Новости по-русски

Открытие, перевернувшее представление о жизни: как ученые нашли эукариоты без митохондрий

www.popmech

 

Открытие, перевернувшее представление о жизни: как ученые нашли эукариоты без митохондрий

Ученые из Карлова университета, Прага, обнаружили одноклеточные организмы — эукариоты, которые переложили энергоснабжение на сторонних поставщиков. До сих пор мы не были уверены, что настолько сложные существа способны снабжать себя энергией, не имея для этого специальных органелл внутри клетки. Открытие чешских ученых означает, что знакомый нам путь развития жизни на Земле — не единственный из возможных.
Митохондрия - энергетическая станция эукариотической клетки.
Первые организмы с ядром, но без митохондрий, обнаружены в кишечнике пушистой шиншиллы.

Люди, рыбы, насекомые и многие другие живые организмы относятся к эукариотам, прочие называются прокариотами. Сами слова «эукариот» и «прокариот» говорят о наличии или отсутствии клеточного ядра, которое содержит ДНК, но до сих пор считалось, что кроме ядра эукариоты обязательно имеют и другие органеллы — митохондрии. Их задача — снабжать клетки энергией за счет окисления органических веществ.

По общепринятой версии митохондрии — это «ассимилировавшиеся мигранты» наших клеток: древние прокариотические одноклеточные, не умевшие пользоваться кислородом для окисления органики, «запускали» внутрь себя бактерии, способные это делать. В ходе эволюции «трудовые мигранты» стали неотъемлемой частью эукариотической клетки. Именно поэтому у митохондрий имеется собственная ДНК (мтДНК), унаследованная от бактерий. В процессе эволюции и в основной ДНК эукариот появились связанные с мтДНК участки — гены, кодирующие белки, благодаря которым митохондрия формируется и функционирует.

Внутри митохондрии
Здесь производится тепло, электрический потенциал и АТФ.

С тех пор как было открыто происхождение митохондрий, ученые задавались вопросом: а разве этот способ — единственный, которым может развиваться жизнь? Неужели переход от прокариотов к эукариотам возможен только с помощью такого вот симбиоза? Симбиотическая теория была предложена еще в конце XIX века, и тогда же был начат квест. Биологи искали аналоговые эукариоты — те, что смогли выжить без митохондрий. В 80-х годах XX века была высказана гипотеза Архезоа о существовании целого класса одноклеточных, которые не претерпели стадию симбиоза с окисляющими бактериями, а пошли иным путем.

Их обнаруживали в пищеварительном и репродуктивном трактах разных животных; предполагалось, что в такой питательной среде они могут черпать энергию извне. В принадлежности к эукариотам без митохондрий подозревали, например, кишечную лямблию Giardia intestinalis, которая вызывает неприятные расстройства ЖКТ у человека, и некоторые другие виды. Возможно, в учебнике биологии вы читали о том, что науке известны эукариотические организмы без митохондрий — это значит, что учебник уже устарел. Последние исследования подтвердили, что митохондрии у лямблий когда-то были, просто редуцировались за ненадобностью. Об этом свидетельствуют недавно обнаруженные в ДНК «кандидатов в Архезоа» гены, отвечающие за кодирование протеинов митохондрий.

Влагалищная трихомонада Trichomonas vaginalis
Один из «кандидатов» в Архезоа

Но поиск альтернативной жизни продолжается, и недавно в Карловом университете в Чехии группа биологов занялась изучением вида Monocercomonoides, обнаруженного в кишечнике домашней шиншиллы сотрудницы лаборатории.

Принципиально важен метод, которые использовали чешские ученые: ведь недостаточно заглянуть в микроскоп и не найти митохондрий в клетке. Сначала пришлось полностью расшифровать геном Monocercomonoides, а затем, сравнив его с геномом эукариотической клетки, удостовериться, что у Monocercomonoidesполностью отсутствуют участки генома, ответственные за деятельность митохондрий. Результаты говорят о том, что у Monocercomonoidesмитохондрий нет и никогда не было. А значит, наша ветвь эволюции — не единственная.

Как Monocercomonoides получают энергию, пока неизвестно. В кишечнике шиншиллы, где они живут, много питательных веществ, но мало кислорода, поэтому ученые предполагают, что бактерии могут использовать для окисления пищи энзимы своей цитоплазмы.

Результаты исследования опубликованы в журнале Сurrent Biology.

ß

Вот как правильно ухаживать за комнатными растениями. Вы удивитесь этим простым методам

Не все домашние растения приживаются у нас дома. Мы сваливаем это на их прихотливость, однако на самом деле все дело в правильном уходе.
Никита Шевцев
Вот как правильно ухаживать за комнатными растениями. Вы удивитесь этим простым методам

Ухаживать за комнатными растениями не так просто, как кажется на первый взгляд. Но, с другой стороны, вам всего лишь нужно соблюдать правильный баланс количества воды и солнечного света

Каждое растение имеет свой набор потребностей, которые вам нужно удовлетворить, чтобы оно росло и не увядало. Хорошая новость в том, что обеспечить эти потребности может правильный уход за растением.

Итак, самое главное (и очевидное) в уходе за комнатными растениями — они нуждаются в воде и солнечном свете. Но соблюсти баланс этих двух факторов может быть не так просто. Все комнатные растения имеют разные потребности, поэтому мы разделим их на три широкие категории: лиственные растения, пальмы и суккуленты.

Сколько света нужно растениям

Как правило, когда дело доходит до освещения комнатных растений, лиственные лучше функционируют под непрямым солнечным светом, чем под прямыми лучами. Однако им все же нужен свет, в тени эти растения существовать не могут.

Если вашему растению не хватает света, его листья могут бледнеть и желтеть. Малое количество света приведет к тому, что ваше растение перестанет вырабатывать достаточно хлорофилла, чтобы сохранять свои листья зелеными, в то время как слишком большое количество излучения обезвоживает его.

Комнатные пальмы хорошо себя чувствуют при ярком непрямом солнечном свете. Поэтому попробуйте найти для них место в самой светлой комнате вашего дома, но подальше от окна или любого другого источника тепла, иначе их листья могут обгореть.

Если вы раздумываете, где разместить суккуленты, вам нужно будет найти светлое пятно. Суккуленты могут быть очень выносливыми и часто растут в очень жаркой и сухой среде. Недавно посаженные суккуленты, как правило, более уязвимы к яркому свету, но старые растения могут прекрасно справляться с прямыми солнечными лучами.

Сколько нужно поливать растения

Комнатные растения и суккуленты, как правило, следует поливать один раз в неделю. Как правило, объем полива должен составлять четверть горшка, в котором посажено растение — этого количества им хватит до следующего полива.

С другой стороны, комнатные пальмы нуждаются в другом уходе. Поливать их нужно чаще. Когда вы впервые покупаете или пересаживаете пальму, вам нужно будет поливать ее один раз в день в течение недели. Затем снизьте эту частоту до двух раз в неделю. В зависимости от того, насколько тепло и влажно в вашем доме, вашу домашнюю пальму, возможно, придется поливать чаще или реже.

Следите за тем, как выглядят листья вашего растения, чтобы определить, получает ли она нужное количество воды: если она сбрасывает листья или они желтеют, возможно, вы поливаете ее избыточно, если ее листья коричневеют или она перестает расти, то вы, возможно, не даете ей достаточного количества воды.

ß

В чем заблуждался Шелдон Купер: так ли хорошо ромашковый чай успокаивает нервы?

Многие люди выпивают теплый ромашковый чай перед сном, чтобы расслабиться. Но действительно ли он работает?
Виталий Маршак
В чем заблуждался Шелдон Купер: так ли хорошо ромашковый чай успокаивает нервы?

Теоретически, ромашка эффективна для вызова сонливости из-за своей химической структуры. Растительный экстракт содержит апигенин – вещество, которое связывается с рецепторами ГАМК в головном мозге. ГАМК – основной тормозной медиатор в нервной системе. Апигенин оказывает расслабляющее и успокаивающее действие, связываясь с этими рецепторами.

Научных работ, посвященных снотворным и расслабляющим свойствам ромашки, мало и они противоречат друг другу.

Ромашки

В исследовании 2015 года, опубликованном в журнале Journal of Advanced Nursing, приняли участие 80 недавно родивших женщин. Ученые обнаружили, что женщины, которые пили ромашковый чай каждый день в течение двух недель, лучше спали и имели меньше симптомов депрессии, чем матери из контрольной группы.

Другое исследование 2011 года, напротив, не нашло связи ромашкового чая с улучшением качества сна. В нем на протяжении 28 дней одни участники принимали капсулы с экстрактом ромашки, а другие – плацебо. В результате исследователи не нашли убедительных доказательств того, что ромашка помогает лучше спать. По словам ученых, у принимающих ромашку действительно улучшился сон, но эффект был невелик.

На качество сна влияет огромное количество различных факторов. К примеру, исследование, опубликованное в журнале PLOS ONE в 2016 году, показало: люди, которые пользуются смартфоном ночью в постели, тратят больше времени, чтобы заснуть. Помимо яркого экрана телефона, сон могут испортить стресс, высокая температура в помещении и общее физическое состояние человека.

Ромашковый чай

Эрик Чжоу, преподаватель отделения медицины сна в Гарвардской медицинской школе, говорит, что ромашковый чай работает как снотворное, только когда человек в это верит. По его словам, чаепитие перед сном – хорошая практика, особенно если она помогает расслабиться.

ß

Куры с зубами и мохнатые слоны: как ученые воскрешают вымершие виды животных

От воскрешенных козлов до реконструированных динозавров: успехи генетических технологий дарят вымершим видам животных второй шанс.
Роман Фишман
Куры с зубами и мохнатые слоны: как ученые воскрешают вымершие виды животных

Последнюю из них звали Селия. Букардо — один из подвидов пиренейских козерогов — тысячи лет обитали на высокогорье и служили обычной дичью для местных жителей. Они не привлекали большого внимания до 1910 года, когда вдруг обнаружилось, что этих ловких животных осталось лишь несколько десятков. А 6 июля 2000 года под упавшим деревом погибла последняя самка, Селия.

Букардо
Букардо - вид семейства козьих

По счастью, образцы ее тканей к тому времени уже хранились в криогенных условиях, а овечка Долли, клонированная четырьмя годами ранее, была еще жива и знаменита. Поэтому испанское правительство разрешило нескольким командам ученых попробовать клонировать и бедную Селию. Ядерная ДНК была извлечена из ее клеток и введена в яйцеклетки, полученные от самок других подвидов козерогов, предварительно очищенные от собственной ДНК. Затем их имплантировали суррогатным матерям.

Из 57 таких операций лишь семь привели к беременностям, из которых шесть закончились выкидышами. Лишь одна из самок — до срока и после кесарева сечения — произвела на свет клонированную козочку. И хотя она родилась с тяжелыми нарушениями развития легких и протянула около семи минут, «доказательство концепции» было налицо.

Благодаря работам генетиков из группы Хосе Фольча букардо стали первым видом живых организмов, который был официально признан «развымершим» (Unextinct).

За прошедшие с тех пор годы клонирование стало гораздо более надежной процедурой, и богатые эксцентричные собаководы уже заказывают копии своих почивших любимцев. На счету ученых корейской компании Sooam — сотни таких собачьих клонов, а в конце 2015 года совместно с коллегами из китайской Boyalife Group они анонсировали создание крупнейшего в мире предприятия по клонированию элитных розыскных собак, дойных коров, скаковых лошадей и т. д. Тем временем генетики устремляются к новой, но давно задуманной цели.

Мохнатые слоны

Мамонты, величественные стада которых еще 12 000 лет назад шествовали по тундростепям Арктики, в вечной мерзлоте могут оставаться в удивительной сохранности. Некоторые туши — такие как пожилая мамонтиха, найденная в 2012 году на берегу Яны, или знаменитый мамонтенок Женя, обнаруженный тогда же близ Карского моря, датируются возрастом более 40 000 лет. При этом у них частично уцелели и мягкие ткани, и гемолизированная кровь, и даже полупереваренное содержимое желудков. Работа с такими останками позволяет ученым готовиться к тому, что рано или поздно у них в распоряжении будут образцы интактной ДНК мамонта. Этим заняты несколько групп исследователей из Сибирского федерального университета, а также их коллеги из Японии и Кореи. Предполагается, что мамонтовый геном можно будет внести в яйцеклетки их ближайших живых родственников, индийских слонов, а затем поместить в суррогатную мать — и ждать «развымирания» великолепных шерстистых животных.

Зубастый череп "курозавра" выглядит необыкновенной переходной формой от нормального цыпленка к детенышу аллигатора — дальнего родственника настоящих динозавров.
Зубастый череп "курозавра" выглядит необыкновенной переходной формой от нормального цыпленка к детенышу аллигатора — дальнего родственника настоящих динозавров.

Впрочем, команда гарвардского генетика Джорджа Черча ждать удачи не собирается. По его словам, эти родственники достаточно близки для того, чтобы небольшая «настройка» генома современных слонов позволила сделать из них настоящих мамонтов.

Первые шаги на этом пути уже сделаны: с помощью новой модной технологии CRISPR/Cas9 ученые внедрили в культуру слоновьих фибробластов 14 ключевых генов «мамонтовости» — в частности, те, которые могли отвечать за небольшие уши, усиленное накопление подкожного жира и рост шерсти. В принципе, эти клетки можно превратить в стволовые, а затем — в половые, используя для искусственного оплодотворения слонов.

Параллельно этому в 2015 году ученым из команды коллеги Черча по Гарварду Дэвида Райха удалось полностью секвенировать геном мамонта. Это дает шансы на то, что их ДНК можно будет синтезировать с нуля и использовать для клонирования. Работы идут параллельно и несколькими путями — но вот главным из вымерших знаменитостей такого не светит. ДНК динозавров, последние из которых вымерли 65 млн лет назад, утрачена, видимо, безвозвратно. Конечно, существуют определенные шансы на то, что где-то в янтаре сохранился случайный комар, напившийся крови древнего ящера, но всерьез на это надеяться трудно. Однако это еще не значит, что для динозавров все потеряно.

Джек Хорнер, палеонтолог, Университет Монтаны: "У куриного эмбриона развивается конечность, которая напоминает конечность археоптерикса с тремя раздельными пальцами, и лишь затем гены «командуют» им слиться вместе. Так что мы можем взять этот ген и научиться его отключать, не давая пальцам срастаться, — и получить цыпленка с трехпалой конечностью, как у археоптерикса. То же и с хвостом: у птиц он стал практически рудиментом, хотя на эмбриональной стадии имеет вполне нормальные размеры. Тогда мы снова ищем соответствующие гены… Словом, пытаемся взять цыпленка, модифицировать его и получить «курозавра»"
Джек Хорнер, палеонтолог, Университет Монтаны: "У куриного эмбриона развивается конечность, которая напоминает конечность археоптерикса с тремя раздельными пальцами, и лишь затем гены «командуют» им слиться вместе. Так что мы можем взять этот ген и научиться его отключать, не давая пальцам срастаться, — и получить цыпленка с трехпалой конечностью, как у археоптерикса. То же и с хвостом: у птиц он стал практически рудиментом, хотя на эмбриональной стадии имеет вполне нормальные размеры. Тогда мы снова ищем соответствующие гены… Словом, пытаемся взять цыпленка, модифицировать его и получить «курозавра»"

Курицы с зубами

Природа не любит выдумывать новое и куда чаще приспосабливает старые, давно апробированные механизмы к новым условиям и задачам. Недаром Бхарт-Ажану Бхуллару и Архату Абжанову из того же Гарварда удалось найти генетические механизмы, которые некогда привели к трансформации предчелюстной кости динозавров в клювы предков птиц. Манипулируя ими, ученым даже удалось получить цыплят с парой округлых, неслившихся костей вместо обычного клюва. Черепа их напоминают нечто среднее между черепами велоцираптора и курицы.

Эти грандиозные работы последних лет оживили давно обсуждающиеся идеи «обратной эволюции» — внесения в гены тонких корректив, изменения их активности для создания существ, которые знаменитый палеонтолог Джек Хорнер назвал «курозаврами» (Chickenosaur). По его мнению, найти чудом сохранившуюся ДНК динозавров можно и не пытаться. Но чем стоит заняться, так это выяснением механизмов, которые позволят направить развитие птичьего эмбриона «в сторону динозавра». Хорнер выступал научным консультантом при создании фильмов серии «Парк юрского периода» — он знает, о чем говорит.

Читайте на 123ru.net