Nature #538 (7624) + онлайны: звуки мезозойской утки, минеральное питание в роли инсектицида, очередная победа индуцированных стволовых клеток

• Стволовые клетки. Кардиомиоциты (клетки сердечной мышцы), полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, восстановили работу сердца у обезьян вида макак-крабоед. Приматы, в сердце которых пересадили такие клетки, жили по крайней мере 12 дней после операции, и при этом у них не проявлялись признаки отторжения новой ткани. Важно, что индуцированные стволовые клетки были получены из фибробластов обезьян-доноров, то есть для тех макак, которым делали операцию, эти клетки были чужеродными. — Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts.
• Физиология растений, экология. Исследование питания 53 видов растительноядных насекомых показало, что чем лучше и разнообразнее минеральное питание растений, тем реже их едят насекомые. Вероятно, этот факт откроет варианты мирной борьбы с сельскохозяйственными вредителями. — Variability in plant nutrients reduces insect herbivore performance.
• Искусственный интеллект, нейробиология. У людей довольно хорошо развито абстрактное мышление, и конечно, оно осуществляется только за счёт физических носителей — множества нервных клеток. А вот «обычные» нейронные сети не очень хорошо обрабатывают и не очень долго хранят большие массивы данных, потому что у них нет внешней памяти. Но если добавить её к системе, получится гибридный компьютер. — Hybrid computing using a neural network with dynamic external memory, Artificial intelligence: Deep neural reasoning.
• Антропология, социология. Женское обрезание — псевдомедицинская процедура, которая может принести массу проблем пациентке. Помимо снижения сексуального удовлетворения, она служит причиной инфекционных заболеваний, проблем с мочеиспусканием и осложнений при родах. Тем не менее, каждый год в Африке и Азии миллионы девочек подвергают этой операции. Тех, кто от неё отказываются, осуждают и бойкотируют соплеменники. ВОЗ и другие организации выступают с запретами женского обрезания, но его сторонники сопротивляются, считая, что Запад просто хочет навязать им свою культуру. Суданские учёные придумали более эффективный метод воздействия на общественное мнение — фильмы, в которых герои как бы невзначай начинают обсуждать плюсы и минусы женского обрезания (последних оказывается существенно больше). — Changing cultural attitudes towards female genital cutting, Social science: Female genital cutting under the spotlight.
• Палеонтология, орнитология. В Антарктиде в Мезозойском периоде, 66-69 миллионов лет назад, крякали утки! Теперь точно известно, что им было чем. Исследователи из Северной и Южной Америки нашли на Антарктическом полуострове останки древнего представителя утиных Vegavis iaai и подвергли его компьютерной томографии. Она показала, что у этой птицы была развита так называемая нижняя гортань (syrinx) — функциональный аналог наших голосовых связок, только состоящий из хрящевых колец и расположенный в области трахеи. Пока это самая древняя из найденных нижних гортаней. Кстати, у динозавров того же периода, да и у всех остальных, нижних гортаней никогда не находили. Так что, возможно, этот орган — эксклюзивное приобретение птиц, которое как-то помогло им перестроить механизм дыхания для полёта. — Fossil evidence of the avian vocal organ from the Mesozoic, Palaeontology: Ancient avian aria from Antarctica.
• Генетика, синтетическая биология. Мы знаем, что одни гены могут подавлять другие, или, наоборот, активировать их работу. Из множества таких взаимодействий собираются «генетические контуры» (genetic circuits), в которых экспрессия генов то снижается, то повышается. Получаются генетические осцилляции. Можно создать искусственные генетические контуры, но в них гены, как правило, менее синхронно меняют свою экспрессию, чем в натуральных. Тем не менее, это обстоятельство можно преодолеть, если убрать из контура ряд необязательных элементов. — Synchronous long-term oscillations in a synthetic gene circuit, Synthetic biology: Precision timing in a cell.
• Клеточная биология, молекулярка. Молекулы белков после их создания (трансляции) претерпевают множество модификаций. Одна из них — присоединение полиубиквитина. Один фермент «сажает» его на новый белок, а другой, деубиквитиназа Cezanne (ещё одно название — OTUD7B), снимает полиубиквитин с белков. Авторы статьи уточнили много подробностей механизма деубиквитинилирования с помощью Cezanne. — Molecular basis of Lys11-polyubiquitin specificity in the deubiquitinase Cezanne, биомолекула: Вездесущий убиквитин, «Вездесущий убиквитин» возвращается.
• Геномика, рак. Рак поджелудочной железы — агрессивное заболевание: развивается он быстро, а лечить его сложно. Но, оказывается, есть цепочка мутаций в определённых генах, по которой можно предсказать высокий риск развития этой болезни. Мутации происходят в таком порядке: сначала в KRAS, затем в гене CDKN2A, а после — в TP53 и SMAD4. Интересно, что мутации в этих генах возникли независимо в эволюции. — A renewed model of pancreatic cancer evolution based on genomic rearrangement patterns.
• Иммунология. Макрофаги нужны не только для успешной работы иммунной системы, но и для правильного развития органов у эмбриона. У плода они мигрируют по разным тканям, и этим процессом руководит в том числе эндотелий печени. В новой работе выяснили точный молекулярный механизм этой регуляции. Одно из веществ, которые в ней задействованы — ассоциированный с везикулами мембранный белок PLVAP. — Fetal liver endothelium regulates the seeding of tissue-resident macrophages.
• Нейробиология. Чтобы картина мира была стабильной, зрительная кора образует связи со стволом мозга, в котором расположены некоторые центры управления движениями. За счёт этого движения глаз координируются с движениями тела, и видимое изображение остаётся относительно неподвижным, даже когда оно постоянно меняется. Так бывает, если, например, вы едете в метро и пытаетесь поймать взглядом каждый светильник на стене тоннеля. Это называется оптокинетическим рефлексом. Как оказалось, этот рефлекс пластичен, и зрительная кора через свои связи со стволом мозга может менять наши движения. — Cortico-fugal output from visual cortex promotes plasticity of innate motor behaviour.

Science #354 (6309) + онлайны: секреты эволюции современных людей, метан из углекислого газа, антитела вместо антиретровирусных лекарств

• Стволовые клетки. Одна популяция гематопоэтических стволовых клеток может воспроизвести весь гематопоэз, потому что часть её клеток делится и дифференцируется (выбирает «профессию»), а часть — делится и образует точно такие же стволовые клетки (таким образом популяция возобновляется). Как оказалось, всё это возможно благодаря митофагии — обновлению митохондрий за счёт аутофагии. — Self-renewal of a purified Tie2+ hematopoietic stem cell population relies on mitochondrial clearance. См. также: Кем быть? Как гемопоэтическая стволовая клетка выбирает профессию, Нобелевская премия по медицине и физиологии 2016: за самоедство.
• Молекулярка, клеточная биология. Без РНК-интерференции у клеток не бывает периодов покоя. Клетки, мутантные по RNAi, погибают на входе в стадию G₀. Интерферирующие РНК обеспечивают наличие РНК-полимераз в активных клетках и влияют на образование гетерохроматина в районе центромер. — RNA interference is essential for cellular quiescence.
• Генетика, антропология, эволюция. Вы наверняка задавались вопросом, а идёт ли сейчас эволюция человека, и если да, то в чём она проявляется. Наконец-то ответ получен! Исследователи оценили степень изменения частоты аллелей у современных британцев, а также их предков — словом, тех, кто жил на острове последние 2-3 тысячи лет лет. Оказалось, что наибольшим изменениям частоты аллелей подверглись гены главного комплекса гистосовместимости и фермента, расщепляющего лактозу. Кроме того, отбор закреплял такие признаки, как светлые волосы, высокий рост и голубые глаза. — Detection of human adaptation during the past 2000 years.
• Экология. Учёные доказали, в общем-то, очевидную мысль: если снизится биоразнообразие лесов, их продуктивность тоже упадёт. В доказательство приводятся данные по 44 странам. Падение видового разнообразия деревьев в лесу на 10% снижает его продуктивность на 3%. — Positive biodiversity-productivity relationship predominant in global forests.
• Экология, эпидемиология, орнитология. Вирус «птичьего гриппа», H5N8, имеет гемагглютинин под названием H5. Его ген легко рекомбинирует с другими похожими вирусами. Из-за него получаются всё новые и новые варианты H5N8. Это происходит в том числе за счёт перелётных птиц: по крайней мере в США дикие утки и гуси контактируют с домашней птицей и таким образом дают местным вирусам птичьего гриппа материал для изменчивости. Что с этим делать, пока не очень понятно. Разве что точнее картировать пути миграции диких гусей, уток и им подобных. — Role for migratory wild birds in the global spread of avian influenza H5N8, Sick birds don’t fly...or do they?
• Молекулярка. Репарацию ДНК от повреждений ультрафиолетом осуществляют ферменты фотолиазы. Они активируются, когда поглощение синего света запускает трансфер электронов (тут замешаны некоторые квантовые эффекты). У фотолиаз прокариот процесс активации одноступенчатый, у эукариотических ферментов — двухступенчатый. — Bifurcating electron-transfer pathways in DNA photolyases determine the repair quantum yield.
• Вирусология. Вирусы иммунодефицита можно сдерживать не только антиретровирусной терапией (АРТ), но и введением антител против интегрина α4β7 (этот белок вырабатывается в CD4 T-клетках, заражённых вирусом). По крайней мере, это работает в отношении вируса иммунодефицита обезьян SIV. — Sustained virologic control in SIV+ macaques after antiretroviral and α4β7 antibody therapy.
• Микробиология. Бактерии вида Methermicoccus shengliensis могут создавать метан из ароматических соединений, которые встречаются в угле. Эксперименты с мечеными атомами углерода показали, что эти микроорганизмы могут ещё включать углерод CO₂ в состав метана. — Methane production from coal by a single methanogen.
• Биохимия. Молекулы многих факторов транскрипции фосфорилируются не в одном месте (сайте), а в нескольких. Elk1 — не исключение. Если фосфорилировать его в одном месте, его «ответ» на белок ERK будет совсем не таким, как если фосфорилировать его в другом месте. — Opposing effects of Elk-1 multisite phosphorylation shape its response to ERK activation.
• Биохимия, эволюция. Механизмы фосфорилирования белков тоже эволюционируют. Недавно это показали на примере 18 видов грибов. У их общего предка почти не было тех сайтов фосфорилирования, что появились у них. Самые старые «места для фосфорилирования» находятся в генах белков, связанных с функциями ДНК: H2A1 и eIF4E. — Evolution of protein phosphorylation across 18 fungal species, Young phosphorylation is functionally silent.