Как установить время смерти по РНК? Новости на QWERTY
[музыка] Всем привет! Меня зовут Владимир, и это научно-популярный канал QWERTY, на который, я надеюсь, вы подписаны. Еще я надеюсь, что вы подписаны на наш Telegram, читать нас там очень удобно. Я представляю вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей неделе.
В этом ролике мы поговорим о времени смерти, ПУ и рынке гуманоидов, слаломе, новых антибиотиках, о том, как перекрыть кислород раку и о многом другом. Все подробности будут по ссылкам в описании, так что поехали!
Что есть смерть, как не полная остановка биологических и физиологических процессов жизнедеятельности в организме? Ключевое слово здесь – жизнедеятельности, потому что биологические и физиологические процессы после биологической смерти в организме не останавливаются. И это, в общем-то, не новость.
Учёные исследовали колебания экспрессии генов в тканях мертвого человека, то есть синтеза матричной РНК и белков на основании генетической информации, заложенной в ДНК. Грубо говоря, активность генов, казалось бы, после смерти должна наблюдаться только распад, некроз, но многие гены, наоборот, отличаются повышенной активностью вплоть до нескольких дней.
Этот вывод был сделан после анализа огромной базы данных поведения генов в образцах ткани недавно умерших организмов. Но само по себе это знание не было бы таким выдающимся, если бы не тот факт, что учёным удалось построить модель, позволяющая определить время, а иногда и причину смерти под такими тканями, как кожа или подкожный жир, а точнее, по экспрессии в них генов.
По количеству работающих генов после смерти в тканях тела меняется количество матричной РНК из-за кислородного голодания или отмирания клеток. Поэтому образцы стараются зафиксировать как можно быстрее специальными фиксирующими растворами. Учёные секвенировали мРНК 540 умерших доноров. Всего было 36 видов тканей в более чем семи тысячах образцов, причем время забора колебалось от 17 минут до 30 часов после смерти.
Экспрессия генов усиливалась в определенные моменты времени, а после 14 часов с момента смерти она стабилизировалась. В мышцах процессы были более разнородными, а в мозжечке, например, наоборот, более стабильными. Некоторые группы генов активизировались только после смерти, например, отвечающие за свертывание крови.
То есть получается, что после смерти организм продолжает синтезировать РНК и можно сказать, живет. Учёные задумались: если вся мРНК организму, то есть, по-научному, транскрипт подчиняется единому алгоритму работы после смерти организма, то этот алгоритм можно распутать в обратную сторону и по состоянию транскриптома определить, как далеко зашел процесс. И здесь на помощь пришло машинное обучение.
Кожа, жировой слой, щитовидка и даже легкие могут рассказать о времени смерти с максимальной точностью до 9 минут, по крайней мере, до 1 часа. А самое главное: по матричной РНК можно судить о причине смерти. Как минимум, сейчас можно отличить инфаркт или инсульт от чего-то более криминального. Так что такое вполне рабочий алгоритм можно принимать на вооружение в специальных лабораториях.
Если вы вдруг термит, живущий в тропической Африке, то в вашей жизни и сахар помимо тяжелого беспробудного труда вы должны правильно выбрать место для поселения, иначе в один прекрасный день в ваш термитник ворвется толпа вооруженных мощными челюстями хищных муравьёв матабеле, и тогда вам придется постоять за свою жизнь и за своих сородичей.
Муравьи матабеле – настоящие воины. Они живут войной, добывают пищу войной, совершают набеги на термитов по несколько раз в день и умирают на войне. Однако, несмотря на варварское поведение по отношению к термитам, своих сородичей они не бросают. Муравьи подбирают раненых и уносят их в муравейник, чтобы провести надлежащую обработку ран.
Такое открытие сделала группа ученых из ЦСКА университета. Они исследовали 16 муравьиных колоний и выяснили, что те подбирают своих раненых, правда, только легкораненых, у которых не хватало 1-2 конечностей или антенны. Тяжелораненых, у которых не было 4-5 конечностей, не подбирали или бросали на пути. Учёные даже подкладывали раненых и мертвых муравьев на обратном пути в колонию и проверяли, кого возьмут и почему.
Оказалось, что легко раненые муравьи поджимали лапки и переставали шевелиться, когда их подбирали, чтобы нести было удобнее. При этом тяжело раненые муравьи, наоборот, начинали всячески крутиться, от чего здоровые муравьи бросали их. А что происходило с ранеными в колониях, учёные выяснили уже в лабораторных условиях с моделлером военной ситуации.
Оказалось, что раненых обрабатывали специальными антимикробными веществами, которые производились специальными железами самих муравьёв, чтобы защититься от инфекций. Буквально облизывая своих пациентов, такая обработка значительно повышает выживаемость раненых муравьёв – смертность в таком случае составляет всего 10 процентов, а вот вне муравейника в течение первых 24 часов умирало до 80 процентов покалеченных муравьев.
Стерильной почве, к сравнению, смертность составила 20 процентов у выживших муравьёв. Раны затягиваются в течение первых суток: 95 процентов раненых муравьёв, подобранных на поле боя, были готовы вернуться в строй. Остается только вопрос: такая санобработка залечивает раны или только препятствует возникновению инфекции?
С научной фантастики нередки сюжеты о переходе на выращивание людей в инкубаторах. Однако, по хорошему, для этого нужно сделать первый шаг – начать культивировать половые клетки практически с нуля. Что-то в этом направлении до недавнего времени не удавалось никому.
Определенный прорыв совершила Эвелин Тельфер из Эдинбургского университета, которая работала над проблемой выращивания яйцеклеток в искусственных условиях с 93 года. И вот, наконец, её работа принесла плоды. Заметим, что яйцеклетки выращивали и ранее, только исходным материалом служили достаточно зрелые и, можно сказать, зародыши яйцеклеток человека – их ткани яичников.
Для нашего исследования использовались материалы биопсии 10 женщин-добровольцев. Выращивание происходило в 3 этапа. На первом этапе незрелые клетки яичников, их фолликул – всего лишь ячеек, в которых зарождаются яйцеклетки, поместили в питательную среду. На втором этапе выбрали вторичные фолликулы, которые достигли необходимых размеров, и продолжили их растить в среде со стимулирующим рекомбинантным активом, а на финальном этапе снова провели отбор и вырастили тридцать две полноценные готовые к оплодотворению яйцеклетки.
Для проведения следующего шага эксперимента – оплодотворение, без которого вообще-то сложно оценить эффективность всего происходящего – нужны специальные юридические разрешения. Но уже сейчас можно сказать, что результаты могут быть многообещающими. Выращивание яйцеклеток в лабораторных условиях может помочь в лечении бесплодия, в том числе женщин, подвергающихся химической или лучевой терапии.
С каких только сторон не подходили к борьбе с раком! Еще один метод, связанный с применением нано-роботов и контролируемым тромбозом, то есть закупоркой сосудов, предложили китайские и американские ученые. Звучит просто отлично – контролируемый тромбоз призван лишить раковые клетки снабжения питательными веществами, а без этого предполагается, что они погибнут, как таракан без головы.
Специальные нанороботы, созданные по методу ДНК оригами, путешествуя по кровотоку, на нано-роботы встречают раковую опухоль, идентифицируют её с помощью целеуказателя и начинают процесс развертывания деталей, напоминающий решетку для мангала. В ней содержатся активные вещества, которые вызывают тромбообразование; тромб перекрывает сосуд, и раковые клетки оказываются заперты без еды и воды.
Сами нанороботы через 24 часа покидают организм, а в эксперименте с грызунами метод сработал в 3 случаях из восьми: излечить рак кожи, а в 5 случае продлить срок жизни и, по крайней мере, не навредив подопытным пациентам. Затрагивались только нездоровые ткани, и этот факт дает серьезное основание для проведения клинических испытаний с привлечением больших денег.
Там еще и рак легких «скукоживается» после двухнедельного лечения, а вообще эти малыши могут доставлять лекарственные вещества и по другим адресам. Учёные из Рокфеллеровского университета в Штатах с помощью новой платформы поиска натуральных продуктов бактериальных культур открыли новый тип антибиотиков, которые назвали молодцы дины, и опубликовали статью им, посвящённую и завели страничку в Википедии.
Правда, только на английском языке, на русском пока нет – упущение. Открытие произошло во время исследования почвенных бактерий из двух тысяч образцов почвы по всем США. Учёные целенаправленно искали последовательности аминокислот, характерные для антибиотиков, конкретно таких антибиотиков, которые работают только в присутствии кальция.
Кальций зависимых, эти последовательности могли указать на генетический код, который связан с антибактериальной способностью бактерий. Найденные последовательности методами генной инженерии ввели в бактерии стрептомицин, и, обычно, именно они синтезируют антибиотики на фабриках. Через некоторое время эти самые бактерии произвели те самые молодцы дины.
Молодцы дины мешают патогенным бактериям формировать клеточные стенки, а нету стенок – нет конфетки. Открытие важно тем, что в последнее время фармацевтика в основном перекладывает известные вещества в новых комбинациях, о каких-то новых антибиотиках появляется крайне мало. Основные открыли еще в двадцатом веке, нет новых исследований бактерий на наличие антибиотиков из-за постоянных перерывов в открытиях существующих веществ.
И это на фоне того, что плохие бактерии регулярно учатся сопротивляться имеющимся лекарствам. От них до супербактерий далеко. Молодцы дины, например, эффективны против золотистого стафилококка, который вызывает кучу болячек, начиная от угрей до пневмонии. Очень заразен и устойчив к лечению, проверено на крыса.
К тому же стафилококк не смог выработать резистентность к этому веществу. Предложенную платформу и методику поиска можно тиражировать для дальнейшего поиска других нужных веществ.
Что делает черная дыра? Засасывает все вокруг, как не в себя. Физики до сих пор спорят, есть у черной дыры волосы или нет, то есть может информация просачиваться из неё наружу или нет. Но то, что вокруг активно черной дыры может существовать огромное газопылевое облако – это факт, который мы смогли увидеть воочию только сейчас, хотя теоретические выкладки были десятилетия назад.
Радиотелескоп ALMA, который расположен в чилийской пустыне и, между прочим, круче Хаббла, передал отличную картинку плотного газопылевого кольца, напоминающего пончик, или в просторечии T.O.P., вращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры в центре спиральной галактики M77 в созвездии Кита. Размер пончика всего 40 световых лет в диаметре, а расстояние до M77 – 47 миллионов световых лет.
До ранее астрономы замечали косвенные признаки существования таких облаков вокруг черных дыр, но изучить их не получалось – уж слишком они крошечные по сравнению с тем огромным расстоянием, на котором они от нас расположены, а центр нашей галактики, к тому же, не особо и активен. Поэтому засматриваться приходится на соседок.
Картинка была сделана, естественно, не в видимом спектре, а после обработки микроволнового излучения таких веществ, как, например, цианистый водород. Однородностью газопылевого облака не отличается. В нем существуют потоки газов, и не все из них управляются черной дырой. Вероятно, в прошлом галактика M77 пережила какой-то бадабум, который и привел к таким отклонениям.
Этот снимок, это открытие поможет лучше понять, как эволюционируют сверхмассивные черные дыры и галактики. Еще он просто красивый! Корейцы настолько рады с зимним олимпийским играм, чего только 1200 дронов на открытии олимпиады стоили, что решили провести соревнование не только среди людей, но и среди гуманоидных роботов. Edge of Robot Ski Robot Challenge.
Соревнования по слалому продемонстрировали торжество человеческого гения во всей красе. 8 команд спроектировали роботов специально для соревнований по собственному разумению и дизайну. Однако были некоторые ограничения. Каждый спортсмен, то есть робот, должен быть не менее 50 сантиметров в высоту гуманоидного типа и иметь пару рук, ног, колен и локтей.
Причем некоторые были совсем уж близки по телосложению к человеку. Например, один спортсмен весил 60 килограмм и был ростом 160 сантиметров. У каждого робота было по три попытки, чтобы продемонстрировать свой лучший результат на трассе длиной 80 метров. Участники должны были не только развить максимальную скорость, но и постараться не сбить при этом 5 расставленных флажков, которые не должны были объехать змейкой, как в настоящем.
К слову, не всем это удалось. Победителем стал 125-сантиметровый робот Taekwondo We от компании Mini-Robot. Он успешно объехал все пять флажков и добрался до финиша за 18 секунд. Поздравляем победителя! Ну а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр!
Если вам понравился этот ролик, то не забудьте поставить ему лайк и, может быть, щелкнуть колокольчик. Оставляйте свое мнение в комментариях и до скорых встреч. Пока! [музыка]