paleoforum.ru

Цитата: АrefievPV от мая 07, 2024, 06:27:23Дифирамб молекулярной филогении. Мир устроен как укроп или как рябина?
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/437079/Difiramb_molekulyarnoy_filogenii_Mir_ustroen_kak_ukrop_ili_kak_ryabina
Интервью Надежды Маркиной с Михаилом Гельфандом

Очень здоровская статья, хорошо, что утверждения о последовательности возникновения видов заменяются вероятностями таких причинно следственных связей.
Единственный момент утверждения, что что то выяснено точно

ЦитироватьИ вот теперь, видимо, окончательно доказано, что мы являемся химерой из локиархей, которых только недавно молекулярно вычислили из метагеномов (сначала сделали их геномы, а уже потом культивировали)

сменяются описаниями как все зыбко

Цитировать— Да, потом они находят, если как следует покопаться, всё так. Но вот про то, что какие-то группы «перемещаются» по дереву туда-сюда, тоже говорят. И про то, что с крупными таксонами более-менее понятно, в отдельных группах где-то понятно, а где-то не очень.

— Ну хорошо. Во-первых, это просто означает, что недостаточно данных собрали, и ситуация еще не устаканилась. Это как с китами было — там же тоже первые деревья были не безумно надежны. А потом, когда появилось достаточно данных, оно всё и выстроилось. И когда какие-то группы гуляют туда-сюда, это просто означает, что либо плохо строили деревья, либо действительно данных не хватает, просто надо немножечко подсобрать.

Там может быть другая проблема, с которой только молекулярными методами и справляются. Скажем, если мы про цветочки говорим, то там еще гибридизация бывает. И тогда эволюция получается не очень древесная. Любимый пример, который Мария Логачёва и Алексей Пенин изучают с очередным поколением аспирантов5, — это пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris). Она безумно успешная, растет везде. Но это гибрид двух очень изолированных — во всяком случае, сейчас — видов. Каждый из них гораздо менее универсален, он эндемик, сидит в своем ареале и никуда не вылазит. А пастушья сумка болтается всюду. Но как понять, что она гибрид? Нужно смотреть каждый геном — отцовский, материнский. Дешевых способов рисовать молекулярные деревья с учетом гибридизации я, пожалуй, не знаю. Хотя, может быть, они есть.

В целом тенденция очень позитивная, хотя непонятно как при множественных описываемых скрещиваниях и многократных возникновениях похожих вещей

ЦитироватьСтало ясно, что многоклеточность много раз возникала, чего никакие морфологи, по-видимому, в виду не имели: классическая картина была такой, что сначала появились многоклеточные, а потом они разделились на растения и животных. Но посчитали и показали, что всё не так. Вообще, это мировоззренческого уровня вещь.

это продолжает быть деревом.
Что значит фраза мировоззренческая вещь, или все посчитано точно или мы смотрим на картину получившегося исходя из наших взглядов.

Признать, что полученные данные это вероятность того, что было в истории, а не выяснение того как это было - это очень большой шаг.

Особенно на фоне того, что все полученные данные -результат опытов на современных геномах, ископаемые доступны примерно 150 тыс лет и это в основном то что сохранилось в костях, то есть не простейшие.

Морфологов тут прямо Гельфанд по стенке размазывает, а между тем им доступен материал такого уровня древности про который генетики могут только мечтать. Окаменелости сотен миллионов лет, например. Не лучше ли подружиться и использовать оба метода?

Мне кажется вероятность приближения к настоящей исторической правде в этом случае выше.


Про геномы окаменелостей не совсем понятно:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38346181/

Геномы, окаменелости и одновременный рост современных птиц и цветковых растений в позднем меловом периоде
2024 12 февраля.
Аннотация

ЦитироватьФилогения и сроки распространения неоавианской радиации остаются спорными, несмотря на недавний прогресс. Мы проанализировали геномы 124 видов из всех неоавианских отрядов, используя данные из 25 460 локусов, охватывающих четыре класса ДНК, включая 5756 кодирующих последовательностей, 12 449 консервативных неэкзональных элементов, 4871 интрон и 2384 межгенных сегмента. Мы провели комплексный анализ чувствительности, чтобы учесть гетерогенность различных классов ДНК, что привело к созданию оптимального дерева Неоавов с высоким разрешением. Эта филогения представляет собой новую неоавианскую дихотомию, включающую две монофилетические клады: ранее признанные наземные птицы (Telluraves) и недавно описанные водные (waterbirds и их родственники). Анализ молекулярного датирования с использованием 20 калибровок ископаемых показывает, что диверсификация современных птиц началась в позднем меловом периоде и подверглась постоянному излучению через границу КПГ, одновременно с ростом покрытосеменных, а также других основных групп кайнозойских животных, включая плацентарных и многотуберкулезных млекопитающих. Катастрофа KPg оказала ограниченное влияние на эволюцию птиц по сравнению с палеоцен-эоценовым тепловым максимумом, который вызвал быструю диверсификацию морских птиц. Наши результаты показывают, что эволюция современных птиц следовала медленному процессу постепенности, а не быстрому процессу прерывистого равновесия, с ограниченным перерывом в результате катастрофы KPg. Это исследование помещает эволюцию птиц в новый контекст среди позвоночных, имеющий последствия для эволюции биоты Земли.

вот интересно становится, что конкретно делается в таком исследовании.

Анализ молекулярного датирования с использованием 20 калибровок ископаемых показывает, что диверсификация современных птиц началась в позднем меловом периоде...

Меловой период (142 – 65 млн л. н.).
сохранение ДНК
https://ru.wikipedia.org/wiki/Секвенирование_древней_ДНК

При низких температурах деградация ДНК идет медленнее, что обеспечивает хорошую сохранность ДНК в образцах, найденных в районе вечной мерзлоты. Однако считается, что даже в идеальных условиях ДНК не может сохраняться на протяжении более 1 млн лет

Может есть популярные описания...

первая мысль которая возникает -взяты птицы с геномом доступных тысяч лет, вычислена по математическим моделям динамика мутаций, она расчетно перевернута  в прошлое
но может не так все происходит.

Цитата: Шаройко Лилия от мая 07, 2024, 18:55:15Не лучше ли подружиться и использовать оба метода?

А на каком мировоззренческом "уровне"?
  Вот вопрос от явного неуча: насколько допустима филогенетическая псевдоморфоза?
  Все древние фоссилии являются минеральными псевдоморфозами. Возведя псевдоморфизм в учение, получим, что в выделяемую "временную колонку" морфических не то гомологов, не то аналогов, встраиваются "филогенетики" из сторонних экосистем. Получаем чудо-юдную классику адаптогенеза к среде: акула-ихтиозавр-дельфин.

К сообщению:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg272732.html#msg272732

Нью-Йоркская декларация о сознании животных: что значит быть летучей мышью?
https://neuronovosti.ru/nyu-jorkskaya-deklaratsiya-o-soznanii-zhivotnyh-chto-znachit-byt-letuchej-myshyu/

P.S. Всё тащить не стал (там многое повторяется), только цитату с упоминанием, что проводятся конференции:

Цитировать4-9 мая 2024 года в городе Катманду в Непале проводится Вторая конференция по сознанию животных "Как изучать и понимать нечеловеческое сознание" ("How to Study and Understand Non-Human Consciousness"), организуемая Константином Анохиным, академиком РАН и директором Института перспективных исследований мозга МГУ имени М.В. Ломоносова. Во Второй Конференции принимают участие 27 спикеров, имена 11 из которых мы можем найти под Нью-Йоркской Декларацией (помимо Константина Анохина это, в том числе, Ева Яблонка, израильский генетик и эволюционный биолог и философ Вальтер Веит (Walter Veit) из Великобритании). Впрочем, есть там и противники декларации. Эта конференция посвящена поиску подходов, экспериментов и тестов для изучения нечеловеческого сознания. Ее можно считать следующим этапом в исследовании проблемы: на предшествовавшей ей Первой Конференции по Сознанию Животных (1-5 мая 2023 года), были поставлены вопросы эмпирического и теоретического определения круга явлений, относимых к области сознания.

ЦитироватьЦитата: Шаройко Лилия от мая 07, 2024, 18:55:15
Не лучше ли подружиться и использовать оба метода?

Цитата: василий андреевич от мая 09, 2024, 09:32:56А на каком мировоззренческом "уровне"?
  Вот вопрос от явного неуча: насколько допустима филогенетическая псевдоморфоза?
  Все древние фоссилии являются минеральными псевдоморфозами. Возведя псевдоморфизм в учение, получим, что в выделяемую "временную колонку" морфических не то гомологов, не то аналогов, встраиваются "филогенетики" из сторонних экосистем. Получаем чудо-юдную классику адаптогенеза к среде: акула-ихтиозавр-дельфин.

У меня в этой фразе была простая мысль, Гельфанд описывает только недостатки морфологического подхода и только достоинства нового метода. При всем к нему уважении(мне очень нравились его беседы со Штерном по возникновению самой первой жизни и описания первых рибозимов)это не спортивно.
У морфологии есть преимущество прямого контакта с самыми древними настоящими костями или окаменелостями, или слепками с камней где геном не взять, а у филогенетики есть преимущество молекулярных исследований, в тех временных периодах где это доступно,  и расчет скорости мутаций.

Кроме того Гельфанд в беседе описывает ситуации изоляции, которые могут быть исследованы по динамике ландшафтов, например для животных по истории растений(по трофическим цепям), истории смены температур и процентного содержания кислорода или других рулящих атмосферных газов.

Вся информация вместе и дает более менее равновесное отражение истории, конечно насколько возможно, со временем она будет меняться при появлении новых вводных, мне кажется, все привыкнут к динамике, со временем она будет убыстряться и  в течение одного поколения ученых будет происходить смена картин с новыми методами. В прошлом столетии каждый шаг был революцией и была борьба поколений и устоявшихся представлений.

У морфологического подхода, насколько я представляю ситуацию, есть уже примерная общая картина эволюционного древа, а у нового метода только отдельные прорисованные ветки, там, где исследования уже проведены, но это, возможно, пока небольшая часть всей эволюции.

Когда нет общей картины это собирание пазла намного более трудная задача. Даже если устоявшаяся картина мешает новым прорисовкам веток в деталях, в целом она помогает ориентироваться.

Пускай до признания вместо древа сети или сочетания того и другого(древа, которое местами переходит в сеть слияний гибридов) еще как до луны пешком. И может гибридизация не станет никогда настолько множественным фактором, что ее будет иметь смысл картографировать.

Все равно, корректировки филогенетического подхода к уже существующему древу могут быть наложением на общую картину и постепенно равновесный новый взгляд и новое мировоззрение описывающее эволюцию могут теоретически использовать максимально всю информацию полученную с этих двух источников и тех, которые, не сомневаюсь, появятся в будущем.

Еще пример Гельфанда по лингвистике, это мне не совсем понятно, вроде бы наоборот, диалекты отдельных поселений времен первых городищ объединялись со временем в языки государств при формировании народов и наций.
Конечно, при имеющихся основных течениях языковых семей, они местами-временами разделялись, местами и временами срастались. Но я плохо пока представляю это направление, ничего не утверждаю.

Цитата: Шаройко Лилия от мая 10, 2024, 19:19:02У меня в этой фразе была простая мысль, Гельфанд описывает только недостатки морфологического подхода и только достоинства нового метода.

Я эту мысль понял и только развил до идеологических "высот", о чем, собственно, Гельфанд и сетует.
  Смотрите, составлено морфо-древо, претендующее на генетическое, но таковым, зачастую, не оказывающееся. Я это подчеркнул гротеском о "чудо-юде-рыбе-кит". В чем суть дела?
  На морфо древе всюду "дырки" обозначаемые пунктирами тех переходных видов, которых нет между крупными таксонами, и это высвечивает камень преткновения о макроэволюционных "трансформерах". Филогенетика "затыкает" эти дырки так, что последовательная линия становления морфы складывается из пришлых типов строения, а не является отбором мутаций одного типа.

  Перекидываем для удобства понимания к человеку, эволюционный путь которого, таким образом, никогда не был последовательной цепочкой становления конкретного исходного вида. И не надо сразу кидаться на меня с кулаками после такого заявления 
  Свою глупость я скажу так, что особи для гибридизации подбираются "на небесах", т.е. на уровне слияния потенциальных функций вероятности.
  Как это?
  Надо придумывать модели. Например, в регионе перекрытия популяций из близкородственных видов возникают условия конкуренции, что означает рождение неблагоприятной среды выживания. Если сказать просто ОТБОР, то это будет означать выигрыш одной популяции за счет уничтожения другой. Но мы знаем, что биота в неблагоприятных условиях прибегает к неотении. И если взрослые представители враждующих популяций скрещиваться не могут по биологическим причинам, то этот запрет не будет распространяться на неотенических деток и внуков.
  Иначе, для гибридизации особым вариантом "полового отбора" годятся наиболее инфантильные особи, которые дадут то "слабое потомство", которое уже не сможет выживать в условиях, привычных для их родителей. А непривычные условия - это самоодомашнивание.

Моя мысль не заключалась в той фразе, которую Вы цитируете

Она была простая, но длинная, включает весь текст ниже приведенной Вами цитаты.

В принципе по Вашему тексту дальше возражений особых нет, кроме того, что я не сторонник метода придумывания моделей. Я наоборот думаю, что собрание всей возможной доступной информации складывается в модель естественным образом, интуиция формировавшая такие модели миллиарды лет (начиная с первых ионных каналов у простейших) сама все собирает оптимально. Но каждая новая модель всегда временная, так как информация о мире у исследователя всегда не полная.

Никакого особого смысла докапываться к старым моделям с объяснением того, где именно находятся их недостатки я не вижу, точнее это можно конечно делать, но лучше усилия тратить на формирование новых картин истории с появлением каждой порции новой полученной научной информации.

То есть понятно, что модели эволюции сформированные на отрывочных данных могут устанавливать вымирания там, где на самом деле происходили мутационные преобразования или даже скрещивания и гибридизация, но это пока неизбежно.

Если у нас киты по филогенетическим данным оказались в одном отряде с жирафами, то в изменениях сотен миллионов лет как бы вымершего предыдущего товарища узнать практически невозможно. В принципе можно сказать, что вид вымер как категория именно таких морфологически и генетически устроенных существ.
Но не потому, что он не оставил потомков, а потому что эти потомки настолько изменились, что уже не смогли бы скрещиваться с теми особями с которых начался старт преобразования одного вида в другой.

А так как выборки из истории в виде материальных останков составляют какую нибудь условно одну триллионную процента всего биоразнообразия истории мира, то понятно, что созданное нами отражение в зеркале наших моделей кривое весьма


Но это не значит, что нужно прекратить формировать такие временные несущие конструкции(очередные модели всей эволюции), как это делается в строительстве для создания сложных архитектурных вещей, они неизбежны для построения все более подробной общей картины эволюции.

Когда эти картины будут быстро меняться, так как новая информация будет поступать со все большей скоростью, то никто уже не будет заморачиваться тем, чтобы описывать как и почему предыдущая модель была ошибочна.

Думаю, даже  уже можно начинать сейчас так делать.

Цитата: Шаройко Лилия от мая 11, 2024, 11:05:02Моя мысль не заключалась в той фразе, которую Вы цитируете

Она была простая, но длинная, включает весь текст ниже приведенной Вами цитаты.

Так я и процитировал именно "старт". Далее, если грубо, то акцент на том, что морфологические классификации (модель древа) рушатся под натиском "генетических теорий". Получаем "рваный филогенез", в дырках которого оказываются пришельцы из иных таксонов.
  В идеальной простоте сие означает, что зайки не развиваются прогрессивно, если между "траекториями прогресса" не встраиваются лисички. Генетически зайки с лисичками не скрещиваются, но дают устойчивую конвергенцию, термин для которой можно употребить симбиоз.
  Получаем, что от ствола условного древа отелялись не зайки и лисички, а "зайко-лисы".

Про зайко-лис, Василий Андреевич предлагаю это и некоторые вещи по термодинамике и энтропии попытаться обсудить в Вашей теме про Генералиста( я кстати вообще пока не понимаю что это, а Вы часто этот термин размещаете. Предварительно мне кажется что это созданный Вами термин, аналог основного тренда, ведущих систем и тп.).
Ну и заодно можно прояснить некоторые моменты которые я не знаю в физике а Вы в биологии. Думаю можем подтянуть уровень знаний и пониманий этих наук. Там чего-то Дарвинист ругался как то тотально, но я не поняла почему. Или можно все это обсудить в любой другой Вашей или моей теме.

Здесь же как то сложилась практика в основном размещения именно новостей, наверное должны быть темы где обсуждений минимум, а в основном излагаются события, происходящие в мире самой науки, предлагаю поддержать эту традицию

Синтетический аналог пигмента крови поможет создавать устройства для хранения больших объемов данных

ЦитироватьУченые впервые получили магнитно-активное соединение на основе синтетического аналога пигмента, входящего в состав гемоглобина крови, и иона металла диспрозия. Благодаря тому, что это соединение в миллиарды раз меньше магнитов, используемых в современной технике, на его основе можно будет создавать миниатюрные устройства для записи и хранения информации, молекулярные датчики и сенсоры. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале CCS Chemistry.




Кристаллическая структура комплекса аналога порфирина с диспрозием
© Максим Фараонов/ФИЦ ПХФ и МХ РАН

Современные компьютерные процессоры на основе микросхем практически достигли пределов мощности. Это объясняется тем, что для хранения и обработки информации в них служат транзисторы — элементы, которые генерируют, усиливают и преобразуют электрический ток. Объем информации, который может хранить и обрабатывать устройство, определяется тем, сколько в нем размещается транзисторов, — например, в современном компьютере их более 16 миллиардов. Каждые два года количество транзисторов в устройстве увеличивается вдвое, поэтому, чем большая требуется память и скорость работы, тем более габаритным получается устройство. Чтобы уменьшить размеры электроники, в последние десятилетия ученые развивают технологию, позволяющую хранить информацию с помощью не электрических зарядов, передаваемых между транзисторами, а магнитных моментов электронов — по сути, очень маленького (на уровне отдельных атомов) магнитного поля. Эта технология помогает управлять зарядами с помощью переключения магнитного поля, что в будущем позволит сделать электронные устройства миниатюрнее и при этом увеличить их производительность и скорость обработки информации. Все потому, что в качестве магнитов, создающих магнитное поле, можно использовать отдельные молекулы, например соединения металлов с органическими остатками (лигандами). Такие соединения позволяют «переключать» свою намагниченность внешним магнитным полем.

Одно из перспективных веществ, на основе которого можно создать «молекулярный магнит», — порфирин. Это органический пигмент в виде четырех колец, который входит в состав гемоглобина крови и участвует в переносе кислорода благодаря тому, что соединяется с ионом железа. Однако между кольцами порфирина можно разместить не только ион железа, но и другие металлы, что позволит изменять его магнитное состояние.

Ученые из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка) с коллегами создали магнитно-активное соединение на основе гемигексафиразина — синтетического аналога порфирина. Это соединение имеет больший размер, чем природный порфирин, что потенциально удобно для получения проводящих соединений на его основе. Кроме того, он может занимать несколько положений в координационной сфере атома металла, а также вмещать в центральную полость несколько металлов. Все это позволяет варьировать и подстраивать магнитные свойства молекулы в широком диапазоне. Авторы ввели в структуру этой молекулы редко встречающийся в земной коре серебристый металл диспрозий, способный создавать магнитное поле при температурах от 27°С до 1627°С. Благодаря этому свойству его используют в электронике для создания устройств хранения данных: жестких дисков и флеш-накопителей.

В результате авторы синтезировали вещество, в состав которого входят кольца гемигексафиразина (лиганда) с ионом диспрозия. Затем исследователи получили кристаллы этого соединения. Анализ структуры полученных веществ показал, что каждое кольцо лиганда не могло «вместить» в себя больше одного атома диспрозия, и это позволило избежать лишних магнитных связей.

Благодаря способности намагничиваться в широком диапазоне температур подобные соединения могут использоваться для создания новых устройств записи и хранения больших объемов информации, молекулярных датчиков и сенсоров. Так, записывать информацию можно будет, намагничивая ионы диспрозия в молекуле. При этом, поскольку собственные моменты вращения электронов атомов диспрозия выравниваются вдоль линии магнитного поля, материал сохранит свою намагниченность и после его отключения, что обеспечит сохранение данных.

Кроме того, на примере комплекса гемигексафиразина с диспрозием исследователи получили более детальное представление о том, как взаимодействуют органические лиганды с ионами металлов, что поможет разрабатывать новые магнитные материалы.

«Ранее наши коллеги синтезировали соединение на основе аналога порфирина и одного атома диспрозия на поверхности золота. В этой работе мы показали, что синтез молекул с диспрозием в растворе тоже приводит к комплексу с одним атомом металла. Выявленная нами закономерность дает толчок к развитию магнитных материалов. Мы планируем продолжить эту работу и развивать предложенный подход, в частности "собрать" и исследовать соединения, содержащие другие металлы. Это позволит менять их намагниченность, например, с помощью изменения температуры», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Максим Фараонов, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории перспективных полифункциональных материалов Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН.

В исследовании принимали участие сотрудники Института физики твердого тела РАН (Черноголовка), Ивановского государственного химико-технологического университета, Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН (Иваново), Института перспективных исследований в области химических наук (Испания).

Еще добавка, может ее потом в теме про компы небольшим фрагментом разместить...

Гидрогелевый робот поможет создавать гибкие хирургические инструменты

ЦитироватьУченые создали мягкого гидрогелевого робота в виде пластинки, способного принимать вид лепестка розы. Робот состоит из двух материалов, которые по-разному набухают в теплой воде и благодаря этому меняют форму. Авторы также показали, что, варьируя взаимное расположение материалов, можно добиться разных движений — изгиба не только в виде лепестка, но и спирали, захватчика (руки захвата) и других форм. Подобные устройства можно использовать при создании гибких хирургических инструментов, способных захватывать, например, имплантаты, и переносить их в нужное для установки место в организме. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Materials Today Communications.



Мягкие роботы, изготовленные на основе гидрогелевых материалов — полимеров, хорошо впитывающих воду, — перспективны для использования в электронных устройствах, датчиках и медицинских приборах. Так, благодаря своим механическим свойствам и биосовместимости мягкие элементы на основе гидрогелей могут применяться при установке имплантатов, для формирования искусственных мышц и электронной кожи, а также при создании микроманипуляторов для хирургии.

Кроме того, если в составе гидрогеля скомбинировать несколько видов материалов, которые будут по-разному изменять свои свойства под воздействием внешних стимулов, например, кислотности среды, температуры, магнитного поля, света или других условий, то можно сделать так, что гидрогель будет двигаться — изгибаться, скручиваться, переворачиваться — то есть добиться сложносоставных движений. Точно настроить «гибкость» гидрогелевых роботов можно с помощью 3D-печати, нанося «узор» из разных материалов с точностью до тысячной доли миллиметра. На данный момент исследователи работают над созданием узоров, позволяющих получать мягких роботов с разными формами и типами движений.

Ученые из Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (Москва) и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка) разработали однослойного гидрогелевого робота, который, находясь в воде, может изменять свою форму при температуре, близкой к температуре тела человека (37–40°С). При комнатной температуре робот имеет вид пластинки, а при нагревании сворачивается подобно тому, как это делают листья папоротника или лепестки розы.

Чтобы добиться таких движений, исследователи синтезировали два типа чернил: термочувствительные на основе биосовместимого полимера и магнитные на основе соединений железа. Авторы нанесли чернила на силиконовую подложку, формируя узор в виде плоской 2D-спирали. Готовую гидрогелевую пластинку исследователи поместили на 30 секунд в воду, нагретую до 37°С и имитирующую внутреннюю среду организма человека. Благодаря тому, что один из компонентов гидрогеля был чувствителен к температуре, в таких условиях эта часть гидрогелевого слоя обратимо меняла форму, образовывая 3D-объект заданной структуры, похожий на лепесток розы.

Изменив начальный «узор» со спирали на чередующиеся полосы, исследователи получили робота, по форме напоминающего руку, способную захватывать предметы. Регулируя количество и ширину полос, а также угол их расположения относительно главной оси материала, ученые смогли контролировать степень сворачивания полученных гидрогелевых листков. Чем короче были полосы, тем сильнее изгибался материал. В то же время, благодаря магнитным полосам в составе материала авторы могли перемещать роботов в пространстве, действуя на них магнитом. Способность таким образом передвигать гидрогель позволит точнее контролировать движения хирургических инструментов на его основе. В целом устройства на основе материала, способного одновременно изгибаться и двигаться под действием магнитного поля, найдут широкое применение в микрохирургии, требующей аккуратных захватываний объектов.

«В настоящее время создание мягких манипуляторов для хирургии — актуальная задача. Их можно использовать, например, при установке имплантатов, извлечении тромбов, а также во время операций для перемещения тканей», — отмечает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Беляева, инженер Московского государственного технического университет имени Н.Э. Баумана.

«В наших следующих работах мы планируем печатать более сложные узоры и формировать различные типы движений за счет внедрения новых чернил с ионной проводимостью, а также повышать точность 3D-печати», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Софья Морозова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Московского государственного технического университет имени Н.Э. Баумана.

В Сеченовском Университете пересадили лабораторной мыши фрагмент печени, напечатанной на биопринтере

ЦитироватьПосле оценки результата вмешательства разработанную технологию создания органа протестируют на большем количестве животных.

Ученые Института регенеративной медицины Научно-технологического парка биомедицины Первого МГМУ имени И. М. Сеченова пересадили лабораторной мыши конструкт печени, напечатанной на 3D-биопринтере. Сейчас ученым предстоит оценить результаты вмешательства и подготовиться к масштабному эксперименту на большем количестве животных. Цель исследователей – разработать подход к формированию биоэквивалента печени, способного решить проблему нехватки донорских органов, а также создать так называемую «печень-на чипе» – устройство, которое позволит использовать меньше животных при испытании лекарств. Исследование проводится в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

В Сеченовском Университете Минздрава РФ провели первые испытания микроконструктов печени, полученных методом 3D-биопечати. Конструкт, разработанный учеными Института регенеративной медицины, состоит из двух компонентов – гидрогелевой системы и органоидов. В качестве основы биочернил использовали гидрогель на основе внеклеточного матрикса печени, сохраняющий состав и структуру белков нативного органа. Второй компонент – органоиды – структурные единицы формируемой печени, способные к росту и самоорганизации. В их основе – три типа клеток: гепатоциты (клетки паренхимы печени), а также мезенхимные стромальные и эндотелиальные клетки, которые необходимы для поддержания гепатоцитов и формирования кровеносных сосудов.



«Такие особенности делают микроконструкты печени релевантными для моделирования процессов регенерации и применения в качестве платформы для тестирования лекарственных препаратов, – рассказала руководитель дизайн-центра «Биофабрика» Института регенеративной медицины Полина Бикмулина. – А в долгосрочной перспективе возможно использование разработанной технологии формирования биоэквивалента печени для создания органов для трансплантации людям».

Для проведения операции ученые выбрали наиболее щадящий вариант вмешательства – «пациентке» заместили лишь фрагмент ее собственного органа. Дальнейшая задача исследователей – проанализировать результаты эксперимента. В частности, оценить качество фиксации конструкта, реакцию на него окружающих тканей и множество других параметров. В ближайшее время они проведут еще несколько подобных вмешательств – для подготовки к масштабному эксперименту.

«Такие эксперименты  в мире проводят несколько научных групп, – отметил научный руководитель Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского Университета Петр Тимашев. – Но получить полноценный орган для трансплантации человеку пока не удалось. С этой точки зрения нам тоже предстоит еще очень большая работа. Сейчас мы в тестовом режиме имплантировали лабораторной мыши конструкт, чтобы отработать этапы хирургической операции. Но этим летом у нас запланирован масштабный эксперимент с участием такого количества животных, чтобы результаты были статистически значимыми».

Еще одна задача ученых – разработать in vitro систему для тестирования лекарств – так называемую «печень-на-чипе». Такое устройство способно реагировать на различные лекарства подобно настоящему органу, что позволит исследователям предугадывать реакции клеток печени человека на лекарственные вещества и другие агенты.

«Сегодня проведение доклинических исследований на лабораторных животных – необходимый этап при создании новых лекарств, – объяснила доцент, заведующая лабораторией прикладной микрофлюидики Института регенеративной медицины Анастасия Шпичка. – Но с точки зрения гуманного к ним отношения во всем мире стараются активно развивать направления, связанные с разработкой систем типа «орган-на-чипе».

«Напечатанные на биопринтере конструкты печени мы в том числе тестируем для их создания. Они позволят ускорить доступ пациентов к новым лекарствам и снизить необходимость в исследованиях на животных», – заключила специалист.

Про печень на чипе - это позволит кроме дешевизны сократить количество ежегодно убиваемых самыми садистскими способами лабораторных животных.
Ну и печень - это самый частый орган, который указывается в описании лекарственных препаратов как получающий осложнения в результате лечения.

Описан необычный случай гибридного видообразования у бабочек
https://elementy.ru/novosti_nauki/434228/Opisan_neobychnyy_sluchay_gibridnogo_vidoobrazovaniya_u_babochek

ЦитироватьМежвидовая гибридизация иногда приводит к появлению новых видов не только у растений, но и у животных. Генетические основы этого процесса изучены слабо. Анализ геномов южноамериканских бабочек показал, что вид Heliconius elevatus возник 180 тысяч лет назад в результате гибридизации H. pardalinus и H. melpomene.

Гибридный вид унаследовал от первого родительского вида 99% генома, а от второго лишь 1%, однако в этом одном проценте сконцентрированы важные гены, связанные с экологической специализацией, окраской крыльев, выбором брачного партнера и репродуктивной изоляцией. Гибридный вид продолжает обмениваться генами с H. pardalinus, но не сливается с ним, по-видимому, благодаря отбору, который отсеивает особей с неполным комплектом признаков, унаследованных от H. melpomene.

Ранее предполагалось, что отбор может справиться с такой задачей, только если ключевые гены собраны в небольшое число кластеров («островков видообразования») и защищены от рекомбинации инверсиями. Но у H. elevatus островков видообразования много, а инверсий нет. Исследование показало, что возможные сценарии симпатрического видообразования более разнообразны, чем считалось.

Цитировать
Рис. 1. Генеалогия гибридного вида Heliconius elevatus. Горизонтальными стрелками показан привнос генов в результате межвидовой гибридизации. Вид H. elevatus сформировался в результате скрещивания H. pardalinus с H. melpomene. Имея всего 1% генов H. melpomene и 99% генов H. pardalinus, гибридный вид продолжает обмениваться генами с H. pardalinus, но не сливается с ним. Рисунок из обсуждаемой статьи

ЦитироватьИсточник: Neil Rosser, Fernando Seixas, Lucie M. Queste, Bruna Cama, Ronald Mori-Pezo, Dmytro Kryvokhyzha, Michaela Nelson, Rachel Waite-Hudson, Matt Goringe, Mauro Costa, Marianne Elias, Clarisse Mendes leres de Figueiredo, André Victor Lucci Freitas, Mathieu Joron, Krzysztof Kozak, Gerardo Lamas, Ananda R. P. Martins, W. Owen McMillan, Jonathan Ready, Nicol Rueda-Muñoz, Camilo Salazar, Patricio Salazar, Stefan Schulz, Leila T. Shirai, Karina L. Silva-Brandão, James Mallet & Kanchon K. Dasmahapatra. Hybrid speciation driven by multilocus introgression of ecological traits // Nature. 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07263-w.

Обезьяньи различия половых хромосом
https://www.nkj.ru/news/50384/
Y-хромосомы человекообразных обезьян сильно отличаются повторами и палиндромами, которые помогают «игреку» оставаться в рабочем состоянии.

ЦитироватьДо последнего времени в человеческом геноме сохранялись довольно крупные непрочитанные куски. Мы рассказывали, почему эти белые пятна так долго оставались незакрытыми: главная причина была в том, что некоторые последовательности ДНК трудно точно прочесть, а потом трудно правильно встроить в целый геном. Многие непрочитанные куски принадлежали Х- и Y-хромосоме. И вот сейчас, с развитием научных методов, непрочитанное удалось прочитать.

Но раз теперь мы можем читать прежде трудночитаемое, значит, можно обратить внимание на соответствующие геномные куски наших ближайших родственников, то бишь человекообразных обезьян. Эту работу проделали множество исследователей из разных научных центров; были среди них и сотрудники Высшей школы экономики и Института молекулярной генетики РАН. В статье в Nature они сравнивают половые хромосомы двух видов шимпанзе, обыкновенного и карликового (бонобо), двух видов орангутанов, калимантанского и суматранского, и гориллы. Кроме того, исследователи также прочитали половые хромосомы сиаманга, который относится к гиббоновым обезьянам. Гиббоновых иногда называют малыми человекообразными: они близки к человеку, но не так сильно, как «главные» человекообразные.

Если сравнивать между видами, то «игрек» выглядит намного разнообразнее «икса», в том числе и по своим размерам. «Икс» варьирует от 154 млн букв (то есть четырёх видов нуклеотидов, которые образуют ДНК) у человека и шимпанзе до 178 млн у гориллы. «Игрек» же варьирует от 30 млн букв у сиаманга до 68 млн у суматранского орангутана. И даже если Y-хромосомы близки по размеру, в их «тексте» всё равно будут ощутимые различия. Х-хромосомы человека и шимпанзе похожи своими последовательностями на 98%, Y-хромосомы – всего лишь на треть.

На самом деле, такой изменчивости в Y-хромосоме следовало ожидать. У всех хромосом, кроме неё, есть пары, и даже Х-хромосома может оказаться парной – в клетках особи женского пола. Парность помогает исправлять дефекты: если в одной копии хромосомы возникает мутация (например, выпадает кусок гена), вторая копия служит шаблоном, чтобы восстановить первую. «Игрек» всегда без пары, все мутации, все дефекты в нём накапливаются и накапливаются, и, собственно говоря, даже непонятно, почему Y-хромосома дожила до наших дней.

Известно, что за миллионы лет развития млекопитающих вообще и приматов в частности размер мужской половой хромосомы сильно уменьшился, что дало повод некоторым исследователям спрогнозировать полное её исчезновение в будущем. Тут можно возразить, что «игрек» несёт гены, абсолютно необходимые для формирования половых клеток, и по этим генам видно, что они подвергаются очищающему отбору – то есть из популяции исчезают все модификации, которые ухудшают работу генов. Высокая важность генов «игрека» как будто говорит о том, что исчезнуть полностью мужской половой хромосоме не суждено. Однако нельзя сказать, что в природе такого вообще не происходит. Например, на свете есть рюкийская колючая мышь, у которой вообще нет Y-хромосомы, но самцы рюкийской колючей мыши всё равно остаются самцами.

Тем не менее, даже если учесть, что бракованные модификации важных «игрековых» генов вымываются из популяции, всё равно остаётся вопрос, как им удаётся работать. Представим, что в важный ген попала мутация, которая сделала его чуть хуже. Носитель гена оставит меньше потомства, и его дефектный ген будет представлен в меньшем числе копий по всей популяции. Но «меньше» и «больше» – понятия относительные. Что, если самца с дефектом окружают самцы, у которых дефекты в «игреке» ещё более серьёзные? Тогда преимущество будет всего лишь у наименее дефектной хромосомы. А поскольку вредные мутации случаются чаще, чем полезные, легко представить, как Y-хромосома становится всё более и более нефункциональной.

Тем не менее, у генов «игрека» есть способы противостоять мутациям, и исследователи эти способы описывают. Во-первых, гены на Y-хромосоме часто присутствуют во множестве копий. При репликации (копировании) ДНК случается так, что определённый участок удваивается, причём удвоиться может целый ген и даже несколько генов. В «игреке» у приматов это происходило много раз. И теперь, даже если в одну копию гена попадёт мутация, другая копия подстрахует организм в половой функции. Потом, спустя много поколений, нормальная копия может ещё раз удвоиться, а дефектная исчезнуть.

Во-вторых, в Y-хромосомах приматов оказалось много палиндромных участков. Палиндром возникает, когда некая последовательность удваивается, но при этом встаёт рядом с оригиналом в обратном, инвертированном, палиндромальном порядке, как слова «кот–ток». Палиндромные последовательности позволяют исправлять мутации друг в друге. Таковы особенности молекулярных машин, обслуживающих ДНК: если последовательности прямые («кот – кот – кот»), то их нельзя использовать, чтобы исправить соседа, а если палиндромные, то одна последовательность служит шаблоном для исправления своей инвертированной копии. Можно сказать, что обилие палиндромов позволяет Y-хромосоме не слишком беспокоиться об отсутствии хромосомной пары.

Кстати, именно из-за обилия повторов и палиндромов человеческую Y-хромосому долго не могли прочесть полностью. Но когда прочли, оказалось, что даже у отдельных мужчин она заметно отличается как общими размерами, так и числом повторов отдельных генов: так, ген TSPY, участвующий в формировании сперматозоидов, у одного мужчины может быть в тридцати девяти копиях, а у другого, скажем, в двадцати трёх. С прочитанными половыми хромосомами человекообразных обезьян эволюция «икса» и «игрека» станет более ясной, и, возможно, у нас получится точнее предсказать не только судьбу мужского «игрека», но и узнать возможные – и пока что неизвестные – причины бесплодия, как мужского, так и женского.

Определены группы генов, ассоциированные с многоклеточностью у водорослей
https://elementy.ru/novosti_nauki/434229/Opredeleny_gruppy_genov_assotsiirovannye_s_mnogokletochnostyu_u_vodorosley
Международная группа ученых прочла более сотни новых геномов водорослей. Эти данные позволили провести тотальную «перепись» генов, давших разным группам водорослей возможность стать многоклеточными. Как выяснилось, у зеленых водорослей уже накопились генетические предпосылки для развития цветков и побегов, красные водоросли выиграли за счет новых метаболических решений, а к возникновению многоклеточности во всех группах водорослей причастны вирусы.

ЦитироватьМногоклеточность возникала более двух десятков раз за историю живого мира — и среди этих событий рекордсменами по числу независимых обретений многоклеточности являются водоросли (A. Knoll, 2011. The Multiple Origins of Complex Multicellularity). Эта собирательная группа включает в себя фотосинтезирующих эукариот разного происхождения и морфологии, относящихся к группам архепластид и страменопилов — как одноклеточных, так и многоклеточных. Группа архепластид включает в себя линии красных и зеленых водорослей, при этом последние являются близкими родственниками наземных растений (рис. 2). В группе страменопилов возникли бурые водоросли.


Рис. 2. Современное филогенетическое дерево эукариот максимально крупным планом — настолько крупным, что мы оказываемся на нем в одном «листочке» с грибами. Заметно, насколько разные эволюционные группы водорослей далеки друг от друга — несмотря на внешнее сходство. Рисунок из статьи F. Burki et al., 2019. The New Tree of Eukaryotes, с изменениями (использованы материалы сервисов biorender.com и mindthegraph.com)

Каждая из этих линий представлена как одноклеточными, так и многоклеточными представителями, и «изобретала» многоклеточность независимо несколько раз. Рекордсменом по изобретению примитивных форм многоклеточности являются вольвоксовые зеленые водоросли — в этом относительно небольшом таксоне примитивная многоклеточность независимо возникла минимум 2 раза, а дифференцировка клеток — 4 раза! Но если посмотреть на сложную многоклеточность с образованием крупных талломов со сложным тканевым строением, то успехи окажутся более скромными — по одному возникновению у красных, бурых и зеленых водорослей. Красные и зеленые макроводоросли появились очень давно даже по геохронологическим меркам — более 1 млрд лет назад, а среди бурых водорослей такие формы появились лишь 200 млн лет назад — в самом начале юрского периода.

До сих пор не решен вопрос, как дело было с наземными растениями — возможно, они «изобрели» многоклеточность отдельно от своих ближайших зелено-водорослевых родственников.

Так или иначе, разные группы водорослей конвергентно пришли к сходным многоклеточным формам.

ЦитироватьУ всех трех линий многоклеточных водорослей — красных, зеленых и бурых — в процессе эволюции значительно «разросся» генетический аппарат, связанный с перестройкой клеточных мембран и цитоскелета, установлением полярности клетки и специализацией клеток в сосудистой ткани. Эти процессы — самые фундаментальные для многоклеточного организма, так что и соответствующие геномные изменения ожидаемы. Все три линии водорослей также расширили арсенал транспортеров аминокислот с разветвленной цепью — белков, переносящих разветвленные аминокислоты через клеточную мембрану. Такое изменение также характерно для многоклеточных организмов, где затраты энергии и поглощение питательных веществ пространственно разделены.

ЦитироватьМожет показаться, что природа уже имела какой-то план на создание наземных растений и заранее запаслась соответствующими генами, но это не совсем так. Правильнее сказать, что зеленые растения в процессе своей эволюции использовали генетические «наработки», оставшиеся с предыдущих этапов развития и первоначально возникшие лишь для поддержания многоклеточности как таковой — просто их функции проаннотированы в базах данных по самому яркому их проявлению, которое нам довелось наблюдать. То, что зеленые водоросли в обсуждаемой работе выглядят так интересно, а красные и бурые водоросли более «скучно», не должно сбивать с толку — просто по чистой биологической случайности именно родственники зеленых водорослей стали предками наземных растений. Если бы реализовался альтернативный сценарий и такое случилось с красными водорослями — они наверняка представлялись бы нам нашпигованными генами развития цветка и реакции на фитогормоны. Ведь с самими цветками нас познакомили бы «красные» растения.

ЦитироватьПожалуй, самое интересное в этой работе — то, что часть генетического аппарата для поддержания многоклеточности могла быть привнесена в разные группы водорослей древними вирусами, которые их когда-то заражали и оставили фрагменты своей ДНК в их геномах. Родственники этих вирусов продолжают поражать водоросли и поныне — что напоминает ситуацию с ретровирусами, когда-то подарившими нам способность формировать плаценту и запоминать информацию — а сейчас вызывающими лейкемию и СПИД.

ЦитироватьИсточник: David R. Nelson, Alexandra Mystikou, Ashish Jaiswal, Cecilia Rad-Menendez, Michael J. Preston, Frederik De Boever, Diana C. El Assal, Sarah Daakour, Michael W. Lomas, Jean-Claude Twizere, David H. Green, William C. Ratcliff, Kourosh Salehi-Ashtiani. Macroalgal deep genomics illuminate multiple paths to aquatic, photosynthetic multicellularity // Molecular Plant. 2024. DOI: 10.1016/j.molp.2024.03.011.

Выход на сушу стоил позвоночным способности к регенерации
https://naked-science.ru/article/biology/land-life-no-regeneration
Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

ЦитироватьБольшую часть своей истории жизнь на Земле в действительности была исключительно «жизнью в воде». Ситуация начала меняться лишь в начале палеозойской эры, когда на суше показались первые примитивные растения — потомки зеленых водорослей, грибы и беспозвоночные вроде скорпионов.

Хордовые, а точнее — животные с позвоночником, выбрались на берег заметно позже, когда там уже была некоторая компания. Первые следы позвоночных на суше оставили «рыбоноги» (fishapod) вроде тиктаалика, переходного звена между рыбами и амфибиями.

Позднее именно позвоночные стали самыми крупными животными наземно-воздушной среды жизни и ключевым компонентом ее экосистем. От первопроходцев-земноводных (или амфибий) произошли рептилии, а затем млекопитающие и птицы. Однако господство позвоночных на суше обернулось для них утратой: они намного хуже регенерируют, чем так называемые анамнии (низшие позвоночные) и многие беспозвоночные.

Действительно, рыбы и амфибии с легкостью и довольно быстро отращивают крупные части своего тела в случае потери — скажем, если их кто-то откусил. Например, аксолотль может восстановить после ампутации конечности, сердце и даже головной мозг.

Совсем другое дело — рептилии и тем более птицы с млекопитающими. Есть лишь отдельные исключения вроде ящериц, способных к регенерации хвоста после утраты, в том числе намеренного отбрасывания. Остальные же наземные позвоночные (амниоты) не могут вернуть себе даже потерянный палец. Их возможности к самовосстановлению ограничены заживлением ран и «отращиванием» отдельных органов, например печени.

Ученые из ИБХ РАН и РНИМУ — авторы новой публикации в журнале Biology Reviews — решили выяснить, как связана потеря регенеративных способностей со сменой среды жизни. Исследователи предположили, что те резко снизились из-за появления у позвоночных новых признаков, которые были важнее для освоения суши: усложнения иммунитета, ороговения поверхности кожи, перехода к теплокровности (гомойотермии), а также увеличения размеров тела.

Эволюционная перестройка отразилась на геномах животных: они потеряли множество генов и регуляторных областей ДНК (энхансеров), которые помогали их предкам. Теперь такие ограничения зафиксированы в геномах высших позвоночных, включая человека.


Эволюционное древо позвоночных и различия в их способности к регенерации / © Andrey G. Zaraisky et al., 2024, www.ibch.ru

Ученые отметили, что животные разучились восстанавливать свой организм заметно раньше, чем растеряли нужные для этого гены. В общей сложности таких около 150 — у рыб и амфибий они нужны для ранней стадии регенерации, которая начинается сразу после травмы. В отличие от генов, которые включаются позднее, ранние гены регенерации не влияют на эмбриональное развитие организма, так что их удаление не привело к фатальным для животных последствиям.

Из новой статьи также следует, что самый перспективный способ восстановить конечность у человека — для начала создать ее эмбриональный зачаток. Его можно получить на основе индуцированных стволовых клеток с помощью тканевой инженерии. В дальнейшем такая «заготовка» должна вырасти в полноценную руку или ногу.

Цитата: https://naked-science.ru/article/biology/land-life-no-regenerationУченые из ИБХ РАН и РНИМУ — авторы новой публикации в журнале Biology Reviews — решили выяснить, как связана потеря регенеративных способностей со сменой среды жизни. Исследователи предположили, что те резко снизились из-за появления у позвоночных новых признаков, которые были важнее для освоения суши: усложнения иммунитета, ороговения поверхности кожи, перехода к теплокровности (гомойотермии), а также увеличения размеров тела.

Думаю, что дело здесь совсем не в том, что у млекопитающих и птиц появились биотические возможности, которые, "технически", было трудно совместить с регенерацией. Думаю, регенерация исчезла потому, что отсутствие регенерации стало давать больше преимуществ для выживания таксона. Поясню. Регенерация, грубо говоря, даёт возможность неудачным особям выжить. Т.е. тем, кто попадает под "каток". Для таксона лучше было бы, если бы таких особей вообще не появлялось. Т.к. регенерация требует времени и ресурсов. Отбор такие особи. постепенно, устраняет. Но чем лучше регенерация - тем хуже он это будет делать. А чем выше темпы эволюции - тем выше потребность в более быстром устранении отбором всяких недочётов. Млеки и птицы участвуют в более быстрых эволюционных процессах, чем их более примитивная братия. Вот они и утратили способность к регенерации.
  Такой вывод, потенциально, может иметь и практический смысл: дело не в технической сложности регенерации смой по себе, а в том, что она мешла более эффективной приспросабливаемости таксона. А, стало быть, больше шансов человеку её "оживить" у взрослых млеков.