Новости

Группа микробиологов Университета штата Монтана обнаружила новую линию архей, живущих в экстремальных условиях в Йеллоустонском национальном парке.

Marsarchaeota
© Zackary J. Jay et al.

Археи как и бактерии относятся к прокариотам, организмам не имеющим клеточного ядра, и представляют собой независимый домен среди живых организмов, многие биохимические свойства архей отличают их от все остальных форм жизни. Хотя археи встречаются в самых разных условиях, особую известность получили археи-экстремофилы, живущие в горячих источниках или очень соленых озерах – там, где жизнь, казалось бы невозможна. Возможно, археи были самой древней формой жизни, предполагаемые окаменелости археальных клеток в строматолитах датируются почти 3,5 миллиардами лет назад.

«Открытие новых археальных линий имеет решающее значение для нашего понимания универсального древа жизни и эволюционной истории Земли, – говорит профессор Университета штата Монтана Уильям Инскип (William Inskeep). –  Геохимически разнообразные тепловые среды в Йеллоустоунском национальном парке предоставляют беспрецедентные возможности для изучения архей в местах обитания, которые могут представлять собой аналоги ранней Земли».

Исследование проводилось в гейзере Икайнес (Echinus Geyser) в гейзеровом бассейне Норрис. Имя гейзера происходит от латинского названия морского ежа, так как работавшим в Йеллоустоне в 1880-х годах геологам брызги гейзера напомнили фигуру этого животного. До 1998 года «Морской еж» отличался пунктуальностью, примерно каждые 35 – 75 минут он выдавал фонтан горячей воды. Иногда извержения гейзера продолжались почти два часа. Теперь Икайнес стал нерегулярным гейзером, ученые предполагают, что это произошло из-за обрыва связи с одним из подземных резервуаров, питающих гейзер. Высота фонтана гейзера достигает 12 – 18 метров, продолжительность извержений – до четырех минут. В октябре 2017 – январе 2018 года гейзер заметно активизировался и стал извергаться каждые два – три часа. Икайнес знаменит как самый большой кислотный гейзер в мире. Кислотность воды в нем от 3,3 до 3,6, то есть так у яблочного сока и лишь немногим меньше пищевого уксуса. Средняя температура воды гейзера составляет 80,3° C.

Именно в его воде профессор Уильям Инскип и его коллеги обнаружили генетически обособленную линию архей. Ей дали название Marsarchaeota, в честь Марса, так как эти археи обитают в среде с повышенным содержанием ионов железа. За счет оксида железа микробные маты, которые образуют археи и другие микроорганизмы на субстрате, имеют красный цвет. Одна из групп архей живет в более “прохладной” воде температурой около 50°, вторая способна жить при 60° – 80°.

«Интересно, что среда обитания этих организмов содержит минералы железа, похожие на найденные на поверхности Марса», – говорит профессор Инскип.

Исследование опубликовано в журнале Nature Microbiology
Источник: polit .ru

 

Российские и украинские палеонтологи обнаружили в добытом на полуострове Таймыр янтаре новый вид мошек — уголякию Ugolyakia kaluginae. Из находки можно сделать вывод, что насекомые паразитировали на доисторических птицах даже на Севере.

Палеонтологи исследовали хранящиеся в Палеонтологическом институте РАН образцы янтаря возрастом 84−86 миллионов лет, добытые из отложений сантонского яруса у берегов реки Северный Уголяк (полуостров Таймыр, Республика Саха), и отпечатки перьев оттуда же. В янтаре содержались фрагменты таких же перьев. Ученые установили, что они принадлежали орнитуроморфам (Euornithes). В эту группу входят все современные и ископаемые птицы, более родственные современным, чем вымершей группе энанциорнисовых птиц.

Что более важно, рядом с фрагментами перьев орнитуроморф обнаружились целые тела небольших насекомых. Размер и форма их глаз и крыльев указывали на то, что эти насекомые относятся к группе мошек Simuliini из отряда двукрылых, наиболее известными представителями которого являются комары и мухи. Расположение одной из основных продольных жилок крыла, радиальной, у ископаемых насекомых отличалось ото всех известных, поэтому (и по некоторым другим признакам) их выделили в отдельный вид и дали ему латинское название уголякия Калугиной (Ugolyakia kaluginae) в честь палеонтолога Надежды Калугиной, занимавшейся ископаемыми двукрылыми. Пока эта уголякия — единственный представитель своего рода.

Строение ротового аппарата некоторых найденных уголякий свидетельствует о том, что самки этих мошек питались кровью. По всей видимости, источником пищи для них служили орнитуроформы, чьи перья также были найдены в янтаре. Это косвенно подтверждает и тот факт, что другие два вида ископаемых мошек были обнаружены в янтаре в пределах ареала орнитуроморф — у озера Янтардах на Таймыре и в Нью-Джерси.

Ugolyakia kaluginae из таймырского янтаря сохранились лучше, чем все остальные известные образцы доисторических мошек. Как и другие подобные находки, они относятся к позднему мелу. В то время уже стали появляться продвинутые формы орнитуроморф. Авторы статьи предположили, что такие орнитуроморфы возникли именно в высоких широтах, то есть там же, где были обнаружены уголякии и другие мошки.

Известно, что продвинутые орнитуроморфы довольно быстро росли. Если они действительно возникли в приполярных областях, высокая скорость роста служила им адаптацией к короткому сезону размножения, совпадающему по срокам с теплым временем года, тоже коротком на севере. В раннем мелу климат был достаточно холодным, а поскольку первые орнитуроморфы появились именно в то время, получается, что к позднему мелу они уже подошли, имея преадаптации к суровым погодным условиям. Это позволило им заселить и леса севера Азии и уже там дать начало более продвинутым орнитуроморфам.

Поскольку уголякий и других известных мошек чаще всего находят вместе с перьями ископаемых птиц, по видовому составу этих насекомых теоретически можно узнать примерное строение экосистем, которые населяли их жертвы.

Статья опубликована в журнале Cretaceous Research
Источник: chrdk .ru

Российские и украинские палеонтологи обнаружили в добытом на полуострове Таймыр янтаре новый вид мошек — уголякию Ugolyakia kaluginae. Из находки можно сделать вывод, что насекомые паразитировали на доисторических птицах даже на Севере.

Палеонтологи исследовали хранящиеся в Палеонтологическом институте РАН образцы янтаря возрастом 84−86 миллионов лет, добытые из отложений сантонского яруса у берегов реки Северный Уголяк (полуостров Таймыр, Республика Саха), и отпечатки перьев оттуда же. В янтаре содержались фрагменты таких же перьев. Ученые установили, что они принадлежали орнитуроморфам (Euornithes). В эту группу входят все современные и ископаемые птицы, более родственные современным, чем вымершей группе энанциорнисовых птиц.

Что более важно, рядом с фрагментами перьев орнитуроморф обнаружились целые тела небольших насекомых. Размер и форма их глаз и крыльев указывали на то, что эти насекомые относятся к группе мошек Simuliini из отряда двукрылых, наиболее известными представителями которого являются комары и мухи. Расположение одной из основных продольных жилок крыла, радиальной, у ископаемых насекомых отличалось ото всех известных, поэтому (и по некоторым другим признакам) их выделили в отдельный вид и дали ему латинское название уголякия Калугиной (Ugolyakia kaluginae) в честь палеонтолога Надежды Калугиной, занимавшейся ископаемыми двукрылыми. Пока эта уголякия — единственный представитель своего рода.

Строение ротового аппарата некоторых найденных уголякий свидетельствует о том, что самки этих мошек питались кровью. По всей видимости, источником пищи для них служили орнитуроформы, чьи перья также были найдены в янтаре. Это косвенно подтверждает и тот факт, что другие два вида ископаемых мошек были обнаружены в янтаре в пределах ареала орнитуроморф — у озера Янтардах на Таймыре и в Нью-Джерси.

Ugolyakia kaluginae из таймырского янтаря сохранились лучше, чем все остальные известные образцы доисторических мошек. Как и другие подобные находки, они относятся к позднему мелу. В то время уже стали появляться продвинутые формы орнитуроморф. Авторы статьи предположили, что такие орнитуроморфы возникли именно в высоких широтах, то есть там же, где были обнаружены уголякии и другие мошки.

Известно, что продвинутые орнитуроморфы довольно быстро росли. Если они действительно возникли в приполярных областях, высокая скорость роста служила им адаптацией к короткому сезону размножения, совпадающему по срокам с теплым временем года, тоже коротком на севере. В раннем мелу климат был достаточно холодным, а поскольку первые орнитуроморфы появились именно в то время, получается, что к позднему мелу они уже подошли, имея преадаптации к суровым погодным условиям. Это позволило им заселить и леса севера Азии и уже там дать начало более продвинутым орнитуроморфам.

Поскольку уголякий и других известных мошек чаще всего находят вместе с перьями ископаемых птиц, по видовому составу этих насекомых теоретически можно узнать примерное строение экосистем, которые населяли их жертвы.

Статья опубликована в журнале Cretaceous Research
Источник: chrdk .ru

Ученые из Университета ИТМО оценили устойчивость разработанной ими системы квантовой коммуникации к действию коллективных атак. Для этого они построили квантовые модели элементов системы и оценили скорость генерации ключа шифрования данных. В этой системе ключ генерируется при помощи вынесения излучения квантового канала связи на боковые частоты. Полученные данные помогут в разработке защищенных многопользовательских сетей. Результаты опубликованы в Optics Express.

© Пресс-служба Университета ИТМО

Квантовая криптография – перспективный метод шифрования данных. Он позволяет надежно защитить банковские счета и личную переписку на основе физических, а не вычислительных принципов защиты информации. В качестве переносчика информации в идеальных квантовых системах используют одиночные фотоны. Их нельзя разделить, потому что это минимальная «порция» энергии, нельзя скопировать из-за квантового принципа неопределенности и нельзя измерить, не изменив. Эти свойства можно использовать для формирования надежных ключей шифрования информации.

«На каждой банковской карте написано, до какого времени она действительна. Этот срок обусловлен тем, что до этого времени вашу карту гарантированно не взломают. Но после указанной даты никто никаких гарантий не дает. А когда появятся квантовые компьютеры, такая защита и вовсе перестанет работать. Поэтому нужен принципиально иной способ защиты информации, например квантовая криптография, ‒ говорит Андрей Гайдаш, сотрудник Университета ИТМО. – Однако, далеко не все практические системы квантового распределения ключа используют в качестве переносчиков информации одиночные фотоны. Чаще всего это переносчиком служит ослабленное лазерное излучение, что приводят к ряду дополнительных задач».

Вместе с коллегами Андрей занимается разработкой системы квантовой коммуникации на боковых частотах. Распределение квантового ключа в такой системе происходит между двумя пользователями: отправителем и получателем. При этом если третья сторона или злоумышленник, пытается взломать систему, ее присутствие моментально обнаруживается. Недавно ученые опубликовали результаты исследования надежности этой системы. Они построили квантовые модели ключевых элементов установки и показали, что разработанная ими система защищена от самых опасных коллективных атак.

Устойчивость системы исследователи оценивали по скорости генерации секретного ключа с учетом присутствия в канале злоумышленника. Чем выше эта скорость, тем быстрее можно шифровать информацию. Но если расстояние между отправителем и получателем велико, то вероятность того, что одиночные фотоны дойдут до получателя уменьшается, а скорость генерации ключа снижается. Поэтому, система может считаться надежной, только если скорость генерации ключа в ней не падает до нуля на больших расстояниях.

«Мы рассматривали атаку, при которой злоумышленник получает доступ ко всем возможным данным в как в квантовом, так и в классическом каналах. Нам удалось показать, что даже в таком случае мы все равно сможем сформировать секретный ключ и зашифровать информацию, ‒ рассказывает сотрудник Университета ИТМО Антон Козубов. ‒ После теоретических расчетов, мы проверили полученные результаты экспериментально. Мы запускали нашу систему, генерировали квантовые ключи и оценивали их параметры. После статистической обработки данных, мы убедились, что эксперимент подтвердил теорию,  и наша система действительно устойчива».

В дальнейшей работе ученые намерены усовершенствовать квантовые модели таких элементов  системы как квантовый канал и детектор одиночных фотонов. По их словам, несмотря на то, что использованные модели хорошо согласуются с экспериментами, они имеют ряд теоретических допущений, над отказом от которых еще предстоит провести работу. Это необходимо для того, чтобы разрабатывать надежно защищенные коммуникационные сети для множества пользователей.

Источник:  Пресс-служба Университета ИТМО

РИА Новости. Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода в клетки генной терапии, изучив, как миниатюрные жировые капсулы взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по сборке наношприца опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

© Fotolia/ Dan Race

Ученые пытаются создать трансгенных животных и вылечить врожденные болезни, для чего применяют несколько довольно небезопасных способов ввода в клетки новой ДНК – либо при помощи сверхтонких игл, которыми протыкают яйцеклетку, либо за счет ретровирусов, чью «боевую» часть заменяют полезным генетическим кодом.

Такие операции могут привести к фатальным последствиям из-за банального повреждения оболочки клетки при неудачном вводе иглы или развития иммунологической реакции на вирус.

И то, и другое не препятствие для опытов в лабораториях, но весьма затрудняет перенос результатов экспериментов в медицинскую практику. Поэтому биологи, инженеры и биотехнологи активно ищут методы прямого ввода ДНК, не приводящие к гибели или повреждению клетки.

Группа молекулярных биологов под руководством Олеси Колосковой из московского Института иммунологии ФМБА нашла решение этой проблемы, изучая липосомы — микроскопические шарики жидкости, окруженные броней из жировых молекул, которые постепенно распадаются при попадании в организм.

Как считают ученые, эти структуры можно использовать для доставки лекарств в определенные ткани и органы, для борьбы с раком и другими болезнями за счет того, что некоторые типы липосом способны проникать внутрь клеток и распадаться уже там. Это позволяет их содержимому избегать внимания иммунных клеток и проникать во все уголки организма.

Колоскова и ее коллеги отмечают, что ученые давно пытаются приспособить липосомы для безопасного редактирования ДНК, однако первые попытки осуществить эту идею обнаружили странную проблему – эффективность работы липосом падала при повышении концентрации обрывков ДНК выше определенной отметки.

Эта аномалия мешала использовать липосомы в качестве своеобразных шприцов для ввода генной терапии. Российские ученые попытались справиться с проблемой, наблюдая, как взаимодействует начинка и оболочка наночастиц и как они ведут себя внутри заражаемых клеток.

Для этого ученые ввели в липосомы и клетки набор светящихся молекул. Это позволило наблюдать за движением наночастиц и за тем, как жертвы взаимодействуют с их содержимым.

Как оказалось, молекулы РНК и ДНК соединялись со стенками липосом, когда их становилось слишком много, и эти связи не распадались после того, как наночастица разваливалась на части, а лизосомы (клеточные «уборщики») начинали воспринимать нити генетического кода как мусор и уничтожали их.

Все это говорит о том, что липосомы нельзя бездумно начинять ДНК – есть некоторое идеальное количество нитей, при котором их КПД будет максимальным. Как надеются авторы статьи, подготовленные ими рецепты по сборке наночастиц помогут быстрее проникнуть в научные лаборатории и медицинскую практику. Исследования проводились в рамках гранта Российского научного фонда в соответствии с Президентской программой исследовательских проектов.

Источник: РИА Новости

Нейробиологи из Института биофизики клетки РАН (г. Пущино) и Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта совместно с коллегами из Швеции и США обнаружили новый способ передачи химических сигналов между нервными клетками. Вкусовые рецепторы одного из типов выделяют аденозинтрифосфат (АТФ) — вещество, которое используется клетками в первую очередь как источник энергии. Однако в данном случае его молекулы клетки выпускают наружу не в составе мембранных пузырьков, как это обычно бывает при обмене сигналами между нейронами, а через комплексы белков с гигантскими отверстиями посередине. Как обнаружили авторы работы, производством АТФ «на экспорт» в этих вкусовых рецепторах заняты митохондрии особого типа.

© Roman A. Romanov et als. / Science Signaling

Исследователи заострили внимание на вкусовых рецепторах II типа, позволяющих ощущать сладкое, горькое и умами (вкус мяса, а точнее содержащегося в его белках глутамата). С помощью электронной микроскопии они сделали множество микрофотографий участков, где эти вкусовые рецепторы контактируют с отростками нейронов, проводящих сигналы в головной мозг. Также ученые с помощью флуоресцентных красителей определили, как меняется во вкусовом рецепторе II типа содержание АТФ в момент, когда такая клетка взаимодействует со сладкими веществами и глутаматом.

На всех микрофотографиях, запечатлевших место контакта (синапса) вкусового рецептора II типа и передающего сигналы в мозг нейрона, обнаружили крупные митохондрии необычной формы. Интересно было и их расположение: хотя бы одна такая митохондрия всегда находилась вблизи мембраны вкусового рецептора в районе синапса с нейроном-«передатчиком».

Предыдущие исследования показали, что АТФ в таких синапсах выбрасывается наружу не в мембранных пузырьках, как большинство нейромедиаторов, а через отверстия, проделанные в оболочке клетки каналом из нескольких белков под общим названием CALHM1. А полученные при электронной микроскопии снимки показали: CALHM1 не разбросаны по всей оболочке вкусового рецептора II типа, а собраны в районе контакта с нейроном, передающим сигналы в мозг. Близость этих каналов к необычным митохондриям позволила предположить, что именно они являются источником молекул АТФ, служащих в качестве сигнального вещества. Возможен был и другой вариант: аденозинтрифосфат «на экспорт» образуется в цитоплазме.

Это предположение авторы работы проверили, заблокировав работу митохондрий во вкусовых рецепторах II типа. Из-за этого клетки перестали реагировать на присутствие сладких и горьких веществ, а также глутамата. Учитывая, что уровень АТФ в цитоплазме значительно ниже, чем в митохондриях, можно считать, что молекулы этого вещества для синапсов производят именно они. По-видимому, благодаря особо крупным размерам специализированные митохондрии способны производить и хранить большие количества АТФ и выделять их по мере необходимости. Далее молекулы этого вещества переносятся к оболочке клетки и выходят наружу через каналы CALHM1.

Получается, что российские и зарубежные нейробиологи обнаружили новый, необычный механизм передачи сигналов между нервными клетками. В отличие от «классических» синапсов, в месте контакта вкусового рецептора II типа с другим нейроном находятся крупные митохондрии. Они производят нетипичный нейромедиатор, обычно используемый клеткой в энергетических нуждах. Он выделяется в синапсе не из мембранных пузырьков, а через особые отверстия в оболочке вкусового рецептора, существующие за счет каналов CALHM1.

Cтатья опубликована в журнале Science Signaling
Источник: chrdk .ru

Международная группа астрономов с помощью телескопов Европейской южной обсерватории (ESO) исследовала реликтовое тело, сохранившееся от начальной стадии существования Солнечной системы. Как сообщается в пресс-релизе ESO, астрономы установили, что необычный объект пояса Койпера 2004 EW95 является углеродным астероидом, первым подтвержденным телом такого типа, найденным в холодных внешних областях Солнечной системы. Вероятно, этот интересный объект сформировался в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и был выброшен на миллиарды километров прочь из области его образования в нынешнее свое положение в поясе Койпера.

Астероид 2004 EW9
© ESO/M. Kornmesser

Ранняя пора существования нашей Солнечной системы была бурным временем. Согласно теоретическим моделям этой эпохи после того, как в ней сформировались газовые планеты-гиганты, они блуждали по всей Солнечной системе, выбрасывая при этом малые каменистые тела из внутренней ее части на далекие орбиты, пролегающие на огромных расстояниях от Солнца. Современные динамические модели эволюции ранней Солнечной системы, такие, как grand tack hypothesis, и ниццкая модель предполагают, что планеты-гиганты мигрировали сначала внутрь, а затем во внешние части Солнечной системы, при этом разрушая и разбрасывая в разные стороны объекты внутренней Солнечной системы.

Вследствие этого, небольшой процент каменных астероидов был, по всей видимости, выброшен в облако Оорта и пояс Койпера, среди них есть, например богатые углеродом так называемые каменноугольные астероиды. Эти астероиды относятся к типу C и могут быть идентифицированы по их темным поверхностям, отражательные свойства которых связаны с присутствием молекул углерода.

В недавней работе были представлены свидетельства существования первого надежно зарегистрированного каменноугольного астероида в поясе Койпера, что является серьезным аргументом в пользу теоретических моделей ранних этапов развития Солнечной системы. Тщательные измерения, многократно выполненные с несколькими приемниками на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) небольшой группой астрономов под руководством Тома Секкалла (Tom Seccull) из Университета Королевы в Белфасте (Queen’s University Belfast) в Великобритании, привели к установлению состава аномального объекта пояса Койпера 2004 EW95, который оказался каменноугольным астероидом. Это позволило предположить, что астероид изначально образовался во внутренней части Солнечной системы, а затем, вероятно, мигрировал на ее далекую периферию. Другие объекты внутренней Солнечной системы уже были ранее обнаружены на ее периферии, но это первый каменноугольный астероид, найденный столь далеко от места своего происхождения – в поясе Койпера.

Необычная природа 2004 EW95 впервые проявилась в ходе программных наблюдений, проведенных на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA Уэсли Фрейзером (Wesley Fraser), астрономом из Университета Королевы в Белфасте, который впоследствии тоже стал членом совершившей открытие группы. Отражательный спектр астероида – спектральный состав световых волн, отраженных от поверхности объекта – отличался от спектров подобных ему малых тел пояса Койпера (KBO) – малоинформативных, лишенных особенностей и не позволяющих судить о химическом составе этих объектов.

«Отражательный спектр 2004 EW95 резко отличался от спектров других наблюдавшихся объектов внешних частей Солнечной системы, – объясняет Том Секкалл, основной автор работы. – Он выглядел настолько необычно, что потребовалось его тщательное дополнительное исследование».

Группа наблюдала 2004 EW95 с приемниками X-Shooter и FORS2 на VLT. Чувствительность этих спектрографов позволила более детально исследовать свет, отраженный астероидом, и на этом основании сделать выводы о его составе.

Однако, даже при внушительной светособирающей способности VLT, 2004 EW95 оставался крайне трудным для наблюдений объектом. Несмотря на то, что его поперечник составляет 300 километров, он сейчас находится от Земли на огромном удалении в 4 миллиарда километров, что делает сбор данных о его темной и богатой углеродом поверхности крайне трудной научной задачей.

«Это все равно что наблюдать гигантскую гору угля на угольно-черном фоне ночного неба», – говорит соавтор работы Томас Пузья (Thomas Puzia) из Папского католического университета в Чили.

«Дело не только в том, что 2004 EW95 постоянно движется, он еще и очень слабый, – добавляет Секкалл. – Нам пришлось использовать довольно изощренные методы обработки данных, чтобы выжать из наблюдений всю возможную информацию». Особенно замечательными оказались две особенности спектра объекта, которые соответствовали присутствию оксидов железа и филлосиликатов. Этих веществ, никогда еще не обнаруживали в KBO. Их наличие является сильным аргументом в пользу присхождения 2004 EW95 во внутренней Солнечной системе.

Секкалл заключает: «Так как 2004 EW95 сейчас находится в ледяных периферийных областях Солнечной системы, приходится сделать вывод, что он на ранней стадии существования Солнечной системы был выброшен на свою нынешнюю орбиту мигрирующей планетой».

«Хоть прежде уже появлялись сообщения об обнаружении других “нетипичных” спектров объектов пояса Койпера, ни одно из них не было подтверждено с таким уровнем точности, – комментирует Оливье Айно (Olivier Hainaut), астроном из ESO, не входивший в исследовательскую группу. – Открытие каменноугольного астероида в поясе Койпера – ключевое подтверждение одного из фундаментальных предсказаний динамических моделей ранней Солнечной системы».

Источник: polit .ru

Ученый из Казанского федерального университета совместно с финскими и британскими коллегами обнаружил спонтанные волнообразные изменения уровня кислорода в крови крыс под наркозом. Как выяснилось, их интенсивность зависит от активности различных типов рецепторов адреналина, а появляются они благодаря деятельности нейроглии (вспомогательных клеток нервной ткани), а не из-за электрических сигналов нейронов. Исследователи считают, что по найденным ими «волнам» уровня насыщения крови кислородом можно будет выявлять некоторые особенности работы питающих мозг сосудов.

© Mauricio Lima / AFP

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) — весьма популярный в последнее десятилетие метод изучения активности мозга. В отличие от электроэнцефалографии (ЭЭГ) он не позволяет отслеживать электрические сигналы, генерируемые нервными клетками. Принцип работы фМРТ другой: она улавливает изменение притока крови к тем или иным областям мозга, в том числе и кровенаполнение сосудов. Одна из вариаций метода, так называемая BOLD-томография, способна показать рост и снижение уровня кислорода в крови (BOLD расшифровывается как blood-oxygen-level dependent). Она основана на том, что магнитные свойства молекул гемоглобина зависят от того, соединены ли они с кислородом.

Поскольку у нервных клеток нет запаса кислорода и глюкозы, они получают их только с кровью. Чем интенсивнее они работают, тем быстрее и сильнее падает уровень связанного с кислородом гемоглобина. Это и распознает BOLD-фМРТ. Ее используют для оценки функционального состояния мозга (в том числе у животных). Однако для корректных результатов необходимо, чтобы испытуемый был неподвижен. Пациента-человека можно попросить не шевелиться, и он постарается выполнить просьбу, однако в случае с животными это не поможет. Поэтому лабораторным крысам и другим животным BOLD-фМРТ чаще всего делают под наркозом.

Во время одного из таких исследований авторы статьи ввели 24 самцам крыс линии Спрег-Доули в общий наркоз препарат медетомидин и исследовали посредством BOLD-фМРТ, как меняется уровень потребления кислорода в различных отделах головного мозга этих животных во время стимуляции их правой передней лапки. До и после процедуры у животных брали образец крови, чтобы измерить в нем уровень кислорода, углекислого газа, самого медетомидина и некоторых других веществ. Параллельно с BOLD-фМРТ велись записи ЭЭГ и частоты дыхательных движений.

Функциональная магнитно-резонансная томография показала, что под действием медетомидина у самцов крыс спонтанно возникают волнообразные колебания насыщенности крови кислородом в районе коры больших полушарий, таламусов и гиппокампов. Каждая такая волна длится несколько минут. Колебания не зависят от показаний электрической активности этих областей мозга, зарегистрированных с помощью ЭЭГ. На основании этого исследователи предположили, что найденные ими волны — результат взаимодействия кровеносных сосудов мозга и клеток нейроглии. Нейроглия, как правило, не подает электрических сигналов, поэтому ее активность невозможно отследить по ЭЭГ.

Ранее клеткам нейроглии отводили только вспомогательную роль, и считалось, что они способны лишь питать и защищать нейроны. Однако по мере накопления экспериментальных данных становится все более очевидным, что они играют важнейшую роль и в передаче сигналов от нейрона к нейрону. Они изменяют содержание нейромедиаторов в контактах между нейронами, захватывая молекулы этих веществ. Для этого им необходимо иметь на своей поверхности рецепторы к соответствующим нейромедиаторам.

Медетомидин, использованный для наркоза в описанных опытах, способен заблокировать один из типов рецепторов адреналина и норадреналина (альфа-1). Поэтому авторы предположили, что обнаруженные ими волны содержания кислорода в сосудах мозга зависят от этих нейромедиаторов. Поэтому некоторым крысам в следующей серии экспериментов вводили блокатор другого типа рецепторов к адреналину и норадреналину (альфа-2) — празозин. В его присутствии характерных волн действительно не было.

Авторы сделали вывод, что волны, которые они обнаружили с помощью BOLD-фМРТ, возникают из-за дисбаланса работы рецепторов альфа-1 и альфа-2 к адреналину и норадреналину. По всей видимости, это влияет на состояние сосудов, питающих гиппокампы, таламусы и кору больших полушарий. Учитывая, что нарушение работы мозговых сосудов играет роль в развитии инсульта, различных нарушений интеллекта у взрослых и развития нервной системы у детей, изучение «кислородных волн», вызванных медетомидином, поможет понять механизмы этих патологий.

Статья опубликована в Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism
Источник: chrdk .ru

 

Голландские ученые из Маастрихтского университета во время исследования бесплодия создали эмбрионы, используя стволовые клетки мышей. По словам автора работы Николаса Риврона (Nicolas Rivron), это удалось впервые.

Развитие бластоцисты
© Nature

Биологи изучали бластоцисты — раннюю стадию развития зародышей. Сам Николас описывает ее так: «Бластоцист — это ранний эмбрион млекопитающих. Он похож на полую сферу, ее внешний слой состоит из клеток, которые в последующем образуют плаценту. Внутри скопились клетки будущего эмбриона».

Предыдущие эксперименты показали, что внешнюю оболочку (плаценту) можно получить из трофобласт, а внутреннюю часть — из эмбриональных стволовых клеток. Объединив эти наработки, биологи создали искусственные эмбрионы. По словам Риврона, синтетические зародыши настолько похожи на естественные, что оплодотворенные ими мыши забеременели без осложнений.

Эта технология поможет ученым понять неизученные процессы в начале беременности, подробнее исследовать причины бесплодия, разработать новые препараты для борьбы с ним и испытать их. Ранее работа с эмбрионами осложнялась, во-первых, их размерами, которые не превышают диаметра человеческого волоса, а во-вторых, расположением. В утробе матери они оставались недоступными, но теперь биологи сумеют проследить за всеми стадиями развития зародыша.

Источник: naked-science .ru

РИА Новости. «Хаббл» впервые получил однозначные свидетельства того, что в атмосфере некоторых далеких миров присутствует гелий, что в будущем поможет ученым уточнить число потенциально обитаемых экзопланет, сообщает сайт космического телескопа.

Планета WASP-107b, в чьей атмосфере впервые был найден гелий
© ESA/Hubble, NASA, and M. Kornmesser

«Гелий – второй самый распространенный элемент Вселенной после водорода. Он является одним из главных компонентов недр Юпитера и Сатурна, двух самых крупных планет Солнечной системы. Несмотря на и то, и другое, мы до сих пор не могли найти гелий в атмосфере других миров, несмотря на многочисленные попытки его найти», — рассказывает Джессика Спейк (Jessica Spake) из университета Эксетера (Великобритания).

После запуска орбитального телескопа «Кеплер», ученые обнаружили почти четыре тысячи планет вне пределов Солнечной системы, несколько десятков которых являются потенциальными «двойниками» Земли или находятся в так называемой «зоне жизни». Их открытие побудило планетологов и астробиологов приступить к разработке методов, которые бы позволили оценить их пригодность к жизни или же попытаться найти ее следы в их атмосфере.

Существующие и даже будущие наземные и космические телескопы не обладают достаточной чувствительностью и разрешающей способностью для того, чтобы изучить состав атмосферы даже у самых близких экзопланет размером. По этой причине и НАСА, и ЕКА сейчас создают обсерватории нового поколения, и идут на хитрости, наблюдая не за двойниками Земли, а за их более заметными соседями, «горячими юпитерами».

Эти наблюдения, как рассказывает Спейк, указывали до настоящего времени на одну удивительную вещь. В атмосфере подобных газовых гигантов не присутствовало сколь-либо значимых количеств гелия, что ученые не ожидали увидеть, опираясь на состав Юпитера и прочих газовых гигантов. Если это действительно так, то тогда можно говорить о том, что Солнечная система возникла в уникальных условиях. Это заметно снижает шансы на существование жизни в других уголках Вселенной.

Спейк и ее коллеги выяснили, что это все же не так, проанализировав спектр экзопланеты WASP-107b, открытой год назад у звезды в созвездии Девы, удаленной от нас на примерно две сотни световых лет.

Как правило, астрономы используют оптические и ультрафиолетовые телескопы для наблюдений за тем, как свет звезд «прошивает» атмосферу далеких планет и уносит с собой информацию об их химическом составе. Высокое разрешение и чувствительность «Хаббла» позволили британским планетологам провести аналогичную операцию для инфракрасной части спектра звезды WASP-107.

Эти наблюдения неожиданно раскрыли сразу несколько удивительных фактов, касающихся спутницы этого светила. Оказалось, что в его атмосфере присутствует огромное количество гелия, а сама планета стремительно теряет атмосферу и имеет пышный «хвост», делающий ее похожей на гигантскую комету размером с Юпитер.

Каждую секунду, как показывают расчеты Спейк и ее коллег, WASP-107b теряет примерно 300 тысяч тонн гелия и других газов, которые уносятся в открытый космос мощным звездным ветром соседнего светила. Только за последний миллиард лет эта планета лишилась примерно 4% своей массы, что могло сильно повлиять на ее химический состав и облик.

Телескоп «Джеймс Уэбб», наследник Хаббла, как надеются авторы статьи, поможет им найти и более миниатюрные и спокойные планеты, в чьей атмосфере содержится гелий. Их изучение может помочь ученым понять, насколько уникальна Солнечная система и есть ли ее аналоги в Млечном Пути и других галактиках.

Источник: РИА Новости