Интересные новости и комментарии

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

« назад - далее »

АrefievPV

Ученые нашли следы древнейших стероидов на Земле
https://naked-science.ru/article/paleontology/protosterol-biota?nowprocket=1
Международная группа палеонтологов обнаружила в горных породах возрастом до 1,64 миллиарда лет древнейшие следы стероидов, что подтверждает существование в те времена сложных эукариотических организмов, ставших предками всех современных животных, включая человека.
ЦитироватьПо данным молекулярных часов последний общий предок всех современных эукариотов (одного из доменов живых организмов, клетки которых содержат оформленное ядро) жил около полутора миллиардов лет назад, а его прямые предки — примитивные эукариоты — должны были быть еще старше. Тем не менее палеонтологические находки того времени крайне скудны, и даже молекулярных следов присутствия эукариотической жизни ученые до сих пор не находили.

Однако группе исследователей из Австралии, Германии, Франции и США повезло: в осадочных породах среднего протерозоя (1900±100 — 1600±50 миллионов лет назад) они выявили следы протостероидов, промежуточных продуктов синтеза стероидов — важнейших биоактивных веществ в метаболизме животных и, реже, растений. Такие вещества бактериям недоступны, так что наличие стероидов в древних породах должно безошибочно указывать на существование в те времена эукариотических существ. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Судя по обилию протостероидов в горных породах, «протостероловая биота» существовала почти миллиард лет и процветала в древних морях задолго до возникновения первого растения или животного. Поскольку следы существования этих организмов обнаружили в горных породах возрастом до 1,64 миллиарда лет, они жили еще до возникновения последнего общего предка современных эукариотов и могли представлять множество побочных линий эволюционного развития, не оставивших прямых потомков.

Вероятно, представители «протостероловой биоты» были в целом крупнее и активнее бактерий, хотя неизвестно, как именно они выглядели. Также возможно, что это были первые земные хищники, охотившиеся на бактерий. В целом находка опровергает ранее сложившиеся представления о древнейшей жизни как о неоформленном «бактериальном супе»: в ранних морях нашей планеты сложились достаточно сложные экосистемы, и эукариоты сразу начали играть в них значительную роль.

Пока не известно, что погубило «протостероловую биоту» около 800 миллионов лет назад. Возможно, эти существа были метаболически адаптированы к жизни в среде с низким содержанием кислорода. Так что после того, как этот газ начал стремительно накапливаться в атмосфере, примитивные эукариоты уступили место своим более продвинутым потомкам. 

АrefievPV

Таурин замедлил клеточное старение и продлил здоровую жизнь у мышей и обезьян
https://nplus1.ru/news/2023/06/08/taurus-sanus
Его дефицит у людей оказался связан с возрастными заболеваниями
ЦитироватьГруппа ученых выяснила, что с возрастом в крови мышей, обезьян и людей значительно снижается уровень таурина. Добавление этой сульфоаминокислоты в пищу продлевало здоровую жизнь в экспериментах на круглых червях, мышах и обезьянах, а ее дефицит у людей был связан с маркерами метаболических расстройств и воспаления. Кроме того, таурин положительно влиял на многочисленные признаки старения на клеточном и молекулярном уровне. Отчет о проделанной работе опубликован в журнале Science.

Старение многоклеточного организма — неизбежный многофакторный процесс, который характеризуется снижением функций различных органов, с каждым годом повышающим риск «возрастных» заболеваний и смерти. Оно связано с системными изменениями концентраций некоторых метаболитов. При этом во многом неясно, возникают ли эти изменения вследствие старения, или, наоборот, сами ускоряют его.

Один из таких метаболитов — таурин (2-аминоэтансульфоновая кислота). Он схож с простейшей аминокислотой глицином, но вместо карбоксильной содержит сульфогруппу, не входит в состав белков, но активирует некоторые глициновые рецепторы. Таурин широко распространен в тканях животных (составляет около 0,1 процента массы тела человека). Он необходим для правильного развития и работы сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, сетчатки глаза и скелетных мышц. У человека служит условно незаменимым нутриентом (полностью незаменимым у детей). Известно, что его концентрация в крови коррелирует с некоторыми показателями здоровья кожи, сердечно-сосудистой, нервной и иммунной систем, а также метаболизма глюкозы, однако ее возможное влияние на старение изучено мало.

Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи из Австралии, Великобритании, Германии, Индии, Италии, Сингапура, США, Турции, Финляндии и Франции под руководством Виджая Ядава (Vijay Yadav) из Колумбийского университета в Нью-Йорке начали с измерения динамики сывороточной концентрации таурина с возрастом у мышей, макаков-резусов и людей. Оказалось, что она неуклонно снижается: в среднем со 132,3 нанограмма на миллилитр у четырехнедельных мышей до 40,2 — у 56-недельных. У 15-летних обезьян она оказалась в среднем на 85 процентов ниже, чем у пятилетних; у 60-летних людей она составляла лишь треть от уровня пятилетних.

После этого авторы работы назначали 14-недельным мышам (средний возраст) 1000 миллиграмм таурина на килограмм массы тела или плацебо ежедневно до конца жизни при неограниченном питании. Медианная продолжительность жизни возросла на 10–12 процентов, а ожидаемая продолжительность жизни в 28-недельном возрасте — на 18–25 процентов в основной группе по сравнению с контрольной. Подобный эффект удалось воспроизвести у круглых червей Caenorhabditis elegans, но не у пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

На следующей стадии экспериментов удалось установить, что добавление таурина в пищу в среднем возрасте дозозависимо улучшает все исследованные показатели здоровья мышей. В частности, такие животные с возрастом меньше набирали массу тела и меньше теряли плотность костей; лучше сохраняли мышечную силу, выносливость и координацию движений; демонстрировали сохранность когнитивных функций и меньше признаков тревожности и депрессии; обладали лучшей толерантностью к глюкозе и перистальтикой кишечника, а также более интенсивным энергообменом. Кроме того, у них было меньше провоспалительных лейкоцитов, чем у животных из контрольной группы при сохранном уровне эритроцитов. Схожий эффект наблюдался и у макаков-резусов.

Также авторы работы проанализировали связь уровней циркулирующих метаболитов таурина с более чем 50 клиническими факторами риска почти у 12 тысяч участников проспективного популяционного исследования EPIC-Norfolk. Оказалось, что более высокие концентрации таурина и его прекурсора гипотаурина в крови коррелируют с более низкими индексом массы тела, соотношением талии и бедер, абдоминальным ожирением, уровнем глюкозы, заболеваемостью сахарным диабетом второго типа и уровнем маркера воспаления C-реактивного белка. У общего холестерина и аспартатаминотрансферазы (АСТ) наблюдалась положительная связь с таурином, но отрицательная — с гипотаурином. Дополнительный анализ выявил тенденцию к росту уровня таурина и его метаболитов при выполнении теста с возрастающей нагрузкой как у людей с сидячим образом жизни, так и у спортсменов разных направлений (спринтеров, стайеров и бодибилдеров).

Изучение механизмов влияния пищевого таурина на признаки старения у мышей и рыб данио-рерио показало, что он:

  • препятствует клеточному старению (сенесценции);
  • уменьшает негативные последствия дефицита теломеразы;
  • подавляет окислительное повреждение ДНК у повышает выживаемость после него;
  • выстраивает у эпигенетической регуляции ДНК путем метилирования CpG-островков в мышцах и коре мозга пожилых мышей паттерны, схожие с молодыми животными;
  • модулирует чувствительность клеток к нутриентам и поддерживает протеостаз;
  • помогает предотвратить развитие провоспалительного фенотипа;
  • снижает дисфункцию митохондрий.

Таким образом, дефицит таурина можно считать одним из движущих факторов старения у многоклеточных животных. Авторы работы полагают, что собранных ими данных достаточно для того, чтобы инициировать долгосрочные контролируемые клинические испытания эффектов таурина, в которых исходами должны стать продолжительность здоровой жизни в частности и жизни в целом.

В 2019 году британские исследователи обнаружили, что таурин может служить хорошим осмолитом, который насыщает клетки кожи жидкостью, увлажняя и омолаживая ее. Годом ранее международная группа ученых показала в эксперименте с данио-рерио, что пищевой таурин — один из основных ингредиентов энергетических напитков — усиливает негативные социальные последствия потребления алкоголя.

АrefievPV

В эволюционном эксперименте дрожжи превратились в макроскопические многоклеточные организмы
https://elementy.ru/novosti_nauki/434111/V_evolyutsionnom_eksperimente_drozhzhi_prevratilis_v_makroskopicheskie_mnogokletochnye_organizmy
ЦитироватьКлючевым событием в эволюции многоклеточности является ,изменение уровня,на котором работает естественный отбор. Он должен перейти с уровня клеток на уровень групп клеток. При этом группы должны обладать наследственной изменчивостью по признакам, не сводимым к простой сумме свойств составляющих группу клеток. В результате группа становится «индивидом» в эволюционном смысле и получает возможность приобретать собственные адаптации

Американские биологи воспроизвели этот важнейший эволюционный переход в эксперименте на дрожжах. За 600 дней искусственного отбора на скорость оседания на дно пробирки дрожжи научились образовывать макроскопические (различимые невооруженным глазом) агрегаты, состоящие из плотно сплетенных многоклеточных нитей и размножающиеся бесполым путем. Помимо исходной мутации, препятствующей разделению почкующихся клеток, у дрожжей в ходе эксперимента закрепились десятки мутаций, повышающих механическую прочность «организма» и помогающих ему вырасти большим. Это эмерджентные признаки, закодированные в геноме клетки, но проявляющиеся на уровне организма (например, механическую прочность многоклеточного агрегата нельзя измерить у отдельной клетки). 

Интересно, что столь легкое превращение в крупный организм дрожжи демонстрируют только при условии строгой анаэробности. Доступность аэробного метаболизма приводит к отбору на измельчание, потому что в маленьких агрегатах клетки лучше снабжаются кислородом и быстрее растут. В итоге многоклеточные дрожжи остаются микроскопическими. Результаты эксперимента помогают понять причины миллиардолетней паузы между появлением эукариот и расцветом макроскопических многоклеточных организмов (так называемый «Скучный миллиард»).
ЦитироватьО начальных этапах этих исследований рассказано в новости Экспериментально показано образование многоклеточных эукариот из одноклеточных предков («Элементы», 25.01.2012). Дрожжи-снежинки были выведены путем искусственного отбора на размер клеточных скоплений. Фактически это отбор на скорость оседания.
ЦитироватьОказалось, что дрожжи-снежинки охотно эволюционируют в сторону увеличения размера только при строгой анаэробности. Возможность аэробного метаболизма создает новый вектор отбора, направленный в сторону, противоположную искусственному отбору на скорость оседания. В крупных клеточных агрегатах у большинства клеток начинаются проблемы с доступностью кислорода, что приводит к отбору на измельчание колоний. Выигрыш в скорости роста, даваемый кислородным дыханием, настолько велик, что уже при среднем радиусе колоний около 30 мкм он сводит на нет выигрыш от крупного размера, создаваемый искусственным отбором на скорость оседания. Между двумя векторами отбора устанавливается равновесие, и колонии остаются микроскопическими (рис. 2).


Рис. 2. Результаты 145-дневного эксперимента, в котором изучалось влияние аэробного метаболизма на эволюцию размера дрожжей-снежинок. График слева показывает, что после 145 раундов отбора (Days of evolution) строго аэробные дрожжи-снежинки остались совсем маленькими (средний радиус колонии 30 мкм), миксотрофные выросли до 40 мкм, строго анаэробные — до 50 мкм. Самыми крупными (60–70 мкм) стали аэробные снежинки, которым давали дополнительный кислород. Изображение из статьи G. Bozdag et al., 2021. Oxygen suppression of macroscopic multicellularity
ЦитироватьАэробные и миксотрофные линии, не достигшие макроскопических размеров за 145 дней отбора, не сумели этого сделать и за 600 дней. А вот анаэробные — сумели, причем во всех пяти повторностях. Средний радиус колоний увеличился до 450 мкм, а в одной из повторностей — почти до 600 мкм. Отдельные колонии достигают нескольких миллиметров в диаметре, то есть они крупнее, чем мушка-дрозофила, и, конечно, они прекрасно видимы невооруженным глазом. Среднее число клеток в кластере увеличилось от примерно 100 у предковых дрожжей-снежинок до полумиллиона.
ЦитироватьЭксперимент показал, с какой легкостью одноклеточные грибы могут переходить к многоклеточности и приобретать способность к построению прочных макроскопических структур из переплетенных гиф — способность, которая в ходе эволюции грибов возникала много раз независимо. Для этого оказалось достаточно простой экспериментальной манипуляции, сводящейся к тому, чтобы поставить выживание клеток в зависимость от размера групп, в которые эти клетки входят. В природе такой отбор могут осуществлять хищники, поедающие отдельные клетки, но не справляющиеся с крупными клеточными скоплениями.
ЦитироватьВ эксперименте отбор на размер моноклональных клеточных групп фактически сразу сделал эти группы «дарвиновскими индивидами», то есть эволюционирующими объектами, вырабатывающими собственные адаптации. В результате такого отбора в геномах клеток послушно закрепляются мутации, помогающие развиваться «эмерджентным» групповым признакам, не сводимым к простой сумме наследственных свойств клеток. Хотя, конечно, эти групповые признаки в ходе онтогенеза колонии развиваются исключительно на основе свойств отдельных клеток. В эксперименте в роли признаков надклеточного (организменного) уровня выступали размер колонии и ее механическая прочность, определяемая шириной основания почки и степенью переплетенности гиф, которая, в свою очередь, во многом определялась формой клеток.

Крайне интересен и подтвердившийся вывод о том, что аэробный метаболизм при ограниченной доступности кислорода может стать серьезным препятствием для развития примитивной многоклеточности. Может быть, этот вывод действительно в какой-то мере объясняет загадку «Скучного миллиарда».

АrefievPV

Экспериментальный препарат защитил мышей от прионной болезни
https://naked-science.ru/article/medicine/preparat-zashhitil-ot-prionnoj-bolezni?nowprocket=1
Биологи научились избирательно отключать ген, связанный с развитием «коровьего бешенства» и других смертельно опасных прионных заболеваний. Инъекции такого препарата в мозг мышей позволили им выжить, тогда как животные, не получавшие лечения, погибли все до одного.
Цитировать«Заразные» белки-прионы вызывают редкие, но смертельно опасные заболевания, включая знаменитое «коровье бешенство». Лечения для них пока не существует, однако надежду на это дает новая работа американских ученых из Sangamo Therapeutics и Института Броуда. Они научились отключать ген белка, на который действуют прионы, у живых мышей. Такие животные оказались устойчивы к прионам, а некоторые и вовсе излечились от болезни. Доклад об этом прозвучал на 26-й ежегодной встрече Американского общества генной и клеточной терапии (ASGCT).

Прионы — особые инфекционные агенты, белки с аномальной «упаковкой», которые заставляют нормальные белки менять свою форму, превращаясь в новые прионы. Прион может возникать спонтанно, или из-за мутации в кодирующем белок гене, или попадает в организм случайно — например, с пищей. Здесь он запускает цепную реакцию, которая приводит к накоплению неправильно свернутых молекул и массовой гибели клеток. Так развиваются некоторые смертельные и пока неизлечимые болезни, включая «коровье бешенство» и куру.

Все эти болезни — трансмиссивные губчатые энцефалопатии — связаны с разрушением нервной ткани и вызываются аномалиями в структуре белка PrP, который кодируется геном PRNP. Нормальная функция этого белка неизвестна и, возможно, не слишком важна. Существуют проекты по выведению сельскохозяйственных животных с полностью отключенным PRNP. Они не демонстрируют заметных отклонений и при этом оказываются невосприимчивы к действию прионов: белка PrP в их нейронах попросту нет.

Неудивительно, что поиски лечения прионных болезней сфокусированы на гене PRNP. О первых таких успехах объявили недавно ученые из компании Sangamo Therapeutics, которая специализируется на методах генной терапии, и Института Броуда — крупного исследовательского центра при Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте (MIT), ранее прославившегося созданием технологии генной модификации CRISPR.

Для начала Джейсон Фонтено (Jason Fontenot) и его коллеги получили белок ZF-R, способный избирательно связываться с определенным участком ДНК, контролирующим активность гена PRNP у мышей, и отключали его. ZF-R поместили в аденоассоциированный вирус (AAV), который модифицировали таким образом, чтобы тот целенаправленно проникал в нейроны, доставляя нужный белок внутрь. Проверив систему AAV-ZF-R на клеточной культуре нейронов, ученые подтвердили, что она эффективно блокирует синтез PrP.

Далее ее испытали на мышах, заранее зараженных прионом (PrPSc). У животных контрольной группы, не получавших AAV-ZF-R, патологические накопления белков развивались примерно через 60 дней после контакта с прионом, через 120 дней становились заметны симптомы губчатой энцефалопатии, а через 160 дней они все были мертвы. Животным в опытных группах экспериментальное лекарство вводили в мозг на 60-й либо на 120-й день после контакта с прионом. Десять из 19 таких мышей прожили дольше 360 дней после заражения, а пять — более 500 дней. Их вскрытие показало, что под влиянием AAV-ZF-R накопление белковых бляшек прекращается.

Теперь ученые планируют провести аналогичную работу для человека, создав белок, блокирующий ген PRNP и вирус, доставляющий его в нейроны. Возможно, в будущем такая система позволит останавливать прионные болезни, которые пока остаются неизлечимыми и смертельно опасными.

АrefievPV

Хиральность молекул жизни объяснили влиянием магнитных минералов
https://naked-science.ru/article/biology/hiralnost-zhizni-obyasnili-magnitnymi-mineralami?nowprocket=1
Зеркальные изомеры молекул — предшественниц РНК по-разному взаимодействуют с магнитным полем. На поверхности магнетита преимущественно оседают одни изомеры, вырастая в целые кристаллы определенной хиральности. Этот механизм мог заложить предпочтение D-сахаров и L-аминокислот, определившее облик жизни на Земле.
ЦитироватьВсе живые организмы на Земле состоят из L-аминокислот и D-сахаров. Зеркальные отражения этих молекул ничем от них не отличаются, однако в составе биологических молекул практически не встречаются. Такая избирательность остается одной из главных загадок жизни. Новая работа биологов из Гарвардского университета объясняет ее тем, как молекулы — предшественницы нуклеиновых кислот взаимодействовали с магнитными минералами в земной коре. Статья об этом опубликована в журнале Science Advances.

Аминокислоты, сахара — и нуклеотиды, в состав которых они входят — обладают хиральностью. Это значит, что они могут иметь две разные структуры, похожие друг на друга как зеркальные отражения или правая и левая ладони. Химически они ведут себя совершенно одинаково и в реакциях образуются в равных количествах. Однако в живых организмах встречается лишь один определенный вариант — L-аминокислоты и D-сахара. Почему жизнь (по крайней мере, земная) построена на основе именно таких молекул — загадка.

Белки, которые катализируют биологические реакции, взаимодействуют с молекулами определенной структуры. Они могут избирательно связывать один энантиомер («зеркальный» изомер), игнорируя другой. Но с чего все началось? Никакой химический механизм не мог обеспечить зарождающуюся жизнь одними энантиомерами в ущерб другим. Поэтому для объяснения этого парадокса ученые обычно обращаются к различиям в их физических свойствах. В частности, они по-разному взаимодействуют с некоторыми космическими частицами, потоки которых могли создать избыток определенных изомеров еще до появления жизни.

Кроме того, энантиомеры отличаются магнитными характеристиками. Поэтому с намагниченной поверхностью с большей вероятностью связываются лишь определенные изомеры, а при смене магнитных полюсов поверхности, наоборот, их зеркальные отражения. Новая работа Димитара Сасселова (Dimitar Sasselov) продемонстрировала такое поведение для рибо-аминооксазолина (RAO). Это предшественник двух из четырех нуклеотидов РНК, включающий остаток D- или L-сахара. Он легко кристаллизуется, и если кристалл начал расти из зародыша с определенной хиральностью, то далее он собирает те же самые энантиомеры, «игнорируя» другие.

Ученые проводили эксперименты с магнетитом — широко распространенным в земной коре железосодержащим минералом. К таким образцам прилагали мощное внешнее поле, усиливая магнитные свойства, и помещали их в раствор, содержащий смесь разных энантиомеров RAO. В таких условиях на поверхности минерала оседали преимущественно одни изомеры. Дальнейший рост кристаллов усиливал эту разницу, приводя к накоплению молекул определенной хиральности. При смене направления магнитного поля такое же преимущество получали противоположные энантиомеры.

Стоит заметить, что поля, использованные в экспериментах, в тысячи раз мощнее, чем магнитное поле Земли. Однако Сасселов и его коллеги полагают, что и более слабого действия достаточно для того, чтобы вызвать первоначальное «отклонение» в пользу одного из энантиомеров. Кроме того, в другой работе ученые показали, что кристаллы RAO сами могут усиливать магнитные свойства магнетита, на поверхности которого находятся. Это могло создать механизм с положительной обратной связью, который усиливал преимущество молекул одной хиральности. Статья об этом еще готовится к публикации и пока доступна в библиотеке препринтов arXiv.

Возможно, именно кристаллизация RAO на поверхности магнетита привела к накоплению молекул — предшественниц РНК определенной хиральности. Это могло заложить преимущество D-сахаров уже на первых этапах возникновения жизни, когда все ключевые функции выполняли именно РНК. И уже в дальнейшем, когда к делу подключились ДНК и белки, такое предпочтение естественным образом было «унаследовано» ими — и всеми живыми организмами на Земле.

АrefievPV

Во внеземных океанах впервые удалось обнаружить фосфаты
https://naked-science.ru/article/astronomy/fosfor-na-encelade?nowprocket=1
До сих пор считалось, что дефицит фосфора может быть существенным препятствием на пути возникновения жизни в океанах других миров Солнечной системы.
ЦитироватьИз шести элементов — углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы, — необходимых для возникновения жизни, какой мы ее знаем, реже всего в космосе встречается именно фосфор, ключевой компонент молекул ДНК и РНК. Поэтому при анализе обстоятельств в том или ином уголке космоса важно понимать, какая там ситуация с его соединениями.

Долгое время понять это было сложно. Уже десятки лет идет изучение образцов метеоритов, лунных и марсианских пород, а также состава гейзеров с ледяных спутников планет-гигантов Солнечной системы. Затем ученые сопоставляют результаты анализа с земными образцами в попытке понять, подходят ли внеземные условия для возникновения и поддержания жизни.

Проблема с фосфором в том, что он легко связывается в соединениях с кальцием, которые в воде выпадают в осадок. Если океан достаточно глубок, то полноценной конвекции в нем может и не быть. Тогда единожды выпавшие в осадок соединения могут никогда не вернуться в основную часть океанической толщи. Например, подледный океан Энцеледа имеет глубину 30-40 километров, что намного глубже земного. Но значит ли это, что фосфор там весь обязательно связан в осадках?

Стоит напомнить, что на Земле есть вода с высоким содержанием соединений фосфора, растворенных в толще вод, — содовые озера. И если подледные океаны спутников Сатурна и Юпитера по составу схожи с такими озерами, в них может быть много этого ценного элемента — и серьезные перспективы для жизни.

Открытый больше двух веков назад Энцелад по-настоящему заинтересовал ученых лишь 20 лет назад, когда межпланетная станция «Кассини» засекла над спутником Сатурна шлейфы ледяных частиц, вырывавшихся из-под поверхности. Это было свидетельством того, что Энцелад активен и под ледяной «скорлупой» скрывается океан.

Вылетающие из него частицы льда вносят значительный вклад в формирование предпоследнего кольца планеты-хозяина Сатурна — так называемого E-кольца. Поэтому анализ состава частиц этого кольца дает гораздо более качественную статистику по составу подледного океана, чем исследование данных редких «свежих» выбросов гейзеров Энцеледа.

При поиске фосфора и его соединений авторы новой работы проанализировали данные «Кассини» по нескольким сотням пойманных в E-кольце крупиц с высокими концентрациями солей. В итоге они нашли там образцы со значительной концентрацией фосфатов — солей фосфорных кислот. Правда, всего девять штук.

Неравномерное распределение солей по крупицам льда может означать, что и в океане Энцелада они распределены неравномерно. Впрочем, по мнению авторов, на распределение соединений в выбросах может влиять сам процесс формирования гейзеров. Поэтому ученые полагают, что в целом извергнутые частицы — репрезентативный образец состава океана вблизи его поверхности подо льдом.

Чтобы понять, как в гипотетических условиях океанов Энцелада соединения фосфора удерживаются в воде, ученые провели лабораторные эксперименты с углеродистым хондритом — аналогом той породы, из которой состоит ядро спутника.


Схема процессов, влияющих на содержание соединений в океане Энцелада / ©Nature

Опыты и теоретические расчеты подтвердили схожесть океанов спутника с содовыми озерами нашей планеты: высокая концентрация карбонатных минералов провоцирует снижение количества растворенного кальция, что ведет к повышению концентрации в воде растворенных соединений фосфора. Кальций в таких условиях просто не может «увлечь» весь фосфор в нерастворимый осадок. В итоге концентрация фосфора в океанах Энцеледа как минимум в 100 раз выше, чем в океанах Земли. Из места, которое считали бедным фосфором, местные водоемы внезапно превратились в гипернасыщенные этим элементом.

Долгое время именно отсутствие фосфора было существенным фактором, ставившим под сомнение возможности существования жизни на Энцеладе и других ледяных спутниках Солнечной системы. Ведь фосфор в воде не удавалось найти нигде, кроме Земли. А на нашей планете он поднимается к поверхности благодаря тектонике плит, которой нет на ледяных спутниках.

Конечно, наличие фосфора само по себе еще не гарантирует наличия жизни. Более того, чрезмерное его обилие может указывать и на ее отсутствие (некоторые слишком соленые озера Земли бедны жизнью).

«Если на Энцеладе есть жизнь, то почему остается так много химической энергии и питательных веществ?» — ставит вопрос один из авторов новой работы Ясухито Секине (Yasuhito Sekine), астробиолог из Токийского технологического института.

АrefievPV

Появление жизни оказалось не связано с тектоникой плит
https://naked-science.ru/article/geology/poyavlenie-zhizni-ne-svyazano-s-tektonikoj-plit?nowprocket=1
Кристаллы циркона показали, что в первую эпоху появления и развития жизни на Земле плиты ее коры еще оставались неподвижны, а тектоника плит стартовала намного позднее. Это дает новые надежды на обитаемость других планет, где такая тектоника невозможна в принципе.
ЦитироватьНаша планета рассеивает тепло своих недр за счет тектоники плит — медленных горизонтальных движений блоков коры. Этот процесс определяет облик континентов и состав Мирового океана, поднимает горы, насыщает поверхность ценными минералами. Часто говорят, что без него на Земле была бы невозможна жизнь. Но похоже, что это касается лишь жизни в ее современном виде. Когда она только зарождалась на планете, тектоники плит еще не было. К такому выводу пришли авторы статьи, опубликованной в журнале Nature.

Земля — единственная известная нам планета с тектоникой плит. Но и у нас это движение запустилось далеко не сразу. По разным оценкам, оно могло начаться от одного до четырех миллиардов лет назад. А новые данные, полученные Джоном Тардуно (John Tarduno) и его коллегами из Рочестерского университета (США), показали, что 3,9 миллиарда лет назад — во время, к которому относят первые признаки жизни на Земле — тектоника плит отсутствовала, а рассеивание лишнего тепла проходило за счет других механизмов.

Ученые исследовали древние породы с включениями циркона. Этот минерал нередко содержит примеси, которые имеют магнитные свойства и ориентируются в магнитном поле Земли. Точные характеристики этого поля зависят от географической широты, поэтому расположение таких частиц позволяет определить регион, в котором сформировались кристаллы циркона. Зачастую они появлялись задолго до современных континентов, и с помощью циркона можно проследить движения земной коры до самого далекого прошлого.

Геологи рассмотрели циркон в образцах, собранных на юге Африки и западе Австралии, их возраст оценили в 3,4-3,9 миллиарда лет. Обнаружилось, что кристаллы всего этого временного диапазона формировались в одинаковых магнитных условиях. «Все указывает на то, что они образовались на одной и той же неизменной широте, что подтверждает отсутствие тектоники плит в то время», — пояснил профессор Тардуно. Получается, в период формирования жизни литосферные плиты оставались неподвижны.

При этом нельзя сказать, что земная кора тогда была совершенно «мертвой». Планете так же требовалось излучать избыток тепла недр в космос, но процесс шел без участия тектоники плит. Ученые предполагают, что в ту эпоху это происходило за счет механизма «запертой крышки» (stagnant lid). При этом горизонтальных движений блоков литосферы не происходит, они остаются на месте, а тепло выходит через геологически и вулканические активные разломы между ними.

Предполагается, что именно такая тектоника свойственна сегодняшней Венере. Этот механизм менее эффективен, чем движения литосферных плит. Возможно, если бы они не запустились на молодой Земле, то нашу планету ждала бы схожая участь и она тоже превратилась бы в раскаленный, никак не приспособленный к жизни мир. «Мы считаем, что на большом масштабе времени тектоника плит крайне важна для удаления тепла, создания магнитного поля и обитаемости нашей планеты. Но в самом начале жизни и миллиард лет спустя, судя по нашим данным, в ней не было необходимости», — резюмировал Джон Тардуно.

Считается, что важнейшая часть влияния тектоники плит на земную жизнь — ее роль в углеродном цикле. При опускании краев плит в мантию в нее удаляется часть углерода, связанного в осадочных породах. Это не дает накапливаться углекислому газу, который способен сильно разогреть атмосферу. При этом со временем углерод возвращается на поверхность за счет извержений вулканов, не позволяя Земле и переохлаждаться. Однако новые данные показали, что три-четыре миллиарда лет назад климат планеты был стабильным, несмотря на отсутствие этой части углеродного цикла.

Это достаточно важно, поскольку, по современным представлениям, большинство потенциально обитаемых планет Галактики вращаются вокруг красных карликов. Чаще всего они находятся в приливном захвате и постоянно развернуты к звезде одной и той же стороной, что практически исключает долгосрочно работающую тектонику плит. Но раз жизнь возникла на ранней Земле без таких движений, то не исключено, что она может возникнуть и на таких планетах.
P.S. Полагаю, что излишки тепла удаляются не только за счёт тектоники плит, прежние механизмы рассеивания тепла недр (через разломы и вулканы) вполне себе работают.

АrefievPV

Первые амниоты были живородящими
https://elementy.ru/novosti_nauki/434112/Pervye_amnioty_byli_zhivorodyashchimi
ЦитироватьДолгое время ученые полагали, что именно амниотическое яйцо, покрытое сложными плодными оболочками, послужило ключом к успеху наземных позвоночных — рептилий, птиц и млекопитающих. Откладывая яйца в водонепроницаемой скорлупе, наши далекие предки должны были разорвать присущую амфибиям связь с водой и начать полноценно осваивать сушу. 

Однако международная группа исследователей заявила, что древнейшим предкам слона и курицы вовсе незачем было откладывать яйцо в твердой оболочке, чтобы уберечь развивающийся эмбрион от высыхания. Изучив великолепно сохранившийся зародыш полуводной рептилии, а также эмбрионы нескольких ископаемых и живых яйцекладущих и живородящих видов, принадлежащих к основным эволюционным ветвям развития амниот, ученые пришли к неожиданному выводу: первое наземное позвоночное, вероятно, было живородящим.
ЦитироватьВ отличие от современных архозавроморфов, икехозавры откладывали яйца с мягкой, слабо минерализованной скорлупой, как большинство современных чешуйчатых и некоторых черепахи. Поскольку у современных живородящих чешуйчатых (к ним относятся некоторые ящерицы и змеи, см. Живорождение у змей было уже 47 млн лет назад) яйца покрыты лишь тончайшей органической оболочкой, а у яйцекладущих обычно присутствует тонкий минерализованный слой, можно заключить, что икехозавры были яйцекладущими. Тем не менее были среди хористодер и живородящие виды, и даже те, кто, подобно современной живородящей ящерице (Zootoca vivipara, см. Живородящая ящерица зимой в Сибири) могли и откладывать яйца, и производить на свет живых детенышей. Таким образом, как и современные чешуйчатые, эти рептилии демонстрировали широкий спектр способов размножения, вероятно зависящий как от образа жизни, так и от условий окружающей среды.


Полученные данные позволили поместить хористодер, в том числе икехозавра (выделен красным), в группу архозавроморфов, хотя разнообразием способов размножения они скорее напоминали ящериц. Судя по всему, живорождение и откладывание яиц в мягкой скорлупе было представлено среди большинства вымерших рептилий (а также типично для многих чешуйчатых), хотя более поздние архозавры, не считая птерозавров, откладывали яйца в твердой минерализованной скорлупе. Рисунок из обсуждаемой статьи.
ЦитироватьИзучив время удержания эмбриона ископаемых амниот (выводы были сделаны на основании находок эмбрионов в организме взрослой особи: если зародыш находился на стадии формирования конечностей или более поздней, то считалось, что вид откладывает яйца в мягкой скорлупе или является живородящим), ученые пришли к выводу, что живорождение — это первичный способ размножения всех амниот, поскольку оно доминирует в более древних узлах филогенетического дерева, тогда как все виды, откладывающие яйца в твердой скорлупе, — потомки прогрессивных эволюционных линий. Возможно, развитие яиц с минерализованной скорлупой стало ответом земной жизни на осушение климата в начале триасового периода, и в дальнейшем кальциевая оболочка стала не только защитой развивающихся детенышей, но и источником минералов для их скелетов, что окончательно отсекло продвинутым архозаврам возможность возвращения к более примитивному живорождению (см. картинку дня Живородящие динозавры?).
ЦитироватьТаким образом, ранее доминировавшая гипотеза о том, что живорождение у современных млекопитающих и чешуйчатых развилось «из яйца» (см. R. M. Andrews, T. Mathies, 2000. Natural History of Reptilian Development: Constraints on the Evolution of Viviparity), вероятно, должна быть пересмотрена, а отсутствие яиц с твердой скорлупой в течение первых ста миллионов лет существования амниот — расцениваться не столько как неполнота палеонтологической летописи, сколько как свидетельство плохой сохранности яиц в мягкой скорлупе или хрупких неродившихся эмбрионов.
ЦитироватьУдерживая яйца внутри организма матери, примитивные амниоты могли не только защищать развивающихся детенышей от высыхания, но и дожидаться подходящего времени для откладывания, что в нестабильных условиях примитивных наземных экосистем могло обеспечить выживание потомству

В свою очередь, плодные оболочки могли изначально развиться как некий буфер, контролирующий антагонистическое взаимодействие развивающегося эмбриона и иммунной системы его матери (по-видимому, токсикоз беременных — давнее наследие этого конфликта) и не позволяющий материнскому организму отторгнуть «чужеродное» образование.

P.S. То есть, если понимать вопрос, «что появилось раньше – курица или яйцо», в более конкретном/узком смысле, то даётся ответ: «раньше появилась живородящая курица, которая потом научилась откладывать яйца».
 
Напомню, как отвечаю я на этот вопрос (разумеется, если его понимать в более широком/обобщённом смысле). В моём понимании «курица» и «яйцо» являются адаптацией тогдашней жизни для выживания в тяжёлых условиях существования.
 
Например, когда возникают периоды с малопригодными для жизни условиями существования или когда живая система временно попала в малопригодные условия существования. Тут весьма подходит способность временно ограничить интенсивность метаболизма, «окуклиться», «подсохнуть», «выпасть в осадок», «впасть в спячку» (типа, пережить поганое время хоть как-то).
 
То есть, на заре возникновения жизни (скорее всего, ещё у протоплазменной формы жизни) у тогдашней жизни возникли и обособились два основных состояния – активная фаза существования и пассивная фаза существования

В пассивной фазе существования ни самостоятельно двигаться, ни расти, ни размножаться (хотя бы почкованием) живая система не могла, но зато в этой фазе она легче переносила тяжёлые условия существования. 

В активной фазе существования живая система могла и самостоятельно двигаться, и расти, и размножаться (например, почкованием), но значительно хуже переносила тяжёлые условия существования.
 
Понятно, что изначально жизнь таких обособленных фаз не имела – было нечто среднее, всего понемножку. Это впоследствии в результате эволюции появилась такая адаптация – обособились две фазы существования

То есть, мой ответ на данный вопрос такой: сначала возникла жизнь, а потом у неё появились фазы существования (или, «раньше появилась жизнь, а потом у неё появились две фазы – «курица» и «яйцо»»).
 
Кстати, переходы в разные фазы существования на разных этапах эволюции у разных таксонов оформлялись по-разному – например, как период в индивидуальном развитии организма (спора, семя, яйцо). И это логично (в логике выживания, разумеется) – на самом раннем этапе индивидуального развития живая система попадает в неблагоприятные для себя условия существования и ей необходимо как-то пережить эти условия и/или по возможности продолжить развитие. Развитие можно продолжить, например, под защитной оболочкой (если таковая имеется), формируя структуру нужных адаптаций, информация о которых имеется в генах.

АrefievPV

Продублирую сообщение сюда (в урезанном виде).
Цитата: АrefievPV от июня 19, 2023, 07:39:14Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 266: геометрия мозга против коннектома
http://neuronovosti.ru/nejronauki-v-science-i-nature-vypusk-266-geometriya-mozga-protiv-konnektoma/
Классическая нейробиологическая теория о влиянии коннектома на функции мозга предполагает, что динамика нейронов зависит от взаимодействия между специализированными нейронными пулами, связанными сложной сетью аксонов. Однако другая теория – теория нейронного поля, которая используется в моделировании активности целого мозга – предполагает, что геометрия мозга может иметь более фундаментальное значение. Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Nature, бросают вызов преобладающим взглядам и выявляют недооцененную роль геометрии в формировании функций мозга.

Ключевое предсказание NFT заключается в том, что внутренняя геометрия мозга физически формирует и накладывает ограничения на возникающую динамику совокупности нейронов. Интересное и привлекательное следствие из этого – если отдавать предпочтение пространственным и физическим ограничениям анатомии мозга, то в таком случае, чтобы понять пространственно-структурную активность мозга, нужно учитывать только форму мозга, а не его полный набор связей.

В различных областях физики и техники структурные ограничения, влияющие на динамику системы, описываются через понятие о модах системы (eigenmodes). Эти моды представляют собой более фундаментальные пространственные паттерны, чем коннектом, и соответствуют естественным резонансным режимам системы. В таком случае полагается, что пространственно-временные паттерны динамики мозга возникают в результате возбуждения структурных мод мозга. Таким образом, эта точка зрения резко противопоставляется классической, которая утверждает, что сложные паттерны мозговой активности формируются из-за анатомической связи между отделами мозга.

Сравнить эти две точки зрения взялись исследователи из Института мозга и психического здоровья имени Тернера (Австралия). В своей работе, опубликованной в Nature, они предлагают новый подход, согласно которому функции мозга могут объясняться именно его структурой. При этом ограничения, которые накладываются на функционал системы, воплощается в виде мод, полученных из геометрии мозга.

Описывая свой подход, авторы сравнивают моды со скрипичными струнами, резонансные частоты которых длиной, плотностью и натяжением. Точно так же моды мозга, по мнению исследователей, определяются его структурными — физическими, геометрическими и анатомическими — свойствами. Однако не известно, вносят ли какие-либо из этих специфических структурных свойств доминирующий вклад в динамику мозга.
...
В результате, как сообщают авторы, эта модель объяснила активность мозга лучше, чем более сложная современная модель, основанная на коннектомах, которая пытается уловить ключевые физиологические детали активности нейронов и сложную схему связи между различными областями мозга. Исследователи показали, что структурные моды, полученные из геометрии мозга, обеспечили более компактное и точное представление о его макромасштабной активности.

Также исследователи обнаружили, что большинство из 10 000 различных карт мозга, которые они изучили, были связаны с паттернами активности, охватывающими почти весь мозг.

Эти результаты противоречат классической нейробиологической парадигме, которая предполагает, что активность во время выполнения задач происходит в дискретных областях мозга.

Сравнение геометрических мод с другими анатомическими (моды коннектома и EDR) и статистическими (рассчитанными с помощью анализа главных компонент и метода Фурье) базисными наборами показывают, что превосходная производительность геометрических мод в контексте захвата макромасштабной активности коры головного мозга не обусловлена просто общими математическими свойствами расширения базисного набора. Скорее этот результат, по мнению авторов, указывает на то, что геометрия представляет собой фундаментальное анатомическое ограничение динамики.
...
Авторы утверждают, что в неврологии вместо описанного ими подхода используются типичные методы картирования мозга, которые для количественной оценки мозговой активности полагаются на сложные статистические расчеты. При этом физические и анатомические основы генерации паттернов активности мозга не берутся в расчет. Поэтому традиционные подходы к картированию мозга способны выявить только верхушку айсберга в понимании того, как работает мозг. Напротив, использование геометрических мод предполагает использование физических принципов для понимания того, как разнообразная активность возникает из анатомии мозга.

Авторы также выражают мнение о том, что существующие модели функционирования мозга нуждаются в обновлении. При этом упор должен быть сделан на том, как волны возбуждения проходят через мозг, а не на том, как сигналы проходят между отдельными областями.
...
P.S.Несколько ссылок (с цитатами) в дополнение:

Цитата: АrefievPV от марта 16, 2022, 07:15:30Мозг хранит память в электрическом поле
https://www.nkj.ru/news/43568/
Постоянство памяти сохраняется постоянством электрического поля, которое возникает от меняющегося ансамбля работающих нейронов.
...
Авторы работы полагают, что постоянство памяти поддерживается как раз благодаря постоянству поля: какие именно нейроны будут задействованы, не так уж важно, один и тот же результат в смысле электрического поля можно достичь разными ансамблями клеток.
Цитата: АrefievPV от апреля 28, 2022, 19:16:57Мозг обрабатывает информацию с помощью волн
https://www.nkj.ru/news/43782/
Реакция нейрона на стимул зависит от того, под какую электрическую микроволну он попал.
...
Речь не о тех альфа-, бета-, гамма-волнах, которые мы измеряем с помощью электроэнцефалографии – они показывают общую картину работы мозга. Волны, возникающие в небольших нейронных сетях – это микроволны, они одновременно возникают в разных областях мозга и распространяются по нейронным сетям. Встречаясь, такие микроволны взаимодействуют друг с другом, и от того, как они провзаимодействуют, зависит активность отдельной клетки. Грубо говоря, если волны погасят друг друга, клетка промолчит в ответ на стимул, если волны усилят друг друга, клетка на тот же стимул отреагирует импульсом. Волновой подход даёт другой инструмент для анализа того, как мозг работает с информацией: нужно работать не с отдельными межнейронными контактами, а с волнами активности; соответственно, такой метод предполагает несколько иной математический аппарат.
Цитата: АrefievPV от мая 10, 2022, 19:31:09Волны памяти, которые перемещаются
http://neuronovosti.ru/volny-pamyati-kotorye-peremeshhayutsya/
ЦитироватьУченые из MIT провели эксперимент, в котором оценивали нейрональную активность мозга обезьян при решении задачи на рабочую память. Ученые выяснили, что паттерн, или рисунок активности не стоит на месте. Он перемещается по мозгу, словно волны на воде. При этом направление, ротация и скорость перемещения зависят от типа нагрузки на рабочую память. Об этом – статья в журнале PLOS Computational Biology.
...
Но помимо того, что волна распространяется с течением времени, она еще и крутится в пространстве. Интересно, что крутящихся волн было значительно больше среди всех динамических. При этом, как оказалось, у каждой волны можно наблюдать предпочтительное направление движения. В ходе выполнения задачи на определенной ее стадии вероятность распространения волн в этих направлениях уменьшалась или увеличивалась.
...
Ориентация таких волн изменяется во время выполнения теста на рабочую память, сперва распространяется в две противоположные стороны, но организуясь в одном направлении при тестировании.
Ученые сделали предположение, что динамические волны могут быть связаны с поддержанием активности в нейрональных сетях рабочей памяти, позволяя им постоянно оставаться во включенном состоянии.

Шаройко Лилия

Я вообще мало понимаю(и довольно давно хочу понять, но все "руки не доходят") как конкретно происходит редактирование генома
Что происходит физически на уровне визуальной картины, доступной человеку без приборов.


Новый набор плазмид упростит генетическую модификацию метилотрофных дрожжей

https://indicator.ru/biology/novyi-nabor-plazmid-uprostit-geneticheskuyu-modifikaciyu-metilotrofnykh-drozhzhei-21-06-2023.htm

Цитировать21 ИЮНЯ 2023





Система CRISPR-Cas9 адаптирована для геномного редактирования множества разных организмов, однако существующие подходы к генетической модификации довольно трудоемки и часто низкоэффективны. В частности, такая проблема существовала и в случае метилотрофных дрожжей, широко используемых для производства ценных в фармакологии и пищевой промышленности белков. Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН с коллегами разработали набор плазмид, доставляющих в клетки гены компонентов CRISPR-Cas9 в виде отдельных молекул ДНК, которые объединяются в одну генетическую конструкцию прямо в дрожжах. Это позволило значительно упростить процедуру геномного редактирования и достичь высокой эффективности введения CRISPR-Cas9 в дрожжевые клетки. Результаты работы опубликованы на страницах International Journal of Molecular Sciences. Исследование выполнено в рамках проекта Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий и поддержана национальным проектом «Наука и университеты».

Дрожжи с давних пор используются человеком, например, в виноделии и при приготовлении хлеба. Они также стали одним из важнейших объектов биотехнологии. В частности, так называемые метилотрофные дрожжи родов Ogataea и Komagataella оказались чрезвычайно востребованы для наработки белков, используемых в фармакологии и пищевой промышленности. При этом «заставить» дрожжи производить не свойственные им, но нужные человеку молекулы, можно, «вставив» интересующий ген в геном этих микроскопических грибов. Еще более широкие возможности открывает технология редактирования генома CRISPR-Cas9, которая позволяет значительно перестроить метаболизм клеток.

CRISPR-Cas9 представляет собой систему бактериального иммунитета, поскольку с ее помощью микроорганизмы «запоминают» чужеродные ДНК и РНК, например, принадлежавшие вирусам, которые пытались когда-либо проникнуть в клетку. Принцип «запоминания» заключается в том, что белки Cas, с одной стороны, просто уничтожают чужеродные последовательности, чтобы предотвратить заражение, а с другой вырезают из генома патогена фрагменты, которые затем встраиваются в CRISPR-кассету — по сути, коллекцию генетических участков всех тех интервентов, с которыми столкнулась бактерия. Далее с CRISPR-кассеты синтезируются молекулы РНК, которые вместе с белком Cas9 «патрулируют» клетку и ищут уже знакомые генетические последовательности «врагов».

Ученые адаптировали CRISPR-Cas9 систему для того, чтобы встраивать с ее помощью чужеродные, но зачастую ценные с точки зрения биотехнологии гены не только в клетки бактерий, но и дрожжей, растений и даже животных. Таким образом уже удается создавать устойчивые к болезням сорта сельскохозяйственных культур и улучшенные породы животных, а также лечить (пока не массово) тяжелые заболевания людей, например серповидноклеточную анемию и β-талассемию. Однако существующие подходы геномного редактирования, в том числе и для клеток дрожжей, довольно трудоемки и неудобны в использовании.

Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН (Москва) вместе с коллегами из Курчатовского института (Москва) предложили подход, который значительно упростит процесс редактирования генома при помощи системы CRISPR-Cas9 у метилотрофных дрожжей. За основу авторы взяли две искусственные плазмиды — кольцевые молекулы ДНК, — одна из которых несла ген, кодирующий белок Cas9, а вторая — короткую РНК, распознающую место в геноме, которое нужно «отредактировать». Кроме того, в последовательности включили бактериальные гены, обеспечивающие устойчивость к антибиотику генетицину. Эти гены служили своеобразным маркером, с помощью которого можно было точно выявить те дрожжевые клетки, в которых вставка плазмид произошла успешно. Так, если дрожжи оказывались способны расти на среде с антибиотиком, значит, в них также присутствовала система CRISPR-Cas9.

Исследователи одновременно ввели в клетки дрожжей две вышеописанные плазмиды, предварительно разрезав особым образом — так, чтобы они смогли «найти» друг друга в клетке и соединиться концевыми участками в единую последовательность. Образовавшаяся в результате единая плазмида поддерживалась в клетках дрожжей автономно, то есть без внедрения в хромосому. После того, как доставленная таким образом система CRISPR-Cas9 выполнила свою функцию по редактированию генов, плазмида удалялась. Авторы продемонстрировали эффективность предложенного подхода, успешно отредактировав геномы четырех видов метилотрофных дрожжей: Ogataea polymorpha, O. parapolymorpha, O. haglerorum и Komagataella phaffii.

«Потенциально наша система может использоваться для изменения одновременно нескольких генов, однако это нам еще предстоит проверить в новых экспериментах. Вместе с тем, уже сейчас у нас есть хороший инструмент для редактирования геномов метилотрофных дрожжей, что расширяет возможности их использования для создания штаммов-продуцентов рекомбинантных белков и применения к ним методов метаболической инженерии», — рассказывает один из авторов исследования, Михаил Агафонов, д.б.н., руководитель группы генной инженерии низших эукариот ФИЦ Биотехнологии РАН.

Шаройко Лилия

#2545
Цитата: василий андреевич от июня 23, 2023, 07:38:36Добавлю, что не только без стволовых, но и без тех, что пока выражено словом "старение". Надо только переупотребить термин "предел Хейфлика". А для этого надо знать, или хотя бы допускать, что уже у одноклеточных деление происходит, как дивергенция на стареющую материнскую клетку и, условно, стволовую дочернюю. Самое простое - в материнской линии растет теломера(за), а дочерняя от нее свободна.

Немного новостей про стволовые клетки
Я пока не смогла как обещала в теме про механизм куколок у насекомых найти на каком этапе в эволюции они считаются появившимися впервые, просто не успела поискать.

Новый состав бессывороточной питательной среды для выращивания стволовых клеток

https://indicator.ru/biology/zapatentovan-novyi-sostav-bessyvorotochnoi-pitatelnoi-sredy-dlya-vyrashivaniya-stvolovykh-kletok-19-06-2023.htm

Цитировать19 ИЮНЯ 2023

Потребности биотехнологической промышленности, а также нужды регенеративной медицины стимулируют спрос на новые биопродукты для культивирования стволовых клеток. С помощью стволовых клеток можно изучать причины возникновения и особенности протекания различных заболеваний, выращивать здоровые клетки в биореакторах для новых органов, а также проверять эффективность и безопасность лекарственных препаратов. Ученые из Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ») запатентовали новый состав питательной среды для выращивания стволовых клеток, отличающийся стабильностью и продуктивностью. Об этом сообщает пресс-релиз Минобрнауки, поступивший в редакцию.


Мезенхимные стволовые клетки могут превращаться (дифференцироваться) в клетки костной, хрящевой и жировой тканей. Их называют «биологическими фабриками» из-за способности продуцировать целый ряд цитокинов, ростовых факторов и других биологически активных веществ, что позволяет им моделировать функционирование других типов клеток, например, клеток иммунной системы. Благодаря своим биологическим свойствам мезенхимные стволовые клетки стали одним из самых востребованных источников для клеточной терапии.

Сегодня мезенхимные стволовые клетки культивируются в основном в адаптированных питательных средах с добавлением сыворотки крови. Часто для этих целей используется эмбриональная телячья кровь или сыворотка крупного рогатого скота. Перед исследователями НИУ «БелГУ» стояла задача разработать альтернативную питательную среду без добавления сыворотки крови млекопитающих. В результате им удалось получить бессывороточный продукт, который проще стандартизировать от партии к партии.


По словам ученых, инновационный состав питательной среды обладает большим потенциалом применения благодаря стабильности и сбалансированности. В отличие от аналогов, запатентованная разработка лишена целого ряда недостатков, в числе которых неконтролируемый состав компонентов среды, её специфичность, а также присутствие веществ, замедляющих или подавляющих рост клеток. В питательной среде с новым составом не происходит преждевременного превращения (дифференцировки) стволовых клеток в другие типы клеток и при этом сохраняется их высокая пролиферативная активность. Это свойство особенно важно в условиях биотехнологических процессов промышленных масштабов, когда необходимо наращивать клеточную биомассу в биореакторах.

Еще одним преимуществом разработки учёные называют использование нескольких видов белков-транспортеров. С их помощью при выращивании стволовых клеток увеличивается эффективность переноса минеральных солей, жирных кислот, гормонов и микроэлементов. «В предлагаемом составе бессывороточной питательной среды в 2 раза увеличиваются заменимые и не заменимые аминокислоты по сравнению с базовой питательной средой DMEM/F12. В нём находится оптимальное количество ключевых транспортных белков и гормонов. Отсутствие в питательной среде факторов роста и синтетического гормона дексаметазона позволяет сохранить дифференцировочный потенциал мезенхимных стволовых клеток без запуска процесса дифференцировки в другие типы клеток, при культивировании на этапе увеличения клеточной биомассы», - пояснил Сергей Надеждин, руководитель проекта, доцент кафедры биологии НИУ «БелГУ».

Инновационная технология будет востребована в контексте решения задач импортозамещения в биотехнологической промышленности. Разработка позволит развивать биотехнологии как в пищевой промышленности, так и в сфере регенеративной медицины с использованием биореакторных систем.

и хорошо что кровь телят младенцев не нужна
Если я правильно понимаю ситуацию, стволовые клетки широкими шагами идут в массовое производство.

василий андреевич

Цитата: Шаройко Лилия от июня 25, 2023, 22:57:31стволовые клетки широкими шагами идут в массовое производство
А Вы задумайтесь, почему модные методы омоложения стволовыми клетками "коррелируют" с раком?

Шаройко Лилия

#2547
Я не знала про омоложение и прочие игрушки. Я думала про людей у которых например цироз печени в результате случайно подхваченного гепатита С, и у них выбор между опасностью онкологии через 10 лет ( в зависимости от возраста, может и через 30) и смертью в течение года в 40.
И я в основном писала про не очень близкое будущее, когда с почечной недостаточностью возможно не будет нужен донор, а клетки своего органа могут быть выращены на базе своих стволовых клеток.

Я не очень большой фанат радикальных медицинских экспериментов, и согласна, что возможно в результате того, что их слишком много общая картина продолжительности жизни как говорил Петр Сломинский в конце своей лекции



в основном снижается в результате уменьшения детской смертности. А я читала статистику по этой детской смертности и она на 70% в возрасте от 3 до 16 состоит из несчастных случаев в результате экстремальных экспериментов самих детей и их заброшенности в результате того что родители все время на работе. Но именно она падает, то есть родители как-то решают вопрос через воспитание и объяснения, что опасно что нет, занимают их спортивными секциями, танцами, рисованием, иностранными языками, физикой-химией  и тд, тогда меньше поисков других приключений, когда нет эмоционального голода и вечером просто есть сеть. Ничто не оптимально, какой то приключенческий экстрим тоже наверное должен быть, но в позитивной атмосфере ЦНС внутренний стоп-сигнал самосохранения работает лучше, чем в негативной, в отчаянии постоянной тотальной скуки дети совершают больше опасных ошибок.

Все это не отменяет возможности выращивать клетки органов на замену в будущем в случаях когда выбор между десятками лет опасной по онкомаркерам жизни и смертью через несколько месяцев для нестарых людей, которым 40 или даже 30.
Мне например уже все равно когда я умру, но в 30 это было не так.

Еще кроме болезней есть травмы, возможно будет выращиваться мышечная ткань для потерявших конечности, в небольших количествах это уже делается. В смысле не замена ткани, если есть то об этом я не знаю, а выращивание мышечной ткани в пробирках, в частности в технологии искусственного мяса это уже серийное производство небольших пока масштабов.

Шаройко Лилия

#2548
Цитата: Шаройко Лилия от июня 26, 2023, 14:15:20общая картина продолжительности жизни как говорил Петр Сломинский в конце своей лекции



в основном снижается в результате уменьшения детской смертности.


Попытки запихать в одно предложение сразу все мысли текста меня погубят
:)

Конечно продолжительность жизни увеличивается за счет снижения детской смертности
сори

Я вообще в форумной активности паузу сделаю пожалуй, направлю стопы в сторону бОльших прогулок на свежем воздухе и меньшем чтении всего подряд. Как то это уже переедание плавно переходящее в обжорство, надо прекращать такие тенденции.

василий андреевич

Цитата: Шаройко Лилия от июня 26, 2023, 16:42:06Как то это уже переедание плавно переходящее в обжорство, надо прекращать такие тенденции
Волновой "фактор". Мы умрем со скуки, если точно зависнем между  голодом и обжорством, а не будем болтаться туда-сюда в надежде найти свой уровень динамического равновесия, созвучно с гомеостазиками соседей по форуму  :)