О влиянии сна на «ремонт» ДНК нервных клеток, опровержении мифа противников вакцинации, открытии с помощью мамонтенка Юка и о других новостях науки в нашем обзоре.
Сон оказался необходим для «техобслуживания» ДНК в нейронах
Биологи показали, что во сне ДНК нервных клеток проходят особенно активный «ремонт», восстанавливая накопленные за день повреждения.
Сон жизненно необходим практически всем существам с центральной нервной системой, однако для чего именно — в точности до сих пор не известно.
Еще одна гипотеза о природе сна предложена в новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Ученые из команды профессора израильского Университета имени Бар-Илана Лиора Аппельбаума (Appelbaum Lior) предполагают, что сон позволяет нейронам провести репарацию («ремонт») ДНК, повреждения которых неминуемо накапливаются в ходе работы и просто жизни. «Это как ямы на дороге, — объясняет Аппельбаум. — Они увеличиваются особенно быстро в часы активного дневного движения, а ремонтировать их удобнее ночью, когда трафик не такой плотный».
Для проверки своей гипотезы биологи поставили эксперименты с аквариумными рыбками данио-рерио. Это обычный модельный организм для исследований нервной системы, поведения и сна. В основе своей они похожи на человеческие, однако устроены рыбки куда проще людей и почти прозрачны, что сильно облегчает исследования. Так, с помощью флуоресцентных белков и микроскопа команде из Бар-Илана удалось наблюдать репарацию ДНК в нейронах данио в течение бодрствования и во сне.
Оказалось, во время сна хромосомы активно расплетаются, раскрывая нити ДНК, которые проходят массированную репарацию. «Невзирая на риск почти полного отсутствия внимания к окружающему миру, животным — начиная от медуз и рыб и заканчивая людьми — приходится спать, чтобы их нейроны провели «техническое обслуживание» ДНК, — резюмирует Лиор Аппельбаум. — Это может объяснять появление и сохранение сна во всем царстве животных».
www.km.ru
Крупнейшее исследование опровергло сразу несколько мифов противников вакцинации
Вакцина против кори, паротита и краснухи (MMR) не увеличивает вероятность аутизма и не провоцирует его у детей из групп риска. Результаты нового исследования, включавшего более 650000 детей, были опубликованы в журнале Annals of Internal Medicine.
Для сбора информации ученые использовали Службу регистрации населения. В исследование был включен 657 461 ребенок, родившийся в Дании в период с 1999 по 2010 год. Авторы фиксировали факторы риска развития аутизма, включая возраст родителей, аутизм у родных братьев или сестер, преждевременные роды и недостаточный вес при рождении.
Аутизм был диагностирован у 6517 участников исследования. Связи между развитием заболевания и вакцинацией MMR обнаружено не было. Кроме этого, прививка не увеличивала риск у детей из групп высокого риска. Ученые также опровергли концепцию антивакцинаторов о том, что вакцинация увеличивает количество атипичных форм аутизма, которые диагностируются позже и поэтому не фиксируются обычными исследованиями.
«Идея о том, что вакцины вызывают аутизм, все еще жива и часто встречается в социальных сетях», — отметил Андерс Хвиид (Anders Hviid), ведущий автор исследования из датского Института сывороток Статенс (Statens Serum Institut).
Поскольку группы по борьбе с вакцинацией становятся все более активными и к ним присоединяются даже знаменитости и политики, Хвиид и его группа решили развеять сомнения по поводу вакцинации при помощи этой научной работы.
Миф, связывающий вакцины и аутизм, возник из исследования Эндрю Уэйкфилда (Andrew Wakefield), опубликованного в 1998 году в медицинском журнале «The Lancet». Уэйкфилд тогда получил компенсацию от юридической фирмы, намеревавшейся подать в суд на производителей вакцины MMR, однако в 2010 году он был лишен медицинской лицензии. В 2011 году The Lancet отозвал это исследование, так как расследование показало, что Уэйкфилд изменил или исказил информацию. Несколько последующих исследований, пытавшихся воспроизвести его результаты, не обнаружили никакой связи между вакцинами и аутизмом. Всего было проведено 17 исследований в семи странах, на трех разных континентах с участием сотен тысяч детей.
Согласно подсчетам ЮНИСЕФ на основе данных Всемирной организации здравоохранения, во всем мире заболеваемость корью увеличилась на 48,4% в период с 2017 по 2018 годы. На десять стран, в том числе Бразилию, Филиппины и Францию, пришлось почти три четверти общего роста заболеваемости корью в 2018 году.
Всемирная организация здравоохранения считает нежелание или отказ от вакцинации (при наличии вакцин) одной из основных угроз для глобального здравоохранения в 2019 году.
medportal.ru
Мамонтёнок Юка подарил миру еще одно открытие
Ученым впервые удалось получить биологически активные клетки ископаемого животного и частично восстановить его ДНК. Материал был взят из тканей мамонта, около 28 тысяч лет находившегося в вечной мерзлоте. Результаты исследования коллаборации специалистов из Японии и России опубликованы в журнале Scientific Reports.
Молодого мамонта, названного Юка, нашли в 2011 году на берегу моря Лаптевых в Усть-Янском районе Якутии. Его тело лежало в вечной мерзлоте, поэтому хорошо сохранилось до наших дней: мягкие ткани, головной мозг, шкура не затронуты гниением, а шерсть — яркого рыжего оттенка, который характерен для мамонтят. Ученые с помощью масс-спектрометра проанализировали костный мозг и мышечные ткани мамонта и установили, что в них присутствуют структуры, содержащие компоненты ядерного белка.
Как известно, в ядрах содержится большая часть генетического материала клетки — длинные линейные молекулы ДНК, связанные с хромосомами. Ядро можно назвать «центром управления» клетки: белки, которые входят в его состав, регулируют клеточные процессы с помощью экспрессии генов. Поэтому ядра могут быть источником большого количества биологической информации. В последнем исследовании генетики решили попробовать восстановить функции ядерных клеток ископаемого мамонтенка.
Шерстистый мамонт (Mammuthus primigenius) является одним из наиболее заметных ископаемых животных, его геном полностью расшифрован, что позволило восстановить последовательность генов гемоглобина и обнаружить в них мутации, которые помогли животным приспособиться к холодному климату.
Перед началом исследования ученые проверили белок из образцов тканей на принадлежность мамонту с помощью полного геномного секвенирования. Кроме того, был проведен сравнительный анализ геномных последовательностей и протеомных данных, который также подтвердил, что белки принадлежат мамонту, а не попали в ткани извне.
Затем ядроподобные структуры, полученные от мамонта, ученые перенесли в мышиные яйцеклетки: исследователи предположили, что при трансплантации в живые клетки ядра могут проявить биологическую активность. Метод пересадки клеточных ядер одного организма в другой называется методом ядерного переноса; он используется в клонировании для создания копии живого организма.
Часть клеток мамонта (21%) действительно начала образовывать новые структуры, похожие на пронуклеусы (предшественники ядра, которые формируются в яйцеклетке в процессе оплодотворения), а также веретено деления, необходимое для сегрегации хромосом и деления клетки, — такое явление обычно наблюдается при клонировании. Эксперимент показал, что ядра клеток ископаемого до сих пор активны, как минимум частично. Также установлено, что с помощью мышиных яйцеклеток могут быть активизированы древние белки, связанные с ДНК, — гистоны.
Ученые считают, что исследование способно проложить путь к расшифровке биологической информации, которая содержится в клетках ископаемых животных, в частности — о механизмах эволюции и причинах вымирания. В то же время в статье подчеркивается, что клонирование мамонта по этой методике вряд ли возможно.
«Оптимизм в вопросах возрождения мамонта и использования результатов, полученных в данном исследовании, конечно, имеется. Все-таки впервые запустились ядерные белки мамонта. Я придерживаюсь позиции, что клонировать мамонта классическим путем нельзя. Но надеюсь, что когда-нибудь его удастся возродить. Возможно, используя подход Джорджа Черча с применением методики CRISPR», — отмечает один из авторов статьи, руководитель отдела изучения мамонтовой фауны Академии наук Республики Саха (Якутия) доктор биологических наук Альберт Васильевич Протопопов. — Возрождение вымерших животных — это возврат человеком долга перед природой. Есть мнение, что мамонты тоже были уничтожены людьми».
Якутские ученые сотрудничают с командой исследователей из Японии во главе с Акирой Иритани с конца 1990-х годов, совместных работ по изучению Юки было уже несколько, и получено немало результатов. «К мамонту Юке относится много эпитетов “впервые в мире”. У него обнаружили головной мозг — пока это единственный найденный мозг ископаемого животного в мире; обнаружили расширение на хоботе, благодаря которому мамонты могли зимой собирать снег для питья, когда водоемы замерзали. Это первый известный нам детеныш мамонта возраста 6—8 лет. Все остальные мамонтята имеют возраст около года. Сейчас идет реконструкция гибели Юки, мы наконец подготовили доказательную базу того, что его убили пещерные львы и потом разделали люди», — говорит Альберт Протопопов.
www.sbras.info
Австралия посадит миллиард деревьев в борьбе с изменением климата
Планируется, что к 2030 году только этот миллиард деревьев поможет избавиться от 18 миллионов тонн парниковых газов.
Австралийское правительство намеревается посадить миллиард новых деревьев в рамках масштабной кампании, нацеленной на достижение климатических целей, обозначенных Парижским соглашением.
Правительство предполагает, что проект, который продлится вплоть до 2050-го, поможет устранить 18 миллионов тонн парниковых газов уже к 2030 году: это, в свою очередь, интригующий пример менее технического ответа на изменения климата.
План, который называется Regional Forestry Hubs, также сможет предоставить работу в секторе, приносящем более 16,4 миллиарда долларов национальной экономии Австралии, — об этом заявил СМИ премьер-министр Скотт Моррисон. Австралия находится на седьмом месте в мире по площади, покрытой лесами: они занимают 17% ее поверхности.
Новости о планах Австралии отлично дополняют недавнее исследование, проведенноеучеными из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, которое показало, что широкомасштабная кампания всемирной посадки деревьев может серьезно сократить мировые выделения парниковых газов.
В интервью изданию The Independent исследователь из Цюриха Томас Кроутер сказал, что деревья — «наше самое мощное оружие в борьбе с изменением климата».
Миллиард деревьев — безусловно, впечатляющее начало, но это значительно меньше, чем триллион деревьев, способных поддержать Землю, по подсчетам Кроутера и его коллег.
«Каждый может поучаствовать, — говорит Кроутер. — Деревья буквально делают людей счастливее в городских условиях, они улучшают качество воздуха, воды, еды, обслуживание экосистемы. Это очень простая и понятная вещь».
naked-science.ru
Новые материалы продлят срок службы зубных пломб в два раза
Новые материалы позволят пациентам снизить риски для здоровья и сэкономить немало средств на замене пломб.
Исследователи из Орегонского университета здоровья и науки разработали композитный материал, который поможет продлить срок службы зубных пломб. А «дуэт» ему составит новый суперстойкий стоматологический клей.
«Наполнитель», который служит собственно для пломбирования, исследователи создали на основе тиоуретана. Это вещество используется при создании защитных покрытий для корабельных палуб и автомобилей.
Новый композит, по словам учёных, в два раза более устойчив к разрушениям, чем стандартные пломбировочные материалы.
Также команда разработала новый клей (адгезив). В его основе – особый вид полимера под названием (мет)акриламид. Он более устойчив к воздействию воды, ферментов ротовой полости и бактерий, чем стандартные адгезивы, отмечают учёные.
Новый клей исследователи протестировали в специально созданном «биореакторе», который имитирует полость рта и происходящие в ней процессы. Спустя шесть месяцев показатель прочности адгезива был на 30% выше, чем у аналогичных материалов, «сцепляющих» пломбу и поверхность зуба.
Авторы уверены, что их разработки позволят продлить срок службы зубных пломб как минимум в два раза. Сегодня он составляет в среднем семь-десять лет, в зависимости от состава материалов и испытаний, которым ежедневно подвергаются зубные «заплатки».
«Пломбы растрескиваются под давлением от жевания или образуют зазоры, в которые проникают бактерии, формирующие новые [кариозные] полости. Каждый раз, когда это происходит, «отремонтированный» зуб становится всё слабее и слабее, и изначально небольшая «дырка» может привести в итоге к повреждениям корневого канала, утрате зуба или даже опасным для жизни инфекциям», – рассказывает соавтор новой работы Кармем Пфейфер (Carmem Pfeifer).
По её словам, новые материалы позволят пациентам снизить риски для здоровья, а также сэкономить немало средств на замене пломб.
Научная статья с более подробным описанием обеих разработок опубликована в журнале Dental Materials.
nauka.vesti.ru
Обзор подготовила Людмила Фрадкова, кандидат биологических наук