Nature #562 (7727) + онлайны: важность обучения пению, глобальный подход к проблеме миелоидного лейкоза и двойственность разнообразия

• Биология моря. Низкие концентрации углекислого газа в атмосфере ледникового периода объясняются хранением углерода в океане, однако доказательств такого механизма до сих пор не было. Недавно удалось «расшифровать» профили морских отложений, благодаря чему выяснилось, что концентрации кислорода в глубинных слоях океана были достаточно низкими в течение последнего ледникового периода. Однако промежуточные и приповерхностные воды Тихого океана, которые в настоящее время тоже плохо окислены, содержали гораздо больше кислорода в тот же ледниковый период. Такое вертикальное распределение кислородного профиля позволило предположить, что во время ледникового периода Тихий океан выступал в роли углеродного резервуара, обеспечивая низкие уровни углекислого газа в атмосфере. — Glacial expansion of oxygen-depleted seawater in the eastern tropical Pacific, биомолекула: Кто на самом деле крутит углеродное колесо.
• Бионика. Все мы с детства знакомы с одуванчиками — трогательными желтыми цветками, которые со временем «седеют» и разлетаются, подобно маленьким парашютикам с семенами. Именно эта способность попала под прицел серьезного исследования научной команды из Эдинбурга. Оказывается, эти обыкновенные (с виду) цветы обладают гениальным способом поднятия в воздух собственных семян. Визуализируя воздушный поток вокруг «парашютика» — пучка щетинок над семенем — исследователи выяснили, что в ходе полета вокруг семени формируется вихревой поток, представляющий собой рециркулирующее кольцо. Ученые предполагают, что круговая дископодобная геометрия и пористость «парашютика» являются ключевыми особенностями конструкции, благодаря которым формируется отдельное вихревое кольцо. — A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion.
• Структурка. Вирус Эбола, а точнее, борьба с последствиями его влияния на организм человека, уже давно считается одной из наиболее важных задач медицины. Для эффективной борьбы с вирусом нужно знать «врага» в лицо. В новой статье опубликованы результаты по структуре рекомбинантного комплекса вирусного нуклеокапсида. С помощью криоэлектронной микроскопии (с разрешением 3,6 Å) удалось визуализировать ядро нуклеокапсида и N-конец нуклеопротеина, который важен для олигомеризации вирусных субъединиц, а также для гидрофобных и электростатических воздействий, способствующих спиральной сборке капсида. — Cryo-EM structure of the Ebola virus nucleoprotein—RNA complex at 3.6 Å resolution, биомолекула: Уколы от Эболы, Возвращение домой: вирус Эбола снова атакует ДРК.
• Нейробиология. «Если хочешь что-то запомнить — прослушай это „что-то“ много-много раз». Но не всегда такое правило работает. Например, молодые зяблики способны эффективно запоминать пение взрослых «учителей» только с помощью непосредственного социального контакта, но не пассивным «прослушивающим» путем. Взрослый зяблик-наставник путем особых социальных сигналов помогает лучшему воспроизведению и подражанию певческих мотивов у молодых особей. А способствует этому дофамин, который высвобождается в кортикальном ядре мозга после возбуждения нейронов в среднем мозге. Получается, что авторитет учителя важен даже в птичьих сообществах. — A mesocortical dopamine circuit enables the cultural transmission of vocal behaviour.
• Онкология, геномный проект. В настоящий момент не существует общепринятой схемы лечения острого миелоидного лейкоза, что связано с огромным количеством мутационных моделей среди пациентов. В новом выпуске Nature сообщается о первичных результатах программы Beat AML, в рамках которого проводилась полная диагностика опухолевых образцов, взятых у 562 пациентов. В будущем этот проект позволит создать базу данных, объединяющую результаты секвенирования ДНК и анализ чувствительности препарата ex vivo, что может быть использовано для выявления стратегии лечения острого миелоидного лейкоза. — Functional genomic landscape of acute myeloid leukaemia, биомолекула: Успех в борьбе с лейкозом: на шаг ближе к клиническому применению геномного редактирования.
• Биоразнообразие. На этой неделе ученые из Цюриха знакомят нас с результатами своей работы, посвященной устойчивости экосистем. В качестве объекта исследования было выбрано сообщество водных инфузорий, на котором изучались временная изменчивость, разнообразие и общая устойчивость системы. Результаты оказались неоднозначными: вроде бы биоразнообразие повышает общую устойчивость экосистемы, но только в том случае, если биоразнообразие достаточно низкое. А если разнообразие повышается и становится слишком разнообразным, то устойчивость системы падает. — Biodiversity increases and decreases ecosystem stability, биомолекула: Биоразнообразие и молекулярная биология помогут друг другу?
• Нейробиология. Новое исследование, опубликованное в Nature, доказывает, что мозжечок не так прост, как кажется. Традиционно считается, что этот участок мозга представляет собой центр координации движений и равновесия. Однако кроме этого мозжечок участвует и в когнитивных процессах. Например, повреждения мозжечка вызывают дефекты в процессах планирования и использовании рабочей памяти. Постоянная нейронная динамика между мозжечком и лобной корой поддерживаются с помощью особой кортико-мозжечковой нейронной петли. — A cortico-cerebellar loop for motor planning, биомолекула: Хаос в мозге.
• Палеонтология, геология. Наиболее древние породы Земли можно обнаружить в отдельных зонах Гренландии. Там часто находят образцы строматолитов — ископаемых остатков микроорганизмов. Однако недавно были обнаружены гренландские породы, которые в силу ряда геологических особенностей сохранились гораздо лучше, чем их предшественники из других слоев. Трехмерный анализ морфологии древних геологических образцов доказал их небиологическое происхождение. Благодаря этому открытию ученые хотят предостеречь научное сообщество от вероятных попыток поиска признаков жизни на примере других строматолитов (в том числе тех, которые были обнаружены на Марсе). — Reassessing evidence of life in 3,700-million-year-old rocks of Greenland.

Science #362 (6412) + онлайны: гребневые мигранты, генеалогия мака и тайны пищевода

• Клеточная биология. Миграция клеток может осуществляться как индивидуально, так и группами, но регуляция такого движения оставалась неясной. В новом исследовании на примере клеток нервного гребня в эмбрионах рыбок данио-рерио и шпорцевых лягушек было показано, что миграция запускалась за счет актиновых и миозиновых нитей цитоскелета соседних клеток. — Supracellular contraction at the rear of neural crest cell groups drives collective chemotaxis, Supracellular contractions propel migration.
• Репродуктивная медицина. Исследование проблемы лечения бесплодия осложняется целым рядом факторов, включая длительный процесс дифференциации половых клеток. Японские ученые предложили нестандартный подход к этой проблеме: они индуцировали плюрипотентные стволовые клетки в эмбриональные соматические клетки яичников. Всего за 4 месяца эти «трансформеры» подверглись перепрограммированию и дифференцировались во вполне жизнеспособные половые клетки, способные к делению. — Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro, Toward human egg-like cells in vitro, биомолекула: Прорыв в лечении бесплодия.
• Молекулярка, регенерация тканей. Ни одна травма организма, даже на микроуровне, не проходит незамеченной. Вот и дендритные клетки в ответ на повреждение с помощью особого рецептора DNGR-1 (dendritic cell natural killer lectin group receptor-1), который запускает восстановительные процессы. Однако реакция рецептора DNGR-1 не ограничивается только активацией тревожного сигнала; кроме этого, рецептор способствует уменьшению воспалительных реакций для ограничения иммунопатологических процессов. — DNGR-1 in dendritic cells limits tissue damage by dampening neutrophil recruitment, A friendly danger, биомолекула: Дендритные клетки: профессиональные разведчики в «Опухолевой войне».
• Структурка. Основная задача ионных каналов — передача сигналов через клеточную мембрану благодаря разнице электрического потенциала. Нарушения в структуре потенциал-чувствительных натриевых каналов (Na_v) вызывают ряд осложнений, включая хронические боли, эпилепсию и аритмию. В новом выпуске Science появились сразу две статьи, посвященные строению Na_v-каналов.
  • В первой работе с помощью криоэлектронной микроскопии визуализировали структуру Na_v-каналов человека. Этот анализ подтвердил, что в основе быстрой инактивации ионных каналов лежит механизм аллостерической регуляции. — Structure of the human voltage-gated sodium channel Nav1.4 in complex with β1, биомолекула: О чем не знал Гальвани: пространственная структура натриевого канала.
  • Во второй работе сообщается о каналах, связанных с передачей токсинов. Исследования проводились на некоторых ракообразных и иглобрюхих (типа рыбы фугу), которые способны вызывать отравляющую реакцию за счет выделения тетродотоксина и сакситоксина. Выяснилось, что благодаря конструктивным особенностям строения доменов канала возможно блокировать работу Na_v-канала. — Structural basis for the modulation of voltage-gated sodium channels by animal toxins, биомолекула: Тетродотоксин — история элегантного убийцы, Яды — высокоточное оружие: компьютерное исследование природных нейротоксинов.
• Молекулярка, геномный проект. Китайские ученые сегодня знают о снотворном маке всё — и даже больше. В новом выпуске Science подводятся итоги проекта по расшифровке генома опийного мака, включая полное генотипирование, произошедшее до расхождения семейства Маковых и Лютиковых. В ходе этого масштабного исследования выяснилось много интересного о происхождении генов мака — например, то, что биосинтез алкалоидов морфинана и наркотина стал возможен благодаря объединению генов P450 и оксидоредуктазы. — The opium poppy genome and morphinan production, биомолекула: Чашки петри вместо маковых полей.
• Мутации, рак. Интересное исследование по изучению пищевода здоровых людей провели ученые из Кембриджа. Они взяли образцы эпителиальной ткани пищевода у девяти здоровых доноров в возрасте от 20 до 75 лет. Результаты оказались удивительными: у доноров среднего и пожилого возраста в большей части эпителия были обнаружены мутантные клетки. При этом распространенность мутаций в здоровом пищеводе была в несколько раз выше, чем при раке пищевода. — Somatic mutant clones colonize the human esophagus with age.
• CRISPR-Cas, молекулярка. Кажется, возможности систем CRISPR-Cas не имеют границ. Ну или по крайней мере близки к этому. Недавно выяснилось, что CRISPR-Cas, выделенные из клеток архей и имеющие в своем составе белки Cas14, способны к целенаправленному расщеплению одноцепочечной ДНК. Этот процесс «нарезания» молекулы ДНК способен обеспечивать высокоточное SNP-генотипирование. — Programmed DNA destruction by miniature CRISPR-Cas14 enzymes, биомолекула: Как CRISPR/Cas работает не по специальности.