

Биспецифичные антитела работают как переходники между молекулами антигена на поверхности раковой клетки и Т-клеточным белком CD3. В отличие от обычных антител они могут узнавать не одну, а сразу две или даже три цели и связывать их. Одним из своих хвостов биспецифичное антитело цепляется к антигену раковой клетки, а другим — к рецептору CD3 иммунной клетки. Это активирует Т-клетку: она выбрасывает гранзимы и перфорины, которые портят мембрану раковой клетки, и та погибает.

При этом антигенные «предпочтения» Т-киллера не играют никакой роли: активация идет в обход его TCR. Это существенно увеличивает количество потенциальных убийц для опухолевой клетки.

Кроме того, биспецифичные антитела могут находить молекулы неоантигенов не только в комплексе с ГКГС, но вообще везде на поверхности клеток. Для детекции раковой клетки по ее внутренним белкам это не принципиально — они все равно появляются только на ГКГС, но для поиска по поверхностным структурам это существенно увеличивает количество доступных мишеней.


Механизм работы биспецифичного антитела при охоте на клетку с мутантным белком p53. Связываясь одним концом с мутантным кусочком p53 на ГКГС клетки, а другим — с рецептором CD3 Т-клетки, антитело активирует Т-клетку. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science
ЦитироватьОбсуждаемые работы — вне зависимости от того, насколько исследованные в них антитела окажется возможным использовать на практике, — продемонстрировали целый ряд важных моментов. Впервые была показана возможность иммунотерапии для ключевых внутриклеточных неоантигенов, p53 и RAS. Их мутантные кусочки попадают на поверхность клетки в очень небольших количествах, но несмотря на это их удалось обнаружить при помощи биспецифичных антител и вызвать иммунный ответ. И хотя эти целевые пептиды отличаются от нормальных всего на одну аминокислоту, этого достаточно, чтобы антитела не путали их между собой. Разумеется, до применения таких биспецифичных антител в медицинской практике еще очень далеко, первый шаг к этому уже сделан.

АrefievPV

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 31: зачем шмелей научили играть в футбол?
http://neuronovosti.ru/naturescience31-bumblebee/
ЦитироватьСущества с очень маленьким мозгом тоже способны к сложному обучению: такую гипотезу решили проверить учёные из отделения биологической и экспериментальной психологии Школы биологических и химических наук Университета Куин Мэри в Лондоне. Им удалось научить шмелей... играть в футбол. Или в гольф, смотря на то, упрощением какой игры считать эксперимент британских учёных. Результат был настолько хорош, что статью об этом приняли и опубликовали в «большом» журнале Science.

В первой части исследования на круглом «футбольном поле» с края размещали мяч, а в центре находилось углубление, в котором пряталась порция сладкого сиропа. Для того, чтобы показать шмелям, что нужно делать с мячом и после получить награду в виде сиропа, учёные сделали искусственного шмеля-марионетку, которым управляли при помощи палочек. После серии показов, как «пинать» мячик, все шмели, прошедшие обучение, смогли довести мяч до углубления.

Те шмели, которым не довелось увидеть дриблинг искусственного собрата, не сумели понять, что от них хотят.

При этом не смогли добиться результата и насекомые, которым показывали только движение мяча (его двигал магнит под «футбольным полем».


Схема эксперимента

Следующее задание было сложнее: на поле стояло несколько мячей, однако ближние к полю приклеивали. Обученные шмели в итоге брались за дальний мяч и катили его в лунку, на что смотрели необученные. Когда потом наблюдавших шмелей выпускали на поле, они сначала брались за ближние мячи, полагая, что так они быстрее получат награду. То есть, мозг насекомого не просто копирует действия, а оценивает трудозатраты и выбирает самый экономный путь. Кроме того, обученные шмели смогли понять, что им нужно, даже тогда, когда на поле выкатывали шар другого цвета.

3D-модель мозга шмеля. Видео: Natural History Museum

https://www.youtube.com/watch?v=me9r5wrPzMs

«Наше исследование вбивает последний гвоздь в гроб идеи о том, что маленький мозг не даёт насекомым развивать поведенческую гибкость и что они не имеют способности к обучению самым простым паттернам поведения», — говорит руководитель исследования Ларс Читтка (Lars Chittka), профессор Школы биологических и химических наук Университета Королевы Марии.

Alexeyy

Цитата: https://www.nkj.ru/news/40968/
Мозг китов и дельфинов увеличился не ради интеллекта, а ради тепла.

Мозг китов и дельфинов – один из самых больших среди зверей. Большой мозг ассоциируется в первую очередь с развитым интеллектом. Поведение китов и дельфинов как будто не даёт повода усомниться в их умственных способностях: у них сложная социальная жизнь и сложная система звуковых сигналов для общения друг с другом, для добывания пищи они используют довольно хитроумные уловки, они учатся друг у друга и т. д.

Однако, как пишут в Scientific Reports сотрудники Университета Витватерсранда, мозг китов и дельфинов стал большим не только и не столько из-за того, что им понадобилось стать умными. Для мозга крайне важно поддерживать постоянную температуру, может, даже важнее, чем для других органов. Но киты и дельфины живут в воде, а в воде млекопитающие теряют тепло в 90 раз быстрее, чем на воздухе. Даже совсем небольшое охлаждение ухудшает работу нейронов и снижает когнитивные способности. Если ты живёшь в воде, задача не дать мозгу остыть становится особенно острой.

У зверей вообще в мозге вообще есть отдельная топка, которая не зависит от систем терморегуляции остального организма. Механизм обогрева мозга связан с обычными метаболическими реакциями, с помощью которых клетки добывают энергию, окисляя питательные вещества. В обычном случае энергия из питательных веществ преобразовывается в энергию молекул аденозинтрифосфата, или АТФ. В форме АТФ энергия легко запасается и легко расходуется.

Но ту же энергию, которая образуется при сжигании питательных веществ, можно направить не в АТФ, а рассеять в тепло. Для этого существуют специальные белки, которые разрывают цепь метаболических реакций, не давая синтезироваться АТФ. Если заглянуть в мозг бегемоту, то мы увидим, что 35% нейронов снабжены такими белками. А вот в мозге китов и дельфинов подобные «тепловые» белки есть у 90% нейронов. Кроме того, работа обогревательных белков в нейронах зависит от нейромедиатора норадреналина. У китообразных на 30% выше плотность в мозге нервных окончаний с норадреналином, которые непосредственно управляют концентрацией и активностью «тепловых» белков.

Наконец, кроме нейронов, в мозге есть так называемые глиальные клетки. Они помогают нейронам работать, поддерживают их и питают, регулируют проведение импульсов и очищают нервную ткань от молекулярного мусора и инфекций. У китов и дельфинов в 30–70% глиальных клеток тоже есть белки, которые рассеивают метаболическую энергию в тепло. А вот у остальных зверей таких белков в клетках глии нет, и эти клетки вообще не играют роли в обогреве мозга.

Китообразные получили большой мозг около 32 млн лет назад, спустя много миллионов лет поле того, как они окончательно переселились в воду. И именно в то время, когда их мозг резко увеличился, температура морей и океанов на Земле заметно упала. Крупный мозг в принципе теряет меньше тепла, чем маленький, просто в силу законов физики. Если же он к тому же нашпигован обогревательными элементами, как у китов, то переохлаждения можно не бояться. Всё это подтверждает гипотезу, что мозг китов и дельфинов стал таким большим в первую очередь для того, чтобы не остывать, а не для того, чтобы быть умными. Впрочем, раз мозг всё равно увеличился, то почему бы и не поумнеть?
По-моему, если причина большёго объёма - не в работе интеллекта, а в потребности в обогреве, то эффективнее было просто сделать жировую теплоизоляцию вокруг мозга, а внутри сделать более активной работу по выработке тепла. Такой мозг и работал бы быстрее (при тех же интеллектуальных способностях), т.к. были бы короче пути нейронных связей.
  А то, что увеличение объёма мозга совпало с похолоданием - так это можно объяснить и тем, что произошли какие-то скачкообразные, климатические изменения, которые вывали нестабильность в экосистемах. А один из путей выхода в нестабильных условиях - менее консервативные и более гибкие реакции на внешние раздражители. А для этого и нужен более высокий интеллект.
  У первых известных австралопитеков мозг тоже стал побольше и они тоже прошли через некоторую экосистемную нестабильность, связанную с наступлением саванн.

Шаройко Лилия

Это размещаю не из-за надписи, а из-за самого метода - думаю здорово если он может позволить расшифровки описаний исторических событий, точнее интерпретаций этих событий современниками. На картинке видно что практически угадывать приходится что там было написано.

3D-моделирование помогло прочитать древнерусские надписи XII-XIII веков


Ученые НИУ ВШЭ и Института славяноведения РАН смогли с помощью 3D-моделирования прочитать и восстановить текст древнейшего памятника письменности Северо-Восточной Руси — надписи об убийстве князя Андрея Боголюбского, сделанной в 1175-1176 годах на стене собора в Переславле-Залесском. Исследование опубликовано в журнале Slověne = Словѣне. International Journal of Slavic Studies. Визуализация 3D-модели надписи доступна на специально созданном сайте, где представлены также модели трех судебных актов XIII века из церкви Святого Пантелеймона в Галиче — важнейшего памятника эпиграфики Южной Руси. Работа поддержана Российским научным фондом (РНФ).




«Трехмерное моделирование оказалось чрезвычайно полезным в изучении древних надписей. Это исключительно эффективный способ фиксации эпиграфических памятников. Он важен и для сохранения самих надписей, подверженных разрушению из-за эрозии каменных поверхностей, и как технология, дающая возможность независимой проверки точности предлагаемых прочтений. Для эпиграфики эта возможность очень важна, она позволяет преодолеть нередко возникающий в этой области разнобой субъективных интерпретаций. Кроме того, открытая публикация на сайте лаборатории RSSDA позволяет всем интересующимся историей Руси прикоснуться к подлинным памятникам ее древней письменности», — рассказал Алексей Гиппиус, член-корреспондент РАН, ведущий научный сотрудник Лаборатории лингвосемиотичеких исследований НИУ ВШЭ, руководитель проекта по гранту РНФ.

Надпись сохранилась со значительными повреждениями, сильно затруднившими прочтение. Первоначальная версия текста содержала ряд неточностей и пропусков. В итоговой публикации ученых из НИУ «Высшая школа экономики» и Института славяноведения Российской академии наук (Москва) текст прочитан существенно более полно — во многом благодаря 3D-модели, построенной фотограмметрическим способом в Лаборатории дистанционного зондирования и анализа пространственных данных (Лабораторией RSSDA).

На основе большого числа цифровых фотографий исследователи получили трехмерную модель надписи. К ее поверхности они применили математические алгоритмы, «подсветившие» поврежденные части надписи и сделавшие их более читаемыми. Это позволило почти полностью прочесть список заговорщиков, включающий двенадцать имен (в летописях упомянуты только четверо).

АrefievPV

Бактерии на бумажной подложке выполнили логические операции
https://nplus1.ru/news/2021/03/22/bacterial-logic-gates
ЦитироватьБиологи собрали из бактерий логические операторы. Исследователи посадили на бумажную подложку разные группы бактерий таким образом, чтобы поток выделяемых ими веществ заставлял группу бактерий вывода светиться (сигнал «1») или не издавать свечение (сигнал «0»). В зависимости от расположения групп бактерий относительно друг друга ученые получили операторы «И», «ИЛИ», «НЕ» и «исключающее ИЛИ», а также привели пример аналогового вычисления. Авторы работы, опубликованной в Nature Communications, предполагают, что подобные схемы могут лечь в основу простых портативных биосенсоров.
ЦитироватьЧтобы проверить систему в качестве биосенсора исследователи добавили в питательную смесь соединения ртути в разных концентрациях. Видимый ответ — количество засветившихся групп бактерий-репортеров и их расстояние от бактерий, который производили сигнальную молекулу — позволил оценить концентрацию ртути.

Далее исследователи перешли к созданию более сложных схем, комбинируя имеющиеся элементы. Например, из двух колоний, постоянно вырабатывающих сигнальную молекулу и двух колоний, которые разрушают сигнал в присутствии либо арабинозы, либо ангидротетрациклина, получился логический оператор «ИЛИ». Похожим образом авторы собрали операторы «И», «НЕ» и «исключающее ИЛИ». Авторы работы также показали системы, воспринимающие два или три сигнала входа.
ЦитироватьНапоследок исследователи попробовали показать возможность аналогового вычисления: они создали бактериальную версию полосового фильтра — элемента, который пропускает составляющие, находящиеся в некоторой полосе частот.
ЦитироватьВ вычислительные машины ученые пытаются превратить не только группы клеток, но и отдельные клетки сами по себе или даже просто молекулы ДНК. Например, биологи превратили в компьютеры все те же кишечные палочки, а биохимики записали информацию на молекулы на ДНК с одноцепочечным разрывом.
P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Кишечную палочку превратили в биокомпьютер
https://nplus1.ru/news/2016/07/22/e-coli-compute

Разрывы ДНК кишечной палочки стали битами информации
https://nplus1.ru/news/2020/04/17/dna-punch-card

АrefievPV

Найден организм, у которого нет белков для репликации ДНК
https://www.popmech.ru/science/news-683513-nayden-organizm-u-kotorogo-net-belkov-dlya-replikacii-dnk/?from=main_middle
ЦитироватьБиологи обнаружили одноклеточный организм, который выживает без большей части молекул, необходимых для репликации ДНК. Исследователи пока не знают, как этому эукариоту удается выживать и размножаться.

У этого одноклеточного организма нет семи белков, необходимых для репликации ДНК. Но как он тогда делится? Ответ на этот вопрос биологи пока не нашли

Репликация ДНК имеет фундаментальное значение для размножения, поэтому считалось, что системы репликации ДНК присутствуют у всех непаразитических видов эукариот. Но новое открытие показывает, что это не так. Канадские исследователи из Университета Далхаузи обнаружили, что у микроорганизма вида Carpediemonas membranifera нет большей части молекул, необходимых для репликации ДНК.

Авторы работы считают, что это одноклеточное должно иметь пока неизвестный науке механизм, позволяющий ему копировать свою ДНК. В рамках своего исследования биологи решили изучить этого эукариота, живущего в донных отложениях в среде с низким содержанием кислорода. Для этого ученые секвенировали его геном. Они были удивлены, когда обнаружили, что у Carpediemonas membranifera отсутствуют несколько генов, в том числе те, что кодируют белки, запускающие репликацию ДНК.

Сначала исследователи подумали, что это ошибка оборудования или протокола исследования. Поэтому они целый год повторяли секвенирование и анализировали экспериментальные данные. Но всякий раз биологи не находили у одноклеточного нужных генов. Авторы работы показали, что у C. membranifera есть полимеразы — ферменты, которые копируют одну нить ДНК, чтобы создать новую генетическую молекулу. Но для дальнейших этапов репликации клетке требуются еще шесть белков, которые образуют пререпликационный комплекс (origin recognition complex/ORC), и фермент Cdc6. Все они отсутствуют у C. membranifera.

Наиболее вероятное объяснение существованию такого организма заключается в том, что у него есть еще один механизм для запуска репликации ДНК. Отсутствие стандартной системы репликации — не единственная странность микроорганизма. У C. membranifera также отсутствуют белки, которые помогают перемещать ДНК при делении клеток. Ученые пока не знают, как этот эукариот делится, но будущие исследования помогут пролить свет на механизм этого процесса.

Препринт работы опубликован на сервисе bioRxiv.org.