Новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Согласно новостям от 15 июля (понедельник), основное содержание известных зарубежных научных сайтов следующее:

Сайт «Природа» (www.nature.com)

Ученые впервые обнаружилимамонтпочти полные хромосомы

Около 50 000 лет назад в сибирской тундре при загадочных обстоятельствах погиб мамонт.В образцах его кожи исследователи обнаружили хромосомы, сохранившиеся в нетронутых трехмерных (3D) структурах, которые были обнаружены в предыдущие древние времена.ДНКсчитается невозможным в исследовании.

Команда также выявила пространственную структуру молекул ДНК мамонта и активные гены на его коже, в том числе один ген, ответственный за придание мамонту пушистого вида. Исследование было недавно опубликовано в журнале Cell.

Около 40 лет назад ученые обнаружили, что фрагменты ДНК могут сохраняться в древних образцах, в том числе в египетских мумиях, созданных тысячи лет назад. Но со временем ДНК деградирует и подвергается химическому повреждению, что делает практически невозможным восстановление трехмерной структуры генома по этим фрагментам. Никто не пытался изучить организацию хромосом в ядрах древних клеток, поскольку предполагалось, что трехмерная структура ДНК со временем будет утрачена.

Чтобы оспорить эту гипотезу, исследователи провели девятилетнее исследование в поисках хорошо сохранившихся древних образцов ДНК и в конечном итоге обнаружили почти полную хромосому в образце кожи шерстистого мамонта, раскопанном в вечной мерзлоте Сибири. Этот мамонт умер 52 000 лет назад. Исследователи проанализировали структуру хромосом мамонта, выявив складку молекулы ДНК и ее пространственную организацию в ядре клетки — две особенности, которые имеют решающее значение для определения того, какие гены включены и на какой срок.

Директор биологических наук американской биотехнологической компании Colossal Biosciences заявил, что метод, описанный в статье, также может помочь исследователям собрать полный геном мамонта. Компания работает над воскрешением мамонта.

Веб-сайт Science Daily (www.sciencedaily.com)

1. Как холодостойкие растения адаптируются к окружающей среде: Полиплоидные растения способны накапливать структурные мутации

Холодостойкие растения, такие как кохлеария, хорошо приспособились к холодному климату ледникового периода. Чередование теплых и холодных периодов привело к появлению многих видов рода Cistus, что также привело к распространению геномов. Биологи-эволюционисты из Гейдельбергского университета в Германии, Ноттингемского университета в Великобритании и Пражского университета в Чехии изучили влияние дупликации генома на адаптивный потенциал растения. Результаты показывают, что полиплоидные растения — виды с более чем двумя наборами хромосом — могут накапливать структурные мутации с локальными адаптациями, которые позволяют им снова и снова занимать экологические ниши.

Род Lithospermum семейства Brassicaceae отделился от своих средиземноморских родственников более 10 миллионов лет назад. В то время как их прямые потомки специализировались на борьбе со стрессом, вызванным засухой, водоросли завоевали холодные и арктические места обитания в начале ледникового периода 2,5 миллиона лет назад. В более ранних исследованиях ученые изучали, как растения рода Cistus неоднократно адаптировались к быстрой смене холодных и теплых периодов за последние 2 миллиона лет. Кроме того, некоторые из недавно появившихся видов ладанника, адаптированных к холоду, развили отдельные генофонды, которые вступают в контакт друг с другом в холодных регионах. Обмен генами создает популяцию с несколькими наборами хромосом. Поскольку размер их геномов продолжает сокращаться, они могут снова и снова занимать экологические ниши в более холодных регионах.

Текущее исследование секвенировало диплоидный эталонный геном альпийского вида рода Cistus и реконструировало так называемый пангеном.Он объединяет различные последовательности генома, тем самым показывая наследственность между отдельными людьми и другими видами.Мутации . Анализ более 350 геномов разных видов Lithospermum с разным числом хромосомных наборов показал, что полиплоиды действительно чаще демонстрируют локально-адаптивные изменения в структуре генома, чем диплоидные виды.

Эти структурные мутации маскируются дополнительными дупликациями генома и поэтому в некоторой степени защищены от давления отбора, поскольку накопление структурных вариантов также может привести к потере функции. С помощью своей модели команда также продемонстрировала, что структурные вариации, специфичные для полиплоидии, также происходят в генетических регионах, которые могут играть важную роль в будущей адаптации к климату.

2. ИИ может ускорить анализ изображений МРТ сердца и улучшить лечение сердечно-сосудистых заболеваний.

Группа исследователей из Университета Восточной Англии, Университета Шеффилда и Университета Лидса в Великобритании создала модель искусственного интеллекта (ИИ), которая использует ИИ для анализа изображений сердца, полученных с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Анализ изображения МРТ может занять у врачей 45 минут или больше, но новая модель искусственного интеллекта занимает всего несколько секунд.

В то время как другие исследования изучали использование ИИ при анализе изображений МРТ, эта последняя модель ИИ была обучена с использованием данных из нескольких больниц и различных типов сканеров и была проведена на разных группах пациентов из разных больниц. Кроме того, эта модель искусственного интеллекта обеспечивает полный анализ всего сердца, показывая изображения всех четырех желудочков, тогда как большинство более ранних исследований были сосредоточены только на двух главных желудочках сердца.

«Эта инновация может привести к более эффективной диагностике, принятию более эффективных решений о лечении и, в конечном итоге, к улучшению результатов лечения пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями», — говорят исследователи.

3. Простой способ спасти жизниФагЛегко транспортировать и делиться

Фаги, которые часто естественным образом уничтожают бактерии, когда антибиотики не помогают, могут изменить ход медицины и сельского хозяйства, особенно в условиях роста устойчивости к антибиотикам во всем мире. Каждая форма фага специализируется на атаке определенной формы бактерий, что позволяет фагу целенаправленно воздействовать на инфекцию, не затрагивая полезные бактерии.

Основная проблема в использовании огромного потенциала фагов заключается в том, как получить их более легко и быстро. В настоящее время не существует центрального банка фагов; существуют лишь разрозненные местные банки фагов в таких местах, как исследовательские лаборатории и частные клиники. Что еще более серьезно, живые фаги должны быть суспендированы во флаконах с жидкостью и охлаждены или заморожены, что делает хранение фагов обременительным и препятствует эффективной транспортировке и совместному использованию коллекций фагов.

Исследователи из канадского Университета Макмастера и Университета Лаваля совместно разработали новый простой способ хранения, идентификации и обмена бактериофагами, сделав их более доступными для пациентов, которые в них нуждаются.

Они разработали платформу сухого хранения, которая играет важную роль в их новой удобной для пользователя системе, которая может быстро сопоставить конкретные инфекции с фагами, которые могут их остановить.

В основе новой системы лежит новая среда в форме таблеток, которая хранит фаги без необходимости охлаждения и сочетает их со средой, которая производит видимое свечение, когда фаги реагируют на целевую инфекцию.

Новая технология позволяет хранить фаги при комнатной температуре в течение нескольких месяцев, пока они не потребуются, и объединяет биобанки и испытательные лаборатории в небольшой упаковке.

Работа исследовательской группы описана в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications.

Веб-сайт Scitech Daily (https://scitechdaily.com)

1. Биологический эксперимент длиной в столетие раскрывает генетические тайны ячменя

Долгосрочное исследование, проводившееся с 1929 года, позволило получить важную информацию об эволюции ячменя, показав его адаптацию к различным условиям окружающей среды и значительное влияние естественного отбора. Это исследование подчеркивает ограничения эволюционной селекции и подчеркивает необходимость дальнейших исследований для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Выживание культурных растений после расселения по разным средам обитания является классическим примером быстрой адаптивной эволюции. Например, ячмень, важная культура эпохи неолита, широко распространился после одомашнивания более 10 000 лет назад и стал основным источником питания для людей и домашнего скота в Европе, Азии и Северной Африке на протяжении тысяч поколений. Такое быстрое распространение и выращивание подвергли ячмень сильному давлению отбора, включая искусственный отбор по желаемым признакам и естественный отбор, который заставил его адаптироваться к различным новым условиям.

Хотя предыдущие исследования ранних сортов ячменя выявили некоторые из их популяционно-генетических историй и нанесли на карту генетические локусы, которые способствовали их распространению, скорость и общую динамику этих процессов было трудно определить без непосредственного наблюдения. Используя «Композитную гибридизацию ячменя II» (CCII), один из старейших и самых продолжительных эволюционных экспериментов в мире, исследователи наблюдали процесс местной адаптации ячменя на протяжении почти столетия.

Хотя на момент начала экспериментов у ячменя были тысячи генотипов, исследование показало, что естественный отбор резко сократил это разнообразие, уничтожив почти все генотипы-основатели, что привело к доминированию моноклональных линий, которые сформировали большинство популяций. Эта трансформация происходит быстро: к 50-му поколению создаются клоны. Согласно полученным данным, эта успешная линия в основном состоит из аллелей, происходящих из средиземноморской среды. Кроме того, исследования показали, что гены, на которые направлен отбор, играют важную роль в адаптации к климату, включая сильный отбор по срокам размножения.

2. Секрет превосходных характеристик нового органического полупроводника NFA.

Солнечная энергия играет жизненно важную роль в переходе к экологически чистому энергетическому будущему. Современные солнечные панели на основе кремния имеют свои ограничения: они дороги и их сложно устанавливать на изогнутые поверхности. Исследователи разработали альтернативные материалы для устранения этих недостатков кремния, наиболее перспективными из которых являются так называемые «органические» полупроводники. Это полупроводник на основе углерода, а углерода на Земле много, он дешевый и экологически чистый.

Одним из недостатков органических солнечных элементов является их низкий КПД фотоэлектрического преобразования, который составляет около 12% по сравнению с 25% у солнечных элементов из монокристаллического кремния. Но недавнее развитие нового класса органических полупроводников, нефуллереновых акцепторов (НФА), изменило эту парадигму. Органические солнечные элементы, изготовленные из NFA, могут иметь эффективность, приближающуюся к 20%.

Несмотря на их выдающиеся характеристики, причина, по которой NFA значительно превосходит другие органические полупроводники, до сих пор неясна научному сообществу. В новаторском исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, исследователи обнаружили микроскопический механизм, который частично объясняет превосходную эффективность NFA.

Ключом к открытию стали измерения, проведенные исследователями с использованием экспериментального метода, называемого «двухфотонная фотоэмиссионная спектроскопия с временным разрешением» или «TR-TPPE». Этот метод позволил команде отслеживать энергию возбужденных электронов с субпикосекундным временным разрешением (1 пикосекунда — это одна триллионная секунды или 10^-12 секунд).

Исследователи полагают, что этот необычный процесс может происходить в микроскопическом масштабе из-за квантового поведения электронов, которое позволяет одному возбужденному электрону присутствовать на нескольких молекулах одновременно. Эта квантовая странность совпадает со вторым законом термодинамики, что приводит к необычному процессу получения энергии. (Лю Чунь)