Эвита Усарова 0,0

Происхождение эукариот было и остается одной из интереснейших проблем эволюционной биологии. В 2015 году в Nature появилось сообщение, что с помощью метагеномики удалось получить последовательность генома археи ранее неизвестной группы, причем в этом геноме удалось найти гены, которые ранее считались уникальными для эукариот (в частности, ген, близкий к кодирующему актин). Более того, филогенетический анализ показал, что археи новооткрытой группы, получившей название Lokiarchaeota, и эукариоты образуют монофилетическую кладу (группу организмов с общим предком), и эукариоты, вероятно, произошли от локиархеот. Недавно японские ученые сообщили, что им удалось в лабораторных условиях вырастить культуру археи из типа Lokiarchaeota, которую они назвали Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum strain MK-D1. Какие загадки происхождения эукариот мы сможем разрешить, имея на руках чистую культуру их непосредственных предков, а не абстрактный геном? Попробуем разобраться.

Специальные нейроны в мозге — клетки решетки в энторинальной коре, прилежащей к гиппокампу, — помогают животным ориентироваться в пространстве. Активность этих нейронов размечает окружающую среду гексагональной решеткой, выполняющей роль пространственной карты. Однако эта решетка вовсе не регулярная — она искривляется, если в пространстве есть цели и вознаграждения, как показали сразу две группы ученых из Стэнфорда и Австрийского института науки и технологий. Но даже на этом удивительные свойства гиппокампа и его соседей не заканчиваются: исследования показывают, что пространственные карты мозга могут участвовать в кодировании не только целей и вознаграждений, но и визуальных стимулов, а также более абстрактных когнитивных процессов, таких как социальные структуры, воспоминания и идеи.

Человеческий глаз воспринимает свет в очень узком сегменте электромагнитного диапазона. Мы вынуждены защищать чувствительную сетчатку от ультрафиолета и уже давно придумали громоздкие приборы ночного видения, чтобы приподнять завесу темноты. Ученые из Китая и Массачусетса нашли изящное и простое решение для расширения зрения в инфракрасный диапазон: они синтезировали наночастицы размером с пыльцу, конвертирующие инфракрасный свет в видимый — зеленый. Наночастицы вводятся прямо под сетчатку, конъюгируют с фоторецепторами и, подобно миниатюрным антеннам, транслируют видимый свет палочкам и колбочкам. Процедура относительно безопасна и совместима с нормальным дневным зрением. Пока что суперспособность доступна только мышам. Однако авторы обещают, что, усовершенствовав состав наночастиц и сделав их менее токсичными, им удастся получить одобрение FDA и адаптировать их для использования на людях. Наночастицы могут стать первым имплантируемым биосовместимым устройством для расширения человеческих сенсорных возможностей.

Нейроны человека и других млекопитающих очень похожи, если смотреть «издалека». Тем не менее есть и важные различия. Недавно ученые из Института Аллена (среди которых и автор этой статьи) опубликовали работу в журнале Neuron, где показали, что возбудимости нейронов мозга человека и мыши заметно различаются. Оказалось, что нейроны коры мозга человека имеют гораздо большее количество HCN-каналов, которые особым образом влияют на возбудимость нейронов. Что это значит с точки зрения эволюции и какой эффект оказывает на поведение отдельных нейронов?

О развитии головного мозга человека, в особенности его коры, мы и по сей день знаем сравнительно немного. Оно и понятно: единственный доступный ученым материал — мертвые зародыши на разных стадиях развития, а наблюдать процесс в «прямом эфире» в утробе матери по понятным причинам невозможно. Вместе с тем основы многих психических расстройств, таких как аутизм и шизофрения, могут крыться именно в сбоях, происходящих на самых ранних этапах развития мозга. Однако не всё так безнадежно: на помощь могут прийти искусственно выращенные модели головного мозга — так называемые органоиды. Совсем недавно Science опубликовал сравнение профиля экспрессии генов искусственно выращенной модели головного мозга и «настоящего» мозга человека на разных стадиях развития. Мы поговорили об этой работе с одним из руководителей исследования — Алексеем Абызовым.

Многие издания подводят в конце декабря итоги печатного года — и «Биомолекула» не исключение. Знакомьтесь с нашим хит-парадом статей, которые в 2018 году читали чаще всего! Если вы видели прошлогодний «парад открыток», то что-то может вам показаться знакомым — некоторые обзорные статьи не теряют актуальности и продолжают регулярно просматриваться. Но появились и новички, которые привлекли к себе много читателей.

В одном из сентябрьских номеров Science вышла статья, в которой рассказывалось об открытии защитной системы растений, имеющей много общего (неожиданно!) с нервной системой животных... Оказалось, что Arabidopsis thaliana может передавать кальциевые сигналы к своим отдаленным органам с весьма большой скоростью, используя рецепторы к глутамату в качестве сенсоров повреждения. В ответ на эти сигналы растение усиливает синтез различных защитных веществ, которые предотвращают его дальнейшее поедание травоядными животными. Наша статья посвящена деталям этого открытия.