Автор Тема: Интересные новости и комментарии  (Прочитано 539508 раз)

0 Пользователей и 3 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2280 : Июль 27, 2021, 15:20:49 »
Мозг готовится к зрению заранее
https://www.nkj.ru/news/41841/
Цитировать
Ещё до того, как у новорождённого откроются глаза, мозг представляет себе, как он будет смотреть во внешний мир.

Пока ребёнок не родился, нейроны в его сетчатке не должны быть активны – глаза закрыты, смотреть некуда, никаких зрительных сигналов на сетчатку не поступает. То же самое, очевидно, можно сказать про новорождённых мышат, котят и т. д., у которых глаза открываются чуть позже после рождения – пока они вслепую ползают в тёмном и укромном родном гнезде (или логове), сетчатка активничать не должна.

Однако, на самом деле нейробиологи уже довольно давно обнаружили, что в сетчатке у новорождённых мышат каждую одну-две минуты возникают волны электрической активности. Более того, сотрудники Института нейробиологии Кавли при Йельском университете выяснили, что у этой активности есть интересная особенность: нейроны сетчатки работают так, как если бы мышонок полз вперёд, и сетчатка передавала в мозг сведения о направлении движения.

В сетчатке есть разные нейроны, и они используют различные нейромедиаторы, чтобы передавать электрические импульсы. Исследователи действовали на разные нейромедиаторы, чтобы понять, какой из них нужен для «дозрительной» активности сетчатки и какие клетки в ней участвуют. Ими оказались амакриновые клетки, точнее, одна из разновидностей амакриновых клеток, потому что в сетчатке их несколько.

Амакриновые клетки – одни из промежуточных передатчиков зрительного импульса. Такие клетки группируют сигналы от фоторецепторов, палочек и колбочек, которые непосредственно имеют дело со светом, но, кроме того, они выполняют какую-то аналитическую работу. (В последнее время появляется всё больше исследований о том, что сетчатка млекопитающих не просто передаёт сигнал в зрительный анализатор мозга, но и выполняет какой-то анализ увиденного.) Считается, что амакриновые клетки играют роль в распознавании направления движения.

Соответствующая зона – для распознавания направления движения – есть и в мозге. В статье в Science говорится, что эта зона хуже реагировала на движение, если у мышей подавляли «слепую» активность в сетчатке: меньше нейронов реагировали на то, в каком направлении движется объект, и в целом зрительный анализатор хуже различал направление движения.

Иными словами, мозг заранее готовится к тому, что он увидит, и в этом ему помогают пока ещё невидящие глаза. Допустим, речь идёт не о зрении вообще, а только об умении различать направление движения. Но всё-таки умение чувствовать глазами направление движения необычайно важно, и очень желательно, чтобы мозг умел чувствовать движение сразу же, как откроются глаза, чтобы новорождённый мог хоть как-то ориентироваться в окружающем мире.

Кстати говоря, то же самое происходит и со слухом: мы рассказывали о том, что слуховые клетки и подключённые к ним нейроны в ходе индивидуального развития заранее «воображают» себе звуки, готовясь к тому моменту, когда уши начнут слышать по-настоящему. Хотя подобные исследования проводят на мышах, но скорее всего, человеческий мозг тоже как-то готовится к будущим зрительным и слуховым ощущениям.

P.S. Дополнительные ссылки:

Как слуховые клетки учатся слышать
https://www.nkj.ru/news/27520/
Слуховые клетки и подключённые к ним нейроны в ходе индивидуального развития заранее «воображают» себе звуки, готовясь к тому моменту, когда  уши начнут слышать по-настоящему.

Как мозг видит «поток движения»
https://www.nkj.ru/news/31546/
Специальные клети сетчатки, работая по группам, помогают мозгу понять направление оптического потока.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2281 : Август 01, 2021, 13:54:43 »
Эликсир молодости. Можно ли замедлить старение и каков предел жизни
https://ria.ru/20210801/starenie-1743497414.html
Цитировать
Ученые считают, что человек не может жить дольше 150 лет. Это обусловлено скоростью старения организма, на которую пока никак нельзя повлиять. Однако есть способы затормозить биологические часы.

Стеклянный потолок

Самому возрастному человеку на Земле, японке Канэ Танака, исполнилось 118 лет. Она живет в доме престарелых в городе Фукуока и практически не жалуется на здоровье. Но в общем списке супердолгожителей Танака лишь третья — после американки Сары Кнаусс (умерла в 119 лет) и француженки Жанны Кальман (122 года).

По расчетам международной команды геронтологов, абсолютный предел человеческой жизни — 120-150 лет. Они разработали модель возрастных изменений человеческого организма. В ее основе биологический маркер старения — концентрация форменных элементов крови: эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов.

Проанализировав этот параметр и другие сведения о возрасте и здоровье почти полумиллиона человек (использовали данные из британского биобанка и американского долгосрочного исследования NHANES), ученые определили индикатор состояния человека — DOSI (dynamic organism state indicator, или показатель динамического состояния организма).

Он, как правило, увеличивается с рождения до 20 лет и не меняется примерно до 50 лет. Затем снова растет. При этом чем больше у человека болезней, тем выше DOSI. А значит, заключили авторы статьи, индикатор отражает скорость старения человека.

На DOSI влияют болезни и стрессы, но потом он, как правило, возвращается к значениям, характерным для возраста.


На рисунке кривая обозначает изменения показателя DOSI у здорового человека с течением времени. Пунктирная и сплошная стрелки — жизненные траектории двух случайных людей. По ним видно, что DOSI каждого конкретного человека может меняться в течение небольшого отрезка жизни из-за болезней или стрессов, но потом он, как правило, возвращается к значениям, характерным для возраста. К сожалению, с возрастом эта скорость уменьшается и чем старше человек, тем больше времени необходимо ему для стабилизации DOSI. Иными словами, с возрастом организму все сложнее справляться с внутренним и внешним стрессом. И когда он уже не может этого делать, наступает смерть.

Именно на скорости, с которой индикатор возвращается к прежнему уровню, и сосредоточились ученые. Значения DOSI изучили на выборке из четырехсот относительно здоровых россиян. Оказалось, что с возрастом скорость уменьшается и чем старше человек, тем больше времени необходимо для стабилизации. Иными словами, с годами организму все сложнее справляться с внутренним и внешним стрессом. И когда он уже не может этого делать, наступает смерть. По подсчетам, максимальный срок жизни — 120 лет.

Когда авторы статьи учли другие параметры — в частности, уровень физической активности (оценивался по фитнес-трекерам), предел увеличился до 150 лет.

Скорость не меняется

К похожим выводам пришли датские, американские и британские ученые, проанализировав таблицы смертности в человеческих популяциях и среди нескольких видов приматов. Выяснилось, что люди, как и животные, стареют с определенной скоростью, на которую практически невозможно повлиять.

Исследователи изучили данные по продолжительности жизни у шести видов приматов с разных континентов и у девяти популяций людей. Были выборки живших с XVII по XX век и две — современных охотников-собирателей. Установили, что чем дольше в среднем живут представители вида, тем синхроннее они умирают — примерно в одном возрасте. А значит, увеличение продолжительности жизни рано или поздно приведет приматов (в том числе и человека) к биологическому пределу.

Затем на основе полученных данных ученые построили компьютерную модель динамики смертности в каждой популяции. Изменения в ней таких параметров, как детская и фоновая смертность, не сильно влияли на продолжительность жизни. А вот скорость старения могла значительно изменить этот показатель.

"Авторы статьи смогли получить экспериментальные подтверждения так называемой гипотезы об одинаковой скорости старения, предполагающей, что в рамках одного вида живых организмов вероятность умереть в конкретном возрасте постоянна. Причем если поменять параметры модели для одних приматов, зависимость станет такой же, как и для другого вида. Все это говорит о том, что есть фундаментальные биологические ограничения на изменение скорости старения и еще неизвестно, смогут ли будущие достижения медицины их преодолеть", — пояснил в беседе с РИА Новости научный сотрудник Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ Алексей Власов.

По словам ученого, насчитывается более сотни различных гипотез старения, однако в механизмах на молекулярном уровне еще много неясного.

"Мы в МФТИ упорно занимаемся проблемами старения именно с точки зрения молекулярных механизмов. Остановить процесс нереально, однако можно бороться с возрастными заболеваниями и как минимум улучшить качество жизни человека", — уточнил он.

Повернуть время вспять

Впрочем, два года назад американские ученые заявили, что им удалось повлиять на эпигенетические (незапрограммированные в ДНК) факторы старения. Правда, случайно. Хотели улучшить работу тимуса — органа иммунной системы, клетки которого с возрастом постепенно замещаются на жировую ткань. Для этого в течение года девяти добровольцам 51-64 лет давали коктейль из препаратов с гормонами роста и противодиабетических средств.

Как и ожидалось, в крови испытуемых выросло количество Т-лимфоцитов, производимых тимусом. Однако параллельно выяснилось, что за время эксперимента его участники в среднем помолодели на два года. Речь об эпигенетическом возрасте, который определяется по количеству метильных меток на ДНК. Чем их больше, тем старше человек и тем ближе он к смерти.

По оценкам ученых, в первые девять месяцев старение откатывалось обратно медленно, а потом омоложение ускорилось. Через полгода после завершения эксперимента его участники по-прежнему сохраняли новый биологический возраст.

P.S. Ссылки в дополнение:

Ученые обнаружили фактор преждевременного старения
https://ria.ru/20210617/starenie-1737469498.html

Геронтологи подтвердили гипотезу о неизменной скорости старения людей
https://nplus1.ru/news/2021/06/18/invariant-rate-aging

Создана система предсказания продолжительности жизни по анализу крови
https://ria.ru/20210712/starenie-1740943711.html

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2282 : Август 05, 2021, 14:30:56 »
Биологи показали, как скрытый генетический механизм поможет создать персонализированную медицину
https://www.popmech.ru/science/news-730423-biologi-pokazali-kak-skrytyy-geneticheskiy-mehanizm-pomozhet-sozdat-personalizirovannuyu-medicinu/
Цитировать
Новое исследование показывает, что в нашем организме существует скрытый слой, который контролирует взаимодействие генов и влияет на их экспрессию множеством различных механизмов.

Персонализированная медицина, даже несмотря на прорыв в исследовании генома, у нас так и не появилась. Ученые предполагают, что дело в «скрытом уровне контроля» генов, который управляет взаимодействиями между ними. Поэтому нам не удается точно предсказать эффект наличия конкретной мутации на здоровье человека.

Когда проект «Геном человека» достиг своей амбициозной цели картирования всего человеческого генома, казалось, что мир вступает в эру персонализированной медицины, где данные из нашего собственного генетического материала будут определять методы лечения конкретно нашего организма. Это было в 2003 году, и почти через поколение после этого впечатляющего достижения мы все еще ждем появления персонализированной медицины.

Это связано с тем, что мы не можем точно сказать о предрасположенности человека к какому либо заболеванию, основываясь только на его генетическом коде. Например, мы можем знать, что человек несет ген, связанный с раком молочной железы, но не знаем, разовьется ли у этого человека онкология или нет. Расшифровка того, как взаимодействие наших генов приводит к определенному результату, такому как карие глаза, редеющие волосы или высокий уровень холестерина, является сложной математической и научной задачей, особенно если смотреть только на сами гены.

По словам автора новой работы, понимание путей, которые регулируют активность генов, может значительно упростить эту задачу и раскрыть потенциал, впервые выявленный благодаря успеху проекта «Геном человека».  Поразительное число возможных комбинаций охватывает все гены в геноме человека, включая предыдущие версии, закодированные в генетической истории каждой клетки. Организм не использует весь свой генетический материал в каждый момент времени, но клетки несут резервные версии своей собственной эволюции в качестве резервуара, который можно использовать при изменении условий окружающей среды.

Возможность доступа к предыдущим адаптациям дает каждому организму некоторую способность адаптироваться и изменяться в своей среде, и биохимические пути позволяют клеткам извлекать информацию из этой памяти, когда это необходимо. Автор работы предполагает, что изучение именно этого аспекта регулирования передачи генетической информации откроет путь к персонализированной медицине.

Статья об открытии опубликована в Journal of Molecular Evolution.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2283 : Август 09, 2021, 10:26:23 »
Лабораторные стволовые клетки превратили в эмбрион
https://www.nkj.ru/news/41919/
Цитировать
Подчиняясь внешним молекулярным сигналам, группа мышиных стволовых клеток «осознала» себя зародышем, у которого есть перед, зад, спина, живот, а также зачатки сердца и мозга.

Оплодотворённая яйцеклетка начинает делиться, и вскоре вместо одной большой клетки получается шарообразное скопление множества мелких. Это эмбриональные стволовые клетки – они продолжают делиться и делиться, на клеточном шаре появляются вогнутости и выгнутости, он меняет форму и постепенно приобретает форму зародыша – у него появляется перед и зад, верх и низ. А стволовые клетки постепенно приобретают некоторую специализацию: в зависимости от того, где находится группа клеток, сзади или спереди, на спинной или на брюшной стороне эмбриона, из них начнут формироваться те или иные органы.

Как получается, что поначалу неотличимые друг от друга эмбриональные стволовые клетки, из которых могло получиться буквально что угодно, вдруг становятся специализированными? Почему у эмбриона вообще появляется передний конец и задний, спинная и брюшная сторона? Здесь всё дело в особых белках, которые называются морфогенами. Они играют роль молекулярных сигналов, управляя активностью различных генов. Морфогеновый сигнал зависит от того, в какой концентрации морфоген находится в конкретной точке зародыша. Белки-морфогены синтезируются не во всех клетках зародыша, а только на том или ином полюсе. Из этого полюса они постепенно расплываются по всему зародышу, но, как можно понять, чем дальше от места синтеза, тем концентрация морфогена будет меньше.

Получается градиент концентрации, когда количество сигнального белка медленно изменяется в каком-то направлении. И вот благодаря такому градиенту концентрации у зародыша появляется план тела: например, там, где какого-то морфогена (или нескольких морфогенов) окажется много, там будет голова, а там, где его меньше всего, будет хвост. А другой белок-морфоген, чей синтез включается на другом полюсе эмбриона, точно так же поможет сформировать спину и брюхо.

Эмбриональные стволовые клетки давно выращиваются в лабораториях по всему миру – они живут в питательных средах в специальных сосудах и всё время делятся. Можно ли взять кучку таких клеток и искусственно сорганизовать их в эмбрион с помощью белков-морфогенов? Несколько лет назад сотрудники Виргинского университета проделали это для клеток рыбы. В новой статье, которую исследователи опубликовали в Nature Communications, они описывают, как точно таким же образом получили эмбрион мыши. План тела у звериных эмбрионов на самых ранних этапах развития создают три сигнальных белка: за продольную линию отвечают Nodal и Wnt, за отличия между спинной и брюшной стороной отвечает BMP4. На скопление эмбриональных зародышевых клеток мыши, которые ничем не отличались друг от друга, сажали в нужные места другие клетки, которые синтезировали морфогены Nodal, Wnt и BMP4.

И из скопления эмбриональных клеток начал формироваться зародыш: в нём появилась сеть сосудов, появился зачаток сердца, который сокращался, и зачатки мозговых структур. Ещё раз подчеркнём, что эмбрион в данном случае получили не из оплодотворённой яйцеклетки, а из группы стволовых клеток, которые с помощью молекулярных сигналов вдруг «осознали» себя зародышем. Похожие эксперименты проделывали на материале млекопитающих и раньше, однако, по словам авторов работы, до сих пор таким способом не удавалось довести развитие зародыша настолько далеко, как это получилось у них.

Строго говоря, то, что получилось, лучше называть не эмбрионом, а эмбриоидом – по аналогии с органоидами, микроскопическими подобиями кишечника, мозга почки и т. д. Органоиды точно так же создают из стволовых клеток, направляя их развитие в сторону нужного органа. И органоиды, и эмбриоид образуются не вполне естественным путём, тем не менее, на них вполне можно изучать как общие законы развития эмбриона и отдельных органов, так и влияние тех или иных токсинов или лекарств. Эмбриоид в этом смысле даже предпочтительнее: органы, которые в нём образуются, связаны друг с другом, влияют друг на друга, обмениваются сигналами и т. д., в отличие от отдельных органоидов, которые растут и существуют в питательной среде отдельно от всего.

P.S. Ссылка в дополнение:

Из эмбриональных стволовых клеток слепили эмбрион
https://www.nkj.ru/news/34614/
Молекулярные сигналы помогли лабораторному псевдозародышу обрести перед и зад.

Тогда до эмбриоида не дошли, добрались только до гаструлоида:
Цитировать
Можно сказать, что псевдозародыш как бы перешел на следующую стадию развития – он стал так называемым гаструлоидом (то есть превратился в нечто, имитирующее стадию гаструлы в эмбриональном развитии).

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2284 : Август 19, 2021, 12:53:42 »
Немецкие биологи вырастили органоид мозга с реагирующими на свет глазами
https://nplus1.ru/news/2021/08/18/eye-grown
Цитировать
Немецкие биологи вырастили в лаборатории органоид мозга с зачатками глаз, которые реагировали на свет. О своем достижении исследователи рассказали в Cell Stem Сell. В будущем такие мини-глаза можно будет использовать для изучения офтальмологических заболеваний и испытания лекарств.

Успешное создание моделей человеческих органов в пробирке открывают новые возможности изучения их работы и заболеваний. Особенно актуально это для головного мозга — ведь большинство неврологических исследований проводят на мозге мышей. Миниатюрные модели мозга, созданные in vitro, называют мозговыми органоидами. Их выращивают из плюрипотентных стволовых клеток в среде, имитирующей естественное окружение развивающегося мозга. Клетки дифференцируются, и в конечном итоге получается мозговой органоид размером с горошину. О том, как исследователи изучают человеческий мозг в отрыве от тела, можно почитать в нашем материале «Из головы вон».

Эмбриологи из Университетской клиники Дюссельдорфа под руководством Джэя Гопалакришнана (Jay Gopalakrishnan) сделали новый шаг в создании мозговых органоидов. Они вырастили не только модель человеческого мозга, но и глазные пузыри на ней — зачатки будущих глаз. Последние начали развиваться самопроизвольно с 30 дня и приняли окончательную форму через два месяца. У полученных глазных пузырей обнаружили клетки эпителия роговицы и пигментный эпителий сетчатки, а самое главное — они генерировали нервный импульс.

Клетки глазных пузырей реагировали на свет электрической активностью, причем ответ был дозозависимым: свет в 200000 миллилюксов вызывал более сильный отклик, чем 2000 миллилюксов света (p < 0.00001).

Выращенные в лаборатории глазные пузыри могут помочь в изучении наследственных заболеваний глаз, а также тестировании лекарств. В будущем ученым предстоит поработать над продлением времени жизни получившихся мозговых органоидов, чтобы их можно было использовать в исследованиях.

Биологи выращивают из стволовых клеток не только органоиды мозга, но и сердца. Недавно американским ученым удалось вырастить мини-сердце, в котором сформировались все основные типы сердечных клеток, а также структуры, похожие на коронарные сосуды и камеры сердца.

P.S. Дополнительные ссылки:

Из головы вон
https://nplus1.ru/material/2018/05/03/brain-in-a-fishtank
Как исследователи изучают мозг человека в отрыве от тела

Биологи вырастили маленькие человеческие сердца из стволовых клеток
https://nplus1.ru/news/2020/08/21/heart-organoids

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2285 : Август 23, 2021, 20:31:48 »
Аксональные утолщения – не баг, а фича!
http://neuronovosti.ru/aksonalnye-utolshheniya-ne-bag-a-ficha/
Цитировать
Исследователи из Университета МакГилла показали, что клеточные структуры мозга, как считалось, связанные с патологиями, на самом деле улучшают способности клетки передавать информацию и коррелируют с быстрым научением определенным задачам.  В статье, опубликованной в Nature Communications, команда исследователей изучала аксональные  утолщения (axon swelling), которые возникают в клетках Пуркинье в мозжечке. Результаты оказались совершенно неожиданными. Исследователи обнаружили, что аксоны с утолщениями передают электрический сигнал лучше, чем аксоны без них.

Аксональные утолщения встречаются в нейронах и в больных, и в здоровых организмах, но при нейродегенеративных заболеваниях их сравнительно больше. Из-за этого нейробиологи считали, что они негативно сказываются на функциях аксона. Однако, несмотря на то, что вычислительные модели подтверждали эту гипотезу, исследователи из Университета МакГилла впервые решили провести исследования на самих нервных клетках.

«Когда получаешь такие результаты, то обычно чешешь голову и думаешь — надо проверить ещё раз, — сказал старший автор статьи Аланна Уатт, доцент факультета биологии. — Когда мы начинали работу, то действительно думали, что мы будем изучать ошибки при передаче сигнала. Но увидели мы совершенно другое».

Используя технически сложные двухфотонную микроскопию и электрофизиологические измерения, учёные пытались зафиксировать электрическую активность в двух разных точках одной клетки одновременно. Таким образом, они обнаружили, что наличие утолщений в аксонах клетока Пуркинье у мышей не влияет на скорость, с которой аксоны передают сигналы. Что интересно, в клетках, где есть утолщения, сигнал, наоборот, реже прерывался.

Учёные из университета МакГилла также обнаружили, что могут стимулировать образование аксональных утолщений с помощью введения вещества, блокирующего передачу сигнала, в кальциевые каналы. Видя, как в течение всего нескольких часов в аксоне формируется утолщения, учёные подвергают сомнению предположение о связи опухолей с нейродегенеративными заболеваниями. Как объясняет Уатт, возможно опухоли являются механизмом самовосстановления, а не симптомом заболевания.

«Передача информации — важнейшая функция аксона, — говорит она. — И если он не справляется, то логично, что должен быть механизм, который пытается такую ситуацию предотвратить».

В дополнение к исследованию на клеточном уровне, учёные хотят проверить, влияют ли аксональные утолщения на работу мозга в целом. В эксперименте использовались три теста, которые определяют моторные способности и координацию, за которые в основном  и ответственен мозжечок.

Учитывая индивидуальные различия, результаты показали положительную корреляцию между избытком утолщений и улучшением моторных способностей.

«Мы думаем, что эта связь непрямая, — объясняет Уатт. — Обучение, вероятно, происходит где-то в другом месте, но информация передается более надежно, и поэтому мы видим улучшение».

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2286 : Август 24, 2021, 16:37:00 »
Разжиться чужим. Ученые обнаружили новый фактор эволюции всего живого
https://ria.ru/20210824/genom-1746928543.html
Цитировать
Исследователи обнаружили в ДНК насекомых ген растения, защищающий от токсинов. Раньше считалось, что на захват чужеродных генов, или горизонтальный перенос, способны только микроорганизмы. Теперь все больше данных указывает на то, что этот механизм распространен гораздо шире и, вероятно, сыграл ключевую роль в эволюции.

Паразит крадет у жертвы

Табачная белокрылка паразитирует на шести сотнях диких и культурных растений. Это микроскопическое существо доставляет немало хлопот аграриям всего мира. Ее личинки высасывают соки и заражают патогенными вирусами. Для защиты от вредителя растения синтезируют в листьях токсичные фенолгликозиды. Однако белокрылку это не останавливает. Устойчивое к пестицидам насекомое оккупировало все континенты, кроме Антарктиды, серьезно сокращая урожай.

Недавно ученые из Китая и Европы приоткрыли тайну такой живучести. В ДНК трех видов белокрылки выявили ген BtPMaT1, кодирующий антидот против фенолгликозидов. На первый взгляд, все логично: насекомое, которое кормится на растениях, защищается от их токсинов. Проблема, однако, в том, что ген BtPMaT1 ранее находили только у представителей флоры.

Версию о том, что табачные белокрылки сами изобрели ген BtPMaT1, сочли маловероятной. Пока единственное объяснение — вредители захватили у жертв участок генома и встроили себе. Это первый доказанный случай горизонтального переноса генов между насекомыми и растениями. Все три вида табачных белокрылок, вероятно, приобрели ген-антидот примерно 86 миллионов лет назад, уже отделившись от общего с другими членами семейства предка.

Ученые вывели табачных белокрылок с выключенным геном BtPMaT1 и кормили их фенолгликозидами, выделенными из томатов. Все особи погибли. Значит, захваченный ген действительно работает. Этот эксперимент открывает путь к созданию более эффективных пестицидов.


Растение синтезирует токсичные фенилгликозиды для борьбы с вредителями, а также противоядие от него. В ходе эволюции табачная белокрылка позаимствовала растительный ген-антидот BtPMaT1 и встроила его себе в ДНК. Это позволило ей широко распространиться по миру и паразитировать на более чем 600 видах растений

Чужие гены

Геном микроорганизмов, словно губка, впитывает в себя фрагменты ДНК из окружающей среды. Захваченный ген встраивается в цепочку нуклеотидов и, если оказывается полезным, надолго сохраняет это место. Ненужные фрагменты со временем удаляются или выключаются. Простым безъядерным организмам это помогает приобретать новые свойства, приспосабливаться к меняющимся условиям среды, другим источникам питания. Это гораздо быстрее, чем следовать эволюционным путем.

Горизонтальный перенос генов противопоставляют вертикальному — когда генетическая информация передается от родителей к потомству между особями одного вида, реже — разных видов. Это свойственно организмам с развитой клеткой — эукариотам. Генетическое разнообразие достигается у них посредством естественного отбора и мутаций в геноме.

Считалось, что многоклеточные организмы не могут захватить и встроить в ДНК чужеродный ген. Однако выяснилось, что это не так. Один из самых известных примеров — бактерия вольбахия, которая паразитирует на почти половине видов насекомых и дарит им свои гены. Около трети генома жука-зерновки — от вольбахии. Впрочем, большая часть его неактивна из-за мутаций. Известны случаи переноса гена от одного насекомого к другому с помощью вируса. На горизонтальный перенос способны также грибы.

Что касается млекопитающих, тут таких данных нет. Люди постоянно вводят в организм разнообразную ДНК — когда едят помидоры, капусту, мясо, рыбу. Все это просто переваривается в желудочно-кишечном тракте, проходя множество химических превращений. Гены из пищи и окружающей среды не попадают в геном. Исключение — некоторые вирусы, например ретровирусы. Их фрагменты встроились в геном наших предков порядка 25 миллионов лет назад. Большинство — "мусорные", функционируют немногие.

Недавно специалисты по биоинформатике из Великобритании обнаружили в ДНК приматов 145 встроенных фрагментов от низших организмов. Авторы работы отмечают, что чужеродные гены участвуют в белковом и липидном метаболизме, имеют отношение к антиоксидантной активности и врожденному иммунитету. Доноры — бактерии и протисты (инфузории, амебы). Каким образом и когда эти гены позаимствовали, неизвестно.

Ученые только начинают осознавать масштабы горизонтального переноса генов. По одной из гипотез, без этого были бы невозможны быстрая эволюция, адаптация к меняющимся условиям ранней Земли, возникновение всего за четыре миллиарда лет многоклеточных организмов и в итоге — человека.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2287 : Август 27, 2021, 15:57:43 »
В дополнение к этим новостям:
Лабораторные стволовые клетки превратили в эмбрион
https://www.nkj.ru/news/41919/
.....
Из эмбриональных стволовых клеток слепили эмбрион
https://www.nkj.ru/news/34614/
Молекулярные сигналы помогли лабораторному псевдозародышу обрести перед и зад.
Немецкие биологи вырастили органоид мозга с реагирующими на свет глазами
https://nplus1.ru/news/2021/08/18/eye-grown
.....
Из головы вон
https://nplus1.ru/material/2018/05/03/brain-in-a-fishtank
Как исследователи изучают мозг человека в отрыве от тела

Биологи вырастили маленькие человеческие сердца из стволовых клеток
https://nplus1.ru/news/2020/08/21/heart-organoids

В мини-мозге впервые обнаружили «мозговые волны»
https://www.popmech.ru/science/news-739533-v-mini-mozge-vpervye-obnaruzhili-mozgovye-volny/
Цитировать
Исследователи смогли впервые обнаружить волны в органоидах мозга, выращенных в лаборатории. Зафиксированные колебания похожи на те, что наблюдаются в реальном мозге.

Изучать человеческий мозг в лаборатории довольно сложно. Упростить этот процесс могут выращенные из стволовых клеток органоиды. В одном из таких «мини-мозгов» ученые теперь обнаружили те же волны, что наблюдаются в реальном органе

Искусственно выращенные органоиды приобретают все большее значение в научных и медицинских целях. Такие органоиды могут быть полезны для исследования развития мозга, болезней и потенциальных методов лечения, потому что могут быть задействованы в экспериментах, которые просто были бы невозможны с живым человеческим мозгом.

В новом исследовании ученые смогли наблюдать паттерны электрической активности в органоиде, соответствующие припадку в реальном мозге. Лабораторные «мини-мозги» авторы вырастили из стволовых клеток пациентов с синдромом Ретта — генетическим заболеванием, вызывающем умственную отсталость, которое развивается только у девочек и в некоторых случаях может привести к припадкам.

Чтобы создать органоиды, ученые заставили клетки, взятые у людей, превратиться в плюрипотентные стволовые клетки. Затем из них биологи смогли вырастить необходимый орган, дифференцируя их в нервную ткань. Этот процесс особенно сложно проводить в мозге, так как так происходит множество различных процессов. Но вырастить органоид мало — необходимо, чтобы в нем происходили те же самые процессы, что и в большом органе. Одним из таких процессов для мозга считается существование колебаний электрической активности.

Теперь исследователи смогли обнаружить эти волны в «мини-мозгах». Это значит, что теперь органоиды смогут заменить настоящий мозг в экспериментальных исследованиях. При многих нервных заболеваниях нейроны мозга выглядят совершенно нормально, но колебания электрической активности при этом указывают на то, что что-то не так. Подробное исследование этих колебаний и регулирующих их процессов поможет исследователям разработать новые методы лечения неврологических болезней.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2288 : Сентябрь 01, 2021, 15:01:15 »
Гены могут избирательно реагировать на световые сигналы
https://www.popmech.ru/science/news-741353-geny-mogut-izbiratelno-reagirovat-na-svetovye-signaly/
Цитировать
Биологи обнаружили, что гены способны идентифицировать закодированную информацию в световых сигналах и реагировать на нее, а также полностью отфильтровывать некоторые из поступающих импульсов.

Ученые показали, что освещение генов различной последовательностью световых сигналов порождает разный отклик. Это позволит биологам в будущем более гибко управлять генами при помощи излучения.

В своей работе исследователи модифицировали клетку дрожжей, добавив в нее ген, который производит флуоресцентные белки, когда клетка подвергается воздействию синего света. Область гена, называемая промотором, отвечает за контроль его активности. В модифицированных клетках дрожжей специфический белок связывается с промоторной областью гена. Когда исследователи светят голубым светом на этот белок, он становится восприимчивым ко второму белку. Когда второй белок связывается с первым, ген становится активным. И это легко обнаружить, так как активированный ген производит светящиеся в темноте белки.

Ученые затем освещали эти модифицированные дрожжевые клетки светом в различных вариантах — всего авторы перебрали 119 возможностей. Каждая из них различалась с точки зрения интенсивности света, длительности светового импульса и частоты импульсов в единицу времени. Затем исследователи определили количество флуоресцентного белка, вырабатываемого клетками в ответ на каждый световой паттерн.

Если световой паттерн приводил к образованию большого количества флуоресцентного белка, это значило, что световой паттерн сделал ген очень активным. Если же воздействие света приводило к образованию небольшого количества белка, значит активность гена была умеренной в ответ на импульс. Авторы обнаружили, что различные последовательности облучения могут давать очень разные результаты с точки зрения активности генов.

Самым большим сюрпризом для ученых оказалось то, что индуцируемая активность не была напрямую связана с входящим сигналом. Авторы ожидали, что чем сильнее сигнал, тем активнее будет ген. Но оказалось, что это правило не работало. Один световой паттерн может сделать ген значительно более активным, чем другая последовательность облучения, даже если оба паттерна подвергали ген воздействию одинакового количества света.

В отдельной серии экспериментов биологи обнаружили, что гены также способны отфильтровывать некоторые сигналы. Механика этого процесса одновременно проста и загадочна. Например, когда второй белок присоединялся к промоторной области гена, некоторые частоты световых импульсов не запускали выработку флуоресцентных протеинов. Иными словами, исследователи знают, что второй белок гарантирует реакцию гена только на определенный набор сигналов, но исследователи не знают точно, как второй белок выполняет эти «поручения».

Статья ученых опубликована в журнале Cell Systems.

P.S. Широкий простор для различных интерпретаций результатов этих экспериментов...

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2289 : Сентябрь 02, 2021, 06:49:20 »
Какаду изготовили три вида инструментов для извлечения семян из твердой оболочки
https://nplus1.ru/news/2021/09/01/cacatua-goffiniana
Цитировать
Танимбарские какаду, которые обитают на востоке Индонезии, создают из дерева три разных типа инструментов и используют их, чтобы извлечь содержимое из-под оболочки семян церберы. Толстый тупой клин позволяет расширить щель во внешнем слое, маленький острый «нож» — разрезать лежащую ниже тонкую оболочку, а «ложкой» птица извлекает кусочки семени. Орнитологи, описавшие данное поведение, предполагают, что это самый сложный пример использования инструментов среди всех животных, не обладающих руками. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Current Biology.
Цитировать
Некоторые виды птиц научились добывать пищу с помощью инструментов. Например, стервятники (Neophron percnopterus) раскалывают камнями скорлупу страусиных яиц, а дятловые дарвиновы вьюрки (Camarhynchus pallidus) с Галапагосских островов используют заостренные веточки и колючки кактусов, чтобы вытаскивать из-под коры личинок насекомых. В арсенале новокаледонских воронов (Corvus moneduloides) есть сразу два вида орудий: колючки и крючки. Вороны изготавливают их из растительных материалов и, как и в случае вьюрков, применяют для извлечения личинок насекомых, которые прячутся под корой.

Команда орнитологов во главе с Марком О’Харой (Mark O’Hara) из Венского ветеринарного университета заинтересовалась еще одним видом птиц, представители которого освоили работу с инструментами. Речь о танимбарских какаду (или какаду Гоффина) (Cacatua goffiniana) — попугаях средних размеров, которые населяют леса архипелага Танимбар на востоке Индонезии, и благодаря человеку заселили Сингапур, Тайвань, Пуэрто-Рико и некоторые другие регионы.
Цитировать
Результаты исследования подтверждают, что танимбарские какаду создают и используют инструменты в дикой природе. Об этом свидетельствует тот факт, что LB и NR без промедления начали обрабатывать предложенные им плоды церберы и изготавливать инструменты. Кроме того, ученые видели в лесу одного какаду, который подносил деревянное орудие к зажатому в лапе плоду, и несколько особей, очищавших плоды церберы от внешней оболочки так же, как это делали LB и NR. А под деревьями О’Хара и его коллеги находили семена церберы, явно обработанные инструментами (в одном из них даже осталось застрявшее орудие). Поскольку инструменты использовали лишь две особи из пятнадцати, данный навык следует считать приобретенным, а не врожденным.

О’Хара и его соавторы подчеркивают, что обычно дикие животные, даже если они умеют изготавливать несколько типов орудий, применяют один их тип для решения одной задачи. Однако какаду последовательно использовали три разных инструмента, чтобы решить одну задачу. Ранее столь сложное поведение демонстрировали лишь шимпанзе (Pan troglodytes), разоряющие гнезда общественных насекомых: одним инструментом они нарушают целостность гнезда, а вторым извлекают его обитателей. Более того, чтобы добраться до пищи, какаду должен не только изготовить орудие нужной формы, но и правильно сориентировать его относительно удерживаемого в лапе семени. Исследователи полагают, что это самый сложный пример использования инструментов среди всех видов, не имеющих рук.
Цитировать
Австралийские ученые выяснили, что большие желтохохлые какаду (Cacatua galerita) из пригородов Сиднея и Вуллонгонга учатся друг у друга открывать крышки мусорных баков и искать там корм. Данный навык возник всего несколько лет назад, после чего широко распространился в популяции. Интересно, что в отдельных пригородных районах способы, которыми попугаи открывают крышки, немного отличаются друг от друга. Это говорит о формировании различных культурных традиций.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2290 : Сентябрь 06, 2021, 06:54:37 »
Собаки понимают разницу между случайным и неслучайным
https://www.nkj.ru/news/42069/
Цитировать
Глядя на то, как человек себя ведёт, собаки могут осознать, какие у него были намерения.

Собаки так долго живут бок о бок с человеком, что научились понимать некоторые слова, интонации и жесты. Собаки запоминают то, что делают их хозяева, даже если это не имеет к ним никакого отношения. Собаки понимают, когда им врут. Более того, они могут отличать преднамеренные действия от случайных.

Вообще говоря, чтобы отличить в чужом поведении случайное от неслучайного, нужно понимать чужое психическое состояние, уметь отдавать себе отчёт в том, что другой человек может не знать что-то, что знаем мы, и наоборот, что у его эмоций есть свои причины, а у поступков – свои мотивы, и т. д. Допустим, кто-то сильно опоздал на встречу. Это могло случайно произойти из-за объективных проблем, из-за пробок на дороге, плохого самочувствия и пр., а могло быть так, что человек сам тянул время, потому что не хотел ни с кем встречаться. И мы, в общем, можем понять, какие именно причины имели место в данном случае, если, конечно, у нас  достаточно информации.

Собаки, как оказалось, тоже способны к таким умозаключениям, хотя и в более простых ситуациях. Сотрудники Гёттингенского университета и Института истории человека Общества Макса Планка поставили эксперимент с полусотней псов, которые должны были получить угощение через прозрачный экран. В экране была щель, через которую собака могла просунуть морду и взять корм из рук. Сначала всё так и происходило: псы подходили к щели и получали угощение. Но потом ситуация менялась. В одном случае человек в какой-то момент просто отдёргивал руку и клал угощение перед собой – то есть он сам решал ничего псу не давать. В другом случае он уже был готов дать собаке угощение, но нечаянно ронял его, не донеся до собачьего носа – тут всё происходило случайно, всё-таки по неловкости самого человека. Наконец, в третьем случае щель была слишком узкая, чтобы пёс мог в неё просунуться – тут причина была самая что ни на есть объективная.

В статье в Scientific Reports авторы пишут, что собаки были в состоянии отличить, когда человек им специально ничего не даёт и когда он готов что-то дать, но у него не получается. Когда пёс сталкивался с тем, что человек сам отдёргивает руку, то потом, когда его снова пытались приманить кормом, он уже дольше думал, стоит ли идти, а то и вообще ложился или садился на пол, где был, и переставал вилять хвостом. Если же пёс видел, что корм ему не дали по случайности или по объективной причине, но человек в принципе готов его накормить, то он также охотно подходил к щели.

Конечно, собаки не со стопроцентной вероятностью различали, когда их специально не хотят угостить, а когда человек просто не может дать им угощение. Но, тем не менее, разница в поведении была статистически значимой, то есть собаки отчасти могут прочесть намерения, которыми люди руководствуются в своём поведении.

P.S. Ссылки на дополнительную информацию:

Понимают ли собаки нашу речь?
https://www.nkj.ru/news/29457/
Мозг собак по-разному воспринимает интонацию человеческого голоса и звучание слов.

Собаки помнят, что делают люди
https://www.nkj.ru/news/30008/
Собаки могут запоминать то, что происходит вокруг, даже если к ним происходящее имеет мало отношения.

Собачья проницательность
https://www.nkj.ru/facts/41861/
Собаки видят ложь.

Оффлайн Gundir

  • Участник форума
  • Сообщений: 2914
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2291 : Сентябрь 08, 2021, 14:20:58 »
Скоро мамонты по Восточной Сибири бегать начнут, и все засрут. Если не врут, конечно
https://inosmi.ru/science/20210908/250455900.html

Оффлайн Gundir

  • Участник форума
  • Сообщений: 2914
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2292 : Сентябрь 10, 2021, 18:49:14 »
Ученые узнали, что в Европе поколения сменяются быстрее, чем в Азии

Жители Америки также заводят детей намного позже
https://news.mail.ru/society/47878182/?frommail=10

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2293 : Сентябрь 15, 2021, 06:25:04 »
«Эгоистичные гены», меняющие соотношение полов, быстро эволюционируют в X-хромосомах дрозофил
https://elementy.ru/novosti_nauki/433865/Egoistichnye_geny_menyayushchie_sootnoshenie_polov_bystro_evolyutsioniruyut_v_X_khromosomakh_drozofil
Цитировать
Гены, нарушающие «честное» распределение хромосом по гаметам во время мейоза (такие нарушения называют мейотическим драйвом), могут быстро распространяться в генофонде, даже если они снижают приспособленность особей. У животных с XY-системой определения пола такие «эгоистичные» гены должны особенно часто появляться на X-хромосоме, что будет приводить к смещению соотношения полов в пользу самок. Отбор должен способствовать также развитию на аутосомах генов-супрессоров, подавляющие вредную (с точки зрения аутосомных генов) активность Х-хромосомных драйверов (генов, вызывающих мейотический драйв). Между драйверами и супрессорами может развернуться эволюционная гонка вооружений с далеко идущими последствиями. Изучение геномов трех близких видов дрозофил (Drosophila simulans, D. mauritiana и D. sechellia) подтвердило все эти теоретические ожидания. На X-хромосомах изученных мух обнаружилось целое семейство генов мейотического драйва (Dxl), а на аутосомах — четыре разновидности супрессоров. Эти гены ранее ускользали от внимания исследователей, потому что они встроены в повторяющиеся участки ДНК, с трудом поддающиеся расшифровке при помощи старых методов секвенирования. Все гены Dxl произошли от единственного предкового гена и быстро «размножились» (амплифицировались), встраиваясь в островки сателлитной (повторяющейся) ДНК. Кроме того, гены Dxl дали начало аутосомным супрессорам, работа которых основана на механизме РНК-интерференции. В итоге получился сложный комплекс воюющих друг с другом генов, который обычно себя никак не проявляет, потому что все драйверы подавлены супрессорами, и от которого мухам, по-видимому, нет никакой пользы.
Цитировать
У самца, несущего драйвер в своей X-хромосоме, в предельном случае вообще не будет сыновей — только дочери. Это вряд ли выгодно самцу, ведь половина его сперматозоидов будет выведена из строя. Это вряд ли выгодно популяции: в ней может остаться слишком мало самцов для нормального воспроизводства. Это вряд ли выгодно аутосомным генам самца: они бы эффективнее распространились через сыновей, если мужской пол в дефиците (см. Принцип Фишера). Но гену-драйверу нет дела до всего этого: его «интересует» только то, что его копию получит не 50%, а 100% потомства данного самца. Это потенциально выгодно и другим локусам Х-хромосомы, поэтому среди них вряд ли появится ген, противодействующий драйверу.

Другое дело — аутосомные гены. Им деятельность драйвера совсем не выгодна, поэтому вслед за распространением в генофонде Х-хромосомного драйвера можно ожидать появления аутосомного супрессора. В итоге может получиться «криптическая», то есть никак не проявляющаяся в фенотипе система из двух противоборствующих генов, в которой Х-хромосомный драйвер нейтрализован аутосомным супрессором.
P.S. Забавно, что я о необходимости указывать систему давно толкую...
Когда говорят о самосохранении, то всегда следует указывать, какую именно систему (или класс систем, или порядок систем, или и т.д.) подразумевают. Например, системой является: и вид/популяция многоклеточных организмов, и сам многоклеточный организм, и каждая клетка такого организма, и внутриклеточные структуры (молекулярные комплексы) и т.д.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 657
Re: Интересные новости и комментарии
« Ответ #2294 : Сентябрь 17, 2021, 12:18:35 »
ДНК из воздуха
https://www.nkj.ru/news/42127/
Цитировать
Следы ДНК на месте преступления не обязательно говорят о том, что подозреваемый действительно был здесь.

Криминалисты активно используют анализ ДНК: если на какой-то поверхности остались следы чьей-то ДНК, значит, человек до этой поверхности дотрагивался — например, он мог опереться на стол, или провести рукой по стене. А мог и не опираться и не проводить: в статье в Forensic Science International: Genetics сотрудники Университета Флиндерса пишут, что не обязательно касаться рукой, чтобы оставить ДНК-след — ваша ДНК может перелететь до предмета по воздуху.

Для эксперимента вокруг нескольких рабочих столов расставили специальные плашки для сбора ДНК. Плашки стояли на расстоянии от полуметра до пяти метров, и стояли они так от одного дня до полутора месяцев. Дотрагиваться до них никто не должен был. И оказалось, что несмотря на то, что до плашек никто не дотрагивался, на них осела ДНК того человека, кто работал рядом с ними.

Легко догадаться, что количество ДНК было тем больше, чем дольше её собирали. С расстоянием всё было не так очевидно: больше всего ДНК было на тех плашках, которые стояли на расстоянии двух метров. Если между плашкой и рабочим столом было больше четырёх метров, то ДНК в ней почти не было. Понятно, что на большое расстояние ДНК не долетит. А вот то, что на полуметре её было меньше, чем на двух метрах, можно, пожалуй, объяснить тем, что небольшое расстояние ДНК просто перелетает: движения воздуха, производимые человеком, отгоняют её дальше.

ДНК — довольно устойчивая молекула. Мёртвая клетка, разрушаясь, оставляет на своём месте ДНК, которая тоже отчасти разрушится, но всё-таки не полностью — как мы знаем, сейчас уже с успехом читают ДНК, оставшуюся в почве ещё во времена неандертальцев. Мы постоянно сбрасываем с себя какое-то количество ДНК из отмерших клеток кожи, выдыхаем её вместе с парами воды из лёгких и т. д., поэтому неудивительно, что и без прикосновений мы способны оставить какой-то ДНК-след. И криминалистам, наверное, нужно это учитывать: с одной стороны, такая ДНК может помочь разобраться в свидетельских показаниях и облегчить поиск преступника. Но, с другой стороны, она же может стать мусором, которая не даёт увидеть истинную картину произошедшего. И это не первое исследование, в котором подвергают сомнению истинность ДНК как свидетеля: мы уже как-то писали о том, что благодаря прочности и устойчивости ДНК на орудии преступления могут остаться следы ДНК человека, который его никогда не трогал.

P.S. Ссылка в дополнение:

Человеческую ДНК достали из-под земли
https://www.nkj.ru/news/31192/
ДНК неандертальцев и денисовцев сумели достать прямо из плейстоценовых осадочных пород.