О том, что становится доступной информация, заключённая в генах, Антрактиде как экспериментальной площадке и нагревании атмосферы в обзоре новостей науки.
Прочитаны геномы риса и люцерны
Рассказом о том, что мы с трепетом берем в руки и с ужасом поедаем, открылся новый проект Президиума и Дома учёных Сибирского отделения РАН — «Академический час для взрослых».
Дополнение «для взрослых» обозначало не тематику «18+», а лишь то, что научно-популярный доклад не адаптирован для школьников. Дебютировать в новом формате выпало доктору биологических наук Елене Викторовне Дейнеко, заведующей лабораторией биоинженерии растений Института цитологии и генетики СО РАН. Поэтому разговор локализовался в рамках работы учёных с генетически модифицированными растениями (ГМР). В качестве преамбулы Елена Викторовна отметила, что тема вызывает немалый общественный интерес по причине принятия в нашей стране закона о распространении генно-модифицированных организмов. Кстати, выращивание ГМО в России и сегодня не запрещено, но нет подзаконных актов, регламентирующих проведение экологической экспертизы. При этом такая продукция сегодня ввозится и потребляется у нас без ограничений.
Генная инженерия — это деятельность человека в сфере манипуляций с ДНК, которую в настоящее время можно разрезать молекулярными ножницами и затем компоновать воедино элементы разного происхождения. Но для этого нужно знать, откуда что извлекать и куда вставлять. Успехи «растительной» генной инженерии связаны с прорывом в области геномики. «Полностью прочитан геном риса, однолетней люцерны — сообщила Елена Дейнеко, — на подходе ещё 12-13 видов. Информация, заключённая в генах, становится доступной для понимания. Учёные могут осознанно извлекать и клонировать нужные им гены».
Да, но как внедрить инородные гены в ДНК модифицируемого вида? Для этого есть два основных метода. Первый — агробактериальная трансформация, применяемая для двудольных растений, которые могут, в принципе, перенимать генетическую информацию от почвенных бактерий. Елена Дейнеко назвала «сложной захватнической операцией» соединение бактериальной клетки с растительной, для успеха которой целевой ген транспортируется одними специально подобранными белками и маскируется другими.
Для работы же с однодольными растениями (и теми, которые не заражаются агробактериями) применяется биобаллистика. Подготовленный материал внедряется в ткань модифицируемого растения вместе с микрочастицами золота из специальной «генной пушки». Внешне она не имеет ничего общего с артиллерией, но, тем не менее, попадает в цель: нужные компоненты включаются в ядро, хлоропласты и митохондрии «обстрелянных» клеток.
И для исследований, и для практики важна единичная инсерция — внедрение одного чужеродного гена. Того самого, который отвечает за целевой признак: например, устойчивость к вредителям или буйный рост. КПД, если так можно выразиться, по такой инсерции близок к 53-м процентам: Елена Дейнеко продемонстрировала это на примере трансгенного табака, который в растительном мире так же популярен в экспериментах, как кишечная палочка E. Coli среди бактерий или мышь у млекопитающих.
Но почему на переднем крае генной инженерии сегодня оказались именно растения? На то есть несколько причин. Растительные клетки тотипотентны, то есть из единственной клетки in vitro можно получить полноценный организм, что крайне важно и для фундаментальных исследований, и для практического применения. Ботанический материал приносит ощутимую экономию, не требует дорогостоящего инструментария для культивирования, да и сам по себе сравнительно дёшев. Важно и то, что он не несет опасных для человека патогенов: выражение типа «соевый грипп» может вызвать лишь улыбку.
Тема наших заболеваний затронута не случайно. Ещё одно важное преимущество ГМР состоит в том, что их можно конструировать как «живые фабрики лекарств». Уже 4 компании, в США, Канаде, Франции и Люксембурге, производят таким образом апротинин — важный в хирургии ингибитор фибринолиза, то есть препятствие для образования келоидных (рубцовых) тканей. Его получают из генно-модифицированных растений, причём самых разных: от ряски до того же табака — и заменяют ранее применявшееся сырьё (лёгкие крупного рогатого скота). Быстро формируется рынок фармакологически ценных белков и антигенов, получаемых на основе трансгенных растений. Уже доступны препараты, применяемые в терапии муковисцидоза, панкреатита, болезни Гоше и других патологий. В стадии клинических испытаний альфа-интерферон из ряски и инсулин из семян подсолнечника. Рассказала Елена Дейнеко и о другом медицинском направлении использования ГМР, когда в их тканях формируются «съедобные вакцины», уже показавшие свою эффективность в опытах на животных по формированию иммунитета к тому или иному возбудителю.
Правда, на сегодня основной сферой коммерциализации ГМР является не фарма и медицина, а агротехнологии. Генная инженерия лежит в основе происходящей на наших глазах второй волны «зелёной революции». По подсчётам академика Михаила Петровича Кирпичникова, на нашей планете для сельского хозяйства используются 37,1% земель, из которых 26% занимают пастбища. С оставшихся 11,1% требуется получать максимальные урожаи, чтобы прокормить растущее человечество. Около 80% сегодня приходится на интенсивные технологии с применением агрохимии и всевозможной техники, примерно 10% занимает так называемое органическое земледелие, основанное на натуральных удобрениях и ручном труде. «Не всякая страна и не всякий социальный слой может позволить себе такую роскошь», — заметила Елена Дейнеко.
Оставшиеся 10% занимают технологии с использованием генной инженерии, но этот сегмент быстро растёт. На начало 2014 года посевы ГМР должны занимать на Земле до 180 миллионов гектар, тогда как 15 лет назад этот показатель находился на нулевой отметке.
В 2012 году генно-модифицированные сорта выращивали 17,3 миллионов фермеров в 28 странах мира (20 из них развивающиеся). В 31 страну разрешен ввоз ГМО, таким образом, они легализованы и потребляются в 59 государствах. Елена Дейнеко считает, что около 75% населения Земного шара могут быть причислены к потребителям генетически видоизмененной продукции.
Такой прогресс закономерен. Культивирование ГМР решает ряд проблем, не создавая побочных эффектов. Повышается и всхожесть, и урожайность, и доля полезной массы, ряд других важных агротехнологических показателей. При этом генная инженерия позволяет создавать сорта и линии, устойчивые к вредителям, заболеваниям, климатическим факторам. В Индонезии, к примеру, работают над сахарным тростником, который не будет бояться засухи. Помимо того, можно изменять качества продукции: делать её слаще, калорийнее и так далее: сейчас набирает популярность генно-модифицированный золотой рис, в Китае стремятся получить кукурузу с фитазой. Наконец, ГМР-технологии могут в скором временем порадовать и любителей декоративных растений. На слайдах Елены Дейнеко синели розы, а цветоводы, по её словам, грезят о чёрных гладиолусах и тюльпанах.
Заметная часть рассказа профессора Дейнеко была посвящена фундаментальным исследованиям, которые ведутся и в мире, и в ИЦиГ СО РАН, и в его отдельно взятой лаборатории. Но это было уже «для совсем взрослых», хорошо разбирающихся в тонкостях генетики. Затем Елена Викторовна терпеливо и доходчиво отвечала на вопросы из зала, посвященные, как легко догадаться, якобы заложенных в ГМО угрозах для человечества. Общий вывод таков: генно-модифицированная продукция столь же безвредна, как и медицинские прививки. Целевой ген кукурузы или баклажана никаким образом не может проникнуть в геном человека и воздействовать на нашу наследственность. К тому же никакого «засилия» ГМР в России не наблюдается: разрешено ввозить продукцию 8 линий кукурузы, 3 — сои, 2 — картофеля и по одной — риса и сахарной свёклы.
www.copah.info
Антарктида станет экспериментальной площадкой для выживания на чужой планете
Это означает, что добровольцы будут жить в условиях, где на треть меньше кислорода, чем в привычной среде. Во время антарктической зимы экипаж будет терпеть четыре месяца полной темноты: солнце исчезает в начале мая, и не появится до конца августа.
Жизнь в изоляции в составе команды, состоящей из 13 европейцев в самых неблагоприятных условиях на планете, предоставляет идеальную возможность для психологических и физиологических исследований адаптационных способностей человека.
Более 60 ученых и техников работают над этим исследованием, которое можно осуществлять только в очень холодной, пустынной Антарктиде. В конце работы самолеты доставят оборудование и людей обратно к побережью в комфортные условия.
Как только солнце в мае садится за горизонт, в течение четырех месяцев Антарктида начинает стремительно остывать. Температура достигает -80 ° C, топливо замерзает, и самолет уже не может приземлиться. Даже бульдозеры и другие транспортные средства не используются в это время, а хранятся в подземном убежище до следующего лета.
Команда должна строго соблюдать правила безопасности. Чтобы проверить оборудование или взять пробы снега необходимо надевать нескольких слоев одежды, а сами пешеходные прогулки являются очень проблематичными из-за отсутствия кислорода.
У экипажа «Concordia DC10 » есть несколько месяцев, чтобы подготовиться к наступлению зимы, подготовить базу и влиться в среду обитания.
На большой открытой местности, в темноте цвета, запаха и звуков практически не существует, что усугубляет чувство одиночества. Врач Adrianos Golemis будет постоянно вести наблюдения за экипажем и изучать, как их тела и умы справляются с крайней изоляцией окружающей среды.
Антарктида станет через неделю другой планетой для людей, чье поведение и физиологию в экстремальных условиях будет изучать ЕКА. В отличие от моделируемых исследований изоляции других космических аналогов, экипаж Конкордия знает, что никто не сможет помочь им в течение девяти месяцев – нет быстрого выхода к цивилизации.
scientificrussia.ru
Шалун Эль-Ниньо собирается нагреть атмосферу
Эль-Ниньо — так называется явление, при котором тёплая вода поднимается с глубин Тихого океана на поверхность и растекается вдоль экватора по направлению к Америке. На протяжении примерно девяти месяцев дожди и наводнения будут изводить Перу и Эквадор, а засухи и пожары — Индонезию и Австралию.
Очень трудно предсказать, случится ли в этом году Эль-Ниньо до «весеннего барьера», поскольку Южная осцилляция (цикл температурных изменений в Тихом океане) совершает «перезагрузку» где-то в апреле, мае или июне, поясняет Скотт Пауэр из Метеорологического бюро Мельбурна (Австралия).
Проблема ещё и в фоновой вариативности атмосферы и океана, так что сложно разглядеть какой-то сигнал посреди шума, жалуется Вэньцзюй Цай из CSIRO (Австралия).
Тем не менее Армин Бунде из Университета Юстуса Либиха (ФРГ) и его коллеги утверждают, что им удалось разработать модель, предназначенную для прогнозирования Эль-Ниньо. Вместо того чтобы положиться на полномасштабные климатические модели, как это обычно делают, первопроходцы сделали ставку на силу корреляции между температурой воздуха над экватором и остальным Тихим океаном. Наблюдения говорят о том, что в год, предшествующий Эль-Ниньо, оба региона получают более тесную связь, то есть разница температур между ними уменьшается.
Кроме того, учёные выяснили, что, как только эта атмосферная связь достигает критической отметки, возникает 75-процентная вероятность возникновения Эль-Ниньо в пределах года. Правда, никто не знает, в чём тут дело.
Так вот, эксперты предупреждают, что этот порог был пройден в сентябре 2013 года. Следовательно, в 2014-м Эль-Ниньо случится с вероятностью 76%.
2014-й и без того грозит стать одним из самых тёплых в новейшей истории, а Эль-Ниньо сделает его ещё жарче: возможно, самым жарким, подчёркивает г-н Цай. Но поскольку Эль-Ниньо обычно охватывает два календарных года, этот титул может получить 2015 год. Наверняка, разумеется, сказать невозможно, так как естественная изменчивость климатической системы может подтолкнуть температуру в любую сторону.
Эль-Ниньо в этом году предсказывают и другие модели. Не ясно, приобретёт ли он ту силу, которой обладал в 1998 году, когда погубил десятки тысяч жизней. Но г-н Цай полагает, что это маловероятно, поскольку вариативность тихоокеанской погоды носит долгосрочный характер.
Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.
Подготовлено по материалам NewScientist.
compulenta.computerra.ru
