Новости мира

Горчичная жгучесть появилась у растений не просто так, и не для нашего гастрономического удовольствия, а в результате эволюционной борьбы с гусеницами. Это доказали Крис Пайрс (Chris Pires) из Университета Миссури вместе с коллегами из нескольких научных центров Европы, США, Австралии и Канады.

Исследователи сравнили генеалогические деревья растений семейства Капустные, к которым относится горчица, и поедающих их бабочек-белянок, и выяснили, что эволюционная гонка вооружений между теми и другими началась довольно давно. Около 90 млн лет назад, по словам авторов работы, предок современной капусты, горчицы, редиса, васаби, хрена и прочих замечательных овощей научился синтезировать глюкозинолаты – вещества, токсичные для большинства насекомых. Именно они в большом количестве содержатся в горчичном масле.

Прошло несколько десятков миллионов лет, и бабочки нашли, чем ответить – у них появился белок, обезвреживающий токсины. Гусеницы белянок получили обширную и разнообразную кормовую базу, так что в семействе появились новые виды, кормящиеся на горьких и жгучих растениях. Теперь настал черёд самих растений, и они стали изобретать новые виды глюкозинолатов, используя в качестве сырья для их синтеза разные аминокислоты; сейчас этих веществ насчитывается около 120. Насекомым оставалось только совершенствовать своё умение обезвреживать токсин, приспосабливая свой биохимический аппарат к новым разновидностям глюкозинолатов.

Исследователям удалось не только соотнести историю появления новых видов с этапами биохимической войны, но и описать её генетический механизм, отмечается в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences. Обе стороны в ней использовали не столько единичные мутации в уже существующем гене, которые могли бы настроить его к новым условиям, сколько удвоение гена – с тем, чтобы его новая копия приобретала новые функции, тогда как оригинал мог продолжать работать, как раньше.

Стоит заметить, что для человека далеко не все глюкозинолаты жгучие, некоторые просто добавляют овощам своеобразную горечь и запах, впрочем, и жгучесть человек научился использовать к своему удовольствию. Наверно, можно только радоваться, что растения были так заняты войной с гусеницами, что не обращали внимание на то, что их едят ещё и люди.

Новые типы брони и робототехники инженерам поможет создавать необычная форма хвоста морского конька. Хотя у большинства животных с хвостом этот орган является мягким и круглым в сечении, хвосты морских коньков состоят из квадратных призм, окруженных костяными пластинками.

Чтобы выяснить, почему у этих рыб хвост приобрел аномальную форму, а также понять, какие преимущества он дает, Майкл Портер (Michael Porter) и его коллеги распечатали на 3D-принтере трехмерную модель этого органа, и сравнили ее с гипотетическим цилиндрическим образцом.

Ученые крутили и растягивали обе модели, а также били их молотком, Оказалось, что «квадратный» хвост лучше выносит растяжение, быстрее возвращается в первоначальную форму, лучше поглощает энергию и защищает позвоночник.

Кроме того, пишет strf.ru, выяснилось, что у квадратных призм больше площадь контактной поверхности при обхватывании объектов – это позволяет крепко держаться за них. Наконец, хвост морских коньков лучше сопротивляется деформации, чем его цилиндрический аналог.

Хотя хвост морского конька утратил способность помогать своему обладателю перемещаться в воде, он превратился в мощный и энергоёмкий хватательный механизм. Своим хвостом морской конек цепляется за водоросли и кораллы, поджидая проплывающую мимо добычу.

Согласно медицинской статистике, люди с заболеваниями периодонта (так называют комплекс тканей, соединяющих зуб с костью) чаще страдают и от болезней сердечно-сосудистой системы. Исследования Марии Феббрайо (Maria Febbraio) из Университета Альберты и её коллег из Кливлендской больницы помогают понять, почему так происходит.

Artery with cutaway section to reveal deposits of plague narrowing the passage for blood flow, illustrating the condition atherosclerosis. — Image by © Science Picture Company/Science Picture Co./Corbis

Многие, наверно, догадались, что тут дело не обходится без бактерий, ведь именно они вызывают львиную долю заболеваний зубов и слизистой рта. Если говорить о воспалении дёсен, то здесь одним из самых «популярных» микробов-возбудителей является Porphyromonas gingivalis. Когда ею инфицировали мышей, генетически предрасположенных к атеросклерозу, то у животных начинали активно появляться характерные изменения в стенках кровеносных сосудов, которые потом дают начало атероматозным бляшкам.

Бляшки формируются при активном участии иммунных клеток, при этом задействованы сигнальные молекулы, участвующие в запуске воспалительной реакции. Исследователям удалось найти клеточный рецептор CD36, с которым взаимодействует бактерия P. gingivalis. Белок CD36 посылает сигнал толл-подобным рецепторам – они отвечают за врождённый иммунитет и одними из первых срабатывают в ответ на инфекцию. Толл-подобные рецепторы стимулируют синтез интерлейкина-1бета (IL1B), который запускает воспаление.

Бактерии, сидя во рту, раздражают рецептор, понуждая клетки выбрасывать воспалительные сигналы, которые разносятся по кровеносным сосудам. Разумеется, уточняют авторы статьи в PLoS ONE, на которую ссылается nkj.ru, вредные бактерии в одиночку вряд ли сумеют спровоцировать атеросклероз, но, если человек к тому же ещё и неправильно питается, или курит, или просто генетически предрасположен, вроде тех экспериментальных мышей, то – почему нет?

Здесь стоит вспомнить ещё одну бактерию, называемую Streptococcus mutans – она тоже живёт во рту, и именно ей мы обязаны появлением зубного налёта. Выделяя кислоты, стрептококк разрушает зубную эмаль, и обычно бурная его деятельность в ротовой полости заканчивается визитом к зубному врачу. Но случается так, что S. mutans не ограничивается исключительно ртом. Если микроб проникает в кровь, он легко может добраться до сердца, и вот тут начинаются неприятности посерьёзнее, нежели зубной налёт. Стрептококк интенсивно размножается в сердце, предпочитая сердечные клапаны, что приводит к эндокардиту (воспалению внутренней оболочки сердца), чреватому смертельным исходом. Так что регулярная чистка зубов может защитить вас не только от кариеса, но и от серьёзных проблем с сердечно-сосудистой системой.

Область мозга, нейроны которой играют ведущую роль в формировании памяти о ежедневных событиях, определили Матиас Д. Айсон (Matias J. Ison) из университета Лестера (Великобритания) и Итзак Фрид (Itzhak Fried) из Калифорнийского университета в Лос-Анжделесе (США).

В частности, ученые исследовали медиальную височную долю, связанную с эпизодической памятью — способностью мозга вспоминать пережитые события, ситуации, состояния, например, неожиданную встречу со старым школьным другом в театре. Эпизодическая память «записывает» такие необычные события в очень быстрые узлы новых ассоциаций.

В ходе эксперимента международная команда исследователей смогла записать работу отдельных нейронов медиальной височной доли мозга человека и обнаружила, что клетки меняют характер своей деятельности, чтобы зафиксировать информацию о новых событиях в тот момент, когда они случились.

По словам доктора Фрида, это исследование заглядывает в самую суть процессов мыслительной деятельности человека и памяти, а именно в процесс формирования новых ассоциаций. Он говорит, что это базовая деятельность очень наглядна на уровне отдельных нейронов мозга человека. Итзак Фрил также отмечает, что запись деятельности даже одной клетки мозга среди множества нейронов, из которых он состоит, является большим технических достижением, возможность для которого имеется всего в нескольких точках мира.

В исследовании принимали участие 14 пациентов с тяжелыми формами эпилепсии, которые были госпитализированы в клинику Калифорнийского университета. Ученые подключили к их головам электроды, чтобы определить пораженные участки, для возможного хирургического вмешательства. На проведение этой работы ушло пять лет. Всего за это время было исследовано 600 нейронов медиальной височной доли. Испытуемым показывали два изображения: на одном из них человек, а на другом — место, с тем, чтобы смоделировать ситуацию случайной встречи с человеком в определенных условиях.

Пациентам было продемонстрировано около ста фотографий знаменитостей, животных и различных мест. Ученые в это время наблюдали за активностью отдельных нейронов, за тем, как мозг регистрирует изображения. На первом этапе исследований ученые смогли определить нейроны, которые реагируют на одну или несколько картинок. Затем ученые создали контекстуальные изображения, представляющие какую-либо персону в определенном месте: например, актера Клинта Иствуда (Clint Eastwood) у Пизанской башни и анализировали активность нейронов в то время как пациенты старались запомнить эту ассоциацию.

В работе исследовалась то, как работа одного нейрона соотносится с процессом усвоения новых контекстуальных связей в человеческом мозге. «Мы впервые смогли показать, что скорость, с которой кодируются в мозгу сложные ассоциации, совместима с формирования эпизодической памяти» — сказал доктор Айсон. Ученые предполагали, что они смогут зафиксировать некоторые изменения в работе нейронов. Но на удивление эти изменения были нерегулярными. В момент обучения нейроны иногда были очень «тихими», а иногда — очень активными.

Итзак Фрид сказал, пишет вебсайт MedicalXpress, что понимание основ формирования эпизодической памяти является центральной проблемой неврологии, и исследования в этой области очень важны, так как именно этот тип памяти нарушается у людей, страдающих болезнью Альцгеймера и другими нервными заболеваниями.

Антиприлипающую упаковку для майонеза создает норвежская компания Orkla, производящая продукты питания. Материал упаковки обладает свойством отталкивать от себя майонез, поэтому он будет весь вытекать из бутылочки, не оставляя следов. Разработчики надеются, что новая упаковка понравится людям, и они буду чаще покупать майонез. Тем более что скандинавы заключили сделку с американской фирмой Liquiglide по покупке антиприлипающего покрытия для упаковки, и это делает рыночные перспективы более благоприятными.

По словам представителей норвежской компании, эта упаковка придаст бренду уникальность. Хотя придется приложить усилия, чтобы рассказать людей о новом продукте и объяснить, что он натуральный. Фирма Liquiglide уверяет, что покрытие «совершенно безвредно» и соответствует стандартам безопасности, потому что «может быть сделано полностью из еды».

Подробности о материале не сообщаются, известно только, что для каждого продукта, будь то майонез, кетчуп или что-то еще, его нужно модифицировать. Внутри упаковки, пишет scientificrussia.ru, ссылаясь на информацию BBC News, создается «постоянно мокрая поверхность», которая позволяет продукту выскальзывать, не цепляясь за нее.

Liquiglide уже продала лицензию на упаковку американской компании-производителю клея Elmer. Фирма работает с 30 компаниями, включая владельцев крупнейших потребительских брендов США.

Настоящий глаз, по своей структуре мало чем отличающийся от глаз животных, нашли у одноклеточных организмов планктона канадские ученые. Океанологи раньше принимали этот орган хищных простейших за останки животного, съеденного этими микроорганизмами.

Исследователи продемонстрировали, что оцеллоид (глазоподобная структура) у динофлагеллят из группы варновиид (Warnowiid) состоит из органелл, напоминающих элементы глаза животных – хрусталик, роговицу, зрачок и сетчатку. Под микроскопом ученые рассмотрели, что мощную линзу окружают митохондрии (эти поставщики энергии внутри клетки приняли форму роговицы), а сетчатка выстроена из пластид, унаследованных от красных водорослей, древних симбионтов варновиид. У водорослей, как и у других растений, пластиды отвечают за извлечение энергии из солнечного света — в оцеллоиде же они перестроились на обнаружение света.

Функции оцеллоида науке пока неизвестны. Однако новая функция пластид заставляет предположить, что эти органы позволяют динофлагеллятам выслеживать добычу: они фиксируют, как меняется преломление света при его прохождении сквозь прозрачную «дичь». После этого хищнику становится понятно, в каком направлении двигаться.

«Внутренняя организация сетчатого тела напоминает поляризационные светофильтры на линзах камер и пленку на солнечных очках – это сотни мембран, выложенных параллельными рядами», – рассказывает соавтор статьи Брайан Леандер (Brian Leander).

Новое исследование, пишет strf.ru, демонстрирует экстремальный случай конвергентной эволюции: глазоподобные структуры возникли у животных и простейших независимо друг от друга, но с одной целью – определять интенсивность и направленность света.

Выражение «чувствую спинным мозгом» употребляют, когда есть ощущение необходимости принятия интуитивного решения. При этом предположение, что спинной мозг действительно может содержать собственные «знания», а не только получать команды от мозга головного, всерьёз высказывались редко.

Однако группе учёных под руководством Жульена Дойон (Julien Doyon) из Монреальского университета (Канада) удалось доказать, что некоторые движения человек «запоминает» именно спинным мозгом. Специалисты наблюдали за тем, как изменялся организм принимавших участие в исследовании людей во время обучения действиям, требующим разнообразных и отточенных движений, ― например, машинописи или игре на музыкальных инструментах. Процесс запоминания сопровождался некоторыми изменениями кровообращения, и учёные обратили внимание, что изменения эти в головном и спинном мозге проходили независимо. Это, по словам исследователей, заставляет взглянуть на роль спинного мозга по-новому.

На данный момент, пишет журнал PLOS Biology, удалось выяснить, что человек «запоминает» движения спинным мозгом на ранних этапах обучения. Для того чтобы выяснить, какую роль этот орган играет в дальнейшем, понадобятся дополнительные исследования. Однако учёные надеются, что и обнаруженная ими информация может значительно помочь при восстановлении человека после серьёзных травм.

Новый вариант устройства для активного отлова самок комаров (кровью питаются только самки) запатентовала Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко. Разработка важна, прежде всего, для обеспечения безопасности и эффективности противоэпидемических мероприятий.

В процессе привлечения и отлова при помощи существующих на сегодня приспособлений возникает ряд проблем – не обеспечивается жизнеспособность возбудителя, отлавливаются ещё и самцы комаров или другие насекомые или возникает вероятность того, что оператор сам будет укушен.

Новый вариант устройства состоит из трёх элементов: средства имитации теплового излучения человека, вакуумного захвата и средства имитации дыхания человека.

Средство имитации теплового излучения человека обеспечивает непрерывный спектр излучения в видимой и ИК-области. При этом две лампы поддерживают температуру 35-40°C (имитация теплового излучения человека) а две – обеспечивают сокращение продолжительности прогрева при температуре окружающей среды от 10 до 30°C. Их мощность (40-80 Вт) соответствует мощности теплового излучения «среднего человека» (мужчина, 30 лет, массой 70 килограммов). Средство имитации дыхания человека обеспечивает имитацию дыхания человека путем дозированного испускания углекислого газа в окружающую среду в течение 6 часов со временем выхода на рабочий режим не более 2 минут.

Устройство используется следующим образом. Вначале оператор надевает на себя средства индивидуальной защиты или использует реппеленты, обеспечивающие его безопасность, и выбирает место для отлова. Затем он подключает устройство к источнику энергопитания, запускает средство имитации дыхания человека, размещает на ИК-светофильтре марлевую салфетку и ждет прилета самок комаров. При посадке самок комаров на салфетку оператор включает вакуумный захват и с расстояния 5-7 сантиметров и засасывает насекомых в ловушку.

Данное устройство, сообщается на сайте Министерства образования и науки Российской Федерации, тестировалось с мая по сентябрь. Самки комаров, пойманные в марлевую ловушку, в ходе отлова (около 30 минут) сохраняли подвижность – то есть оставались живыми. После отлова ловушка с комарами помещалась в сумку-холодильник, температура в котором ― 2-6°C. При таких условиях комары сохраняли подвижность не менее 12 часов. А значит, возбудители инфекционных заболеваний, переносимые этими самками комаров, также оставались живыми.

Революцию в лечении дегенеративных заболеваний кожи может совершить новый неинвазивный метод стимуляции микросекундными импульсами электрических полей высокого напряжения.

Такие поля уже широко используются для консервирования пищевых продуктов, удаления опухолей и дезинфекции ран. Новая технология, предложенная учеными Тель-Авивского университета и Гарвардской медицинской исследовательской школы, вызывает усиленную секрецию коллагена и рост капилляров в проблемных участках кожи. При этом электрическое поле разрушает старые и поврежденные клетки, но сохраняет клеточный матрикс и стимулирует несколько факторов роста. Эксперименты на мышах показали, что электрическое поле вызывает активный рост нового эпидермиса и улучшает функции кожи.

В отличие от современных методик омоложения кожи, новая технология не повреждает внеклеточный матрикс и не приводит к образованию рубцов. Электрическое поле вызывает индукцию в наноразмерных дефектах на клеточных мембранах старых и поврежденных клеток. В результате эти клетки погибают, высвобождая факторы роста, которые усиливают метаболизм остальных клеток, генерирующих новые ткани.

В настоящее время, сообщает  CNews.ru, исследователи разрабатывают недорогой прибор для использования в клинических испытаниях. Если технология успешно пройдет испытания на людях,  начнется ее коммерческое использование. Прежде всего, новинка будет использоваться для лечения дегенеративных заболеваний кожи, от которых страдает треть населения планеты в возрасте старше 60 лет.

Новый вид свиней, имеющих вдвое более массивную мускулатуру по сравнению со своими обычными собратьями, создали ученые из Южной Кореи и Китая.  Разработчики надеются, что это будет первый ГМ-организм, одобренный для использования в животноводстве. От экспериментальных аналогов он отличается тем, что использует простую правку генов, а не смешение генетических материалов разных организмов.

Один из авторов разработки, молекулярный биолог Джин-Су Ким (Jin-Soo Kim) из Сеульского национального университета, отмечает, что правка генов работает так же, как и селекционный отбор, но намного быстрее. Животные с гипертрофированной мускулатурой уже используются в животноводстве, например селекционные бельгийские бело-голубые коровы. С помощью редактирования генов можно получить подобные породы без десятилетий селекционного отбора.

Новый штамм свиней имеет мутацию в гене миостатина (MSTN). Обычно MSTN подавляет рост мышечных клеток и предотвращает образование избыточной мускулатуры. Но в некоторых случаях у крупного рогатого скота, собак и людей работа MSTN нарушается, и мышечные клетки размножаются, создавая аномальное количество мышечных волокон.

Для создания мутации использовалась одна из самых перспективных методик редактирования генов — технология TALEN, которая использует фермент для резки ДНК и белок для редактирования генов. Ученые удалили  обе копии гена MSTN из клеток  эмбрионов свиней и создали 32 клонированных ГМ-поросят.

Полученные животные имеют гипертрофированную мускулатуру, но не содержат ДНК чужеродных организмов, что повышает шансы на одобрение со стороны регуляторов. В случае, когда к ДНК не добавляются новые элементы, отмечает CNews.ru, многие регуляторы, в частности в США и Германии, не считают необходимым применять особые меры контроля к ГМ-организмам.

Пока технология имеет серьезные недостатки. Отключение MSTN вызывает у животных проблемы со здоровьем. Только 13 из 32 свиней прожили 8 месяцев, и только две живы до сих пор. Этот недостаток можно устранить, если отключать только одну копию MSTN из двух, но тогда вес мускулатуры у ГМ-свиней будет меньший.