В Кроноцком заповеднике на Камчатке нечаянная радость: в семье бурых медведей родился бежевый медвежонок! Этакий блондин среди брюнетов, явление исключительно редкое. Жалко, что папа медвежонка неизвестен — у медведей воспитанием потомства занимается исключительно мама.

И вновь об изменении генетического кода. Авторы статьи, опубликованной в Science, получили искусственную кишечную палочку, которая использует 55 кодонов для кодировки 20 стандартных протеиногенных аминокислот. Всего же этот искусственный организм, названный Syn57, пользуется генетическим кодом из 57 кодонов (в стандартном генетическом коде 64 кодона). Это все, конечно, очень занятно, но, как мне кажется, подобные исследования могут приближаться к игре в бисер.

Перед вами самая маленькая змея из известных на данный момент — Tetracheilostoma carlae. Длина ее тела составляет не более 10 см, а живет она на острове Барбадос. Совсем недавно герпетологи обнаружили ее впервые за 20 лет, когда вид уже успели "похоронить" из-за вырубки лесов и распространения искусственно завезенных хищников. T. carlae лишена зрения и ютится под камнями, в лесной подстилке, почве и густых зарослях, питаясь муравьями и термитами.

Недавнее исследование показало, насколько разнообразны спектры биофлуоресцентного излучения у разных морских костистых рыб. Не только члены одного семейства или рода могут светиться по-разному: различия в биофлуоресценции могут проявляться на уровне разных частей тела одной и той же рыбы! У членов трех из 18 проанализированных семейств специалисты насчитали целых 6 различных неперекрывающихся эмиссионных пиков флуоресценции, а в целом у представителей 9 семейств были обнаружены как минимум четыре пика флуоресценции. Впечатляющее разнообразие!

На этой микрофотографии стрелки указывают на клетки Клара — выпуклые клетки бронхиол легких с короткими ворсинками. Они выполняют защитные функции в отношении эпителия бронхиол: эти клетки вырабатывают что-то вроде сурфактанта и осуществляют детоксификацию вредоносных веществ, попавших в легкие. Они были открыты в 1937 году нацистским врачом Максом Кларом, в честь которого и были названы. Клар был активным членом НСДАП и не гнушался использовать в своих исследованиях останки жертв нацистского режима. В 2012 году редакции большинства медицинских журналов, публикующих статьи по физиологии дыхательной системы, согласились упразднить название "клетки Клара", дабы не прославлять нацистского преступника, и переименовать клетки Клара в булавовидные клетки. В русскоязычной научной литературе новое нейтральное название еще не до конца вошло в обиход.

Эта улыбающаяся девочка на фото — Шайло Пепин, и она страдала сиреномелией, или синдромом русалки, который характеризуется срастанием нижних конечностей. Обычно младенцы, рожденные с сиреномелией, умирают в первые дни жизни, и причина не только и не столько в срастании ног: они демонстрируют множество тяжелейших пороков развития, а именно, недоразвитие или отсутствие органов нижней части тела – почек, мочевого пузыря, толстой кишки с анальным отверстием, половых органов и гениталий, причем фенотип и тяжесть проявления вариабельны. Шайло – счастливое исключение: благодаря ряду операций она прожила целых 10 лет, и скончалась она от пневмонии. Примечательно, что операцию по разделению ног Шайло не делали, но известны два случая успешной операции такого рода. Хотя сиреномелия встречается не чтобы очень редко – 1 новорожденный на 100000 – только в трех случаях сиреномелия не стала причиной быстрой смерти.
Откуда вообще берется этот тяжелейший порок развития? Одна из самых популярных теорий известна как теория «сосудистой кражи» (vascular steal) – недоразвитие аорты под пуповинной артерией, что «крадет» кровь у нижней части зародыша, из-за чего она не получает достаточного снабжения кровью и развивается неправильно. Существует еще много различных объяснений возникновения сиреномелии, которые так или иначе сводятся к одному – недоразвитие каудальной (то есть расположенной в нижней части тела) мезодермы по тем или иным причинам.
А что насчет генетики? Этот вопрос еще более сложный. Считается, что сиреномелия наследуется аутосомно-доминантно, но, поскольку носители заболевания не то что до детородного возраста – до возраста в несколько дней обычно не доживают, в каждом случае de novo происходит одна или несколько мутаций в ряде генов. По всей видимости, к сиреномелии могут привести мутации во многих генах. Так, у мышей, несущих мутации в обеих копиях гена srn (от siren), наблюдается срастание нижних конечностей. Еще одно исследование показало, что в развитие порока может быть вовлечен ген CDX2, который является важным регулятором развития органов каудальной части тела. Имеются данные о роли мутаций, затрагивающих сигнальный путь Bmp и путь ретиноевой кислоты, в развитии сиреномелии.
Интересно, что некоторые ученые сближают сиреномелию с другим тяжелейшим нарушением развития – циклопией, при котором происходит полное или частичное срастание глаз. Более того, известны случаи одновременного развития сиреномелии и циклопии у одного младенца. Вероятно, оба нарушения имеют схожие механизмы появления.

Эпигенетические часы, по которым можно судить о биологическом возрасте организма, основаны на метилировании ДНК, иными словами, они позволяют судить об эпигенетическом старении. Как было показано в недавней работе, опубликованной в PNAS, у осы Nasonia vitripennis "тиканье" эпигенетических часов замедляется после диапаузы — остановки развития личинки из-за окружающей среды. Выяснилось, что осы, которые прошли этап диапаузы, живут дольше, чем особи, которые с диапаузой не сталкивались. Медиана выживания ос в группе, которую подвергли диапаузе, составила 30 дней, а в той, что диапаузу не проходила, — 22 дня. Стоит отметить, что в действительности ситуация оказалась чуть хитрее: сразу после выхода из куколки осы, прошедшие диапаузу, наоборот, были эпигенетически старше, чем те, что ее не проходили. Потом темп старения особей с диапаузой замедляется, и мало-помалу они "молодеют" по сравнению с контрольными осами. С помощью бисульфитного секвенирования удалось выявить и те CpG-сайты, метилирование которых у ос связано с возрастом. Было выявлено, что у ос с диапаузой примерно на 30% замедлен темп накопления возрастных метильных меток в ДНК. Мораль: использование в исследованиях нестандартных объектов в некоторых случаях позволяет описать редкие явления, которые не наблюдаются у стандартных модельных организмов.

У меня, конечно, нет собственной лаборатории и команды ученых, но мне интересно наблюдать, как искусственный интеллект медленно, но верно проникает во все сферы деятельности. Теперь из генератора смешных видео с котиками в Тик-Токе он превращается в инструмент редактирования ДНК и проектирования лекарств.
В России запускают долгосрочную исследовательскую программу по ИИ в биотехе. Это делает Центральный университет, известный своей экспертизой в ИИ. Именно этот вуз подготовил победителей первой Международной олимпиады по ИИ в прошлом году. Университет планирует заняться созданием новых ферментов и терапевтических белков с заданными свойствами, оптимизацией методов машинного обучения для персонализированного лечения онкологии и редких заболеваний, цифровым моделированием пациентов и др. Вуз откроет научные лаборатории в области медицины, фармы, пищевой промышленности и агросектора. Сейчас идет конкурс среди исследователей, профессоров, докторов наук и талантливых ученых, которые готовы построить свое направление и собрать команду в области ИИ в биотехе. Подать заявку можно до 25 сентября на сайте вуза.

Подвезли очередные #котоновости. Оказывается, у кошек бывает деменция, причем эта деменция может служить моделью болезни Альцгеймера! У больных деменцией кошек все как у людей: бета-амилоиды, тау-белок, гибель нейронов, разрушение синапсов, нейровоспаление — в общем, полный набор. Посмотрим, что из этого получится.

Этот пруд с кувшинками на обложке Cancer Cell символизирует процесс злокачественного перерождения клеток яичников от доброкачественных до клеток карциномы, где листья — это клетки разной степени злокачественности. Цвет указывает на градиент процесса перерождения. Обложка посвящена новой статье, в которой детально исследуется организация процесса злокачественного перерождения клеток опухолей яичников в пространстве.

Каждый, кто когда-то выделял плазмидную ДНК, знает, что ее итоговый выход — штука очень капризная. Для мелких высококопийных плазмид бывает достаточно и минипрепа, чтобы получить рабочую концентрацию, а для крупных и низкокопийных бывает недостаточно и максипрепа. И дело не в кривых руках или чем-то еще — просто не выходит каменный цветок, и все тут. Спасение может быть в особых штаммах, которые волшебным образом умеют накапливать разную плазмидную ДНК в больших количествах. Но откуда они берутся? Вот авторы одной занятной недавней статьи создали кишечную палочку из клеток штамма E. coli NEB 5α, которая в больших количествах накапливает буквально все — от репортерных плазмид с GFP до аденоассоциированного вектора. Если говорить очень упрощенно, исследователи вносили в геном E. coli случайные мутации и затем выбрали чудесный вариант клеток с повышенной продукцией плазмид. Этот штамм имел 85 новых мутаций по сравнению с исходным NEB 5α и, что особенно важно, нес мутацию в гене recG — он кодирует ДНК-хеликазу. По-видимому, этот ген в значительной степени связан с успехом штамма, но мутаций в нем одном для увеличения копийности недостаточно. Маловоспроизводимо, но интересно.

И снова об определении пола. Чем дальше в лес я слежу за этой темой, тем больше поражаюсь разнообразию механизмов определения пола. Но самое удивительное, на мой взгляд, даже не это. Поразительно, что часто довольно близкие эволюционно организмы, иногда даже из одного семейства и ближе, имеют разные системы определения пола. Вот и наутилус, как показало недавнее исследование, имеет уникальную для головоногих систему определения пола. У головоногих пол определяется по механизму ZZ/Z0, где ZZ — самцы, а Z0 — самки. Возраст этой системы оценивается аж в 480 млн лет, то есть это одна из самых консервативных систем определения пола, но и тут не обошлось без исключений. Считалось, что и у наутилуса имеет место то же самое, но нет. В действительности у наутилуса пол определяется по XX/XY-пути, где XX — самки, а XY — самцы. X-хромосомой оказалась хромосома 4, а еще 5 скэффолдов были отнесены к предполагаемой Y-хромосоме. Они содержат 36 генов, из которых 30 связаны с мужской репродуктивной системой. Хотя наутилусы — это тоже головоногие, в ходе эволюции отделились они довольно рано. По всей видимости, этого "рано" хватило, чтобы у них появилась своя система определения пола.

Хорошие новости подвезли в середине недели. Наши соотечественники из ИБГ и ИМБ РАН стали соавторами новой статьи, вышедшей в Nature! Статья посвящена ни много ни мало глобальному фундаментальному вопросу: как организован в пространстве бактериальный геном на примере E. coli. Исследование этого вопроса стало возможным благодаря разработке усиленной версии инструмента для изучения пространственной организации генома — Micro-C, которая обладает разрешением во всего лишь 10 пар оснований! Статья в открытом доступе, так что читаем обязательно.

Заветная мечта любого патогена — сделать так, чтобы колонизируемый организм хотя бы до поры до времени никак не реагировал на его присутствие, иными словами, чтобы иммунитет его не видел. Все решают эту проблему по-разному. Но паразитический червь шистосома (Schistosoma mansoni) изобрел в высшей степени элегантный механизм уклонения от иммунного ответа. Он проникает в организм-хозяин через кожу и почти безболезненно, не вызывая иммунной реакции. Дело, как показало недавнее исследование, было в том, что шистосома подавляет ноцицепторы TRPV1+, которые, к тому же, являются регуляторами иммунного ответа. Стоило их активировать с помощью оптогенетики, и блестящий план шистосомы терпит провал: в месте, где пытался проникнуть патоген, накапливаются γδ-T-клетки и CD4+ T-хелперы, которые, секретируя провоспалительные цитокины, привлекают нейтрофилы и моноциты, а они, в свою очередь, уничтожают червя. Как именно шистосома действует на ноцицепторы TRPV+, пока неясно. Затейливо, но красиво.

На этом видео вы видите осьминога Octopus insularis по имени Костелло. Он находится в фазе быстрого сна — показано, что у головоногих она имеется. Во сне осьминоги могут менять окраску и двигать конечностями, но Костелло не только менял цвет — он остервенело дергал телом и конечностями, а в некоторых других зафиксированных эпизодах сна даже выпускал чернила. Ученые, наблюдавшие за Костелло, предположили, что осьминог видел кошмары: возможно, ему снился сон с участием хищников, где он пытался защититься от них.

Хочу порадовать вас очередным пополнением в рубрике "Как до такого можно было додуматься". На прошлой неделе в журнале Pharmaceutical Research вышла статья о влиянии циклодекстринов на растворимость галоперидола — мощного антипсихотика. Я не фармаколог и, наверное, не обратила бы на эту работу особого внимания, если бы не одно обстоятельство: в качестве организма, на котором проверяли действие галоперидола, авторы работы взяли... плоского червя планарию! Оригинальный ход, не правда ли? Ученые показали, что планария, несмотря на всю свою простоту, демонстрировала вполне ожидаемый ответ на галоперидол: активность червей под действием антипсихотика снижалась, как и в случае грызунов. Исследователи сделали довольно громкий вывод: планарии могут заменить грызунов на ранних этапах разработки психоактивных препаратов. Я так и не поняла, почему выбор авторов работы пал именно на планарий, в конце концов, быстро размножающихся и легко доступных для фармакологических исследований организмов очень много, зачем браться за такую малоисследованную экзотику? Но что сделано, то сделано.

Жизнь внутриклеточного патогена полна хлопот. Часто при заражении таким патогеном, в том числе бактерией, ДНК клетки-хозяина повреждается, и клетка морально готова к тому, чтобы уйти в апоптоз. Но гибель кормушки в планы внутриклеточного патогена совсем не входит. Чтобы "отключить" апоптоз, патоген может пойти на рискованный шаг — так или иначе "вырубить" главный белок-супрессор опухоли p53. Но ведь отключение p53 только еще больше усилит геномную нестабильность инфицированной клетки и вызовет злокачественное перерождение. Как недавно было показано, внутриклеточная бактерия Orientia tsutsugamushi, возбудитель лихорадки цуцугамуши, отключает p53 на уровне транскрипции соответствующего гена, но при этом берет защиту ДНК клетки на себя. Чтобы клетка не переродилась в опухоль, O. tsutsugamushi останавливает клеточный цикл в S-фазе. Так продолжается до финальных стадий инфекции, когда численность бактерий существенно возрастет, и они больше не будут заинтересованы в предотвращении апоптоза клетки-хозяина. Авторы исследования смогли идентифицировать белки бактерии, ответственные за все эти чудеса. Нельзя исключать, что и другие внутриклеточные бактерии похожим образом управляют клеточным циклом и гибелью своих клеток-хозяев.

Эта необычная усатая акула-нянька (Ginglymostoma cirratum) была поймана рыбаками в Карибском море. Обычно акулы этого вида имеют желтоватый или серовато-коричневый цвет и черную радужку глаз, но на фото — ярко-оранжевая акула с белыми глазами. Странная расцветка пойманной акулы объясняется ксантизмом — генетически-обусловленным состоянием, при котором покровы тела становятся желтыми или оранжевыми. Но, похоже, эта особь является еще и альбиносом, поскольку глаза у нее белые. Интересно, что, несмотря на все странности, акула выросла до взрослых размеров и, по всей видимости, совершенно не страдает от необычной окраски.