Понедельники убивают не метафорически, а буквально

Нам попалось любопытное исследование, которое точно нужно прочитать в понедельник. Учёные из Англии, возможно доказали, что понедельники действительно вредят здоровью. Риск внезапной сердечной смерти в понедельник выше на 19%.

Тарани Чандола из Манчестерского университета решил разобраться, почему понедельники так опасны. Он проанализировал данные 3511 англичан старше 50 лет из масштабного исследования ELSA. Участников спрашивали, насколько тревожно они чувствовали себя вчера, и в какой день недели это было. А потом, через 1-2 месяца брали образцы волос для анализа кортизола.

Почему именно волосы? Кортизол накапливается в волосах постепенно, примерно 1 см в месяц. Образец длиной 2-3 см показывает уровень стресса за последние 2-3 месяца. Это как годовые кольца у деревьев, только для человеческого стресса.

У людей, испытавших тревогу в понедельник, уровень кортизола в волосах был на 23% выше, чем у тех, кто тревожился в другие дни. Причём эффект наблюдался через месяцы после самого понедельника. Организм как будто "запоминает" понедельничный стресс и не может от него оправиться.

Исследователи провели декомпозицию эффекта методом Оахаки-РИФ (звучит сложно, но суть простая). Они хотели понять: понедельники вредны потому, что в них больше тревоги, или потому, что организм реагирует на понедельничную тревогу острее?

Оказалось — второе. Только 23% повышенного кортизола объяснялось более высоким уровнем тревоги в понедельник. Остальные 77% — это именно усиленная реакция организма. Тревога в понедельник бьёт по телу в 3-4 раза сильнее, чем такая же тревога в среду или пятницу.

Чандола предполагает несколько механизмов. Во-первых, переход от расслабленных выходных к структурированной рабочей неделе — это стресс сам по себе. Во-вторых, понедельник несёт максимальную неопределённость — вся неделя впереди, неизвестно, что она принесёт.

Но главное — у некоторых людей формируется условный рефлекс. Тело начинает автоматически выбрасывать кортизол в понедельник, даже когда реальной угрозы нет. Это как собаки Павлова, только вместо слюны — гормон стресса, а вместо звонка — день недели.

Хронически повышенный кортизол — это не шутки. Он повышает давление, вызывает ожирение в области живота, нарушает метаболизм глюкозы, подавляет иммунитет. Всё это объясняет, почему в понедельник случается больше инфарктов и инсультов.

Что с этим делать? Авторы предлагают несколько стратегий. Медитация помогает перенастроить реакцию мозга на стресс. Регулярная физическая активность снижает базовый уровень кортизола. Хороший сон в воскресенье критически важен — недосып усиливает понедельничный эффект.

Самое грустное в исследовании — некоторые люди адаптируются к понедельникам, а некоторые нет. И те, кто не адаптировался за десятилетия работы, несут этот биологический груз до конца жизни.

Так что если вы ненавидите понедельники — возможно, организм пытается вам что-то сообщить.

@vselennayaplus

В MIT довели генное редактирование до ювелирной точности

Учёные из MIT решили проблему, которая мешала генной терапии стать массовой. Они снизили частоту ошибок при редактировании генов в 60 раз. Теперь на 543 успешные правки приходится всего одна ошибка — раньше было одна на семь.

В чём была проблема? Технология prime editing появилась в 2019 году как более точная альтернатива CRISPR. Вместо разрезания обеих нитей ДНК она делает надрез только в одной, открывает "створку" и вставляет новую последовательность. Но старая нить ДНК часто побеждала в конкуренции с новой — и тогда новый фрагмент мог случайно встроиться не туда. Большинство таких ошибок безвредны, но некоторые способны вызвать опухоли.

Команда под руководством профессоров Филлипа Шарпа и Роберта Лангера нашла элегантное решение. Они заметили странность — некоторые мутантные версии белка Cas9 делают надрез не всегда в одном месте, а иногда сдвигаются на пару оснований. И это оказалось преимуществом.

Когда надрез "гуляет", старая нить ДНК становится нестабильной и разрушается. Новой нити больше не с чем конкурировать — она встраивается без ошибок. Исследователи протестировали десятки мутаций Cas9 и нашли комбинацию K848A–H982A, которая снизила ошибки в 36 раз.

Но эффективность упала. Тогда учёные добавили четыре мутации, которые восстанавливают активность. Финальный вариант назвали xPE (extra-precise prime editor). А потом пошли ещё дальше.

Проблема оставалась с нестабильностью РНК-гида. Когда надрез смещается, укороченный конец ДНК хуже связывается с РНК-шаблоном. Решение нашли в белке La, который защищает РНК от деградации. Объединив всё в одну систему, получили vPE — very-precise prime editor.

Результаты впечатляют. В стандартном режиме vPE даёт соотношение правильных правок к ошибкам 465:1 против 138:1 у предыдущей версии PE7. В усиленном режиме с дополнительной направляющей РНК — 102:1 против 16:1. На некоторых мишенях удалось достичь рекорда — 543 успешные правки на одну ошибку.

Почему это важно? Сотни генетических заболеваний можно вылечить, исправив небольшие мутации. Но врачи опасались непредсказуемых изменений в ДНК. Теперь барьер снят — технология стала достаточно безопасной для клинического применения.

@vselennayaplus

В мозге нашли сахарный переключатель депрессии

Десятилетиями психиатры лечили депрессию через нейромедиаторы — серотонин, норадреналин, дофамин. Не помогает трети пациентов? Меняем класс препарата. Всё равно не работает? Комбинируем несколько. А корейские учёные тем временем обнаружили, что мы, возможно, искали не там.

Исследование опубликовал институт фундаментальной науки в Южной Корее. Оказывается, хронический стресс ломает не только баланс нейромедиаторов. Он нарушает процесс, о котором психиатры даже не думали — добавление сахарных молекул к белкам мозга.

Звучит безобидно? Как бы не так. Эти сахарные "украшения" определяют, как нейроны общаются друг с другом. Представьте, что контакты между нервными клетками — это розетки и вилки. А сахара — изоляция на проводах. Без неё начинаются короткие замыкания.

Учёные проанализировали девять областей мозга у мышей. Каждая зона имела свой уникальный узор сахарных меток — как отпечаток пальца. Но у животных в стрессовой ситуации в префронтальной коре, командном центре настроения, картина резко менялась.

Виновника нашли быстро. Фермент St3gal1, который добавляет последний сахар в цепочку. При стрессе его уровень падал, и вся система связи между нейронами начинала сбоить. Как если бы кто-то выдернул половину проводов из серверной комнаты и удивлялся, почему интернет не работает.

Дальше — красивый эксперимент. У здоровых мышей отключили ген St3gal1. Результат? Классическая депрессия — апатия, тревожность, потеря интереса к жизни. А потом взяли депрессивных мышей и искусственно повысили уровень фермента. Симптомы исчезли.

St3gal1 поддерживает сахарные метки на белке нейрексин-2 — это что-то вроде клея между нейронами. Нет сахарных меток — нет нормального контакта. Нейроны кричат друг другу через пропасть, но никто не слышит.

Самое интригующее — у самок мышей всё работает иначе. Стресс вызывал депрессивное поведение, но уровень St3gal1 не менялся. Женский мозг использует другую стратегию защиты от стресса. Какую именно — пока загадка.

Директор института Джастин Ли размахивается шире — тот же механизм может объяснить ПТСР и шизофрению.

Конечно, от мышей до людей — пропасть. Но впервые за долгие годы появился принципиально новый взгляд на природу депрессии. Не дисбаланс химии мозга, а поломка его молекулярной архитектуры. И главное — теперь мы знаем, какую деталь нужно починить.

@vselennayaplus

Приглашаем на запись подкаста с Алексеем Семихатовым и Владимиром Сурдиным — в НЦ «Россия»

Сегодня, 7 октября, в 19:00 в рамках II Международного симпозиума «Создавая будущее» пройдет секция «Контуры будущего: ожидание и реальность».

Во время встречи будет записываться подкаст.

Ведущие: астроном Владимир Сурдин и физик Алексей Семихатов.

Гость: метеоролог, кандидат географических наук, доцент кафедры климатологии и метеорологии геофака МГУ Павел Константинов.

Каким будет климат в России и мире через 100 лет?
Как это повлияет на нашу жизнь?
Как мы будем прогнозировать погоду и научимся ли делать это точнее?

Зарегистрироваться на мероприятие можно на сайте.

Реклама. АНО «ДВД "Россия"». ИНН: 9703137862. Erid: 2VtzqwY8ADK

Как превратить океанический CO2 в пластик

В океанах растворено в 150 раз больше углекислого газа, чем во всей атмосфере Земли. Это делает воду кислее, убивает коралловые рифы и разрушает пищевые цепи. Команда из Китайской академии наук нашла способ не просто извлекать этот CO2, но и превращать его в биоразлагаемый пластик. Причём делать это прибыльно.

Технология называется Direct Ocean Capture (DOC) — прямой захват углерода из морской воды. Многие компании пытаются это делать, но упираются в экономику. Обычные методы стоят $373 за тонну CO2 и дают мало полезного на выходе. Китайцы снизили цену до $230 за тонну и получают ценное химическое сырьё.

Процесс элегантен в своей сложности. Три этапа, каждый решает конкретную задачу.

Первый шаг — электрохимический реактор. Морскую воду подкисляют электричеством, растворённый углерод превращается в газообразный CO2. Его собирают, а воду возвращают в океан с восстановленным pH. Никакого вреда экосистеме.

Второй шаг — катализ. CO2 пропускают через висмутовый катализатор, получая концентрированную муравьиную кислоту. Это ключевой момент — муравьиная кислота служит едой для бактерий. Высокоэнергетической едой, которую микробы обожают.

Третий шаг — биологическая магия. Модифицированные морские бактерии Vibrio natriegens питаются муравьиной кислотой и производят янтарную кислоту. Эти микробы генетически отредактировали, чтобы они эффективно превращали углерод в нужный продукт. Янтарная кислота — прекурсор для производства PBS (полибутиленсукцината), полностью биоразлагаемого пластика.

Энергоэффективность впечатляет — всего 3 кВт·ч на килограмм CO2. КПД процесса 70%. Для сравнения: обычные методы захвата углерода тратят в разы больше энергии и не дают полезных продуктов.

Почему именно морские бактерии? Vibrio natriegens — чемпион по скорости деления среди бактерий. Она удваивается каждые 10 минут в оптимальных условиях. Плюс она родом из моря, поэтому устойчива к соли — не нужно опреснять воду перед обработкой.

PBS-пластик, который получается в итоге, разлагается в природе за 3-6 месяцев. Его можно использовать для упаковки, одноразовой посуды, сельскохозяйственных плёнок. В отличие от обычного пластика из нефти, этот материал углеродно-нейтрален — CO2 взяли из океана, туда же он вернётся после разложения.

Исследователи видят потенциал для масштабирования. Систему можно модифицировать для производства других химикатов — компонентов топлива, лекарств, пищевых добавок. Всё зависит от того, какие гены встроить в бактерии.

Главный вызов — масштабирование. Лабораторная установка работает отлично, но как построить завод, перерабатывающий тысячи тонн CO2 в день? Как обеспечить стабильную работу бактерий в промышленных масштабах? Как интегрировать это в существующие производственные цепочки?

Если получится, мы увидим редкий случай “win-win” технологии. Океаны очищаются от избытка CO2, снижается закисление воды, производится экологичный пластик, и всё это экономически выгодно. Обычно приходится выбирать между экологией и прибылью. Здесь они работают вместе.

@vselennayaplus

Наши друзья рассказали про очередное достижение Neuralink. Выглядит удивительно!

@vselennayaplus

Нобелевская премия по физике 2025!

Королевская шведская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике Джону Кларку (Калифорнийский университет, Беркли), Мишелю Деворе (Йель и UC Santa Barbara) и Джону Мартинису (UC Santa Barbara) за открытие макроскопического квантового туннелирования и квантования энергии в электрической цепи.

Эксперименты 1984-1985 годов разрушили представление о границах квантовой механики. Используя сверхпроводящую цепь с джозефсоновским переходом, (тонким слоем изолятора между сверхпроводниками) ученые создали систему, где миллиарды заряженных частиц вели себя как единый квантовый объект размером с электрическую схему.

Ключевое достижение - демонстрация квантового туннелирования на макроуровне. Система преодолевала энергетический барьер, непреодолимый с точки зрения классической физики. Изменение состояния регистрировалось появлением напряжения там, где его быть не должно. Также подтвердилось квантование - система поглощала и излучала только определенные порции энергии.

Практическое влияние открытия трудно переоценить. Транзисторы в микрочипах, основа всей цифровой техники, работают благодаря принципам, продемонстрированным лауреатами. Их исследования заложили фундамент квантовых компьютеров, квантовой криптографии и сверхчувствительных квантовых сенсоров.

Мартинис и Деворе продолжили работу в Google Quantum AI, где в 2019 году команда под руководством Мартиниса достигла "квантового превосходства". Деворе сейчас возглавляет направление квантового оборудования в Google.

Премия составляет 11 миллионов шведских крон, разделенных поровну между лауреатами. Как отметил председатель Нобелевского комитета Олле Эрикссон, столетняя квантовая механика продолжает преподносить сюрпризы и формировать технологическое будущее человечества.

@vselennayaplus

Что если темная материя и темная энергия не существуют?

Десятилетиями астрономы искали темную материю. Потратили миллиарды долларов на детекторы, построили теории, создали модели. Но все попытки найти частицы темной материи провалились. Новое исследование профессора Раджендры Гупты из Университета Оттавы предлагает объяснение: возможно, искать нечего. Потому что её не существует.

Проблема выглядит так. Галактики вращаются слишком быстро — их внешние звезды должны были бы улетать в космос, но они держатся. Вселенная расширяется с ускорением, хотя гравитация должна замедлять этот процесс. Стандартное объяснение: есть невидимая темная материя и темная энергия, составляющие 95% космоса.

Гупта предложил другой подход. Что если фундаментальные силы природы — включая гравитацию — постепенно ослабевают по мере расширения Вселенной? Это ослабление создаёт иллюзию дополнительной гравитации на малых масштабах и загадочного расширения на больших.

В его модели вводится параметр α (альфа). На космологических масштабах α постоянна, но локально — внутри галактик и скоплений — может меняться в зависимости от распределения обычной материи. В областях с высокой плотностью вещества дополнительный гравитационный эффект слабее, в пустых регионах — сильнее.

Как это работает? Представьте галактику. В её центре плотность обычной материи высока, там α близка к нулю. Но чем дальше от центра, тем меньше обычного вещества и тем сильнее проявляется эффект α. Это создаёт дополнительное притяжение, которое удерживает звезды на орбитах. Выглядит как тёмная материя, но это просто результат меняющихся констант природы.

Гупта проверил свою модель на кривых вращения галактик из базы данных SPARC. Результаты совпали с наблюдениями. Причём одним уравнением объясняются явления на всех масштабах — от галактик до скоплений и космологических расстояний. Стандартная модель требует разных уравнений для разных масштабов.

Более того, эта теория растягивает временную шкалу Вселенной, почти удваивая её возраст. Это решает проблему ранних массивных галактик — теперь не нужно нарушать законы физики, чтобы объяснить, как огромные структуры возникли так быстро после Большого взрыва.

Если Гупта прав, поиски частиц темной материи были напрасны с самого начала. Самое простое объяснение может оказаться верным — секреты Вселенной это фокусы, которые играют с нами эволюционирующие константы природы.

@vselennayaplus

Владимир Сурдин дал интервью каналу Валерия Овечкина.

Что, если завтра мимо Земли пролетит астероид размером с небоскрёб?
Когда взорвётся Бетельгейзе - и заметим ли мы это с Земли?
Почему учёные уверены, что жизнь за пределами Солнечной системы существует и зачем астрономы мечтают о телескопах, которых у нас пока нет?

https://youtu.be/Wp8zEAKuZmQ

Как мозг запоминает поражения

Вы проиграли спор, не получили работу, проиграли в игру. Внутри вы чувствуете, что поражение меняет вас. Но как именно? Учёные из Окинавского института науки и технологий обнаружили специфическую группу нейронов, которая отвечает за то, как мозг учится на проигрышах.

Исследователи изучали самцов мышей — животных, известных формированием социальной иерархии через поединки один на один. Проблема казалась простой: доминирование определяется размером и агрессией, верно? Оказалось, нет.

Учёные использовали стандартный тест в трубе. Две мыши входят в узкую трубу с противоположных концов. После столкновения более доминантная заставляет другую отступить назад. Повторяя эти противостояния несколько дней, исследователи установили чёткую иерархию в каждой клетке.

Затем мышей перегруппировали. Доминантных из разных клеток столкнули друг с другом, подчинённых — с равными по статусу. Новые столкновения перестроили порядок. После состязаний некоторые ранее доминантные мыши упали в ранге, другие поднялись — в зависимости от победы или поражения.

Проявились паттерны поведения, известные как "эффект победителя" и "эффект проигравшего". Те, у кого есть опыт побед, становятся более доминантными в будущих соревнованиях. Те, кто проигрывал, становятся менее доминантными.

Отслеживая мозговую активность, команда обнаружила: "эффект проигравшего" зависит от специфической группы интернейронов в дорсомедиальном стриатуме — части базальных ганглиев. Эти холинергические интернейроны уже известны своей ключевой ролью в поведенческой гибкости и адаптации.

Когда исследователи заглушили эти нейроны, произошло нечто удивительное. Мыши-"проигравшие" больше не принимали свою подчинённую позицию в последующих столкновениях. Но победа всё ещё усиливала доминантность.

Это критическое открытие. Разные мозговые цепи управляют последствиями победы и проигрыша. "Эффект проигравшего" исходит из путей принятия решений, а не из систем вознаграждения.

Что это значит для людей? Наши социальные взаимодействия намного динамичнее и сложнее. Босс в семье может быть внизу социального рейтинга на работе. Доминантное поведение меняется в зависимости от ситуации.

Но эти мозговые клетки консервативны между видами. Исследователи предполагают: похожий "эффект проигравшего" может работать и в наших головах. Просто его гораздо сложнее изолировать и изучить.

Исследование показывает: опыт поражений физически меняет активность определённых нейронов, модулируя пластичность в нейронных цепях, отвечающих за гибкое принятие решений.

Простыми словами: мозг ведёт счёт проигрышей. И этот счёт меняет наше будущее поведение.

@vselennayaplus

Пластик из бамбука!

Бамбуковая посуда в магазине выглядит как экологичная альтернатива пластику. Только вот проблема: эти тарелки и приборы всё равно содержат традиционный пластик. Бамбуковое волокно служит наполнителем, но держит его вместе эпоксидная смола или другая полимерная матрица. Результат — материал, который так же плохо перерабатывается, как обычный пластик.

Учёные из Северо-Восточного лесного университета в Харбине нашли решение. Они разработали молекулярный бамбуковый пластик, который не просто конкурирует с традиционным пластиком по прочности, но и полностью разлагается в почве за 50 дней.

Технология построена на двухэтапном процессе молекулярной инженерии. Сначала целлюлозу бамбука растворяют нетоксичным спиртовым растворителем. Это превращает твёрдые волокна в жидкое состояние на молекулярном уровне.

Затем идёт обработка, которая заставляет цепи целлюлозы плотно упаковываться вместе. Молекулы выстраиваются в организованную структуру, создавая прочный и стабильный материал. Его можно формовать и придавать любую нужную форму.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает: прочность на разрыв и работа разрушения у бамбукового пластика выше, чем у традиционных полимеров. Работа разрушения — это сила, необходимая для того, чтобы сломать материал. Чем выше показатель, тем труднее его повредить.

Но главное преимущество в конце жизненного цикла. Традиционный пластик лежит на свалках столетиями. Бамбуковый молекулярный пластик полностью распадается в почве меньше чем за два месяца.

Есть и альтернатива разложению. Материал можно переработать в замкнутом цикле с сохранением 90% прочности оригинала. Это означает возможность многократного использования без существенной потери качества.

Прорыв в том, что учёные не пошли по пути создания композита. Они построили настоящий пластик на молекулярном уровне, используя только бамбук и нетоксичный растворитель. Никаких нефтепродуктов, никаких полимерных связующих.

Ну и надо ли говорить как быстро растёт бамбук, и что стоимость его копеечная для производства. Но выйдет ли технология за пределы лаборатории – загадка.

@vselennayaplus

Figure 03: робот-гуманоид пошёл на конвейер

Figure AI показала третье поколение человекоподобного робота. Главная особенность — это первый гуманоид, созданный специально для массового производства, а не штучной сборки в лаборатории.

Figure 03 работает на системе Helix — ИИ учится через прямое взаимодействие с людьми. Робот моет посуду, поливает растения, встречает гостей на ресепшене. Камеры теперь видят на 60% больше, чем у предыдущей модели.

В каждой ладони спрятаны камеры для точного захвата. Сенсоры чувствуют давление в несколько граммов — робот может взять яйцо и не раздавить. Новая аудиосистема лучше распознаёт звуки и команды.

Корпус сделан из мягких моющихся материалов, никаких торчащих металлических частей. Вес снизили на 9% по сравнению с Figure 02. Батарея заряжается беспроводным способом прямо на док-станции.

Планы производства впечатляют: 12 000 роботов в год на старте, через четыре года — 100 000.

Робота можно переодевать — разная униформа для отеля, склада или дома. Правда, видео с идеально работающим гуманоидом стоит воспринимать осторожно. Реальные возможности Figure 03 покажет только массовый рынок. А цену, к слову, так и не озвучили.

@vselennayaplus

Ваш пёс — игроман?

Дрожь по всему телу. Облизывание губ. Скулёж. Полная концентрация на одном объекте. Это не наркоман в ломке — это ваша собака перед броском мячика. Швейцарские учёные из Университета Берна доказали то, о чём многие хозяева догадывались: собаки могут страдать от настоящей игровой зависимости.

В эксперименте участвовали 105 собак разных пород. Каждому псу предложили выбрать игрушку из трёх вариантов — можно было принести свою любимую. 45 собак выбрали мяч, 39 — плюшевые игрушки, 9 предпочли канаты.

Исследователи провели серию тестов. Сначала хозяин играл с питомцем. Потом собаку оставляли с игрушкой наедине. Хитрый ход: рядом с игрушкой ставили пищевую головоломку с лакомствами. Наконец, самое жестокое — игрушку убирали на полку или запирали в коробку.

Учёные оценивали поведение по критериям человеческой зависимости. Навязчивое желание — когда собака фокусировалась на игрушке больше половины времени. Потеря самоконтроля — псы бросались на руки экспериментаторов ещё до броска. Абстинентный синдром проявлялся в скулеже и метаниях по комнате. Самый показательный критерий — игнорирование еды ради игрушки. Один малинуа вообще разнёс в щепки коробку, где спрятали его игрушку. Этот момент попал на видео.

33 из 105 собак продемонстрировали все признаки зависимости. Почти треть! Таких псов охарактеризовали как "ball junkie" — мячиковые наркоманы.

Собаки оказались единственными животными кроме человека, у которых спонтанно развивается зависимость. Исследователи предполагают, что люди сами провоцируют проблему, постоянно играя в "принеси" и перетягивание.

Учёные пока не выяснили, почему одни собаки становятся зависимыми, а другие нет.

@vselennayaplus

Как слизь превратилась в сложную жизнь

Медузы и гребневики плавали в океанах 700 миллионов лет назад, когда большинство живых существ были одноклеточной слизью. Эти полупрозрачные создания стали первыми по-настоящему сложными животными с разными типами тканей. Но вот загадка: у них практически те же гены, что и у их одноклеточных предшественников.

Арнау Себе-Педрос из Центра геномной регуляции в Барселоне нашёл ответ. Дело не в новых генах, а в том, как старые научились работать по-новому. Его команда обнаружила, что древние животные изобрели гениальный трюк — вытягивать петли ДНК из спутанной массы хромосом.

Представьте хромосому как километры запутанного провода. Чтобы включить нужный ген, клетка вытягивает петлю и связывает далёкие участки ДНК вместе. Энхансеры — регуляторные последовательности — могут находиться в сотнях тысяч пар оснований от гена, который контролируют. Петля сближает их физически, как если бы вы соединили концы скакалки.

У бактерий всё проще — регуляторы сидят прямо рядом с генами. Но такая система ограничена. Петли позволили одному энхансеру управлять несколькими генами, а одному гену — получать команды от нескольких энхансеров. Это комбинаторный взрыв возможностей!

Исследователи использовали технику Micro-C, которая химически связывает близкие участки хроматина, а потом режет его на кусочки. Так создаётся трёхмерная карта генома. Результаты шокировали: у медуз, гребневиков и плакозоев обнаружились тысячи петель. У одноклеточных — ноль.

Петля формируется не случайно. Белок когезин работает как лассо, стягивая основание петли. Хроматин проходит через кольцо, пока не упрётся в белок-стопор. Это энергозатратно, но игра стоит свеч — клетки получили возможность специализироваться.

Тесса Попэй из Института Солка подтверждает: правильные гены в правильном месте и времени — вот что создаёт специализацию. Петли дали клеткам эту власть над генами. Мышечные клетки включают одни модули генов, нервные — другие, хотя ДНК у всех одинаковая.

Самое удивительное — сложность была заложена в геномах одноклеточных ещё до появления многоклеточных. Эволюция не имеет предвидения, но каким-то образом подготовила фундамент для будущего взрыва сложности.

@vselennayaplus

Как клетки-невидимки уничтожают рак

Представьте киллера, который может стать невидимым для охраны и при этом идеально выполнить свою работу. Учёные из MIT и Гарварда создали именно таких убийц — только для борьбы с раком. Модифицированные CAR-NK клетки научились прятаться от иммунной системы пациента и уничтожать опухоли эффективнее любых существующих аналогов.

NK-клетки (natural killer — природные убийцы) — это наши врождённые защитники. Они патрулируют организм и уничтожают раковые или заражённые вирусами клетки методом дегрануляции. Проще говоря — выпускают белок перфорин, который пробивает дыры в мембране врага. Смертельный укол на клеточном уровне.

Проблема существующей терапии в том, что подготовка занимает недели. Врачи берут кровь пациента, выделяют NK-клетки, модифицируют их специальным рецептором CAR для поиска раковых белков, размножают... И только потом вливают обратно. Пока идёт подготовка, рак не дремлет.

Решение казалось очевидным — использовать готовые клетки от здоровых доноров. Можно заготовить заранее и применять сразу после диагноза. Но тут возникает засада: иммунная система пациента воспринимает чужие клетки как угрозу и атакует их быстрее, чем те успевают добраться до опухоли.

Цзяньчжу Чен из MIT и его команда нашли гениальный выход. Они заставили NK-клетки спрятать свои опознавательные знаки — белки HLA класса 1, по которым T-клетки определяют "чужака". Для этого использовали короткие интерферирующие РНК (siRNA), блокирующие соответствующие гены.

Но просто спрятаться мало — надо ещё усилить убойную силу. Исследователи добавили в клетки гены PD-L1 или одноцепочечного HLA-E. Эти белки активируют гены, отвечающие за уничтожение рака. Вся модификация помещается на одном куске ДНК — конструкте. Один укол генетического материала превращает обычную NK-клетку в невидимого суперкиллера.

Тестирование провели на мышах с человеческой иммунной системой и лимфомой. Результаты впечатляют: модифицированные CAR-NK клетки жили в организме три недели и почти полностью уничтожили рак. Обычные донорские клетки погибали за две недели, едва успев что-то сделать с опухолью.

Конструкт универсален — его можно добавить к любым разрабатываемым CAR-NK терапиям.

@vselennayaplus

Голые землекопы чинят ДНК

Грызун Голый землекоп выглядит как сосиска с зубами, но живёт почти 40 лет — в десять раз дольше обычной мыши. Учёные из Университета Тунцзи в Шанхае наконец выяснили, как эти подземные уродцы добиваются такого долголетия. Всё дело в четырёх аминокислотах, которые превратили их систему репарации ДНК в суперинструмент.

Фермент cGAS — вот герой истории. У людей и большинства млекопитающих он блокирует починку ДНК. Парадоксально, но факт. А у голых землекопов те же молекулы работают наоборот — латают двухцепочечные разрывы ДНК по всему организму, предотвращая старение клеток.

Китайские исследователи провели элегантный эксперимент. Взяли крысиный cGAS и вставили в человеческие и мышиные клетки в лаборатории. Клетки начали эффективнее чинить ДНК и показывали меньше молекулярных признаков старения.

Потом пошли дальше. Мушкам-дрозофилам вживили землекопий фермент — насекомые прожили на 10 дней дольше обычного. Кажется мало? Но их обычная жизнь всего 40 дней. Это как если бы человек прожил лишние 20 лет.

С живыми мышами результаты ещё интереснее. Старые грызуны с землекопьим cGAS дольше сохраняли тёмную шерсть, были менее хрупкими и имели более здоровые органы. Четыре аминокислоты буквально отменили часть старения.

У землекопов изменены четыре конкретных аминокислотных остатка в структуре cGAS. Эти крошечные изменения переключают фермент из режима "блокировать починку" в режим "чинить всё подряд". Система гомологичной рекомбинации — основной путь репарации серьёзных повреждений ДНК — начинает работать на полную мощность.

Можно ли перенести это на людей? Теоретически да. Биологическое сходство между нами и землекопами достаточное. Но есть нюанс — репарация ДНК это только часть картины старения. Воспаление, окислительный стресс, укорочение теломер — десятки других факторов тоже играют роль.

Учёные продолжают искать способы "украсть" антивозрастные суперсилы африканских грызунов. Предыдущие исследования показали, что землекопы каким-то образом защищены от клеточного старения вообще. Теперь понятен хотя бы один из механизмов.

До таблеток долголетия ещё далеко, но направление многообещающее.

@vselennayaplus

Физика против генетического диктата

Столетие биологи верили в генетическую монархию. Гены командуют, белки исполняют, организм растёт. Точка. Но французские биофизики обнаружили кое-что странное: эмбрионы развиваются по тем же законам, что создают "слёзы" на бокале вина.

Эффект Марангони — когда вино ползёт вверх по стенке бокала и стекает каплями — описан ещё в 1855 году Джеймсом Томсоном. Спирт испаряется быстрее воды, создавая разницу поверхностного натяжения. Жидкость с большим натяжением тянет за собой ту, где оно меньше.

Пьер-Франсуа Ленн из Университета Экс-Марсель заметил похожий паттерн в мышиных гаструлоидах — комочках стволовых клеток, имитирующих ранние стадии эмбриона. Клетки текут вверх по краям, затем струятся вниз по центру. Как винные слёзы, только живые.

Гены создают разницу "натяжения": в одной части эмбриона производят больше определённых белков, снижающих поверхностное натяжение ткани. Ткань утекает оттуда, циркулирует по периферии и возвращается по центру. Комок вытягивается, формируется ось голова-хвост. Первый шаг к будущему организму.

Эми Шайер и Алан Родригес из Рокфеллеровского университета искали генетический сигнал для формирования перьев птиц. Не нашли. Зато обнаружили: морфогены (сигнальные молекулы) меняют механические свойства целых участков ткани. Дальше физика сама толкает и тянет материал, создавая узор фолликулов. Механические процессы возникают на уровне тканей независимо, а не строятся снизу вверх от молекул.

Константин Дубровинский из Техасского университета изучал растяжение клеток мушиных эмбрионов. Оказалось, актиновые филаменты работают как пружины — производятся внутри клетки и создают сопротивление внешней силе. Время растяжения пропорционально квадратному корню от приложенной силы — чисто физическая зависимость.

Гены не диктаторы. Они хитрые инженеры, использующие физику как инструмент.

@vselennayaplus