Интересные новости и факты (биология, химия)

[ArefievPV]

Организм убил одни клетки ради спасения других
https://naked-science.ru/article/column/organizm-ubil-odni-kletki
Ученые выяснили, что различные виды программируемой гибели клеток — апоптоз, некроптоз, ферроптоз и другие — по-разному влияют на процессы обновления и восстановления поврежденных тканей и защиту организма от патологий, например появления раковых клеток. Знания о механизмах программируемой гибели клеток важны для разработки новых методов лечения травм, хронических заболеваний и возрастных патологий.

Баланс между гибелью и образованием клеток в организме — залог правильного функционирования органов и тканей / © Гелина Копеина, Анастасия Ефименко, пресс-служба РНФ

В организме человека ежедневно погибают миллионы клеток, и в норме этот процесс строго контролируется. Программируемая гибель клеток играет важную роль в обновлении и регенерации (восстановлении) тканей. С ее помощью организм избавляется от клеток, выполнивших свою функцию, а также от поврежденных и неправильно функционирующих клеток, например опухолевых или стареющих. Баланс между делением, дифференцировкой (специализацией) клеток и их гибелью обеспечивает нормальное развитие и функционирование живого организма.

Нарушение такого баланса приводит к развитию ряда заболеваний, таких как рак, фиброз — избыточное разрастание соединительной ткани, — нейродегенеративные расстройства и многие другие. Поэтому один из рациональных способов борьбы с такими патологиями — направленное воздействие на эффективность программируемой гибели клеток, восстанавливающее ее до оптимального уровня в каждом необходимом случае. Для этого нужно четко знать механизмы, приводящие клетки к гибели.

Ученые из Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) проанализировали более 300 исследовательских работ, посвященных разным типам программируемой гибели клеток, которых на сегодняшний день открыто более десяти, и их связи с процессами регенерации.

Наиболее изучен на настоящий момент апоптоз — тип гибели, при котором от умершей клетки остаются небольшие фрагменты, окруженные мембраной (апоптотические тельца). Они «поедаются» макрофагами — клетками иммунной системы, очищающими поврежденную ткань от остатков мертвых клеток. Именно поэтому апоптоз никогда не сопровождается воспалением.

Противоположный апоптозу по механизму тип гибели — некроз — характеризуется тем, что гибнущая клетка просто разрывается, и ее содержимое изливается в окружающее пространство, что вызывает воспаление в ткани.

«Еще один распространенный тип программируемой гибели клеток — ферроптоз, который запускается при железо-зависимом окислении фосфолипидов (компонентов клеточных мембран) и сопровождается накоплением активных форм кислорода. Это молекулы, в большом количестве способные повреждать мембраны, ДНК, белки и другие компоненты клеток», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Гелина Копеина, доктор биологических наук, заведующая лабораторией исследования гибели клеток ИМБ имени В.А. Энгельгардта РАН.

Проведенный авторами анализ показал, что разные варианты гибели клеток неодинаково влияют на восстановление поврежденных тканей. Например, при апоптозе клетки выделяют небольшие пузырьки — везикулы ApoEVs, — содержащие ДНК, РНК, белки и липиды. Эти структуры служат сигналом к активному росту и размножению для соседних здоровых клеток. Благодаря такому механизму соблюдается баланс между удалением и восполнением клеток. В экспериментах на крысах препараты с везикулами ApoEVs ускоряли заживление ран на 40%.

Исследования также показали, что в определенных случаях воспаление в ткани, возникающее при некрозе, может быть полезным. Так, гибнущие этим способом клетки выделяют в окружающую среду связанные с повреждениями молекулы DAMPs. Такие соединения привлекают макрофаги. Важно, что макрофаги не только удаляют из ткани остатки мертвых клеток, но и активируют стволовые клетки и тем самым способствуют регенерации тканей. В исследованиях, проведенных на мышах, было показано, что некроз необходим для нормального восстановления изолирующих оболочек нервных клеток в головном мозге.

Однако такое же стимулирующее влияние апоптоз и некроз могут оказывать и на раковые клетки, ускоряя рост опухолей и повышая риск рецидивов. Ведь опухолевые клетки используют те же программы для размножения, которые есть в нормальных тканях. Поэтому роль этих типов гибели клеток оказывается неоднозначной и требует дальнейшего исследования, а воздействие на них с целью терапии должно применяться с большой осторожностью.

Интересно, что стволовые клетки часто оказываются устойчивыми к процессу программируемой гибели благодаря активному синтезу антиапоптотических белков и эффективным механизмам восстановления повреждений в ДНК. Это свойство важно для того, чтобы сохранять и поддерживать «запас» клеток, которые при необходимости способны заместить своих поврежденных «соседей». Известны также виды стволовых клеток, чувствительных к определенным типам программируемой гибели клеток, однако механизмы этого эффекта остаются до сих пор недостаточно понятными.

«Большое количество экспериментальных работ подтверждают, что гибель клеток — это не просто разрушение, а сложный регулируемый процесс, который может как способствовать, так и препятствовать регенерации. Знания о том, в каких условиях запускается тот или иной тип гибели и какие эффекты он несет для организма, будут полезны для разработки новых подходов к терапии возрастных заболеваний и эффективного лечения травм. В дальнейшем мы планируем более детально разобраться в том, как можно повлиять на взаимодействие между делением и гибелью клеток, чтобы стимулировать регенерацию органов и тканей. Кроме того, мы проверим эффекты такого воздействия на различных животных моделях», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Ефименко, доктор медицинских наук, заведующая лабораторией репарации и регенерации тканей Центра регенеративной медицины МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова.

Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physiological Reviews.

P.S. Небольшое замечание (в основном по поводу названия заметки).
 
Если смотреть шире то, гибель клеток не просто ради других клеток, а ради организма в целом.
 
Напомню:
 
– Приоритет сохранения у системы в целом, а сохранение элементов системы идёт по «остаточному принципу» (в противном случае обычно такие системы не сохраняются, и даже попросту не рождаются).
 
– В процессе адаптации к условиям существования система обучает свои элементы (то есть, модифицирует/изменяет и сами элементы, и связи между ними) и/или добавляет/удаляет их (опять-таки, в противном случае обычно такие системы не сохраняются – типа, не смогли адаптироваться).
 
Понятно, что у клетки запрограммирована такая гибель на уровне генов (то есть, такая программа гибели уже изначально «вшита» в геном клетки), поскольку после формирования клетки инсталлировать в неё какую-либо поведенческую программу (программу реагирования) затруднительно – в геноме всё сильно взаимосвязано, а кроме как в геном, инсталлировать более некуда (разве что, «втиснуть» программу в эпигеном?).
 
А вот человеку (гораздо более сложной системе, чем одиночная клетка) в онтогенезе и даже после формирования можно инсталлировать поведенческие программы запросто (например, навязать желание и/или поведенческий алгоритм и пр., связанные с модой). И для этого в геном ничего «впихивать» не надо – можно модифицировать нервные связи в мозге между нейронами и таким образом сформировать новый поведенческий алгоритм.
 
Вот социум (разумеется, через отдельных его представителей, через материальные предметы и т.д.) этим постоянно и занимается – обучает свои элементы в процессе адаптации к изменяющимся условиям своего существования, поскольку сохранение социума в приоритете перед сохранением отдельной особи этого социума.

[ArefievPV]

NASA нашло путь к зарождению клеток на Титане — может ли жизнь начаться в жидком метане?
https://www.ixbt.com/live/science/nasa-nashlo-put-k-zarozhdeniyu-kletok-na-titane-mozhet-li-zhizn-nachatsya-v-zhidkom-metane.html

Когда мы думаем о зарождении жизни, в воображении неизменно возникает образ тёплого, бурлящего «первичного бульона» на ранней Земле. Ключевой ингредиент в этом рецепте — вода. Именно в воде, как мы считаем, впервые собрались вместе молекулы, образовав первые клетки. Но что, если жизнь может выбрать другой путь? Что, если она способна зародиться в ледяном мире, где вместо воды — жидкий метан, а температура опускается до минус 180°C?

Именно эту ошеломляющую возможность исследуют учёные NASA, и их недавняя работа, посвящённая Титану, спутнику Сатурна, открывает совершенно новую главу в поиске внеземной жизни. Речь идёт не о поиске готовых организмов, а о чём-то более фундаментальном: о возможности спонтанного формирования самых базовых «кирпичиков» — клеточных мембран.

Мир, где дожди идут метаном

Чтобы понять всю смелость этой идеи, нужно на мгновение забыть о Земле и представить себе Титан. Это удивительный мир. Единственное, кроме нашей планеты, небесное тело в Солнечной системе с реками, озёрами и морями на поверхности. Но на этом сходство заканчивается.

Представьте себе погодный цикл, до боли напоминающий земной, но где роль воды играет метан. Под лучами далёкого Солнца метан испаряется, собирается в густые оранжевые облака, проливается холодным дождём, наполняя реки, которые несут его в огромные моря, такие как Море Кракена или Море Лигеи. Эта постоянная циркуляция, за которой годами наблюдал аппарат «Кассини», создаёт на Титане невероятно богатую органическую химию. Солнечная энергия расщепляет метан и азот в атмосфере, и их фрагменты складываются в сложные углеводородные молекулы, которые оседают на поверхность, словно рыжеватая пыль.

По сути, Титан — это гигантская природная лаборатория, где в планетарном масштабе происходят химические реакции, возможно, похожие на те, что когда-то привели к появлению жизни на Земле. Но есть одна гигантская проблема.


Атмосферные явления в сочетании с профилем температуры и давления на спутнике Сатурна Титане (Источник изображения: NASA/ESA) Цитирование: Christian Mayer et al, A proposed mechanism for the formation of protocell-like structures on Titan, International Journal of Astrobiology (2025). DOI: 10.1017/S1473550425100037.
Автор: Christian Mayer et al Источник: www.cambridge.org

Проблема «мыльного пузыря» в метановом море

Любая земная жизнь, от амёбы до синего кита, состоит из клеток. А у каждой клетки есть оболочка — мембрана, которая отделяет её внутренний мир от внешней среды. На Земле эти мембраны состоят из молекул-амфифилов, у которых есть два конца: один «любит» воду (гидрофильный), а другой её «боится» (гидрофобный). В воде они выстраиваются в двойной слой (бислой), образуя стабильный пузырёк — идеальный контейнер для биохимии.

Так как же быть на Титане, где нет жидкой воды? В жидком метане, который является неполярным растворителем, земная мембрана просто развалилась бы. Молекулы повели бы себя «наоборот»: гидрофобные концы устремились бы наружу, к метану, а гидрофильные спрятались бы внутрь. Такая структура была бы крайне нестабильной.

И вот тут-то и начинается самое интересное. Учёные предположили, что на Титане могли бы существовать другие амфифилы, приспособленные именно к метановой среде. Теоретически такие мембраны, названные «азотосомами», могли бы самоорганизовываться. Но как именно? До недавнего времени это было лишь красивой гипотезой.


Конденсация и осадки приносят в озера Титана смесь полярных и неполярных молекул. Из-за межфазного натяжения более крупные агрегаты имеют тенденцию накапливаться на поверхности озер. Цитирование: Christian Mayer et al, A proposed mechanism for the formation of protocell-like structures on Titan, International Journal of Astrobiology (2025). DOI: 10.1017/S1473550425100037
Автор: Christian Mayer et al Источник: www.cambridge.org

Решение, подсказанное морскими брызгами

Новое исследование NASA предлагает на удивление изящный и правдоподобный механизм. Всё дело в физике на поверхности метановых морей Титана.
Позвольте объяснить. Когда капля метанового дождя падает в озеро, она создаёт брызги. Поверхность озера и поверхность самой капли-брызги, как предполагают исследователи, покрыты тончайшим слоем местных амфифильных молекул. А теперь представьте, что эта брызга падает обратно в озеро. Происходит нечто похожее на фокус: внешний слой молекул на капле соединяется с поверхностным слоем озера. В результате образуется стабильная двухслойная сфера — везикула, — внутри которой заключена частичка озёрной жидкости.

Это уже не просто теория, а конкретный физический процесс, который мог бы массово производить эти протоклеточные пузырьки по всему Титану. Со временем эти везикулы, рассеянные в метановых водоёмах, могли бы начать взаимодействовать, обмениваться содержимым и, возможно, даже конкурировать друг с другом в своего рода примитивной эволюции.


В процессе длительного отбора по составу наиболее стабильные везикулы будут размножаться, а менее стабильные образуют тупики (синие стрелки). В результате это приводит к процессу эволюции, ведущему к увеличению сложности и функциональности. Цитирование: Christian Mayer et al, A proposed mechanism for the formation of protocell-like structures on Titan, International Journal of Astrobiology (2025). DOI: 10.1017/S1473550425100037
Автор: Christian Mayer et al Источник: www.cambridge.org

От пузырька к жизни: что дальше?

«Само существование любых везикул на Титане продемонстрировало бы рост упорядоченности и сложности, которые являются необходимыми условиями для зарождения жизни», — подчёркивает Конор Никсон из NASA.

Важно понимать: учёные не говорят, что нашли жизнь. Они говорят, что нашли правдоподобный путь к её первому, самому главному шагу — созданию изолированного пространства, где могут происходить сложные химические реакции. Это меняет саму парадигму поиска. Мы больше не ищем жизнь «как у нас», мы начинаем понимать, как она могла бы выглядеть в совершенно чуждой среде.

Эти идеи, безусловно, станут ориентиром для будущих миссий. Уже скоро к Титану отправится винтокрылый аппарат «Dragonfly». Хотя он не будет садиться в озёра и не сможет напрямую обнаружить эти везикулы, его задачей будет изучение органического состава поверхности. Возможно, он найдёт те самые молекулы, из которых могли бы состоять эти «метановые клетки».

Так что в следующий раз, глядя на ночное небо, вспомните о далёком оранжевом мире. Возможно, прямо сейчас в его ледяных метановых морях, подгоняемые ветром, формируются миллиарды крошечных пузырьков — первых робких шагов на пути к чему-то совершенно новому и удивительному. И это, честно говоря, захватывает дух.

[ArefievPV]

Планета внутри планеты: как тектонические разломы кормят жизнь в недрах Земли
https://www.ixbt.com/live/science/planeta-vnutri-planety-kak-tektonicheskie-razlomy-kormyat-zhizn-v-nedrah-zemli.html

Со школьной скамьи мы помним простую истину: жизнь на Земле вращается вокруг Солнца. Растения ловят его лучи, животные едят растения — так строится пищевая цепь. Эта элегантная схема кажется незыблемой. Но что, если мы скажем вам, что глубоко под нашими ногами, в кромешной тьме и под чудовищным давлением, существует целый мир, который напрочь игнорирует правила?

Это не научная фантастика. Это реальность глубинной биосферы — исполинской, но почти невидимой экосистемы, чья общая масса, по некоторым оценкам, может превышать массу всего человечества в сотни раз. Долгое время главный вопрос оставался без ответа: чем, чёрт возьми, они там питаются? Новое исследование китайских учёных проливает свет на эту тайну, и ответ оказался поразительным. Оказывается, жизнь в недрах планеты может питаться самой Землёй — её движением, её разломами, её энергией.

Мир без солнца — это вообще возможно?

Представьте себе жизнь на глубине нескольких километров. Здесь нет ни света для фотосинтеза, ни останков растений или животных, которые могли бы послужить пищей. Давление способно сплющить сталь, а температура может быть весьма высокой. Кажется, это идеальное определение безжизненного места.

Однако именно здесь процветают бесчисленные колонии микроорганизмов. Учёные и раньше догадывались, что эти микробы — настоящие экстремалы, способные извлекать энергию из химических реакций между водой и горными породами. Этот процесс называется хемосинтезом. Но оставалась загадка: какие именно геологические процессы поставляют «топливо» в достаточном количестве, чтобы поддерживать столь масштабную экосистему? Версии были разные: от медленного радиолиза воды (её распада под действием естественной радиации) до реакций серпентинизации. Но всё это не объясняло колоссальной биомассы. Не хватало главного — мощного и постоянного источника энергии.


Образование окислительно-восстановительных пар при разрушении горных пород в условиях, имитирующих движение разломов в недрах земли. (A) Два основных типа трещин в горных породах при распространении разломов: случай I — растягивающие трещины с последующим контактом с водой; случай II — сдвиговые трещины с мгновенным контактом с водой. (B и E) Экспериментальное моделирование реакций горных пород с водой в растягивающих трещинах (случай I) и динамическое дробление горных пород в воде в сдвиговых трещинах (случай II). (C и F) Временные ряды концентраций •H, •OH и H2O2 в суспензии измельченного кварца (случай I) и при динамическом измельчении кварца (случай II). (D и G) Временные ряды концентраций H2 в газовой фазе и жидкости в случаях I и II. Планка погрешности представляет собой стандартное отклонение трех независимых повторений. Цитирование: Xiao Wu et al., Crustal faulting drives biological redox cycling in the deep subsurface.Sci. Adv.11,eadx5372(2025).DOI:10.1126/sciadv.adx5372
Автор: Xiao Wu et al. Источник: www.science.org

Энергия из камня: когда разлом — это благо

И вот здесь начинается самое интересное. Команда учёных под руководством профессоров Хэ Хунпина и Чжу Цзяньси решила смоделировать в лаборатории то, что происходит в зонах тектонических разломов — там, где плиты земной коры трутся друг о друга, вызывая землетрясения. По сути, они воссоздали мини-землетрясение.

Что же происходит на самом деле? Когда горные породы с огромной силой трутся и трескаются, на их свежих поверхностях образуются так называемые свободные радикалы. Это крайне нестабильные, химически агрессивные частицы. Можно сказать, у них есть «незакрытые» химические связи, и они отчаянно ищут, с чем бы прореагировать, чтобы обрести стабильность. И ближайшая мишень — вездесущая вода (H₂O).

Свободные радикалы буквально разрывают молекулы воды на части. В результате этой грубой механической «хирургии» образуются две ключевые вещи:

• Водород (H₂) — это чистое, высококалорийное «топливо» для микробов.
• Окислители (например, пероксид водорода, H₂O₂) — вещества, которые необходимы, чтобы «сжечь» это топливо в процессе метаболизма.

Получается, что тектонический разлом работает как гигантская фабрика по производству еды и «воздуха» для подземных жителей. И масштабы этой фабрики поражают: исследователи подсчитали, что такой механизм может производить водород в 100 000 раз эффективнее, чем все ранее известные геологические процессы! Это не просто ещё один источник энергии, это главный двигатель глубинной жизни.


Схема окислительно-восстановительных химических процессов, вызванных механическими процессами в глубоких недрах каменистых планет. (A) Формирование пригодных для жизни сред в недрах в результате переработки силикатных корок различными геологическими процессами, такими как деформация коры, тектоника плит и мантийные плюмы. (B) Микробы используют энергию и электроны для роста и деления клеток в системах трещин, где существуют окислительно-восстановительные градиенты. (C) Реакции между минералами и водой преобразуют механическую энергию в химическую и стимулируют окислительно-восстановительный цикл железа в глубокой биосфере. Цитирование: Xiao Wu et al., Crustal faulting drives biological redox cycling in the deep subsurface.Sci. Adv.11,eadx5372(2025).DOI:10.1126/sciadv.adx5372
Автор: Xiao Wu et al. Источник: www.science.org

Железный круговорот: как работает подземный метаболизм

Но произвести топливо — это полдела. Нужно ещё создать условия для его потребления. И здесь на сцену выходит другой важный элемент — железо, которого полно в земной коре.

Произведённые в разломе водород и окислители создают уникальную химическую среду с резкими перепадами окислительно-восстановительного потенциала. Проще говоря, в одном месте разлома среда способствует восстановлению (отдаче электронов), а в другом — окислению (их захвату). Эта «химическая батарейка» запускает непрерывный цикл превращений железа: в одной зоне двухвалентное железо (Fe²⁺) окисляется до трёхвалентного (Fe³⁺), а в другой происходит обратный процесс.

Зачем это нужно? А затем, что этот железобетонный, простите за каламбур, круговорот становится основой для всех остальных биохимических процессов. Он, как маховик, раскручивает циклы углерода, азота и серы — тех самых элементов, из которых строится любая жизнь. Микробы встраиваются в эти циклы, используя их для своего роста и размножения. Так геология напрямую порождает биологию.

Новый адрес для поисков жизни?

Значение этого открытия выходит далеко за рамки нашего понимания земной биосферы. Если жизнь может существовать за счёт энергии тектонических разломов, это полностью меняет наши представления о том, где её вообще стоит искать.

Подумайте о Марсе. Мы знаем, что когда-то на нём была вода, а его недра до сих пор могут быть геологически активны. А что насчёт ледяных спутников вроде Европы (у Юпитера) или Энцелада (у Сатурна)? Под их ледяной коркой скрываются океаны жидкой воды, а гравитационное воздействие планет-гигантов вызывает приливные силы, которые вполне могут приводить к растрескиванию и трению пород на дне этих океанов.

Раньше астробиологи искали миры в «зоне обитаемости» — на таком расстоянии от звезды, где вода может быть жидкой на поверхности. Новое исследование подсказывает: возможно, искать нужно глубже. Жизнь может быть не хрупким цветком, греющимся под лучами далёкого солнца, а упрямым и неприхотливым геохимическим процессом, идущим в тёмных трещинах каменистых планет по всей Вселенной. И это, честно говоря, даёт куда больше надежды.

P.S.В качестве комментария приведу цитату из своего сообщения с другого ресурса:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg284215.html#msg284215

На форуме я неоднократно упоминал, что жизнь (и при возникновении, и при дальнейшем существовании) «оседлала» существующие ещё до неё круговороты вещества и энергии.

По сути, изначально жизнь, как совокупность, живых систем/процессов как раз и возникла на «пересечении» (в местах/локациях такого «пересечения») круговоротов.

То есть, жизнь всегда возникает и существует (по крайней мере, первоначально до обретения ею достаточной автономии) именно там где этому способствует (и одновременно ограничивает и направляет) внешняя среда. Зависимость жизни от среды обитания зачастую недооценивается.

[ArefievPV]

Биологи узнали, как и когда появился картофель
https://naked-science.ru/article/biology/biologi-uznali-kak-i-kogd
О происхождении картофеля ученые спорили на протяжении десятилетий, однако расставить все точки над i удалось только сейчас: «земляное яблоко», как оказалось, появилось около девяти миллионов лет назад в результате гибридизации предков томата и редкого южноамериканского растения Etuberosum.

Картофель родом из Южной Америки: его начали культивировать около семи-девяти тысяч лет назад на территории современной Боливии. В Испанию растение попало в XVI веке, а в XVII — в северную Европу. Поначалу картофель в Европе воспринимали как декоративное и даже ядовитое растение, а его пищевую ценность признали лишь в XVIII веке, благодаря усилиям французского агронома Антуана-Огюста Парматье.

В 2024 году, изучая геном сорта Four Corners (Solanum jamesi), исследователи установили, что в Северной Америке картофель независимо одомашнили предки современных племен индейцев хопи, пуэбло, апачи, тева и других. Но точное происхождение самой картофельной линии до сих пор оставалось неясным.

Теперь, проанализировав 128 полногеномных последовательностей диких и культурных видов картофеля, томата и южноамериканского растения Etuberosum, биологи под руководством Санвэна Хуанга (Sanwen Huang) из Академии сельскохозяйственных наук Китая выявили четкие следы гибридного происхождения 107 видов Petota, к которому принадлежит картофель. Сделать это удалось, применив передовые методы филогеномики и популяционной генетики.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Cell, показали, что все виды Petota, включая дикие и культурные, имели смешанную геномную наследственность, полученную от обеих родительских линий. Клубнеобразование при этом оказалось связано с чередующимся наследованием генов, полученных от предков томата и Etuberosum.

В частности, ген SP6A, регулирующий образование клубней, достался картофелю от линии томатов, а ген IT1, ответственный за развитие боковых побегов, — от Etuberosum. Их взаимодействие в геноме гибрида легло в основу формирования клубней. Произошло это межвидовое скрещивание примерно девять миллионов лет назад, что объясняет и эволюционный успех картофеля: в отличие от томатов и Etuberosum с ограниченным ареалом, представители линии Petota распространились по всей Южной и Центральной Америке.

Более того, все виды этой линии были способны к образованию клубней, обеспечивающих запас воды и питательных веществ, а также вегетативное размножение — важное преимущество в изменчивых климатических условиях. Интересно, что скорость видообразования в линии Petota была самой высокой среди всех проанализированных линий рода Solanum, что, вероятно, связано с расширением экологических ниш.

P.S. Забавно... Совсем недавно (вчера) об этом ( получение генов в «готовом» виде, возникновения в геноме особи-гибрида необычного генетического решения) немного рассуждал в другой теме. Можно глянуть здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,5625.msg285571.html#msg285571
https://paleoforum.ru/index.php/topic,5625.msg285585.html#msg285585
https://paleoforum.ru/index.php/topic,5625.msg285601.html#msg285601
https://paleoforum.ru/index.php/topic,5625.msg285606.html#msg285606
https://paleoforum.ru/index.php/topic,5625.msg285611.html#msg285611

[ArefievPV]

Человеческие гены с родительским влиянием
https://www.nkj.ru/news/54868/
У людей через дальних родственников можно определить гены, которые по-разному влияют на нас с отцовских или материнских хромосом.

У большинства генов в нашем геноме есть как минимум две копии – по одной на каждой хромосоме из пары. Как известно, у человека 23 пары хромосом – эти пары образуются при слиянии половых клеток от отца и матери, которые несут по одинарному (гаплоидному) хромосомному набору. Если, к примеру, взять ген инсулина, то он у человека находится на 11 хромосоме, но поскольку 11 хромосома в наших клетках парная, то ген будет в двух копиях: одна копия на 11 хромосоме, которая пришла от отца, вторая копия – на 11 хромосоме, которая пришла от матери.

Копии гена не обязательно будут идентичны. Часто это генетические варианты, или аллели, которые выполняют одну и ту же работу, но в то же время имеют некоторые отличия (отличия могут сказываться на активности гена, на работе белка и пр.).

Стоит добавить, что хромосомы в парах называются гомологичными хромосомами, однако среди них есть особый случай – половые хромосомы X и Y. Их назвать гомологичными нельзя: гены «игрека» – это гены «игрека», а гены «икса» – это гены «икса» (хотя нужно уточнить, что у X и Y есть участки взаимного соответствия, то есть гомологичные друг другу).

Но X и Y – особый случай. В остальных парах хромосом одни и те же гены расположены в одном и том же порядке, и управление генами в них обычно согласовано. То есть если ген А работает на хромосоме от матери, то он работает и на хромосоме от отца; если ген В отключается на хромосоме от матери, то точно так же он отключается на хромосоме от отца. Но есть гены, с которыми всё происходит иначе: у них работает либо только отцовская, либо только материнская копия.

Это называется генным импринтингом – когда активность гена зависит от его происхождения, от того, от какого родителя он пришёл. Речь не о каких-то специфически мужских или женских генах: один и тот же вариант (аллель) одного и того же гена будет молчать, если находится, скажем, на отцовской копии 11 хромосомы, и будет работать, если окажется на материнской копии. Но если речь идёт о женском организме, то обе эти копии, отцовская и материнская, для её детей будут уже только материнскими; прежде отцовский вариант гена станет материнским, соответственно, его активность в следующем поколении будет определяться материнским происхождением.

И сами импринтируемые гены, и механизмы импринтинга активно изучаются, но изучают их преимущественно на животных – в экспериментальных скрещиваниях у них сравнительно просто проследить за происхождением копий генов и сопоставить их происхождение с их активностью. Но вовсе не обязательно гены, которые подвергаются импринтингу, скажем, у мышей, будут теми же самыми, которые подвергаются импринтингу у людей. С людьми же эксперименты с управляемым скрещиванием не поставишь. Можно сравнить геномы родителей и детей, сопоставив ДНК последовательности с активностью генов и физиологическими признаками. Но даже в больших геномных базах данных бывает трудно найти тех, кто сдавал ДНК на анализ всей семьёй.

Сотрудники Университета Лозанны вместе с коллегами из научных центров Финляндии, Норвегии и Эстонии разработали статистический метод, которые позволяет определить материнское или отцовское наследование по генетическим данным от других родственников. То есть если у индивидуума прочли его собственный геном и геном двоюродного дяди, тёти, или племянников, то с помощью многоступенчатого статистического аппарата можно определить, от кого из родителей к этому индивидууму пришёл конкретный вариант того или иного гена.

Метод анализирует определённый ген в контексте другой генетической информации. Так, мужчинам X-хромосома всегда достаётся от матери, равно как и митохондриальная ДНК (у энергетических клеточных органелл митохондрий есть своя ДНК, а в оплодотворённой яйцеклетки остаются только её собственные митохондрии, которые были в ней до оплодотворения). Анализируя статистические взаимосвязи разных участков генома у неблизких родственников, можно понять, какой фрагмент ДНК достался человек от матери, а какой отца. Эту работу выполнили на данных более 230 тыс. человек.

Исследователи не просто восстанавливали материнско-отцовские линии наследования, но проверяли, как они связаны с физиологическими особенностями людей и их медицинской историей. Физиологические признаки обычно очень сложны в том смысле, что зависят от множества генов, влияющих друг на друга. Именно о таких признаках идёт речь в статье в Nature. Сложных признаков выбрали 59, среди них был и рост, и уровень жировых отложений в разных частях тела, и уровень разных липидов в крови, и т. д. С ними сравнивали более 14 тыс. так называемых белковых количественных локусов, то есть участков в ДНК, которые определяют количество белка (и это не только гены, которые непосредственно кодируют тот или иной белок, но и другие последовательности в ДНК, которые на синтез этого белка влияют).

В итоге удалось найти более тридцати примеров того, как сложный признак зависит от генов (точнее, от участков ДНК) с родительским эффектом – то есть когда физиологическая особенность по-разному проявляется в зависимости от того, от матери или от отца пришёл тот или иной генетический кусок. Чуть более чем в половине случаев это были уже известные прецеденты родительского влияния, и сейчас их удалось подтвердить новым методом и новой статистикой.

Более трети признаков проявлялись противоположным образом в зависимости от материнского или отцовского наследования. Например, если некий комплекс генетических вариантов оказывался на отцовской копии хромосомы, то вероятность диабета второго типа повышалась на 14%, если те же генетические варианты приходили на материнской хромосоме, вероятность диабета падала на 9%. Многие из таких последовательностей с противоположным эффектом расположены на 11 хромосоме, на которой вообще находится много генов, связанных с обменом веществ и развитием. Другой пример – вариант гена KLF14, сидящего в 7 хромосоме: если этот вариант сидит в материнской копии 7 хромосомы, ребёнок в младенческом возрасте будет весить больше, чем когда тот же вариант KLF14 будет на отцовской копии «семёрки».

В данном случае исследователи не обсуждают, на какой хромосоме гены работают, а на какой – нет. Речь пока идёт только о родительских эффектах в проявлении тех или иных признаков, а молекулярные механизмы эффектов нужно изучать дополнительно и другими методами. То, что родительские эффекты противоположны, в общем-то, не новость, и это часто объясняют разными эволюционными интересами полов. Например, если говорить о вынашивании потомства, то для отца важно, чтобы дети получились как можно крепче и здоровее, а значит, им нужно обеспечить максимально выгодный старт; для матери же важно пережить эту беременность, выкормить детёныша, а потом иметь возможность родить ещё.

Два года назад мы писали про ген Igf2, который, будучи на отцовской хромосоме, понуждает мать делиться с эмбрионом питательными веществами; если же отцовский Igf2 перестаёт работать, мать сажает эмбрион на голодный паёк. Но даже если не углубляться в эволюционные проблемы, то всё равно понятно, что информация о родительском эффекте и механизмах импринтинга может нам очень и очень пригодиться в практическом смысле. В конце концов, выше шла речь о диабете второго типа, и если мы хотим точно оценивать его вероятность, то тут хорошо бы знать, на материнской или отцовской хромосоме сидят варианты генов, влияющие на обмен веществ.

[ArefievPV]

Многоквартирное растение
https://www.nkj.ru/news/54873/
Растения сквамеллярии делят своё внутренне пространство на несколько частей, чтобы населяющие их муравьи не поубивали друг друга.

В тропических лесах Меланезии можно встретить странные растения, которые выглядят как крупные волосатые клубни, из которых торчат стебли с листьями и цветками. Сами клубни сидят на деревьях. Это сквамеллярии, небольшой растительный род, большая часть видов которого растёт на островах Фиджи.

Сквамеллярии – эпифиты, то есть деревья им нужны просто как опора, ни питательные вещества, ни воду они у них не берут, обходясь собственным фотосинтезом и впитывая влагу из воздуха и осадков. Кроме того, некоторые виды сквамеллярий получают подкормку от муравьёв. Их клубни пронизаны множеством ходов и камер, в которых располагаются муравьи нескольких видов. Муравьи в буквальном смысле удобряют свой дом: сквамеллярия впитывает некоторые соединения из муравьиного мусора, который накапливается во внутриклубневых ходах. В свою очередь, от растения муравьи получают не только убежище, но и нектар.

С одним из видов муравьёв, Philidris nagasau, у сквамеллярий сложились особенно тесные отношения. Колонии P. nagasau (которые, кстати, самостоятельно строить гнёзда уже разучились) часто распространяются сразу на несколько клубней, и сами муравьи помогают растениям расселяться на новые места. Семя сквамеллярии должно прорасти на дереве, а чтобы прорасти, оно должно удачно попасть в трещину в коре. Муравьи занимаются тем, что распихивают семена сквамеллярий в подходящие трещины. Причём делают они это до того, как плод сквамеллярии созреет и начнёт приманивать птиц. Муравьи же охраняют ростки сквамеллярий и вообще энергично атакуют растительноядных насекомых, которые хотели бы закусить сквамеллярией, хоть молодой, хоть старой.

Исследователей в связи с муравьями и сквамелляриями долго занимал один парадокс: сквамелляриии не просто дают жильё разным видам муравьёв, эти разные виды нередко уживаются в одном и том же клубне. Муравьи не слишком дружелюбны друг к другу, и по идее не должны были бы уживаться вместе в пределах одной жилплощади. В недавней статье в Science описано, как им это всё-таки удаётся. Авторы работы использовали целый спектр методов: клубни сквамеллярий изучали с помощью компьютерной томографии, муравьям скармливали пищу с радиоактивными изотопами, чтобы проследить, где эти изотопы будут накапливаться, динамику муравьиных колоний описывали математическими моделями, и т. д.

Оказалось, пространство внутри сквамеллярии организовано так, что муравьи разных видов могут занимать как бы отдельные квартиры, вообще не пересекаясь друг с другом. Не все ходы и камеры в клубне соединены со всеми, и муравьи могут выбрать себе какой-то сектор и бегать по нему буквально через стенку от другого вида, никак с ним не встречаясь; и даже выходы из каждого гнезда будут свои. То есть клубень сквамеллярии для муравьёв представляет собой разделённый на несколько частей дом с отдельным входом (или входами) для каждой части. На внутренние перегородки муравьи не покушаются – исследователи полагают, что они просто пропитаны веществами, которые муравьям не по вкусу. Но если их искусственно сломать, то немедленно разгорится конфликт, и буквально за полчаса муравьи разных колоний уничтожат друг друга.


Сквамеллярия в разрезе. (Иллюстрация: Guillaume Chomicki et al., Plants People Planet, 2019)

Математические модели говорят о том, что «многоквартирность» выгодна самой сквамеллярии – так она получает больше питательных веществ от муравьёв. Отчасти кажется, что тут растение «приручило» муравьёв, особенно если учесть тесное сотрудничество с вышеупомянутым P. nagasau. В то же время, как пишет портал ScienceNews, если оценить взаимную эволюцию муравьёв и сквамеллярий, то окажется, что генетических изменений для этого симбиоза всё-таки больше случилось у растений, чем у муравьёв, так что тут сложно сказать, кто кого «приручил».

Вообще у таких растений есть специальное название – мирмекофиты, и сквамеллярии среди них не единственные. Так, в прошлом году мы писали об африканских экосистемах с акаций серполопастной и муравьями рода Crematogaster: часть колючек у акации раздута в полые шары, в которых живут крематогастеры, питающиеся нектаром цветков и защищающие растение от травоядных, причём не только от мелких вредителей, но даже от слонов.

[ArefievPV]

Цикл из 48 атомов углерода выжил в растворе
https://nplus1.ru/news/2025/08/15/cyclocarbon-catenane
Ему помогла катенановая структура

Химики из Великобритании получили цикл из 48 атомов углерода в растворе. Для этого им пришлось обернуть вокруг углеродного цикла три других цикла, чтобы молекулы циклоуглерода не реагировали друг с другом. Полученный циклоуглерод оказался стабильным в растворе при пониженной температуре, но мгновенно разлагался при упаривании растворителя, пишут авторы исследования в Science.


Структура полученного циклоуглерода
N + 1; Yueze Gao et al. / Science, 2025

В молекулах циклоуглеродов атомы углерода соединены в цикл кратными связями. При этом других атомов в этих соединениях нет, поэтому их можно считать отдельной аллотропной модификацией углерода. В растворе или твердой фазе при комнатной температуре эти вещества неустойчивы и быстро распадаются, поэтому получают их обычно на подложках при температуре ниже 10 кельвин.

Получить циклоуглерод в растворе, несмотря на его нестабильность, решили химики под руководством Гарри Андерсона (Harry L. Anderson) из Оксфордского университета. Идея ученых была в том, чтобы синтезировать производное циклоуглерода, в котором вокруг углеродной цепочки будут завернуты несколько циклических органических молекул. Химики предположили, что эти молекулы защитят углеродную цепочку от столкновений с соседями, и, как следствие, от быстрого разложения.

Начали ученые с синтеза основы для циклоуглерода. Сначала они защитили реакционноспособные тройные связи в исходных веществах с помощью координации к кобальту. Далее из полученных алкинов ученые собрали катенан, в котором циклоуглеродная основа с защищенными тройными связями была окружена тремя органическими циклами.


Схема снятия кобальтовой защиты с тройных связей
Yueze Gao et al. / Science, 2025

Затем ученые взялись за снятие кобальтовой защиты с тройных связей. Для этого им пришлось протестировать много реакционных условий, и в итоге они остановились на смеси из мета-хлорпербензойной кислоты и бипиридина. Их ученые смешали с катенаном в дихлорметане, а образовавшийся продукт очистили с помощью гель-проникающей хроматографии. Масс-спектры полученного после хроматографии раствора подтвердили образование катенана со свободным 48-членным углеродным циклом в своей основе. То же подтвердила и ЯМР-спектроскопия на ядрах углерода и водорода.

Защищенный дополнительными циклами циклоуглерод оказался относительно стабильным в разбавленном растворе — при комнатной температуре время полураспада составляло 92 часа. Но когда химики попробовали тем же способом получить свободный циклоуглерод без дополнительных циклов и катенановой структуры, разложение протекало очень быстро — и надежных доказательств его образования ученые получить не смогли.

Так химики впервые получили заплетенный в катенан циклоуглерод с 48 атомами в растворе. Как отмечают ученые, в будущем использованный ими метод стабилизации может пригодиться и для других неустойчивых веществ.

Недавно мы рассказывали о том, как с помощью манипуляции атомов сканирующим туннельным микроскопом химики получили 18-членный циклоуглерод.

P.S. Красивое колечко получилось...

[ArefievPV]

Опосредованное тиоэфиром аминоацилирование РНК и синтез пептидил-РНК в воде
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09388-y
 
Абстракт (машинный перевод)
 

Чтобы организовать синтез рибосомных пептидов, транспортные РНК (тРНК) должны быть аминоацилированы активированными аминокислотами по их 2',3'-диольному соотношению 1,2, и поэтому селективное аминоацилирование РНК в воде является ключевой проблемой, которую необходимо решить, чтобы объяснить происхождение биосинтеза белка. До настоящего времени не существовало химических методов эффективного и селективного аминоацилирования РНК-2',3'-диолов с широким спектром протеиногенных аминокислот в воде3,4,5.
...
В воде при нейтральном pH наблюдается двухэтапное химически контролируемое образование пептидил-РНК в одном реакторе. Наши результаты указывают на важную роль тиоловых кофакторов в аминоацилировании РНК до появления ферментов белковой синтетазы.

Вдогонку популярная заметка на эту новость:

Ученые, кажется, решили главный парадокс «курицы и яйца» в зарождении жизни
https://www.ixbt.com/live/science/uchenye-kazhetsya-reshili-glavnyy-paradoks-kuricy-i-yayca-v-zarozhdenii-zhizni.html

В основе всего живого лежит парадокс, достойный лучших философских трактатов. ДНК хранит чертежи для создания белков, а белки, в свою очередь, строят клетку и считывают чертежи ДНК. Это классическая проблема «курицы и яйца»: что появилось первым? Как могла возникнуть сложная система, где каждый элемент зависит от другого, уже существующего? Кажется, учёные из Университетского колледжа Лондона нащупали химическую тропинку, которая могла вывести древнюю жизнь из этого логического тупика.
...
Работа команды Паунера — это не окончательный ответ на вопрос о происхождении жизни. Но это один из самых убедительных и элегантных сценариев, объясняющих, как мог зародиться её центральный механизм. Он показывает, что для запуска сложнейшего биологического процесса не обязательно требовались уже существующие сложные молекулы.

[ArefievPV]

Королева двух видов
https://www.nkj.ru/news/54988/
Матка муравьёв Messor ibericus держит в гнезде самцов другого вида, чтобы было откуда браться рабочим.

Почти все муравьи в муравейнике – это самки-рабочие с недоразвитой половой системой. Рабочие обслуживают потомство и королеву-матку, или несколько маток, у которых с половой системой всё порядке: они постоянно откладывают яйца, из которых выводятся новые рабочие. Время от времени, впрочем, из яиц появляются самки, способные к размножению – будущие королевы, и самцы, которые живут очень недолго и задача которых сводится к оплодотворению молодых самок.

Это очень общее описание того, как устроена жизнь у большинства муравьиных видов. Кроме того, что даже у «среднестатистических» муравьёв есть много нюансов в генетике и поведении членов семьи, среди муравьёв есть такие, которые научились использовать в качестве рабочих другие виды. Некоторые просто похищают чужой расплод, так что рабочие одного вида, превратившись во взрослую особь, обнаруживают себя в гнезде другого вида, где и начинают работать на благо чужого гнезда. А есть такие, у которых королевы спариваются, кроме своих самцов, ещё и с чужими самцами. Из яиц, оплодотворённых самцом своего вида, выходят самцы и будущие королевы того же вида. А вот из яиц, оплодотворённых чужим самцом, выходят гибридные рабочие. В общем-то, это форма паразитизма, только начинается он ещё на стадии половых клеток: королева-матка и её вид паразитирует на сперматозоидах другого вида.

Сотрудники Университета Монпелье вместе с коллегами из других научных центров пишут в Nature о муравье Messor ibericus, который пошёл ещё дальше. В гнёздах Messor ibericus можно найти особей с генами другого вида, Messor structor. Что важно, эти особи обнаруживаются даже там, где собственных их гнёзд (то есть гнёзд M. structor) поблизости нет вообще. То есть у самки M. ibericus нет шансов встретить самца M. structor, а рабочие самки с генами M. structor в её гнезде всё-таки есть. Исследователи тщательнее поискали в гнёздах M. ibericus, и нашли в них самцов M. structor. Иными словами, королевам M. ibericus не нужно искать самца M. structor из настоящих гнёзд M. structor, чтобы наплодить рабочих – самцы M. structor есть у них дома. При этом свои самцы M. ibericus в гнезде тоже есть.

Возникает вопрос, откуда берутся чужие, «домашние» самцы M. structor. Генетический анализ показал, что их митохондрии несут ДНК хозяйского вида, то есть M. ibericus. Как известно, в клетках животных есть ядерная ДНК, которая содержит основной массив генетической информации, и есть митохондриальная ДНК, содержащаяся в энергетических органеллах митохондриях. Митохондриальная ДНК наследуется только по материнской линии (отцовские митохондрии из сперматозоида, если и попадают при оплодотворении в зародыш, то быстро в нём уничтожаются). Получается, что «домашние» самцы M. structor происходят от королев M. ibericus, при этом ядерная ДНК у них своя, то есть вида M. structor.

Тут нужно вспомнить, что самки у муравьёв, и матки, и рабочие, диплоидны, то есть у них в геноме каждая хромосома присутствует в двух копиях, отцовской и материнской. Самцы же гаплоидны – хромосомы у них только в одной копии каждая. Происходит так потому, что появляются они на свет партеногенетически, то есть из неоплодотворённых яиц. (В половых клетках, сперматозоидах и яйцеклетках, хромосомный набор одинарный, соответственно, из неоплодотворённого яйца выведется гаплоидный индивидуум.) Под рукой у матки M. ibericus самцы двух видов, своего и M. structor. Из яиц, оплодотворённых самцом своего вида, выводятся будущие королевы. Из яиц, оплодотворённых самцом M. structor, выводятся гибридные самки-рабочие: половина хромосом у них от матки M. ibericus, другая половина – от гаплоидного самца M. structor. Но в некоторых оплодотворённых M. structor яйцах материнские хромосомы исчезают. Значит, несмотря на оплодотворение, яйцо всё равно остаётся гаплоидным, но только хромосомы теперь остались только от отца, и на свет из него появляются гаплоидные самцы – «домашние» самцы вида M. structor. То, что мать у них была другого вида, можно увидеть только по митохондриям.


Вверху – из неоплодотворённых яиц королевы M. ibericus путём партеногенеза выводятся гаплоидные самцы того же вида. Внизу – из яиц королевы M. ibericus, оплодотворённых самцом M. ibericus, выводятся диплоидные королевы M. ibericus. Из яиц, оплодотворённых самцом M. structor, выводятся диплоидные рабочие самки-гибриды или гаплоидные самцы M. structor, если в оплодотворённом яйце исчезла материнская половина генома. (Иллюстрация Nature).

Иными словами, королевы M. ibericus манипулируют геномом, чтобы всегда иметь под рукой самцов двух видов, своего собственного для продолжения рода и чужого, чтобы поддерживать численность гибридных рабочих. Воспроизводство чужих «домашних» самцов поддерживается благодаря трюку с хромосомами в оплодотворённом яйце. Что именно в нём происходит, ещё предстоит выяснить, но вообще на свете есть несколько видов муравьёв, у которых из яйца также исчезает часть хромосом, то есть нельзя сказать, что это какое-то неслыханное ноу-хау M. ibericus.

Кстати, самцы M. structor в гнёздах M. ibericus всё же отличаются от самцов M. structor из их собственных гнёзд, и это отличие, скорее всего, стоит отнести на счёт митохондрий другого вида, которые как-то влияют на развитие особи в целом. И тут было бы интересно выяснить, могут ли самцы M. structor, появляющиеся на свет в гнёздах M. ibericus, давать потомство с самками своего вида, то есть M. structor.

Вопрос этот не настолько отвлечённый, как может показаться: такое устройство семейной жизни у M. ibericus заставляет задуматься о том, что мы подразумеваем под видом и межвидовым гибридом, и потому биология «домашних» самцов M. structor в чужом гнезде представляет особый интерес.

P.S. Фраза «королева-матка и её вид паразитирует на сперматозоидах другого вида» звучит как-то странно...

[ArefievPV]

В венерианских облаках нашли огромное количество воды
https://naked-science.ru/article/astronomy/re-analysis-of-pioneer-ve
Много лет считалось, что облака Венеры в основном состоят из серной кислоты и воды в них присутствует ничтожно мало. Такая картина сложилась во многом на основе данных зонда «Пионер-Венера», который пролетел через атмосферу планеты в 1978 году. Теперь выясняется, что эти данные были неверно интерпретированы.

«Большой зонд» (Large Probe) межпланетной станции «Пионер-Венера-2» 9 декабря 1978-го вошел в плотную и тяжелую атмосферу второй планеты Солнечной системы и почти час летел сквозь нее до самого удара о поверхность. К моменту падения он вместе со всеми своими приборами нагрелся до плюс 460 градусов Цельсия, но до последнего продолжал работать — собирать и передавать информацию, в том числе о химическом составе венерианского воздуха на разных высотах.

В итоге по собранным тогда данным вышло, что никогда не рассеивающиеся венерианские облака держатся на уровне примерно от 50 до 70 километров и как минимум на 75 процентов состоят из серной кислоты. Воду в них тоже тогда обнаружили, но в качестве незначительной примеси.

Недавно команда ученых из Швеции и США проанализировала эти данные заново и пришла к выводу, что все эти годы их понимали неправильно. Своей версией их интерпретации исследователи поделились в статье для издания Journal of Geophysical Research: Planets.

Они считают, что во время пролета сквозь облака Венеры входные отверстия датчиков зонда засорились многосложными частицами не только серной кислоты, но и гидратированных сульфатов железа (Fe₂(SO₄)₃ · nH₂O), а также, возможно, магния и натрия. Правда, исследователей несколько удивляет изобилие металлов в атмосфере Венеры. Предположительно, они поступают с космической пылью.

По мнению ученых, все эти гидратированные сульфаты на короткое время полностью заблокировали поступление в приборы атмосферных газов, а по мере нагрева зонда расщеплялись на более простые соединения, которые и создали неверную картину. По опубликованным данным, уже на высоте 51,6 километра температура приборов составляла около плюс 60 градусов Цельсия и еще 10 километрами ниже достигла плюс 130 градусов.

В какой-то момент датчики зафиксировали всплеск диоксида серы и частиц воды, и до сих пор это приписывалось лишь термическому разложению серной кислоты. Теперь же ученые полагают, что зафиксированные молекулы воды в основном образовались при распаде разнообразных гидратированных сульфатов. Одной из «улик» в пользу этой версии посчитали обнаруженные следы окиси железа: вероятно, это тоже продукты разложения тех же самых соединений.

Самое главное, что эта гипотеза означает совершенно другую картину состава венерианских облаков: пусть не в свободном состоянии, а в связанном виде, то есть в составе сложных соединений, но воды в них тогда должно быть очень много — по оценкам, она должна составлять 62 процента от всего вещества. Серной кислоте в этой концепции отводится лишь 22 процента. Остальные 16 процентов — по большей части сульфаты железа.

Эти результаты меняют и представления о степени токсичности таких облаков и их возможной пригодности для обитания микробов-экстремофилов вроде некоторых земных бактерий-ацидофилов.

[ArefievPV]

Археи и бактерии могут объединяться в живую «электрическую сеть»
https://elementy.ru/novosti_nauki/434383/Arkhei_i_bakterii_mogut_obedinyatsya_v_zhivuyu_elektricheskuyu_set

Исследователи давно подозревали, что анаэробные метанокисляющие археи и сульфатредуцирующие бактерии способны передавать друг другу электроны, чтобы совместно осуществлять анаэробное окисление метана. Но механизм работы такой синтрофной ассоциации оставался неясным.

Международной группе исследователей удалось вырастить ассоциации архей и бактерий в накопительных культурах, свободных от токопроводящих примесей, и измерить электропроводность самой биомассы клеток.

Оказалось, что археи и бактерии формируют настоящую живую «электрическую сеть», будучи связаны цепочками из окислительно-восстановительных белков в единый токопроводящий «суперорганизм».

Рис. 1. Схема функционирования «электросети» из анаэробных метанокисляющих архей (изображены как серые кокки) и сульфатредуцирующих бактерий (изображены как желтые палочки). Каждый из партнеров осуществляет свою полуреакцию общего процесса — поэтому ему нужна электрическая связь с партнерами другого вида, чтобы обеспечить переток электронов и погасить электронный баланс. Соединение обеспечивается белками с окислительно-восстановительными свойствами, предположительно цитохромами c (обозначены красными кружочками). Так как каждая прокариотическая клетка способна образовать связи с несколькими партнерами по ассоциации, получается единая сеть, которая будет проводить ток, если к ней приложить напряжение. Именно этот эффект и измерили авторы обсуждаемой статьи. Рисунок © Георгий Куракин, создан с помощью сервиса MindTheGraph

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики при омической проводимости (слева) и окислительно-восстановительной проводимости (справа). Омическая (металлоподобная) проводимость характерная для металлов и токопроводящих модификаций белка пилина, а окислительно-восстановительная — для пар окислитель-восстановитель, в том числе состоящих из белков. Рисунок © Георгий Куракин

[ArefievPV]

Новость уже была, теперь в подаче другого ресурса.

Обнаружен реалистичный способ присоединения аминокислот к РНК без помощи ферментов и рибозимов
https://elementy.ru/novosti_nauki/434386/Obnaruzhen_realistichnyy_sposob_prisoedineniya_aminokislot_k_RNK_bez_pomoshchi_fermentov_i_ribozimov

Рис. 1. Сравнение процессов, происходящих в современных живых клетках (вверху) с их возможными предшественниками или примитивными аналогами, описанными в обсуждаемой статье. Синтез аминоацил-тРНК, катализируемый ферментами аминоацил-тРНК-синтетазами, сопоставляется с неферментативным синтезом аминоацил-тРНК при помощи аминоацил-тиолов. Перенос пептида с одной тРНК на аминокислоту, присоединенную к другой тРНК — важнейший этап рибосомного синтеза белка, катализируемый рибосомой (рибозимом), сопоставляется с неферментативным синтезом пептидил-РНК из аминоацил-РНК и пептид-тиокислоты. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемой статье

Британские химики обнаружили простой, эффективный и «пребиотически правдоподобный» способ неферментативного аминоацилирования РНК, то есть присоединения аминокислот к РНК без помощи сложных катализаторов, таких как белковые ферменты или рибозимы. Решить эту задачу пытались давно, но до сих пор удавалось найти только малоэффективные и не очень правдоподобные решения.

Новое исследование показало, что аминоацил-тиолы избирательно реагируют с двухцепочечными РНК в водном растворе, почти не вступая в другие реакции и не давая ненужных побочных продуктов. В результате аминокислота аккуратно присоединяется как раз к тому месту молекулы РНК, к которому ее присоединяют ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы в ходе аминоацилирования транспортных РНК — ключевого этапа синтеза белка в живых клетках. Исследователи также показали возможность абиогенного синтеза аминоацил-тиолов в правдоподобных условиях.

Открытие показало вероятные первые шаги в эволюции программируемого синтеза белка — главного эволюционного достижения РНК-мира и главного «ноу-хау» земной жизни.

[ArefievPV]

Как и зачем эволюция создала личность? Для выживания популяции. Ученые нашли «ген разнообразия», изучив тысячи плодовых мушек
https://www.ixbt.com/live/science/kak-i-zachem-evolyuciya-sozdala-lichnost-dlya-vyzhivaniya-populyacii-uchenye-nashli-gen-raznoobraziya-izuchiv-tysyachi-plodovyh-mushek.html

Почему в любой группе, будь то коллектив людей, стая волков или рой насекомых, особи ведут себя по-разному? Одни смелые, другие — нет. Одни предсказуемые, другие — нет. Долгое время учёные считали такие отличия случайностью или статистическим разбросом вокруг какого-то лучшего, правильного поведения. Но что, если само это разнообразие — инструмент для выживания?

Исследование, проведённое на примере тысяч плодовых мушек выяснило: склонность к поведенческому разнообразию — это качество, которое отбор может поддерживать и усиливать.

Что такое «личность» у мухи?

Для начала определим, что биологи подразумевают под личностью животного. Речь идёт об устойчивых поведенческих склонностях, которые видны на протяжении всей жизни особи. У плодовой мушки Дрозофилы фруктовой это видно на примере простых выборов: какое место выбрать, тёплое или холодное, светлое или тёмное, куда повернуть в лабиринте.

Именно выбор направления поворота стал основой для эксперимента. Некоторые мушки почти всегда летят в одну сторону, другие ведут себя менее предсказуемо. Главное здесь вот что: по наследству передаётся не сам выбор — например, склонность поворачивать налево. Наследуется уровень разнообразия такого выбора внутри одной семьи.

В этом и есть вся суть: гены не задают какой-то один признак, а управляют тем, насколько сильно этот признак может отличаться у потомков. Некоторые гены создают очень похожее потомство, другие же делают потомков очень разными. Ученые изучали второй тип этих генов.


На этих изображениях показано, как измеряли индивидуальные предпочтения мушек в Y-образном лабиринте.

(A, B) Общий вид и крупный план установки, где каждая мушка находится в своем маленьком лабиринте.

(C) Траектории движения одной мушки за 2 часа. Видно, что она совершает множество поворотов.

(D) Пример того, как фиксировались повороты: розовый — налево, зеленый — направо. У разных мушек разные последовательности.

(E) График показывает, что предпочтения мушек (сплошные линии) не случайны и отличаются от теоретической модели (пунктирные линии).

(F) Этот график сравнивает, насколько сильно различается поведение («разброс предпочтений») у семи разных генетических линий мушек. Цитирование: S.M. Buchanan, J.S. Kain, & B.L. de Bivort, Neuronal control of locomotor handedness in Drosophila, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (21) 6700-6705, https://doi.org/10.1073/pnas.1500804112 (2015).
Автор: S.M. Buchanan, J.S. Kain, & B.L. de Bivort Источник: www.pnas.org

План на случай хаоса: теория «распределения рисков»

Зачем популяции нужны гены, повышающие различие её членов? Обратимся к теории, которая называется «распределение рисков».

Поместим условную группу животных в очень стабильные условия, где температура всегда одна и та же. В такой среде выиграет ген, который делает всех одинаково приспособленными к этой температуре. Любые другие варианты будут проигрывать, слабеть и исчезнут, а все животные станут одинаковыми.

Теперь меняем условия на непредсказуемые. Сегодня тепло, а завтра может стать холодно. Группа одинаковых животных при резкой смене погоды попадает в зону риска, и может полностью вымереть.

Совсем по-другому дела обстоят у популяции с геном высокой изменчивости. В ней будут особи, которым хорошо и в тепле, и в холоде. В любой момент времени часть из них будет в не самых лучших условиях, но если среда резко изменится, всегда найдётся группа, которой эти новые условия подходят. Эти особи выживут и передадут ген высокой изменчивости своим потомкам. Так разнообразие внутри группы повышает её шансы на долгосрочное выживание.

Ускоренная эволюция в лаборатории: как «создать» разнообразие

Теория требовала проверки. Чтобы её провести, учёные применили искусственный отбор. Они смогли повторить процесс эволюции, который в природе занимает тысячи лет, всего за 21 поколение мушек.

Схема опыта была простой. Учёные следили за потомками одной матери. Если все мушки в семье вели себя очень похоже, например, все поворачивали направо, такую семью считали носителем генов низкой изменчивости. Если же потомки вели себя очень по-разному, это означало наличие генов высокой изменчивости.

Семьи второго типа отбирали для получения следующего поколения. Раз за разом учёные усиливали признак поведенческого разнообразия. В конце опыта выведенная популяция мушек имела намного более высокий уровень отличий в поведении, показав, что сама изменчивость — это признак, который может меняться под действием отбора.


(A-D) Эти данные доказывают, что предпочтения мушек стабильны. Если мушка сегодня чаще поворачивает налево, она с высокой вероятностью будет делать то же самое и через день, и через четыре недели. Её «характер» не меняется.

(E) Этот график отвечает на вопрос о наследовании. Он показывает, что потомство (F₁) не наследует конкретную склонность своих родителей. То есть, у двух «левоповоротных» родителей не обязательно родятся «левоповоротные» дети. Их средние показатели статистически неразличимы, что доказывает: наследуется не сам выбор, а нечто другое — возможно, сама склонность к разнообразию.
Автор: S.M. Buchanan, J.S. Kain, & B.L. de Bivort Источник: www.pnas.org

От лаборатории к реальности

Результаты этого исследования показывают, что поведенческое разнообразие может быть отдельным признаком, подверженным отбору. Это подкрепляет идею о том, что изменчивость внутри популяции может служить своего рода страховкой в нестабильной среде, повышая шансы на выживание вида при резких изменениях условий.

Однако следует с осторожностью переносить эти выводы на естественные условия. Искусственный отбор в лаборатории — это стабильный и однотипный инструмент. В природе же на популяции действует множество разнонаправленных факторов, и неясно, будет ли отбор в пользу изменчивости таким же выраженным.

Кроме того, модель поведения, основанная на выборе поворота в лабиринте, является значительным упрощением. Насколько такие выводы применимы к более сложным формам поведения у других видов, остаётся открытым вопросом.

В итоге, работа предоставляет убедительное доказательство принципа: сама по себе изменчивость может эволюционировать. Но вопросы о том, как именно этот механизм работает в сложных природных системах и какова его реальная значимость по сравнению с другими факторами выживания, остаются открытыми.

P.S. Так понял, что в названии заметки под понятием личность в большей степени подразумевалось понятие индивидуальность – то есть, непохожесть (и прочие смысловые синонимы: самобытность, неповторимость, своеобразность, различность, специфичность).
 
Лекция 5. Личность. 1. Индивид. Индивидуальность. Личность. Понятие личности. 2. Социальный статус и социальная роль личности.
https://nmkbalakirev.ru/wp-content/uploads/2022/01/Личность-лекция-ди-стант.pdf
 

Понятием «индивидуальность» в биологии обозначают специфические черты, присущие определенной особи (индивиду) в силу сочетания наследственных и приобретенных свойств и черт. В психологии под этим термином понимают целостную характеристику определенного человека через его темперамент, характер, интересы, интеллект, потребности и способности. Философия рассматривает индивидуальность как неповторимое своеобразие какого-либо явления, включая природные и общественные. В этом смысле индивидуальностью могут обладать не только люди, но и исторические эпохи (например, эпоха классицизма).

Если же рассматривать в самом общем смысле, то личность* системы, это интерфейс взаимодействия данной системы с окружением.
 
* – если кого-то коробит от подобного использования термина личность, то его можно взять в кавычки: «личность».
 
Любой интерфейс (как и многие свойства/качества/способности) сложной системы формируется в процессе её взаимодействия с окружением (или не формируется, если система перестала существовать). Замечу – любые свойства/качества/способности проявляются при взаимодействии. А если выражаться более жёстко и конкретно, то свойство/качество/способность возникает при взаимодействии.
 
(Замечание в скобках: на уровне микромира элементарные частицы обладают «врождённым» интерфейсом взаимодействия)
 
Соответственно, человеческая личность, это интерфейс взаимодействия отдельной человеческой особи с социумом (с социальным окружением, с другими людьми). Само собой, этот интерфейс формируется в процессе взаимодействия человеческой особи и человеческого социума.
 
Кстати, возможно, именно особенностями этого интерфейса и объясняется наделение нами различных объектов (в том числе и тех, которые мы считаем неодушевлёнными и/или неживыми/косными) свойствами/способностями/признаками, присущими людям. То есть, благодаря использованию «по умолчанию» такого интерфейса мы на автомате пытаемся (и делаем) одушевить и очеловечить окружающие объекты и явления.

И ещё вопрос: это один какой-то конкретный «ген изменчивости» или сразу несколько генов, совокупное влияние которых и приводит к повышению поведенческого разнообразия в потомстве? Думаю, что несколько.