소식

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7월 15일(월) 뉴스에 따르면 해외 유명 과학 사이트의 주요 내용은 다음과 같다.

'네이처' 홈페이지(www.nature.com)

과학자들이 처음으로 발견한거대한거의 완전한 염색체

약 50,000년 전, 시베리아 툰드라에서 신비한 상황으로 인해 매머드 한 마리가 죽었습니다.연구자들은 피부 샘플에서 이전 고대에 발견되었던 원시적인 3차원(3D) 구조에 보존된 염색체를 발견했습니다.DNA연구에서는 불가능하다고 생각됩니다.

연구팀은 또한 매머드의 DNA 분자의 공간적 구조와 매머드에게 털이 많은 모습을 주는 유전자를 포함하여 피부의 활성 유전자를 밝혀냈습니다. 이번 연구는 최근 Cell 저널에 게재됐다.

약 40년 전, 과학자들은 수천 년 전의 이집트 미라를 포함한 고대 표본에서 DNA 조각이 살아남을 수 있다는 사실을 발견했습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 DNA는 분해되고 화학적 손상을 입게 되어 이러한 단편으로부터 게놈의 3차원 구조를 재구성하는 것이 거의 불가능해집니다. DNA의 3차원 구조가 시간이 지남에 따라 손실될 것이라는 가정으로 인해 고대 세포핵의 염색체 구성을 연구하려는 사람은 아무도 없습니다.

이 가설에 도전하기 위해 연구자들은 잘 보존된 고대 DNA 샘플을 찾기 위해 9년 동안 연구를 수행했으며, 결국 시베리아 영구 동토층에서 발굴된 털북숭이 매머드 피부 샘플에서 거의 완전한 염색체를 발견했습니다. 이 매머드는 52,000년 전에 죽었습니다. 연구자들은 매머드 염색체의 구조를 분석하여 DNA 분자의 접힘과 세포핵의 공간적 구성을 밝혀냈습니다. 두 가지 특징은 어떤 유전자가 얼마나 오랫동안 켜져 있는지 결정하는 데 중요합니다.

미국 생명공학 회사인 Colossal Biosciences의 생물학 이사는 이 논문의 방법이 연구자들이 완전한 매머드 게놈을 조립하는 데에도 도움이 될 수 있다고 말했습니다. 회사는 매머드를 부활시키기 위해 노력하고 있습니다.

사이언스데일리 홈페이지(www.sciencedaily.com)

1. 내한성 식물이 환경에 적응하는 방법: 배수체 식물은 구조적 돌연변이를 축적할 수 있습니다.

Cochlearia와 같은 내한성 식물은 빙하기의 추운 기후에 잘 적응했습니다. 그들은 따뜻한 시기와 추운 시기를 번갈아 가며 많은 Cistus 속 종을 진화시켰고, 이는 또한 게놈의 확산을 가져왔습니다. 독일 하이델베르그 대학교, 영국 노팅엄 대학교, 체코 프라하 대학교의 진화생물학자들은 이 게놈 복제가 식물의 적응 잠재력에 미치는 영향을 연구했습니다. 결과는 두 세트 이상의 염색체를 가진 배수체 식물이 국소적 적응을 통해 구조적 돌연변이를 축적하여 계속해서 생태학적 틈새를 차지할 수 있음을 보여줍니다.

십자화과(Brassicaceae)에 속하는 Lithospermum 속은 천만년 이상 전에 지중해 친척들로부터 갈라졌습니다. 바위풀의 직계 후손들은 가뭄 스트레스에 대처하는 데 특화되어 있는 반면, 바위초는 250만 년 전 빙하기가 시작될 때 추위와 북극 서식지를 정복했습니다. 이전 연구에서 연구자들은 키스투스(Cistus) 속의 식물이 지난 200만년 동안 추운 시기와 따뜻한 시기가 빠르게 바뀌는 데 어떻게 반복적으로 적응했는지 조사했습니다. 또한 새로 등장한 저온 적응형 Cistus 종 중 일부는 추운 지역에서 서로 접촉하는 독특한 유전자 풀을 개발했습니다. 유전자 교환은 여러 세트의 염색체를 가진 개체군을 만듭니다. 게놈의 크기가 계속 줄어들면서 그들은 더 추운 지역의 생태학적 틈새를 계속해서 차지할 수 있습니다.

현재 연구에서는 Cistus 속의 알파인 종의 이배체 참조 게놈의 서열을 분석하고 소위 판게놈(pangenome)을 재구성했습니다.그것은 서로 다른 게놈 서열을 함께 결합하여 개인과 다른 종 사이의 유전을 보여줍니다.돌연변이 . 염색체 세트 번호가 서로 다른 다양한 Lithospermum 종의 350개 이상의 게놈을 분석한 결과 배수체는 실제로 이배체 종보다 게놈 구조에서 국소적 적응 변이를 더 자주 나타내는 것으로 나타났습니다.

이러한 구조적 돌연변이는 추가적인 게놈 중복으로 가려져 선택 압력으로부터 어느 정도 보호됩니다. 구조적 변이의 축적으로 인해 기능이 상실될 수도 있기 때문입니다. 연구팀은 그들의 모델을 통해 미래 기후 적응에 중요한 역할을 할 수 있는 유전적 영역에서도 배수체 특유의 구조적 변이가 발생한다는 사실을 추가로 입증했습니다.

2. AI는 심장 MRI 이미지 분석 속도를 높이고 더 나은 심장 질환 치료로 이어질 수 있습니다.

영국 이스트앵글리아대학교, 셰필드대학교, 리즈대학교 연구진이 AI를 사용해 자기공명(MRI) 스캔으로 얻은 심장 이미지를 분석하는 인공지능(AI) 모델을 만들었습니다.

의사가 MRI 이미지를 분석하는 데는 45분 이상이 걸릴 수 있지만, 새로운 AI 모델은 단 몇 초밖에 걸리지 않습니다.

다른 연구에서는 MRI 이미지 분석에서 AI의 사용을 조사했지만, 이 최신 AI 모델은 여러 병원과 다양한 유형의 스캐너의 데이터를 사용하여 훈련되었으며 여러 병원의 다양한 환자 그룹을 대상으로 테스트되었습니다. 또한 이 AI 모델은 4개의 심실을 모두 보여줌으로써 전체 심장에 대한 완전한 분석을 제공하는 반면, 대부분의 초기 연구는 심장의 2개의 주요 심실에만 초점을 맞췄습니다.

연구진은 “이러한 혁신은 보다 효율적인 진단, 더 나은 치료 결정, 궁극적으로 심장병 환자의 결과 개선으로 이어질 수 있다”고 말했다.

3. 생명을 구하는 간단한 방법파지이동 및 공유가 용이함

항생제가 실패할 때 종종 자연적으로 박테리아를 파괴하는 파지는 특히 항생제 내성이 전 세계적으로 증가함에 따라 의학과 농업의 과정을 바꿀 수 있습니다. 각 형태의 파지는 특정 형태의 박테리아를 공격하는 데 특화되어 있어 파지가 유익한 박테리아에 영향을 주지 않고 감염을 구체적으로 표적으로 삼을 수 있습니다.

파지의 광대한 잠재력을 활용하는 데 있어서 가장 큰 과제는 파지를 더 쉽고 빠르게 얻는 방법입니다. 현재 설립된 중앙 파지 은행은 없으며, 연구실이나 개인 진료소와 같은 곳에 분산된 지역 파지 은행만 존재합니다. 문제를 더욱 심각하게 만드는 것은 살아있는 파지를 액체 병에 담아 냉장 또는 냉동 보관해야 한다는 점입니다. 이는 파지 보관을 번거롭게 만들고 파지 수집물의 효율적인 운송 및 공유를 방해합니다.

캐나다 McMaster University와 Université Laval의 연구원들은 박테리오파지를 저장, 식별 및 공유하는 간단하고 새로운 방법을 개발하여 박테리오파지를 필요로 하는 환자가 보다 쉽게 ​​접근할 수 있도록 하기 위해 협력했습니다.

그들은 특정 감염을 막을 수 있는 파지와 신속하게 일치시킬 수 있는 새로운 사용자 친화적 시스템에서 중요한 역할을 하는 건식 저장 플랫폼을 개발했습니다.

새로운 시스템의 중심에는 냉장 보관할 필요 없이 파지를 저장하고 파지가 표적 감염에 반응할 때 눈에 보이는 빛을 생성하는 매체와 결합하는 새로운 알약 모양의 매체가 있습니다.

새로운 기술을 사용하면 파지를 필요할 때까지 몇 달 동안 실온에서 보관할 수 있으며 바이오뱅크와 테스트 실험실을 작은 패키지에 결합할 수 있습니다.

연구팀의 작업은 최근 Nature Communications 저널에 게재된 논문에 설명되어 있습니다.

사이테크데일리 홈페이지 (https://scitechdaily.com)

1. 100년에 걸친 생물학적 실험을 통해 보리의 유전적 비밀이 밝혀졌습니다.

1929년부터 수행된 장기간의 연구는 보리의 진화에 대한 중요한 통찰력을 밝혀 보리의 다양한 환경에 대한 적응과 자연 선택의 중대한 영향을 보여주었습니다. 이 연구는 진화적 육종의 한계를 강조하고 작물 수확량을 향상시키기 위한 추가 탐사의 필요성을 강조합니다.

다양한 환경에 분산된 후 재배 식물의 생존은 급속한 적응 진화의 전형적인 예입니다. 예를 들어, 신석기 시대의 중요한 작물인 보리는 10,000여년 전에 재배된 후 널리 퍼져 수천 세대에 걸쳐 유럽, 아시아, 북아프리카에서 인간과 가축의 주요 영양 공급원이 되었습니다. 이러한 급속한 확장과 재배로 인해 보리는 원하는 형질에 대한 인위적 선택과 다양한 새로운 환경에 적응하도록 강요하는 자연 선택을 포함하여 강력한 선택 압력을 받게 되었습니다.

초기 보리 품종에 대한 이전 연구에서 개체군의 유전적 이력 중 일부를 확인하고 확산에 기여한 유전적 위치를 지도화했지만, 이러한 과정의 속도와 전반적인 역학은 직접적인 관찰 없이는 결정하기가 어려웠습니다. 연구자들은 세계에서 가장 오래되고 가장 오래 지속된 진화 실험 중 하나인 보리 II의 복합 교배(Composite Hybridization of Barley II)를 사용하여 거의 100년에 걸쳐 보리의 국소적 적응 과정을 관찰했습니다.

실험이 시작되었을 때 보리는 수천 개의 유전자형을 가지고 있었지만, 연구에 따르면 자연 선택은 이러한 다양성을 극적으로 감소시켜 기본 유전자형을 거의 모두 없애고 결과적으로 대부분의 개체군을 형성하는 단일클론 계통이 우세하게 되었음을 보여주었습니다. 이러한 변화는 50세대까지 클론이 확립되면서 빠르게 발생합니다. 연구 결과에 따르면, 이 성공적인 혈통은 주로 지중해와 같은 환경에서 유래한 대립 유전자로 구성되어 있습니다. 또한 연구에 따르면 선택의 대상이 되는 유전자는 번식 시기에 대한 강력한 선택을 포함하여 기후 적응에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다.

2. 새로운 유기반도체 NFA의 뛰어난 성능 비결

태양 에너지는 청정 에너지 미래로의 전환에 중요한 역할을 합니다. 현재의 실리콘 기반 태양광 패널에는 한계가 있습니다. 가격이 비싸고 곡면에 설치하기 어렵습니다. 연구자들은 실리콘의 이러한 단점을 해결하기 위해 대체 재료를 개발했으며, 그중 가장 유망한 것은 소위 "유기" 반도체입니다. 탄소 기반의 반도체인데, 탄소는 지구상에 풍부하고, 저렴하고 환경친화적입니다.

유기 태양전지의 한 가지 단점은 단결정 실리콘 태양전지의 광전 변환 효율이 25%인 데 비해 약 12%로 낮은 광전 변환 효율입니다. 그러나 최근 새로운 종류의 유기 반도체인 비풀러렌 수용체(NFA)가 개발되면서 이러한 패러다임이 바뀌었습니다. NFA로 만든 유기 태양전지는 20%에 가까운 효율을 가질 수 있습니다.

뛰어난 성능에도 불구하고 NFA가 다른 유기 반도체보다 월등히 우수한 이유는 아직 과학계에서 불분명합니다. Advanced Materials 저널에 발표된 획기적인 연구에서 연구자들은 NFA의 우수한 성능을 부분적으로 설명하는 미세한 메커니즘을 발견했습니다.

발견의 핵심은 연구원들이 "시간 분해 2광자 광전자 방출 분광법" 또는 "TR-TPPE"라는 실험 기술을 사용하여 수행한 측정이었습니다. 이 방법을 통해 팀은 피코초 미만의 시간 분해능(1피코초는 1조분의 1초 또는 10^-12초)으로 여기된 전자의 에너지를 추적할 수 있었습니다.

연구자들은 이 특이한 과정이 전자의 양자 거동으로 인해 미세한 규모로 발생할 수 있다고 믿고 있는데, 이는 하나의 여기된 전자가 동시에 여러 분자에 존재할 수 있게 해준다. 이러한 양자 기이함은 열역학 제2법칙과 일치하여 비정상적인 에너지 획득 과정을 초래합니다. (류춘)