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Secondo le notizie del 15 luglio (lunedì), i principali contenuti di noti siti web scientifici stranieri sono i seguenti:

Sito web "Natura" (www.nature.com)

Gli scienziati lo hanno scoperto per la prima voltamammutcromosomi quasi completi

Circa 50.000 anni fa, un mammut morì in circostanze misteriose nella tundra siberiana.Nei campioni della sua pelle, i ricercatori hanno trovato cromosomi conservati in strutture tridimensionali (3D) incontaminate trovate in tempi antichi precedenti.Il DNAconsiderato impossibile nello studio.

Il team ha anche rivelato la struttura spaziale delle molecole di DNA del mammut e dei geni attivi sulla sua pelle, compreso un gene responsabile di conferire al mammut il suo aspetto peloso. La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Cell.

Circa 40 anni fa, gli scienziati scoprirono che frammenti di DNA potevano sopravvivere in antichi esemplari, comprese le mummie egiziane di migliaia di anni fa. Ma col passare del tempo, il DNA si degrada e subisce danni chimici, rendendo quasi impossibile ricostruire la struttura tridimensionale del genoma da questi frammenti. Nessuno ha tentato di studiare l'organizzazione dei cromosomi nei nuclei delle cellule antiche, a causa del presupposto che la struttura tridimensionale del DNA andrebbe persa nel tempo.

Per sfidare questa ipotesi, i ricercatori hanno condotto uno studio di nove anni alla ricerca di campioni di DNA antico ben conservati, trovando infine un cromosoma quasi completo in un campione di pelle di mammut lanoso portato alla luce dal permafrost siberiano. Questo mammut morì 52.000 anni fa. I ricercatori hanno analizzato la struttura dei cromosomi dei mammut, rivelando il ripiegamento della molecola di DNA e la sua organizzazione spaziale nel nucleo della cellula: due caratteristiche cruciali per determinare quali geni sono attivati ​​e per quanto tempo.

Il direttore delle scienze biologiche della Colossal Biosciences, una società americana di biotecnologia, ha affermato che il metodo descritto nell'articolo può anche aiutare i ricercatori ad assemblare un genoma completo di mammut. L'azienda sta lavorando per resuscitare il mammut.

Sito web "Science Daily" (www.sciencedaily.com)

1. Come le piante resistenti al freddo si adattano all'ambiente: le piante poliploidi possono accumulare mutazioni strutturali

Le piante resistenti al freddo come la Cochlearia si sono adattate bene al clima freddo dell'era glaciale. Alternando periodi caldi e freddi, si sono evolute molte specie del genere Cistus, che hanno portato anche a una proliferazione dei genomi. I biologi evoluzionisti dell'Università di Heidelberg in Germania, dell'Università di Nottingham nel Regno Unito e dell'Università di Praga nella Repubblica ceca hanno studiato l'impatto di questa duplicazione del genoma sul potenziale adattativo della pianta. I risultati mostrano che le piante poliploidi – specie con più di due serie di cromosomi – possono accumulare mutazioni strutturali con adattamenti locali che consentono loro di occupare ripetutamente nicchie ecologiche.

Il genere Lithospermum della famiglia delle Brassicaceae si è differenziato dai suoi parenti mediterranei più di 10 milioni di anni fa. Mentre i loro discendenti diretti si sono specializzati nell’affrontare lo stress da siccità, le alghe conquistarono gli habitat freddi e artici all’inizio dell’era glaciale, 2,5 milioni di anni fa. In studi precedenti, i ricercatori hanno studiato come le piante del genere Cistus si siano ripetutamente adattate alla rapida alternanza di periodi freddi e caldi negli ultimi 2 milioni di anni. Inoltre, alcune delle nuove specie di Cistus adattate al freddo hanno sviluppato pool genetici distinti che sono entrati in contatto tra loro nelle regioni fredde. Lo scambio di geni crea una popolazione con più set di cromosomi. Poiché le dimensioni dei loro genomi continuano a ridursi, sono in grado di occupare ripetutamente nicchie ecologiche nelle regioni più fredde.

Il presente studio ha sequenziato il genoma diploide di riferimento di una specie alpina del genere Cistus e ha ricostruito un cosiddetto pangenoma.Unisce insieme diverse sequenze genomiche, mostrando così l'ereditarietà tra individui e altre specieMutazioni . L'analisi di oltre 350 genomi di diverse specie di Lithospermum con diversi numeri di set cromosomici ha mostrato che i poliploidi in realtà mostrano variazioni adattative locali nella struttura del genoma più frequentemente rispetto alle specie diploidi.

Queste mutazioni strutturali sono mascherate da ulteriori duplicazioni del genoma e sono quindi in qualche modo protette dalla pressione selettiva, poiché l'accumulo di varianti strutturali porterebbe anche alla perdita di funzione. Attraverso il loro modello, il team ha ulteriormente dimostrato che la variazione strutturale specifica della poliploidia si verifica anche in regioni genetiche che potrebbero svolgere un ruolo importante nel futuro adattamento climatico.

2. L’intelligenza artificiale può accelerare l’analisi delle immagini MRI cardiache e portare a un migliore trattamento delle malattie cardiache

Un team di ricercatori dell’Università dell’East Anglia, dell’Università di Sheffield e dell’Università di Leeds nel Regno Unito ha creato un modello di intelligenza artificiale (AI) che utilizza l’intelligenza artificiale per analizzare le immagini del cuore dalle scansioni di risonanza magnetica (MRI).

I medici possono impiegare 45 minuti o più per analizzare un’immagine MRI, ma il nuovo modello di intelligenza artificiale richiede solo pochi secondi.

Mentre altri studi hanno studiato l’uso dell’intelligenza artificiale nell’analisi delle immagini MRI, questo ultimo modello di intelligenza artificiale è stato addestrato utilizzando dati provenienti da più ospedali e diversi tipi di scanner ed è stato eseguito su un diverso gruppo di pazienti provenienti da diversi ospedali. Inoltre, questo modello di intelligenza artificiale fornisce un’analisi completa dell’intero cuore mostrando le viste di tutti e quattro i ventricoli, mentre la maggior parte degli studi precedenti si concentravano solo sui due ventricoli principali del cuore.

"Questa innovazione potrebbe portare a diagnosi più efficienti, migliori decisioni terapeutiche e, in definitiva, risultati migliori per i pazienti con malattie cardiache", hanno affermato i ricercatori.

3. Un modo semplice per salvare vite umaneFagoFacile da trasportare e condividere

I fagi, che spesso distruggono naturalmente i batteri quando gli antibiotici falliscono, potrebbero cambiare il corso della medicina e dell’agricoltura, soprattutto in un momento in cui la resistenza agli antibiotici cresce a livello globale. Ogni forma di fago è specializzata per attaccare una forma specifica di batteri, il che consente al fago di colpire specificamente l'infezione senza influenzare i batteri benefici.

Una sfida importante nello sfruttare il vasto potenziale dei fagi è come ottenerli più facilmente e rapidamente. Attualmente non è stata istituita una banca centrale dei fagi; esistono solo banche locali sparse di fagi in luoghi come laboratori di ricerca e cliniche private. Per rendere le cose ancora più serie, i fagi vivi devono essere sospesi in fiale di liquido e refrigerati o congelati, il che rende ingombrante lo stoccaggio dei fagi e ostacola il trasporto efficiente e la condivisione delle raccolte di fagi.

I ricercatori della McMaster University canadese e dell'Université Laval hanno collaborato per sviluppare un nuovo modo semplice per archiviare, identificare e condividere i batteriofagi, rendendoli più accessibili ai pazienti che ne hanno bisogno.

Hanno sviluppato una piattaforma di stoccaggio a secco che svolge un ruolo importante nel loro nuovo sistema di facile utilizzo in grado di abbinare rapidamente infezioni specifiche con fagi in grado di fermarle.

Al centro del nuovo sistema c’è un nuovo mezzo a forma di pillola che immagazzina i fagi senza bisogno di refrigerazione e li combina con un mezzo che produce un bagliore visibile quando i fagi rispondono a una luce di infezione bersaglio.

La nuova tecnologia consente di conservare i fagi a temperatura ambiente per mesi finché non sono necessari e unisce biobanche e laboratori di analisi in un piccolo pacchetto.

Il lavoro del gruppo di ricerca è descritto in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Sito web dello Scitech Daily (https://scitechdaily.com)

1. Un esperimento biologico durato un secolo svela i segreti genetici dell'orzo

Uno studio a lungo termine condotto a partire dal 1929 ha rivelato importanti informazioni sull'evoluzione dell'orzo, mostrando il suo adattamento ai diversi ambienti e la significativa influenza della selezione naturale. Questo studio evidenzia i limiti dell’allevamento evolutivo ed evidenzia la necessità di ulteriori esplorazioni per migliorare i raccolti.

La sopravvivenza delle piante coltivate dopo la dispersione in ambienti diversi è un classico esempio di rapida evoluzione adattativa. Ad esempio, l’orzo, un’importante coltura neolitica, si diffuse ampiamente dopo essere stato addomesticato più di 10.000 anni fa e divenne un’importante fonte di nutrimento per gli esseri umani e il bestiame in Europa, Asia e Nord Africa per migliaia di generazioni. Un’espansione e una coltivazione così rapide sottoposero l’orzo a una forte pressione selettiva, inclusa la selezione artificiale per i tratti desiderati e la selezione naturale che lo costrinse ad adattarsi a vari nuovi ambienti.

Sebbene studi precedenti sulle varietà precoci di orzo abbiano identificato alcune storie genetiche delle loro popolazioni e mappato i loci genetici che hanno contribuito alla loro diffusione, la velocità e la dinamica complessiva di questi processi sono state difficili da determinare senza l’osservazione diretta. Utilizzando l'ibridazione composita dell'orzo II (CCII), uno degli esperimenti evolutivi più antichi e longevi del mondo, i ricercatori hanno osservato il processo di adattamento locale dell'orzo per quasi un secolo.

Sebbene l’orzo avesse migliaia di genotipi all’inizio degli esperimenti, lo studio ha dimostrato che la selezione naturale ha ridotto drasticamente questa diversità, spazzando via quasi tutti i genotipi fondatori, con conseguente predominanza di lignaggi monoclonali che hanno formato la maggior parte delle popolazioni. Questa trasformazione avviene rapidamente, con i cloni stabiliti dalla 50a generazione. Secondo i risultati, questa stirpe di successo è composta principalmente da alleli originari di un ambiente di tipo mediterraneo. Inoltre, gli studi hanno dimostrato che i geni presi di mira dalla selezione svolgono un ruolo importante nell’adattamento climatico, inclusa una forte selezione sui tempi riproduttivi.

2. Il segreto dietro le eccellenti prestazioni del nuovo semiconduttore organico NFA

L’energia solare svolge un ruolo fondamentale nella transizione verso un futuro energetico pulito. Gli attuali pannelli solari a base di silicio hanno i loro limiti: sono costosi e difficili da installare su superfici curve. I ricercatori hanno sviluppato materiali alternativi per affrontare queste carenze del silicio, i più promettenti dei quali sono i cosiddetti semiconduttori "organici". È un semiconduttore a base di carbonio e il carbonio è abbondante sulla Terra, economico ed ecologico.

Uno svantaggio delle celle solari organiche è la loro bassa efficienza di conversione fotoelettrica, che è circa il 12%, rispetto al 25% delle celle solari in silicio monocristallino. Ma il recente sviluppo di una nuova classe di semiconduttori organici, gli accettori di nonfullerene (NFA), ha cambiato questo paradigma. Le celle solari organiche realizzate con NFA possono avere efficienze prossime al 20%.

Nonostante le loro eccezionali prestazioni, la ragione per cui gli NFA sono significativamente superiori agli altri semiconduttori organici non è ancora chiara alla comunità scientifica. In uno studio innovativo pubblicato sulla rivista Advanced Materials, i ricercatori hanno scoperto un meccanismo microscopico che spiega in parte le prestazioni superiori degli NFA.

La chiave della scoperta sono state le misurazioni effettuate dai ricercatori utilizzando una tecnica sperimentale chiamata “spettroscopia di fotoemissione a due fotoni risolta nel tempo” o “TR-TPPE”. Questo metodo ha permesso al team di tracciare l'energia degli elettroni eccitati con una risoluzione temporale inferiore al picosecondo (1 picosecondo è un trilionesimo di secondo, o 10^-12 secondi).

I ricercatori ritengono che questo insolito processo possa verificarsi su scala microscopica a causa del comportamento quantistico degli elettroni, che consente a un elettrone eccitato di essere presente su più molecole contemporaneamente. Questa stranezza quantistica coincide con la seconda legge della termodinamica, risultando in un insolito processo di guadagno di energia. (Liu Chun)