Инфу записали на бактерию, змеи ползают по-новому, фаги против супербактерий. Главное на QWERTY №155
[Музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, и мы уже в 2021. В первую очередь, большое спасибо за ваши отзывы, которые вы оставили под видео с научными итогами 2020 года. Мы узнали много нового и собираемся даже сделать выжимку из самых интересных ответов на вопрос, а почему же зрители смотрят новости науки.
Еще хочется попросить прощения у Серёжи. Действительно, как-то нехорошо получилось: весь прошлый понедельник у человека насмарку, и мы исправляемся.
Ну а ученые, в отличие от нас, не устраивали себе каких-то особых новогодних каникул и продолжали свои изыскания. И поэтому из этого ролика вы узнаете, что видно на новой карте от Российской космической обсерватории Спектр РГ, как бактериофаги помогли разработать стратегию против супербактерий, как бактерии смогли превратить в живую флешку, можно ли увидеть 4C почечную ДНК за работой, насколько опасен новый вид передвижения у змей и другие новости. Все подробности будут по ссылкам в описании.
Начнем с астрономии. Российская орбитальная обсерватория Спектр-РГ в декабре завершила второй обзор. Она сканировала небесную сферу в мягком и жестком рентгеновском излучении. Германский телескоп «Розита», установленный на орбитальной станции вместе с российским телескопом «Артек», напомним, что Спектр РГ вращается вокруг точки Лагранжа L2 в полутора миллионах километрах от Земли. Его задача – получить карту Вселенной в рентгеновском диапазоне. По соглашению, российские ученые отвечают за одну половину неба; им принадлежат эти данные, а германские – за вторую.
Интересно, как они жребию бросали! Сложение результатов двух обзоров дало поистине беспрецедентную подробность и четкость карты северной половины неба, включающую данные о примерно миллионе рентгеновских источников. Чувствительность повысилась в два раза. Конечно, обязательно будет доступна и полная карта неба, но сейчас можно сказать, что из миллиона источников около 200 тысяч – это активные в рентгеновском диапазоне звезды с горячими коронами, расположенные в нашей галактике. Их очень удобно отслеживать, потому что расположение поменялось от первого ко второму обзору.
А вот удаленные квазары, блазары и активные ядра галактик с операционными дисками остаются как бы приклеенными к небесной сфере. Еще у них меньше энергии оптического и инфракрасного излучения по сравнению со звездами. Объекты на карте будто живые – многие изменили свою яркость за полгода, прошедшее между обзорами. Также и «Розита» фиксирует излучение горячего газа в гало Млечного Пути, видит остатки сверхновых, нейтронные звезды, черные дыры и собирает информацию о так называемых пузырях.
«Розита» – гигантских структурах размером с небольшую галактику, расположенных по обеим сторонам диска Млечного Пути и возникших, вероятно, из-за ударных волн, вызванных чрезмерной активностью центра нашей галактики миллионы лет назад. Кстати, вот так выглядит еще одна важная карта в жестких рентгеновских лучах, созданная российским телескопом «Артек» по результатам второго обзора.
Сейчас Спектр РГ ушел на третий заход из восьми, а ученые ушли изучать данные, которые обещают много интересных открытий.
Вторая новость связана с супербактериями, которые, как известно, смертельно опасны для миллионов людей. Из-за того что они вырабатывают устойчивость к множеству антибиотиков и не покидают тела больных, несмотря ни на что, ясно, что с ними стараются бороться не только при помощи антибиотиков. Чаще всего, говоря про супербактерий, мы имеем в виду шесть видов, которые по первым буквам названия кратко называют ESCAPE. Всемирной организации здравоохранения на них зубы точит, а «Табактарба» к ним не относится.
Где обитали эти бактерии до тех пор, как начали отравлять жизнь человечеству, до сих пор неясно, но ясно, что около 20 процентов внутрибольничных инфекций, вроде пневмоний, менингитов, урологических инфекций и заражений кровотока – это её рук дело. А тебе о тиками её в основном не возьмешь, поэтому ученые натаскивали на неё бактериофагов. Это вирусы, которые паразитируют на бактериях. Перспективная штука, и с помощью неё борются со многими видами бактерий.
Фаги оказались успешной кавалерией, разбивающей тяжелую пехоту, убивая их почти всех, кроме тех пехотинцев, которые, как водится, быстренько мутировали и обрели защиту против бактериофагов. Это проявилось в том, что у мутировавших бактерий отсутствовала полисахаридная капсула, а именно к ней прикрепляются фаги, чтобы проникнуть внутрь. Такие обнаженные бактерии, на рисунке справа, образно выражаясь, научились ускользать от фагов. Ну или, если хотите, они обзавелись копьями против кавалерии.
С точки зрения реконструкторов это не совсем логично. Вообще, процесс ожидаемый, потому что бактерии очень быстро мутируют и приспосабливаются к окружающей среде. Дело в том, что, обретя защиту от фагов, они стали уязвимы для разных других родов войск – лучников, которые вновь смогли поражать обнаженную бактерию из-за отсутствия защитной полисахаридной капсулы. Стали и обычные антибиотики, такие как цефтазидим, цефепим, ампициллин и так далее. Да, иммунная система организма тоже выставила свои отряды, которые таких мутировавших бактерий буквально пробурили специальными белками.
То есть ту пехоту, которую не смогла догнать кавалерия, расстреляли лучники навесными. Это что у бактерий нет универсальной иммуной защиты. Это обнадеживает! Скорее всего, с бактериями действуют тот же принцип, что и в классических стратегиях: нет универсальных юнитов, все они сбалансированы.
Вот таким образом бактериофаги помогли разработать стратегию борьбы с резистентными бактериями. Мы периодически рассказываем, что перспективным способом хранения информации является ДНК. На неё записывают и считывают музыку, с помощью неё генерируют последовательности для случайных чисел. Это очень быстро и удобно, но потому что ДНК нужно синтезировать и хранить отдельно от живой клетки.
Теперь же ученые впервые подключили к компьютеру колонию живых клеток и осуществили запись прямо на неё. Для этого использовали так называемый электро-генетический фреймворк. Это система, которая может улавливать окислительно-восстановительные реакции в клетках, а именно взаимодействие плазмид клетки с ДНК.
Этой клетке еще требуются элементарные писем обильные разгребай и батареи из рабочих камер плазмиды. Это особая фишка бактерий – отдельная молекула ДНК, которую несет дополнительный генетический материал, чаще всего это колечко, которая плавает внутри бактерии и даже может передаваться от одной к другой. Плазмиды могут помогать защищаться от неблагоприятной среды и даже вырабатывать устойчивость к антибиотикам. Да-да, те самые супербактерии используют и этот механизм.
И вот плазмидом нашли необычное применение. Ученые создали записывающие плазмиды и считывающие плазмиды и поселили их в бактерии. Таким образом, бактерии превратились в биологическую флешку. Если плазмидом скармливать специальные электромагнитные сигналы, они начинают изменять генетический код бактерии.
Конечно, не как попало, а в жизненно важных участках ДНК, а в неиспользуемых участках. А учитывая, что бактерии – прекрасные механизмы защиты своей ДНК, то считать записанную информацию из реки мы смогли аж через целых восемьдесят делений клеток. Да-да, информация передавалась из поколения в поколение с точностью около 98 процентов. Но всё же, ведь из бактерии так легко сделать флеш-массивы. Представьте колонии RAID 6, генетическая память анимуса просто отдыхает!
Вот так выглядит генетическая кодировка: это 24 трехбитовые ячейки, соответственно, всего 72 бита и некий аналог штрих-коды. Сюда вот, например, уместилась строка "хэллоу". Напоминаю, что этот эксперимент был призван всего лишь продемонстрировать возможность записи информации в ДНК живой клетки. Поэтому килобайты информации, высокая скорость записи и чтения биокомпьютера и остальное – be a punk будут позже, всё постепенно.
Четвертая новость не случайно стоит именно на этом месте, для этого существуют сразу несколько сакральных смыслов. Попробуйте их разгадать! Добро пожаловать в комментарии.
ДНК не всегда выглядит как двойная спираль, хотя и среди двойных спиралей есть неконвенциональные варианты. Иногда она складывается в оригами из целых четырех цепочек. Такой вид ДНК называют G4, и реджи квадруплекс. Она весьма насыщена гуанином. Гуанин из разных цепочек скрепляется вместе в плоскую структуру. Отсюда буква G в названии.
С 2014 года такие странные структуры встречали исключительно в клетках микроорганизмов и только потом обнаружили их у животных и даже млекопитающих. Часто G квадруплекс содержится в раковых клетках, больше четырех, и почечная ДНК быстрее растет опухоль, но и в других клеточных процессах квадруплекс играет важную роль. Около 700 тысяч включений в нашем геноме. Кстати, в теломерах тоже присутствуют такие квартеты, но там несколько другая история.
В любом случае, непосредственное наблюдение за 4C почечной ДНК в клетках животных ранее не производилось, и вот ученые представили метод для обнаружения и визуализации G4 структур в клетках. Основа – это химическое вещество, да, то М2, которое, соединяясь с G4, юристу, нужно наблюдать длительность свечение молекулы. Если другая молекула взаимодействует с ДНК, то она как бы отталкивает то утм2, и свечение пропадает.
Все это позволяет построить модель протекающих реакций с участием ДНК. Во время исследований ученые также выяснили, что есть протеином хеликазы, которые участвуют в раскручивании цепочек четырех и почечной ДНК, таким образом уничтожая её. Очень похоже на защитную реакцию. Процесс ремонта ДНК и работа его механизмов в реальном времени увидели впервые прямо в ядрах клеток животных, причем не только с хеликазами, но и с другими молекулами. Это исследование в перспективе может помочь не только объяснить клеточные процессы, но и помочь в борьбе с раком.
Пятая новость уходит в зоологию и немножко в психологию, потому что я не исключаю, что она вызывает пару-тройку фобий. Змеи разработали новый способ передвижения. Предыстория такова: на одном из островов в Тихом океане биологи пытались спасти популяцию микронизеньких скворцов от коричневых боек-змей, которые попали на этот остров в середине прошлого века и уничтожили сразу 85 процентов всех видов птиц, в том числе и уникальных. Эти скворцы – один из двух уцелевших видов.
Чувствуете? Дальше будет сюжет для сериала, который можно подарить Netflix или, например, Disney. Ученые решили поселить скворцов на столбах, вокруг которых установлены широкие металлические кожи. Змеи просто не умеют подниматься по таким гладким толстым столбам. По узким стволам змеи умеют взбираться: образуют две петли и перетекают от одной к другой, но длины богам не хватало, чтобы отбить столб даже два раза, только один. И этого оказалось достаточно!
Боги изобрели абсолютно новый способ передвижения. По крайней мере, биологи так считают, посмотрев его у ковбоев дикого запада. Вот так, образовав лассо вокруг столба и прихватив им середину своего туловища, змея взбиралась наверх со скоростью целых 4 миллиметра в секунду! Да, этот метод очень энергозатратный, но на что не пойдешь ради вкусных микро-несельских скворцов и их яиц. Возможно, боги всегда умели так делать, а возможно, этот навык родился уже на острове.
Но теперь защищать скворцов, похоже, будут иначе. Самый простой вариант – это не просто установить вокруг столба широкую обечайку, а сделать её на обратный конус. И кстати, в качестве флешбека в сериале можно сделать сюжет про то, как боги забираются на столбы линий электропередач, устраивают короткое замыкание, включают целые поселения.
Ну а теперь буквально в двух словах осветим пару новостей, о которых мы не смогли пройти форматом блица. И я напоминаю, что все ссылки на источники в описании. Предварительные данные второй фазы клинических испытаний лекарства от болезни Альцгеймера показали его эффективность: развитие деменции замедляется на 32 процента без серьезных побочных эффектов. Но подробности и иная статистика пока не раскрываются.
Физики построили 256-битный программируемый квантовый симулятор на двумерных массивах нейтральных атомов, на котором не только воспроизвели состояния антиферромагнетиков, но и создали, изучили несколько новых квантовых фазовых переходов при помощи квантовой спиновой модели.
Ну а на этом на сегодня всё! Большое спасибо вам за просмотр. Напоминаю, что проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в нашем Telegram-канале. Там будет специальный опрос. Оставляйте свое мнение, ставьте лайк, делитесь этим видео со своими друзьями, и не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на YouTube, в Instagram и Telegram. И до скорых встреч! Пока.
[Музыка]
Вот.
[Музыка]