Учёные из Копенгагенского университета (Дания) вместе с коллегами из Франции, Норвегии, США, Канады и Китая совершили невозможное — секвенировали геном лошади, которая жила на Земле 560-780 тыс. лет назад. Необходимо уточнить, что речь идёт не об отдельно взятых генах — исследователям удалось прочесть полностью всю ДНК, так что на сегодня это самый древний полный геном, который удалось расшифровать!
Лошадь Пржевальского. (Фото Claudia Feh / Association pour le cheval de Przewalski.) Всё началось, разумеется, с палеонтологических раскопок. В ходе экспедиции, предпринятой в 2003 году, на Юконе (Канада), учёные обнаружили некие кости, которым, по предварительным оценкам, было более 700 тыс. лет. Кости, а точнее — фрагмент лошадиной конечности, изучили на предмет остатков коллагена или ещё какого-нибудь материала, в котором могла бы сохраниться ДНК.
Шансы на это были чрезвычайно малы — до сих пор не удавалось найти останки старше 130 тыс. лет, в которых оставалась бы ДНК (рекорд в 130 тыс. лет принадлежал челюсти белого медведя). Хотя считается, что нижний возраст сохранности ДНК равен 1 млн лет (то есть теоретически миллионолетнюю ДНК можно найти). Исследователям повезло — в костях древней лошади оставались фрагменты коллагена и «законсервированной» крови, вот так у них и оказался полный геном животного (хотя его расшифровка и заняла довольно много времени). Для сравнения были также прочитаны геномы другой древней лошади, которая жила 43 тыс. лет назад, нескольких современных пород лошадей, осла и лошади Пржевальского, которая считается единственным видом дикой лошади, дожившим до наших дней.
С лошадью Пржевальского, между прочим, связаны некоторые генетические двусмысленности, не дающие покоя биологам-эволюционистам. Если говорить, например, о западно-американских мустангах, то считается, что это бывшие домашние лошади, которые одичали, что можно понять по их геному. А вот сEquus ferus przewalskii ясности нет, ибо наука до сих пор не могла точно сказать, есть ли в её геноме гены домашних лошадей.
Сравнение геномов дикой лошади, чьи кости откопали на Юконе, с геномами современных животных показало, во-первых, что эта особь была самцом и жила примерно 700 тыс. лет назад, а во-вторых, что у ископаемого был общий предок с современными лошадьми. То есть все нынешние лошади, а также ослы и зебры — то есть все, кто относится к роду Equus, — произошли от одного предка, который жил на Земле где-то 4-4,5 млн лет назад.
Происхождение лошадей до сих пор считается одной из самых больших проблем теории эволюции. Достаточно сказать, что пресловутый общий предок по разным оценкам жил между 2 и 6 млн лет назад. Теперь же это время сильно сузилось. Но исследователям удалось разгадать ещё одну «лошадиную» загадку. Как пишут авторы работы в Nature, лошадь Пржевальского является настоящей дикой лошадью, то есть домашних предков в её роду не было. Иначе говоря, 700-тысячелетняя ДНК, по-видимому, помогла исследователям чётко понять, какие гены относятся к «домашним», а какие — к «диким».
Что же до внешнего облика этой самой древней лошади, то, по словам Эске Виллерслева, одного из соавторов работы, ростом она напоминала арабских скакунов, но, скорее всего, её мышцы были развиты много хуже, чем у любых современных лошадей. Кроме генов, отвечающих за развитие мышц, наибольшим изменениям со временем подверглись гены, отвечающие за обоняние и гены иммунитета. (Впрочем, иммунные гены обычно у всех живых организмов эволюционируют, что называется, «впереди планеты всей» — по очевидным причинам.)
Как признаются сами исследователи, они сделали невозможное: никто не верил, что в принципе удастся «вытащить» такой древний геном. В методическом аспекте работа оказалась не менее выдающейся, чем в эволюционно-биологическом. Вполне возможно, что таким образом удастся проанализировать другие древнейшие останки и прояснить многие тёмные места в теории эволюции, в том числе касающиеся эволюции человека.
Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА
Древнейшая из ныне живущих рыб раскрыла свои генетические секреты: исследователи из (США) сообщают в журнале , что им удалось расшифровать геном латимерии.
Чучело латимерии в Венском музее естествознания (фото mrkvos).Латимерия из отряда целакантообразных, наверное, самая известная из живых ископаемых. Все целаканты считались вымершими ещё 70 млн лет назад, но в 1938 году учёные заметили в улове южноамериканских рыбаков среди прочей добычи латимерию. Оказалось, её анатомия, чрезвычайно схожая с останками древних лопастепёрых рыб, не менялась последние 300 млн лет. За это латимерию и назвали живым ископаемым.
Понятно, что находка была сенсационной, однако дальнейшее исследование латимерий столкнулось с определёнными трудностями. Эти рыбы живут на больших глубинах, подъёма на поверхность не выдерживают, а кроме того, они весьма редки: за 75 лет было описано только 309 встреч с латимерией (сюда относятся выловленные экземпляры, глубоководные наблюдения и пр.). Перед учёными, задавшимися целью проделать полный генетический анализ, стояла задача сохранить скоропортящиеся ткани рыбы до того, как они будут доставлены в лабораторию. Поэтому исследователям пришлось объяснить рыбакам с Коморских островов, как взять и законсервировать кусочек латимерии, если она попадётся в улове.
Образцы, надо сказать, были собраны ещё в 2003 году, но до 2011-го никаких геномных исследований не проводилось — из-за отсутствия средств и оборудования. Секвенирование ДНК латимерии заняло шесть месяцев и потребовало усилий 91 человека. В первую очередь учёных интересовала скорость накопления изменений в генах латимерии. С одной стороны, это должно было показать, как давно целаканты оформились в качестве обособленной группы позвоночных, с другой — позволило бы сравнить скорость эволюции лопастепёрых рыб со скоростью эволюции рептилий, птиц, млекопитающих и других рыб. Как и ожидалось, генетические изменения у латимерий происходили весьма медленно, как минимум в два раза медленнее, чем у млекопитающих и, к примеру, ящериц. Что и объясняет необычайную «консервативность» этих рыб на протяжении последних 300 млн лет.
Другая главная «изюминка» латимерий (помимо их возраста) — особенности строения плавников, из-за которых их и называют лопастепёрыми. Считается, что плавник латимерий (и вообще целакантообразных) есть нечто среднее между обычным плавником рыб и конечностью наземных позвоночных. То есть рыбы, которые решили выйти на сушу (будь то целаканты или их потомки), якобы могли выползать на берега именно с помощью таких плавников-лопастей.
Учёные обнаружили в геноме латимерии участок, которого нет у обычных рыб, но который имеется у наземных позвоночных. Поскольку наблюдать за развитием живой латимерии до сих пор нельзя, авторы работы пересадили этот фрагмент ДНК мышиному эмбриону. Так удалось выяснить, что эта ДНК действительно управляет формированием костей запястья, плюсны и пальцев. Как всё происходит у самих латимерий, неизвестно, но, скорее всего, у них эти гены тоже участвуют в формировании концевых отделов конечностей.
Кроме того, латимерии оказались похожи на наземных позвоночных ещё несколькими регуляторными участками в ДНК, которые относятся к иммунитету, обонянию, циклу мочевины и индивидуальному развитию. То есть изменения касались не только конечностей, и с генетической точки зрения целакантообразные готовились к выходу на сушу основательно. Правда, остаётся всё равно непонятным, почему именно латимерии эволюционировали столь медленно.
Среди современных рыб есть ещё одни кандидаты на звание первопроходцев суши — это двоякодышащие рыбы, однако их геном слишком велик (100 млрд пар нуклеотидов против 3 млрд у латимерий), и исследователи пока только собираются им заняться.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Паразиты влияют на поведение тех, на ком паразитируют. Самый известный пример — грибы-зомбификаторы из рода , которые приказывают заражённым ими муравьям отправиться умирать туда, куда нужно самим грибам. Однако паразиту далеко не всегда удаётся полностью перехватить рычаги управления жертвой, примером чему могут послужить взаимоотношения ос-наездников рода Aphidius и тлей, в которых эти осы выводят своё потомство.
Наездник Aphidius ervi откладывает яйца в тлю. (Здесь и ниже фото Nigel Cattlin.)Исследователи из (Великобритания) использовали трёх самок и тринадцать самцов наездников Aphidius ervi: они знали генетический портрет всех особей, а потому могли сказать, какие генетические варианты будут представлены в их потомстве. В качестве жертвы выступали тли одной линии; поскольку размножались они партеногенетически, то все были клонами друг друга, и никаких генетических различий, которые могли бы повлиять на результат эксперимента, у них не было.
Тля здоровая (справа) и тля, заражённая наездником.Ос подселяли к тлям, обитающим в специальных клетках с растениями, и наблюдали за их поведением. Заражённые тли умирали в течение десяти дней. Исследователи проанализировали расположение мёртвых тлей и пришли к выводу, что паразит влияет на поведение жертвы. Но при этом оказалось, что поведение заражённых тлей варьируется от того, кто были родители той личинки, что росла внутри тли.
Для ос важно, чтобы жертва оставалась в живых, пока личинка внутри неё не созреет. А вот заражённой тле разумнее совершить суицид, чтобы не дать личинке паразита развиться и тем самым защитить всю популяцию. Вероятность преждевременной гибели для тли резко возрастает, если она спускается на землю: тут и еды нет, и хищников больше. То есть задача тлей — почувствовав внутри «чужого», бросить растение и спуститься на землю, а задача ос — заставить тлей сидеть на растении как можно дольше.
Однако далеко не все тли после заражения оставались на растении. То есть у ос не всегда получалось подавить волю жертвы и принудить её действовать в интересах паразита. Вероятность того, останется ли тля на растении или пойдёт искать преждевременную смерть, зависела от комбинации генов в личинке осы, причём свою роль играли как отцовские, так и материнские гены. То есть по крайней мере в случае ос и тлей нельзя говорить об однозначной стопроцентной зомбификации, поскольку гены ос, отвечающие за управление поведением жертвы, не обязательно работают с идеальной эффективностью. Иными словами, осы продолжают эволюционную борьбу с тлями за контроль над поведением последних.
Особое внимание, по словам исследователей, привлекает то, что результат зависит, по-видимому, от комбинации родительских генов: для управления тлёй нужна именно эффективная комбинация генов отца и генов матери, а не какой-то конкретный вариант одного-единственного гена. Но пока что биологи не знают, что это за гены и как именно они воздействуют на поведение тлей-жертв.
Результаты экспериментов будут опубликованы в журнале .
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Биоинженерам удалось получить клонированный эмбрион лягушки, вымершей 30 лет назад. Это дает надежду, что в будущем ученые смогут «воскрешать» исчезнувшие виды.
Клонирование было осуществлено австралийскими специалистами из Университета Нового Южного Уэльса под руководством профессора Майка Арчера.
В эксперименте использовались образцы ткани австралийской лягушки Rheobatrachus silus, замороженные еще в 1970-х годах. Эта амфибия, последние представители которой были встречены в 1983 году, отличалась необычным репродуктивным поведением. Самки лягушки заглатывали оплодотворенную икру и затем вынашивали ее у себя в желудке, так что лягушата появлялись на свет изо рта своей матери.
Чтобы «воскресить» этих необычных существ, специалисты решили использовать яйцеклетки лягушек близкого вида Mixophyes fasciolatus. Инактивировав их собственные ядра, они заменили их ядрами из замороженных тканей Rheobatrachus silus. В результате некоторые из яйцеклеток начали спонтанно делиться и достигли стадии бластулы – первого этапа эмбрионального развития, когда образуется шарик из зародышевых клеток.
Оказалось, что все зародышевые клетки содержат генетический материал вымершего вида. Несмотря на то, что эмбрионы не просуществовали и нескольких дней, ученые расценивают их создание как значительный успех на пути клонирования исчезнувших организмов. «На наших глазах Лазарь восстал из мертвых, геном вымершей лягушки заработал», -- подчеркнул профессор Арчер.
По мнению исследователей, эксперимент показал, что техника глубокой заморозки биологического материала может быть использована для спасения исчезающих амфибий: заморозив образцы тканей таких видов, в будущем их можно будет вернуть к жизни. Напомним, что в настоящее время существуют проекты клонирования таких вымерших видов, как шерстистый мамонт и птица додо.
Источник: infox.ru
Давно известно, что РНК в клетке не просто служит посредником между ДНК и белок-синтезирующей машинерией, но и выполняет массу других, регуляторных функций. Достаточно вспомнить про класс , которые, сами ничего не кодируя, влияют на активность других, матричных РНК.
Молекула ДНК во время удвоения (вверху) и «классическая» линейная молекула РНК (внизу) (фото Dr. Gopal Murti).Однако до самого недавнего времени все молекулы РНК в клетке считались линейными — в том смысле, что оба конца у них свободны и любую РНК можно вытянуть в отрезок. При этом появлялись сообщения, что есть кольцевые РНК, но их считали либо молекулярными аномалиями, либо вообще экспериментальными артефактами. Кроме того, такие случаи были довольно редки. Однако год назад исследователи из (США) нашли просто огромное количество натуральных . Причина, по которой этот довольно обширный класс РНК ускользал от внимания учёных, кроется в методах изъятия этих нуклеиновых кислот из биоматериала: обычно РНК «ловят» за свободные концы, а коль скоро у кольцевых РНК концов нет, то они оставались долгое время невидимыми.
Но, несмотря на всё их обилие, кольцевые РНК продолжали считать ничего не значащим молекулярным мусором: никто не мог сказать, зачем они нужны. Но после двух исследований групп Николауса Раевского из (Германия) и Йоргена Кьемса из Орхусского университета (Дания) отношение к кольцевым РНК должно измениться. И те и другие изучали крупную кольцевую РНК размером в 1 500 оснований, которая синтезируется в мозгу мыши и человека. Выяснилось, что у этой РНК около семидесяти сайтов связывания микрорегуляторной РНК (микроРНК) под названием miR-7.
МикроРНК, как мы помним, блокируют трансляцию: они связываются с матричной РНК (разным матричным РНК соответствуют свои микроРНК) и мешают рибосоме работать с этой мРНК. Значение микроРНК в регуляции молекулярно-генетической активности чрезвычайно велико, и многие из этих молекул, как считается, связаны с такими заболеваниями, как рак или синдром Паркинсона.
Исследователи из Дании обнаружили, что кольцевая РНК работает как блокатор микроРНК miR-7. Чем больше в клетке было кольцевой РНК, тем менее активной оказывалась miR-7. Как пишут учёные в журнале , происходит это, по-видимому, оттого что большая кольцевая РНК собирает на себя маленькие miR-7 и не даёт им связываться с матричными РНК. С другой стороны, команда из Германии показала, что избыток кольцевой РНК у рыбки Danio rerio влияет на развитие мозга — и влияет таким же образом, как отсутствие микрорегуляторных miR-7. Свои результаты группа г-на Раевского опубликовала в том же номере .
Будь эта РНК простым экспериментальным артефактом или ни для чего не нужной ошибкой клеточных ферментов, она никак не влияла бы на функции других молекул, а тем более на формирование мозга. Иными словами, кольцевые РНК в клетке нужны для выполнения определённой работы, и, как полагают исследователи, одним лишь взаимодействием с микроРНК их задачи не ограничиваются. Учёные, например, считают, что кольцевые РНК могут защищать организм от вирусов, связывая с собой вирусную РНК, или влиять на другие молекулярные процессы, взаимодействуя с белками, которые управляют биосинтезом.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Мы привыкли считать суточные ритмы чем-то постоянным, незыблемым. Биологическим часам нужно подчиняться — либо будет очень плохо. Однако любой организм существует в изменчивой среде: сегодня холодно, завтра тепло, в этом году урожай, в следующем — неурожай, и т. д. То есть должна быть какая-то пластичность, чтобы к таким изменениям приспосабливаться. И очевидно, что система биологических ритмов тоже должна как-то чувствовать перемены во внешнем мире и реагировать на них. Как показали исследования учёных из (США), суточные ритмы действительно допускают отклонения, причём имеет смысл говорить даже не об отклонениях, а о нескольких ритмах, между которыми организм может переключаться.
Многие люди отдали бы всё за возможность управлять собственными биологическими часами. (Фото Kate Kunz.)В основе вариабельности суточных ритмов лежит вырожденность генетического кода. Как известно, белки построены из двадцати аминокислот, однако четыре буквы генетического алфавита позволяют создать гораздо больше аминокислотных кодов. Аминокислоте соответствует триплет, комбинация из трёх нуклеотидов, и в итоге оказалось, что одной аминокислоте могут соответствовать несколько кодирующих слов-триплетов. (Например, аминокислоте пролину соответствуют триплеты ССА, ССG и ССС, где С — цитозин, А — аденин, G — гуанин.) Не вдаваясь в подробности, следует сказать, что разные триплеты читаются рибосомой с разной скоростью, следовательно, тот белок, в котором есть такие триплеты, будет синтезироваться легче и в бóльших количествах. В связи с этим родилась молекулярно-эволюционная идея о том, что самые важные гены в клетке используют наиболее оптимальные, то есть легкочитаемые кодоны.
Гипотеза оказалась не совсем верной. Исследователи из Университета Вандербильта попробовали оптимизировать гены биологических часов у сине-зелёных водорослей и плесневых грибков. У некоторых таких генов были трудночитаемые кодоны, и учёные заменили их на легкочитаемые (при этом, напомним ещё раз, аминокислота оставалась прежней). Так вот, после такой операции биологические часы у грибка просто останавливались! То есть, как пишут исследователи в журнале , белкам биологических ритмов вовсе не нужна была высокая скорость синтеза. По-видимому, из-за высокой скорости синтеза эти белки не могут правильно свернуться, не могут приобрести правильную пространственную форму и объединиться с другими.
Но более интересным оказался эффект у сине-зелёных водорослей. Когда у них оптимизировали белки биологических часов, сами часы продолжили идти, но выживаемость цианобактерий сильно упала. Оказалось, что «усовершенствованные» часы лучше работали при естественной температуре, при которой сине-зелёные живут в естественной среде. И, казалось бы, оптимизация должна была повысить приспособленность цианобактерий. Но, кроме того, у часов увеличивался период, и цианобактерия начинала жить по 30-часовому циклу. В нормальных 24-часовых сутках она впадала в стресс, что сказывалось на её жизнеспособности. То есть естественный отбор работал тут на ухудшение качества кодонов в гене.
Исследователи делают вывод, что в генах биологических часов важны именно несовершенные, медленные синонимичные кодоны. Такой способ регуляции генетической активности — на уровне трансляции с помощью трудночитаемых кодонов — известен давно, но до сих пор его недооценивали. Тем удивительнее было увидеть его в такой ответственной области, как регуляция суточного ритма. Авторы работы полагают, что клетка может «подводить часы» с учётом различных факторов, хотя для того, чтобы утверждать это с полной уверенностью, нужны дополнительные эксперименты. Пока же можно сделать два вывода: «плохой» кодон не всегда плох, а биологические часы не столь жёстки и неизменны, как может показаться.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Сотни тысяч лет назад некие генетические адаптации позволили людям выйти из Африки и расселиться по всей земле. Исследователи из (Великобритания) полагают, что и у современных людей можно обнаружить следы тех генетических изменений, которые проявляются в необычайно разнообразном наборе рецепторов .
Эволюция иммунных клеток помогла предкам человека увеличить мозг. (Фото londonrubbish.)Естественными киллерами (NK) называют особый сорт иммунных клеток с двумя сильно различающимися функциями. Первая — находить и убивать всё чужеродное, всё, что не имеет белков . Вторая — следить за кровоснабжением растущего плода во время беременности. Обе функции зависят от специальных рецепторов, и клетка, разумеется, должна уметь соблюдать точный баланс между ними: усиление одной означает ослабление другой, и наоборот.
Разумеется, естественные киллеры есть не только у человека. Те же самые функции они выполняют у человекообразных обезьян. Но мы сильно отличаемся от обезьян набором рецепторов на поверхности NK-клеток. Так, у человека эти белки гораздо более вариабельны, чем у орангутанга, а у шимпанзе они более разнообразны, чем у человека. Авторы статьи в сравнили наборы рецепторов у человека и человекообразных обезьян и пришли к выводу, что человеческие NK-клетки сумели прийти к более или менее удачному компромиссу между обеими функциями.
С одной стороны, эти клетки позволяют сформироваться довольно большому мозгу у плода. Собственно говоря, большой мозг, по словам учёных, позволил человеку освоить новые места обитания. С другой стороны, во время становления человечество прошло через несколько циклов эпидемических болезней, которые выкашивали популяцию едва ли не целиком. В результате методом проб и ошибок, сопровождавшихся массовой гибелью, у NK-клеток остался набор рецепторов, которые позволяли нарастить мозг и при этом поддерживали популяцию на плаву в случае эпидемии. То есть в пользу мозга пришлось отчасти поступиться устойчивостью к некоторым болезням.
Эта устойчивость во многом вернулась к нашим предкам, когда они встретили , чьи гены позволили усовершенствовать иммунную защиту при уже развитом мозге.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
В 1970-е годы британский эпидемиолог Ричард Пето из обратил внимание, что вероятность раковых заболеваний у крупных животных ничуть не больше, чем у мелких. Между тем всё должно было быть наоборот: чем крупнее животное, тем проще ему получить опухоль. Такое соображение кажется вполне логичным, если исходить из того, что у всех клеток примерно равная вероятность на превращение в злокачественные. А раз у крупных животных клеток больше, то и опухоли у них должны образовываться чаще. Такого, однако, не наблюдается, из чего г-н Пето сделал вывод, что большие животные обладают какими-то противораковыми механизмами, которых нет у животных мелких.
Учёные до сих пор спорят о том, почему киты болеют раком реже человека. (Фото Paul Souders.)И вот с тех пор исследователи пытались понять, что же это за механизмы, которые защищают слонов и китов от онкозаболеваний. Вопрос, как можно понять, имеет на только отвлечённо-эволюционное значение, ведь, кто знает, вдруг эти механизмы можно поставить на службу медицине. Исследователи из в Монпелье (Франция) предприняли попытку описать устойчивость крупных животных к раку с помощью математической модели, имеющей дело с разными мутационными стратегиями. Она включала сто вариантов распределения мутаций на протяжении четырёх тысяч поколений.
Модель учитывала два класса генов — , которые могут вызвать злокачественное перерождение клетки, и опухолевые супрессоры, отвечающие за ремонт клетки, чтобы та не превратилась вдруг из-за повреждений в раковую. Соответственно, чтобы «включить» рак, нужно, чтобы первые гены вышли из-под контроля, а вторые — потеряли активность.
В статье, опубликованной в журнале , авторы пишут, что протоонкогены и антионкогены по-разному реагируют в эволюции на увеличение массы тела. Чем она больше, тем труднее активировать протоонкогены. Однако за невысокий риск раковых болезней приходится платить, и плата эта часто выражается в низкой плодовитости. Предложенная модель говорит о том, что животные среднего размера попадают в трудное положение: у них много генов-супрессоров опухолей, но их работа дороже, чем конечная выгода. Крупное животное может позволить себе низкую плодовитость, так как у него мало естественных врагов, но животные среднего размера вынуждены отдать предпочтение более высокой плодовитости, нежели устойчивости к раку. В результате эволюционное преимущество у видов со средним размером тела принадлежит тем, у кого мутации подавляют активность опухолевых супрессоров и в результате берегут энергию и ресурсы для размножения.
Полученные данные помогают понять, почему у людей раковые болезни случаются у каждого третьего, а у китов белуг — только у 18% особей. В то же время авторы работы признают, что количество протоонкогенов и опухолевых супрессоров может быть далеко не единственной причиной того, почему крупные животные реже болеют раком. Например, это можно объяснить ещё и тем, что у больших зверей ниже уровень кислородных радикалов, повреждающих ДНК, так как у них вообще относительно низкий уровень метаболизма.
Сейчас исследователи заняты сравнением геномов разных животных, включая слонов и горбатых китов, чтобы подтвердить или опровергнуть свою теорию. Стоит также добавить, что далеко не все учёные вообще признают существование разницы в частоте раковых заболеваний между разными видами. Эта разница, как добавляют критики, может возникать из-за того, что при её вычислении не учитывают возрастных и других особенностей организма — в том смысле, что крупные животные на склоне лет могут болеть раком ничуть не реже человека.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
ДНК способна существовать во множестве форм. Например, могут изменяться параметры двойной спирали, она может становиться более сжатой или более вытянутой, сама спираль — быть как право-, так и левозакрученной, а взаимодействия между нуклеотидами могут весьма от тех, что постулировали классики Уотсон и Крик.
Квадруплексная ДНК в поперечном разрезе, а также фотографии клеток и хромосомы с антителами, связавшимися с четверной спиралью ДНК (фото авторов работы)Многие из альтернативных форм ДНК существуют в живой клетке и нужны ей для каких-то целей. Но есть и такие, которые, казалось бы, вполне могли найти себя в клетке, да только обнаружить их никак не получается. Долгое время такой формой были — участки ДНК, состоящие из четырёх цепей. Такая структура может возникать на обогащённых гуанином участках, и учёным даже удалось получить искусственным путём и охарактеризовать параметры такой четверной спирали. Но есть ли G-квадруплексы в живой клетке? В клеточной ДНК можно найти фрагменты с повышенным содержанием гуанина, однако таких структур исследователи там не нашли.
А вот учёным из (Великобритания) повезло. Они создали антитела, которые взаимодействовали только с четырёхнитевыми участками ДНК, а не с обычными двунитевыми. Эти антитела добавлялись к человеческим клеткам, и авторы работы смотрели, на какие участки хромосом они сядут. Кроме того, клетки обрабатывались особым веществом, которое «замораживало» нестандартную ДНК, не давая ей перейти в обычный двуспиральный вид. Исследователи ожидали, что антитела «приземлятся» на теломерные концы, так как они особенно обогащены гуанином. Но, как пишут учёные в журнале , участки четверной спирали были обнаружены не только на концах, но и по всей длине хромосом.
Здесь важно отметить три момента. Во-первых, G-квадруплексы нашли в человеческих клетках. Во-вторых, это были не простые клетки, а раковые. В-третьих, чаще всего G-квадруплексы попадались в S-фазе клеточного цикла, когда клетка удваивает свой генетический материал перед делением. Более того, исследователи утверждают, что к квадруплексной организации имеют склонность гены, участвующие в злокачественном перерождении. Словом, так и хочется связать четверные спирали с онкологическими процессами.
Образование таких структур может быть вызвано многочисленными мутациями и повреждениями в ДНК (например, известно, что много повреждений при раке накапливается именно в теломерах). Наверное, квадруплексы как-то помогают раковой клетке в управлении важными генами. И тогда можно разработать лекарство от рака, нацеленное именно на квадруплексы. Но для начала нужно убедиться, что все эти предположения соответствуют реальности и что такие четверные спирали действительно свойственны именно раковым, а не всем клеткам.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Solenopsis invicta известны не только своим ядом и высокими завоевательными способностями (это один из самых агрессивных инвазивных видов), но и особенностями социальной жизни. Некоторые колонии у них начинаются с одной самки, которая после оплодотворения перелетает на новое место, откладывает яйца и ждёт, когда вылупившиеся личинки превратятся в полноценных рабочих. Такие особи, живущие под одной самкой, нетерпимы к другим самкам, которые могут оказаться поблизости. Кроме того, у огненных муравьёв есть и другие колонии, сформированные несколькими самками, которые собрались вместе: самки расселяются вместе с рабочими особями, и в будущем подданные такой «королевы» будут спокойно принимать таких же «королев» в свой дом. Если же в колонию второго типа залетит самостоятельная самка первого типа, её убьют.
![Огненные красные муравьи с добычей (фото [stevensys])](/images/news/2013/190113uagphtsmch_2.png "Огненные красные муравьи с добычей (фото [stevensys])")
Огненные красные муравьи с добычей (фото [stevensys])Социальные программы — по крайне мере у насекомых — находятся под управлением генов. В 1998 году исследователям удалось обнаружить, что муравьи из колоний разных видов отличаются вариантами гена Gp-9. Муравьи из колоний с одной маткой имели две одинаковые нормальные копии этого гена, тогда как в колониях со множеством королев одна копия Gp-9 была мутантной. Ген Gp-9 кодирует белок обонятельного рецептора, так что на первый взгляд всё было вполне логично: разные варианты гена позволяли узнавать, какая королева «своя», а какая — нет.
Но не слишком ли много различий в поведении и физиологии муравьёв зависело от одного-единственного гена? Тут и размер матки, и плодовитость, и запах, и агрессивность... Так что исследователи всё больше склонялись к мысли, что дело тут не в одном гене, а в нескольких. Дальнейшие изыскания, как говорится, полностью подтвердили это предположение. Учёные из (Швейцария) прошлись по геному 500 особей огненных муравьёв, которые либо были потомками одной матки, либо жили в колонии с несколькими королевами. С особым вниманием проверялся участок ДНК с геном Gp-9: ведь если тут замешана целая группа генов, то она должна наследоваться одним блоком, избегая рекомбинационной перетасовки в потомстве.
Результаты исследований эти ожидания подтвердили и даже в некотором роде превзошли: в статье, появившейся в , учёные сообщают об обнаружении 600 генов, которые передаются у огненных муравьёв единым куском из поколения в поколение. Среди них был, разумеется, и Gp-9; в целом же весь блок занимал почти половину хромосомы, в которую входил. Бóльшая часть генов, отличия которых сопровождали разницу в социальном поведении, содержалась именно в этом фрагменте.
Здесь можно провести аналогию с половой хромосомой: мужские признаки переходят в потомство цельным генетическим монолитом; анатомическое и физиологическое смешение, например, мужских и женских гениталий в норме невозможно. Точно так же наследуются и гены, формирующие социальную программу: чтобы она работала адекватно, нужно, чтобы все необходимые гены были вместе. Ну а их количество просто указывает на то, что поведенческие механизмы слишком сложны, чтобы управляться одним-двумя генами, даже у таких простых, сугубо инстинктивных существ, как муравьи.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
04-12-2014 Просмотров:7703 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Первый в истории страны полный скелет динозавра нашли южнокорейские палеонтологи на юге полуострова, в уезде Хадон. Пока не получивший собственного научного названия ящер был небольшого размера и жил в меловом...
14-01-2015 Просмотров:7202 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Команда ученых из США и Германии под руководством Бренды Ларисон (Brenda Larison) нашла новый ответ на вопрос о происхождении особенной окраски зебр. Им удалось выяснить, что толщина и яркость черных...
21-05-2012 Просмотров:11852 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Экзоскелет насекомых, состоящий из кутикулы, соединяет в себе несоединимое — исключительную жёсткость и беспримерную прочность. Экзоскелет насекомых образован кутикулой, которая может быть мягкой и тонкой, а может — чрезвычайно прочной и...
10-07-2013 Просмотров:8536 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Среди людей великолепные усы далеко не всегда свидетельствуют о достоинствах их обладателя, хотя сами усачи наверняка хотели бы убедить нас в обратном. Однако среди усатых чесночниц Leptobrachium boringii похвальбу усами...
22-02-2013 Просмотров:9664 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Количество энергии, выделившейся при взрыве болида над Челябинском, соответствовало 470 килотоннам в тротиловом эквиваленте, масса этого космического тела составляла от 6,4 до 7,7 тысячи тонн, а размер — около 17...
В Марокко обнаружено сигарообразное существо, жившее около 520 млн лет назад. Вымерший вид Helicocystis moroccoensis обладает «характеристиками, которые делают его наиболее примитивным иглокожим с пятикратной симметрией», отмечает соавтор исследования Эндрю Смит из Музея…
Анализ окаменелостей, обнаруженных в северной части Эфиопии 4 года назад археологами во главе с Йоханнесом Хэйли-Селасси (Yohannes Haile-Selassie) из Музея естественной истории в Кливленде, позволяет говорить о том, что на…
В Грузии найден целый череп возрастом 1,8 млн лет — самый ранний из принадлежащих гомининам. Он говорит о том, что этот вид был довольно разнообразным — настолько разнообразным, что у…
Живущий сегодня в Австралии большой рыжий кенгуру считается самым крупным сумчатым на нашей планете. Однако специалисты австралийского центра изучения древних ДНК (ACAD) в Аделаиде недавно получили генетический материал существа, по…
Исследование вируса лихорадки Эбола и его распространения и особенностей предпринято в Гарвардском университете (США). Исследователи секвенировали 99 геномов вируса Эбола от 78 пациентов в Сьерра-Леоне, одной из стран, затронутых эпидемией.…
Первые растения, заселившие сушу, не просто оживили серый доисторический пейзаж. Они резко ускорили естественный распад обнажённых пород и выкачали столько диоксида углерода из атмосферы, что климату оставалось лишь скатиться в…
Орнитологи из Польши и Кореи в Аризоне исследовали поведение мексиканских соек (Aphelocoma wollweberi), чтобы выяснить, каким образом те отбирают себе в пищу лучшие орехи, не вскрывая их. Ученые пришли к…
Благодаря фотосинтезу у растений особые отношения с солнечным светом: они могут поглощать углекислый газ, синтезируя углеводы в буквальном смысле «из воздуха». Не удивительно, что многие растительные гены работают на хлоропласты,…
Ритм климатических изменений, происходивших в последние миллионы лет истории Земли, определяется орбитальными циклами: в зависимости от количества солнечного света ледники то растут, то отступают. На перемены отзывается вся планета —…
Вверх