Растение заразилось вирусом-мутантом! (Научный фотоконкурс)
Простите, не удержался, и сделал кликбейтный заголовок. Можете минусить, но это того стоило.
Фото достаточно старые, фотографировал в 2015 г, когда учился в докторантуре. Сейчас работаю с материалом, который не очень интересно фотографировать.
Подпись
Растение Nicotiana benthamiana, зараженное вирусом кустистой карликовости томатов, третий день после заражения. Верхнее фото - с обычным освещением, нижнее - под ультрафиолетовым. Обычно дикий тип данного вируса убивает растение примерно за неделю, причем на третий день уже видны выраженные признаки поражения листьев. В данном случае, для заражения использовался мутант, в котором ген капсидного белка был заменен на ген GFP (зелёный флуоресцентный белок), который флуоресцирует зелёным цветом при УФ излучении. Данный мутант, в связи с отсутствием замененного гена, не убивает растение, а лишь весело светится зеленым под УФ.
PS. Сам мутант был создан моим научруком, я его лишь использовал в экспериментах.
ИИ AlphaFold добился беспрецедентной точности в предсказании структуры белков
Внутри каждой клетки вашего тела трудятся миллиарды миниатюрных механизмов. Они переносят кислород в крови, позволяют глазам видеть свет и помогают двигаться вашим мышцам. Эти механизмы называются «белки», и они принимают участие в каждом биологическом процессе во всех живых организмах. Каждый белок имеет определенную трехмерную структуру, которая определяет, что он делает и как он работает. На сегодняшний день нам известно более 200 миллионов белков, и их количество постоянно растет. Однако мы знаем точную трехмерную структуру лишь малой части этого многообразия белков.
Если белок распрямить, он станет похож на нить, на которую нанизаны бусинки-аминокислоты, всего 20 видов. Взаимодействия между этими аминокислотами заставляют белок сворачиваться и принимать конкретную форму из бесконечного многообразия возможностей. В течение десятилетий, сообщество ученых работает над определением формы белка по последовательности его аминокислот. Это важная задача современной биологии. Мы создали систему искусственного интеллекта AlphaFold, чтобы помочь решить эту задачу. Мы обучили систему на 100 тысячах белков с известной трехмерной структурой. Теперь система может точно предсказать форму белка по последовательности аминокислот.
Предсказания AlphaFold поспособствуют прогрессу в самых разных областях. В будущем мы сможем более быстро понимать механизмы новых заболеваний и разрабатывать лекарства для борьбы с ними. Мы сможем использовать энзимы для переработки пластиковых отходов, и даже фиксировать углекислый газ из атмосферы. Все это с помощью белков. Предстоит еще много работы, но распознание формы белков по последовательности аминокислот поможет ученым лучше понимать природу и живую материю.
На соревновании CASP 2020 (Critical Assessment of protein Structure Prediction) система AlphaFold добилась беспрецедентной точности в предсказании структуры белков. Медианное значение GDT (Global distance test) 92.4 соответствует ошибке предсказания, примерно равной 0.1 нанометра.
Комодские вараны обзавелись броней на голове для защиты от сородичей
Голову комодского варана покрывают костные пластинки (показаны оранжевым цветом)
Комодский варан покрыт «кольчугой» из остеодерм, растущих костных пластинок в дерме. Причем она есть только у взрослых особей, сообщается в The Anatomical Record. По-видимому, считают исследователи, броня служит для защиты от других варанов, между которыми периодически случаются стычки за территорию.
Комодские или комодосские вараны (Varanus komodoensis) живут на индонезийских островах Комодо, Флорес, Ринча и Гили-Мотанг. Это крупнейшие ящерицы на планете, в среднем они весят 70 килограммов и достигают в длину трех метров. Исследователи полагают, что размеры их обусловлены островным гигантизмом, так как на всех четырех островах, где они обитают, вараны — единственные хищники ( Хотя на самом деле это не так. Комодский варан не является примером островного гигантизма, поскольку вопреки распространенной ранее точке зрения, он является представителем обособленной эволюционной линии гигантских варанов, возникшей в Австралии, а не уникальным продуктом эволюции на изолированных островах. Возраст древнейших ископаемых остатков комодских варанов, найденных в Австралии, составляет более 3,8 миллиона лет. На остров Флорес этот вид попал около 900 тысяч лет назад, избежав вымирания, постигнувшего остальную австралийскую мегафауну). Они ведут одиночный образ жизни, встречаясь с другими особями только во время охоты, поедания добычи, и для спаривания. В брачный период между самцами происходят стычки за самок и территорию. Самки не слишком благосклонны к победителю и поначалу сопротивляются его ухаживаниям с помощью зубов и когтей.
Ранее биологи обнаруживали у варанов (род Varanus) остеодермы — окостенения, которые часто имеют форму пластинок и растут в одном из слоев кожи, дерме. Исследователи также сообщали о наличии остеодермы на голове у комодских варанов, но было непонятно, есть ли она у всех яшериц или только у взрослых особей, а также какие области она закрывает.
Исследователи из Техасского университета в Остине во главе с Джессикой Маисано (Jessica A. Maisano) сделали двум комодским варанам компьютерную томографию высокого разрешения. Одной особью был взрослый самец, умерший в зоопарке Форт-Ворс в Техасе в возрасте 19,5 лет, вторым был двухдневный детеныш из зоопарка Сан Антонио. Так как 2,5-метровый варан не умещался в устройство, авторы сделали томографию только его головы.
Остеодермы на голове у Varanus komodoensis
Ученые обнаружили, что «кольчуга» из костных выростов покрывает практически всю голову взрослой особи за исключением глазных впадин и ноздрей. А у детеныша остеодерм не оказалось вообще. Ученые объяснили это различие тем, что взрослым комодским варанам приходится защищаться от соперников и агрессивных самок. В то время как молодые особи много времени проводят на деревьях, где опасность столкнуться с агрессивным сородичем им не грозит — взрослые вараны слишком тяжелы, чтобы лазить по деревьям.
Авторы замечают, что проводить эксперименты с участием только одной взрослой особи не слишком правильно, но других умерших комодских варанов они не нашли, хотя проверили 171 коллекцию позвоночных из 12 стран. Тем важнее для исследователей создавать коллекции в зоопарках и обмениваться информацией с коллегами из других стран.
Ранее в этом году ученые собрали геном комодского варана и выяснили, как ящерицы обзавелись хорошим обонянием, которое позволяет им чуять добычу на расстоянии нескольких километров, и защиту от антикоагулянтов из собственной слюны.
Аяуаска. Как работает: вред и области потенциального применения ДМТ
Аяуаска – это, возможно, самый мощный галлюциноген на планете, и до недавнего времени он входил в список опасных наркотиков, как не пригодный ни для употребления, ни для научных исследований. Тем не менее, коренные общины Амазонки используют аяуаску для лечения всевозможных физических и психологических заболеваний на протяжении веков, и благодаря недавнему всплеску интереса на Западе, двери для исследования этого изменяющего сознание напитка, наконец-то открываются. В этой статье хотим ознакомить вас с этим напитком, механизмом действия его действующих веществ и свежими исследованиями по этой теме.
Что такое аяуяска?
Аяуаска– это психоделический напиток, используемый в шаманских лечебных ритуалах и обрядах инициации по всей Амазонке. Его получают путем варки листьев растения чакруна (Psychotria viridis) с виноградной лозой аяхуаски (Banisteriospsis caapi). Первый содержит сильнодействующее психоделическое соединение под названием N, N-диметилтриптамин (ДМТ), содержащееся почти во всех растениях и животных, которые мы едим. Однако по прибытии в кишечник он разрушается ферментом под названием моноаминоксидаза, поэтому он не достигает мозга и не вызывает галлюциногенных эффектов.
Вот тут-то в игру вступает B. caapi: растение содержит соединения, называемые ингибиторами моноаминоксидазы, которые блокируют эти ферменты и таким образом гарантируют, что ДМТ достигнет мозга в целости и сохранности, что приводит к интенсивному психоделическому трипу, обычно продолжающемуся от четырех до шести часов.
Опасна ли аяуяска?
Хорди Риба, изучающий влияние аяуаски на человеческий мозг в рамках исследовательской программы Бекли / Сант-Пау, говорит, что активные компоненты как B. caapi, так и P. viridis выводятся из организма через несколько часов, поэтому токсичность и передозировка маловероятны. Однако, хотя этот напиток может быть безопасным с физической точки зрения, без правильного приготовления аяуясковый трип может нанести психологический вред. Некоторые люди могут испытывать беспокойство из-за интенсивного и необычного характера переживаний. Чаще всего это случается с путешественниками на Амазонку, принимающими аяуаску с людьми, которых они не знают или которым не доверяют, в незнакомой
обстановке. Действительно, в то время как представители коренных амазонских общин с рождения настроены справляться с видениями, возникающими во время их трипов с аяуаской, западные туристы часто могут быть “ошеломлены” своими психоделическими переживаниями.
Есть ли польза от аяуяски?
Было обнаружено, что расширяющий сознание трип, вызванный аяуаской, имеет терапевтическое значение.
«Люди, принимавшие аяуаску, рассказывали, что столкнулись с болезненными личными проблемами. Они утверждают, что получили новое понимание этих проблем, и осознали, как им с ними разобраться», – говорит Риба. «Мы даже видели, как людям удалось преодолеть тяжелую кокаиновую и опиатную зависимость после серии сеансов аяуаски».
Удивительно, но одно исследование Бекли / Сант-Пау показало, что прием аяуаски оказывает антидепрессивный эффект у людей, у которых другие методы лечения депрессии не давали должного эффекта. Данные согласуется с исследованием 2019 года, о котором мы писали в прошлой статье: “Психоделики (например, псилоцибин, ЛСД, ДМТ) могут уменьшить депрессию и тревогу”.
Как работает аяуаска?
«Мы обнаружили измененные связи в мозге в течение 24 часов после сеанса аяуаски», – объясняет Риба. В этот период «области мозга, связанные с созданием и поддержанием самосознания, становятся более связанными с другими областями, которые обрабатывают эмоции и автобиографические воспоминания».
Интересно, что величина этого эффекта коррелирует с увеличением определенных ключевых черт, связанных с внимательностью, которая является одной из основных целей медитаций. Углубившись в эту загадку, Риба и его команда обнаружили, что у тех, кто длительное время употреблял аяуаску, наблюдается уменьшение области мозга, называемой задней поясной корой (PCC). Поясная кора является важной частью лимбической системы, отвечает за формирование и обработку эмоций, обучения, и памяти.
По словам Аманды Фейлдинг, основателя и руководителя Фонда Бекли, PCC – это главный узловой центр в сети режима по умолчанию, подвергающий цензуре и подавляющим восприятие, приводя к ригидным паттернам мышления и познания, которые лежат в основе психологических расстройств, таких как депрессия, зависимость и посттравматическое стрессовое расстройство(ПТСР). Однако исследования с помощью визуализации мозга показали, что под воздействием психоделиков, таких как ДМТ, ЛСД и псилоцибин, репрессивный контроль сети режима по умолчанию ослабевает, поэтому связь со всеми частями мозга становится лучше, а восприятие становится намного богаче. Это “сбрасывает” психику, и люди часто обнаруживают, что могут освободиться от навязчивых стереотипов мышления и поведения.
Уменьшение размера PCC вполне может опосредовать этот эффект у пьющих аяуаску, хотя вряд ли это единственный фактор. Недавнее исследование показало, что аяуаска улучшает память за счет стимуляции нейрогенеза в гиппокампе. А другое исследование показало, как тип мозговых волн, называемых альфа-волнами, заметно снижается во время трипа и после употребления аяуаски.
Учитывая, что большая часть активности сети режима по умолчанию координируется с использованием альфа-волн, неудивительно, что это снижение также коррелировало с увеличением внимательности. Еще более интригующим является тот факт, что аналогичный эффект был обнаружен в мозгу во время медитации, что позволяет предположить, что обе эти древние практики могут активировать одни и те же неврологические цепи, чтобы вызывать свой терапевтический эффект.
В целом Риба утверждает, что существует три основных области потенциального применения аяуаски– это лечение зависимости, депрессии и психологических травм. Тем не менее, как отмечает Фейлдинг, мы находимся лишь у подножия понимания того, как работают эти соединения, и необходимы гораздо более важные исследования, если мы хотим раскрыть секреты этого древнего галлюциногена.
Источник: https://4everscience.com/2020/11/29/ayauyaska-obzor/
Обезьянам пересадили человеческий ген
Их мозг изменился и стал походить на наш
Человеческий ген, внедренный зародышам небольших обезьян – обыкновенных игрунок, увеличил размер их мозга и усилил функцию нейронов. Об этом сенсационном открытии сообщила группа японских и немецких ученых во главе с профессором Михаэлем Хейде из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка.
Человеческий ген был введен зародышам семи обезьян, и эти генно-инженерные организмы показали признаки расширения мозга. Кроме того, в мозгу обезьяны образовывались морщинистые бороздки, подобные тем, что мы видим в мозге человека, а количество нейронов в неокортексе резко увеличивалось.
Мозг игрунок намного меньше и более гладкий, чем мозг человека. В процессе эволюции неокортекс нашего мозга «свернулся», образуя морщинистое тело, что позволило увеличить площадь поверхности неокортекса в ограниченном пространстве человеческого черепа.
В эксперименте с обезьянами ученые использовали ген ARHGAP11B, который встречается у людей, но никогда не был обнаружен у других приматов и млекопитающих. По словам исследователей, этот ген контролирует сознательное мышление, рассуждение и язык, а после внедрения в мозг обезьяны он вызвал рост большего количества стволовых клеток, что привело к увеличению мозга.
Изображение полушария мозга плода игрунки, выращенного с человеческим геном ARHGAP11B. Ядра клеток показаны белым цветом. Левая стрелка указывает на борозду (углубление или бороздку в коре головного мозга), а правая стрелка указывает на извилину (гребневидное возвышение).
Авторы работы уточняют, что первыми, кто проводил эксперименты с трансгенными приматами, были ученые из Центра исследований мозга RIKEN. Им удалось произвести трансгенных животных с передачей по зародышевой линии (GT). GT — это метод, при котором эмбриональные стволовые клетки вносят вклад в репродуктивные клетки млекопитающих (половые клетки) и генетически передаются его потомству.
Однако в этом проекте не использовался GT, поскольку трансгенным плодам обезьян так и не было суждено родиться. Все плоды были извлечены из матки матери с помощью кесарева сечений на 102-й день беременности.
«Мы ограничились анализом плодов игрунок, поскольку предполагали, что экспрессия этого специфичного для человека гена повлияет на развитие неокортекса у обезьян. В свете возможных непредвиденных последствий в отношении постнатальной функции мозга, мы сочли необходимым - и обязательным с этической точки зрения — сначала определить эффекты ARHGAP11B на развитие неокортекса обезьяны», — Виланд Хаттнер, соавтор исследования.
ARHGAP11B возник в результате частичной дупликации гена ARHGAP11A примерно пять миллионов лет назад вдоль эволюционной линии, ведущей к неандертальцам, денисовцам и современным людям.
Проведенные в 2015 году тесты на эмбрионах мышей показали, что этот ген может иметь огромное влияние на развитие мозга. У эмбрионов, которым вводили этот ген, увеличивались области мозга, а у некоторых образовалась морщинистая поверхность, характерная для человеческого мозга.
Концепция работы с человеческими генами долгое время оставалась предметом научной фантастики. Однако сегодня ученые быстро преодолевают технологические барьеры и совершают прорывы в лечении различных болезней. Те же технологии используются на животных и могут применяться для защиты исчезающих видов. Около года назад китайские ученые уже пересаживали человеческие гены обезьянам, но тогда размер мозга животных не изменился.
Некоторые исследователи полагают, что редактирование генома в конечном итоге вернет вымершие виды животных путем смешивания генов, собранных из ДНК вымерших видов, с существующими.
Страсти по биофаку
Что только не сделаешь для сдачи диплома. Никогда не забуду то чувство, когда научный руководитель закрылся со мной в кабинете, наклонился ко мне и интимным полушепотом прошептал: "сейчас мы будем определять вид дрозофил по х*рам, у нужного вида самый маленький".
А дальше мы разглядывали письки мух. И да, действительно, самый маленький.
Наши внутренние войска: какие такие фибробласты и эпителии?
Этот пост не совсем об иммунитете, но имеет отношение к нашим внутренним иммунным войскам. В своих постах я часто упоминаю некоторые клетки и даю им краткое описание. Пришла пора покончить с этим и сделать пост, на который я могу ссылаться, чтобы раз за разом не писать одно и то же. Ниже вы найдете краткое описание соединительной ткани, фибробластов, эпителия и эндотелия. Ссылка на прошлый пост об интерферонах вот.
Раз уже речь зашла о тканях, то нужно понимать, что это такое. Когда мы говорим “мышечная ткань” или “нервная ткань”, то вроде бы и так все понятно: какие-то там клетки что-то там делают. Мышечные клетки сокращаются, нервные клетки нервничают. К этому можно добавить, что ткань - это группа клеток, имеющих общее происхождение, сходные строение и функцию.
Соединительная ткань
Название говорит само за себя. Эта ткань пронизывает все наше тело, скрепляя, словно клей, органы воедино. На ней “сидит” кожа. Она поддерживает внутренние органы, составляя их каркас. Связки, сухожилия, хрящи, оболочки мышц, нервов и сосудов - это всё она, соединительная ткань. Она также вырабатывает внеклеточный матрикс - то, что находится между клетками. Например, коллаген и эластин. Ваши рубцы на коленках после счастливого детства - это соединительная ткань. Шрам после операции - тоже. Да что там шрамы и рубцы, кровь и жировая ткань - это тоже соединительная ткань! Хотя здесь стоит написать, что все-таки разделяют собственно соединительную ткань и кровь и лимфу как разные виды тканей, но происходят они из одного источника (зародышевая мезенхимальная ткань).
Фибробласты
Фибробласты - это наши клетки-разнорабочие. Они относятся к рыхлой соединительной ткани и вырабатывают внеклеточное вещество. Фибробласты производят и разрушают коллаген и некоторые другие вещества. Они активно участвуют в воспалении и заживлении ран. Например, производят интерфероны (ИНФ-бета). Фибробласты активируются в ответ на контакт с поврежденными тканями. Моноциты и макрофаги тоже любят активировать фибробласты, выделяя различные вещества в ответ на травму или инфекцию.
Эпителий
Эпителий, или эпителиальная ткань, включает в себя огромный пласт клеток, которые располагаются на границе внешнего мира и внутренней среды организма. Например, сюда относится кожа. Оболочка, выстилающая рот и нос, пищевод, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, мочеполовые пути - все это относится к эпителию. Общим для этого вида ткани является то, что эпителиоциты плотно располагаются на тонкой пластинке - базальной мембране. Эта тонкая мембрана состоит из коллагена и других органических веществ. В эпителиях нет собственных кровеносных сосудов, поэтому эпителиоциты питаются через базальную мембрану. Эпителий хорошо восстанавливается (регенерирует).
Реснитчатый эпителий дыхательных путей. Движения ресничек способствуют продвижению слизи наверх.
Но почему эпителий попал в тему внутренних войск? Находясь на границе тела и окружающей среды, он активно участвует в защите нашего организма от всякой скверны. Дыхательный эпителий, например, выделяет слизь. Слизь густая и содержит всякие природные антибиотики, антитела и другие вещества, которые могут убить врага прямо на месте. Поэтому мы необязательно заболеваем, если кто-то рядом чихнул. Микроб осядет на слизи и может погибнуть прямо там (особенно, если его немного). Если же не погибнет - мы вычихнем его или проглотим, а в желудке его уничтожит соляная кислота. Кстати, соляную кислоту выделяет железистый эпителий. Так что берегите свои эпителии :)
Эндотелий
Эндотелий относится к эпителию (хотя некоторые считают, что это спорный вопрос). Но я решил выделить его отдельно, так как этот вид клеток является непосредственным участником воспалительных процессов. Эндотелий изнутри выстилает кровеносные и лимфатические сосуды, а также камеры сердца. Эндотелиоциты непосредственно контактируют с кровью. Они регулируют тонус сосудистой стенки, сужая или расширяя сосуд. Повреждение эндотелия инициирует образование тромба. Кстати, на эндотелиальных клетках присутствует ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2), который sars-cov-2 облюбовал для проникновения в клетки.
Строение капилляра.
Если неподалеку началось воспаление, клетки эндотелия (эндотелиоциты) выставляют на своей поверхности специальные рецепторы, за которые цепляются белые кровяные клетки. Несущиеся в кровяном потоке лейкоциты останавливаются, прилипнув к эндотелию, и вежливо просят эндотелиоциты выпустить их наружу. Клетки эндотелия чуть-чуть расступаются, и лейкоциты, словно кошки, просачиваются из сосуда в место воспаления.