Создание химер?

Для создания гибридных эмбрионов из яйцеклетки млекопитающего удаляют ядро и на его место помещают ядро человека. Ядро - это клеточная органелла, которая содержит генетический материал (ДНК) организма. Процесс деления созданной клетки запускают воздействием извне. Полученный эмбрион будет не совсем человеческим: в его клетках будет содержаться часть от животного "родителя" (например, клеточные органеллы митохондрии, производящие энергию для "работы" клетки, также содержат ДНК. Химерный эмбрион наследуют их от животного).

Идея разрешить создание гибридных эмбрионов обсуждается в Великобритании давно. Управление по оплодотворению и эмбриологии человека (Human Fertilisation and Embryology Authority, HFEA) в сентябре 2007 года заявило, что одобряет получение таких эмбрионов, несмотря на отсутствие официального одобрения парламента. Полученные от химер стволовые клетки могут помочь в лечении многих заболеваний. Тем не менее, у подобных исследований есть большое число противников. Создание гибридных эмбрионов запрещено в 21 стране.

Ссылки по теме
- MPs back embryology shakeup but abortion row continues - The Guardian, 23.10.2008
(_www.guardian.co.uk/science/2008/oct/23/stemcells)
- Lawmakers back animal-human embryo research - AFP, 23.10.2008
(_//afp.google.com/article/ALeqM5hjKy6dsnIfVpuqaVvFLp1BFrKGCQ)

..после 14 дней.. ..будут уничтоженны.. ..по этическим соображениям..

Хип стала второй после Долли овцой, которая потрясла мир. После демонстрации фотографий человекоовцы Хип, мирно пасущейся на полях Невады, в научных и общественных кругах началась буря. Хип стала самой удачной химерой за все время опытов скрещивания межвидовых организмов: несмотря на свою типично овечью внешность, внутри животного функционирует почти человеческая печень, которую теоретически можно пересаживать больным людям без опасений, что организм пациента ее отторгнет.

После публикации этого факта, группа ученых (включая трех нобелевских лауреатов) из Королевского колледжа в Лондоне и Института стволовых клеток в Ньюкасле посылает официальный запрос в правительство и получает добро на создание существ-химер, созданных из частей организмов человека и других животных.

— Традиционно англиканская церковь менее консервативна в вопросах науки, чем другие христианские, не говоря уже о мусульманских конфессиях, — говорит профессор Киселев. — Поэтому в Британии и Австралии разрешили создавать химер, а в Германии и США поговаривают о запрете любого вида манипуляций с человеческими эмбрионами. Кроме того, именно в Велико-британии, с силу ее локального расположения и маленькой территории, довольно легко осуществить контроль над экспериментами. По принятому закону англичанам разрешается выращивать любые химеры, но только в пробирках и только не старше 14 дней. После этого они должны быть уничтожены — разобраны на клетки и пущены в работу.

Через 14 дней (предельный срок, когда эмбрион может жить вне материнского организма) зародыш, согласно постановлению Межправительственного комитета по биоэтике ЮНЕСКО, в цивилизованных странах получает законодательную защиту.



Британия со времен успешного клонирования Долли считалась биотехнологической державой номер один. В последние годы из-за довольно жестких ограничений по работе с человеческими эмбрионами биотехнологические компании переключили свое внимание на создание трансгенных сельскохозяйственных животных и потерпели неудачу — покупатели в массовом порядке отказываются есть генно-модифицированную пищу. В противовес этой тенденции спрос на медицинские препараты, полученные в результате генной инженерии, растет.

— Первые лекарственные белки из химерных клеточных тканей научились получать в 80-х годах, — говорит профессор Лев Дьяконов, заведующий лабораторией клеточных биотехнологий Института экспериментальной ветеринарии им. Коваленко. — У нас в институте есть множество препаратов типа «лошадь-овца» или «свинья-лошадь», которые вырабатывают разного рода иммуноглобулины для фармацевтических нужд.

Сегодня объем рынка лекарственных белков, полученных в результате химерного скрещивания клеток, составляет порядка 10 млрд долларов. Заработать эти деньги сможет страна, которая научится быстро создавать новые препараты в соответствии с запросами.

Зачем же британцам нужно выращивать эмбрионы, если клеточные культуры прекрасно зарабатывают деньги, не выходя из чашки Петри? Ведь создание химерного эмбриона — это потенциальная возможность появления мутанта.

— Двухнедельный эмбрион — идеальный препарат для получения стволовых клеток, которые могут восстанавливать функции многих органов, — отвечает профессор Дьяконов. — Кроме того, они могут стать основой для выращивания самих органов, что приведет к революции в трансплантологии. Дефицит подобного материала в мире огромен.

Но самое перспективное направление, требующее разведения и культивирования химер, — это ксенотрансплантология, то есть создание химер-доноров, которые вынашивают в себе человеческие органы для дальнейшей пересадки.

— Ксенотрансплантация может реально восполнить дефицит донорских органов, — говорит глава НИИ трансплантологии академик Валерий Шумаков. — В мире ежегодно проводится почти три тысячи операций по пересадке сердца, у нас же — около десяти в год.

Так что с какой стороны ни подойди, химерная овчинка стоит выделки. Великобритания своим решением официально застолбила для себя место официального лидера в создании химер.





Смогут ли ученые убедить общество в необходимости призвания мутантов на службу человечества — пока непонятно. На личную страничку «отца» Хип, профессора Исмаила Занджани, обрушиваются тысячи писем с требованием запретить все генетические эксперименты. «Ты — преступник против Бога! — пишет некий Майк Тисдолл из штата Вашингтон. — Ты творишь зло, создавая ужасных монстров». Или вот еще письмо: «Власти должны остановить это! Остановить сумасшедших ученых, проводящих бесчеловечные эксперименты над животными! Этот пакистанец (Занджани родом из Пакистана. — «О») хуже бен Ладена! Вон из Америки!» Протесты можно условно разделить на две части: «зачем мучаете зверушек!» и «сейчас сделаете свиночеловека, а он сбежит и всех перегрызет!».

Но пока цивилизованные страны раздумывали об этике и эстетике химер, страны третьего мира, где нет строгих законов, поражают воображение рядового человека своими удачами. Китайские ученые из Шанхайского медицинского университета, создали человекокроликов, соединив ДНК из клеток человеческой кожи с яйцеклетками кроликов. Правда, по требованию Академии наук КНР жизнь зародышей была прервана на раннем этапе эмбрионального развития. В Индии генетикам из Центра клеточной и молекулярной биологии Хайдарабада удалось вывести плодовую мушку с человеческим геном (что сразу породило карикатуры типа человек-паук ловит человека-муху и их обоих прихлопывает человек-тапок).

Гарантии, что какой-нибудь гениальный кореец или индиец не пересадит созданную в пробирке химеру в матку суррогатной матери, нет никакой. На этот случай Ватикан уже выступил с заявлением, что никто не имеет права настаивать на убийстве химерных эмбрионов в матке женщины, предоставившей свои яйцеклетки для исследований. «Такая женщина генетически является матерью или частичной матерью эмбриона; поэтому, если она изменит свое решение и пожелает выносить и родить такого ребенка, ей нельзя мешать в этом», — говорится в обращении к правительству Великобритании.

«Такие эксперименты могут привести к созданию явно ущербных существ, внутренняя организация которых весьма существенно будет отличаться от человеческой. Грядет бескомпромиссная эволюционная борьба за собственное выживание, и именно поэтому я всячески приветствую усилия тех законодателей, которые хотят оградить нас от безответственности отдельных ученых», — пишет известный в России медик Сергей Выгонский в серьезном научном издании.

Будут ли химеры жизнеспособными организмами, которые могут развиться в полноценных существ и воспроизводить себя, покажет время.

— На раннем сроке у эмбрионов млекопитающих, в том числе человека, не происходит отторжения чуждого генетического материала, потому что в этот момент еще не сформирован иммунитет. Он появляется только во второй половине беременности, когда новые клетки уже распознаются как свои, — констатирует профессор Дьяконов. — Но мы знаем, что в принципе природа против межвидовых смешений. Самым наглядным примером является история со скрещиванием лошади и осла. Известно, что полученные в результате мулы всегда бесплодны. Правда, человек умеет обмануть природу.

Когда ученые из Института Солка объявили об успешном получении зародыша крысок с человеческими нейронами в мозгу, мир снова вздрогнул. Пока мозг крысы удалось очеловечить на 0,1 процента. Интересно, когда процент дойдет до значимого числа, согласится ли крыса с собственным предназначением пасть во имя человеческой науки?



Человечество уже давно готово к совместному существованию с химерами, всевозможные виды которых давно уже стали персонажами фольклора и кино. Более того, человек не только научился побеждать химер, но и направлять их деятельность в мирное русло





Обычный американский подросток Питер Паркер становится жертвой укуса генно-модифицированного паука, в результате чего и сам становится наполовину пауком — может ходить по стенам и плести паутину.







Ведет происхождение от итальянского Пиноккио. Типичный антропоморфный дендромутант, продукт соединения ДНК человека с генами хвойного дерева.







Этот персонаж русских сказок — явный продукт генной инженерии. Предположительно являет собой продукт соединения трех ДНК: дракона, трехглавого греческого пса Цербера и человека (благодаря последнему имеет интеллект и может разговаривать).







Чудовище из древнеегипетской мифологии — крылатый лев с женским лицом и грудью. По легенде, Гера прислала Сфинкс в Египет для наказания — расположившись близ города Фив, Сфинкс задавал каждому прохожему загадку. Тех, кто не мог дать правильный ответ, убивал.







Дизайнер Пейшенс Филипс — героиня одноименного американского фильма, в чье ДНК были внедрены гены кошачьих.







Персонажи русских сказок — девушки с рыбьими хвостами. Завлекали одиноких юношей своей красотой в водоем и топили с целью женитьбы.







Поэт Гесидор описывал горгону Медузу как чудовище: «Вместо волос у горгон — шевелящиеся змеи, все тело покрыто блестящей чешуей, руки с острыми стальными когтями, крылья со сверкающим золотым оперением…» В русских сказках Медузы представали в виде злобных женщин с телом львицы и змеиным хвостом.







Полулюди-полукони греческих мифов. Обитатели горных лесов, отличаются буйным нравом и невоздержанностью. Иногда берут к себе на воспитание человеческих детенышей.








Человекобык по имени Астерий, рожденный критской царицей Пасифаей от противоестественной связи с быком. Жил в подземном лабиринте.







Разумное существо из японского фольклора. Имеет голову обезьяны, тело енота, лапы тигра и змеиный хвост. Может летать, шпионить и приносить неудачу.



Владимир ТИХОМИРОВ, Елена КУДРЯВЦЕВА

Фото: BOGDAN CRISTEL/REUTERS; SCOTT SADY/RGJ

Рис является основным продуктом питания примерно для трех миллиардов человек. Как выращивать это влаголюбивое растение в условиях грядущей засухи на 70% сельскохозяйственных площадей, неизвестно.

Институт, основанный при университете города Лос-Банос к югу от Манилы (Филиппины), вывел большое количество высокоурожайных сортов риса в ходе так называемой «зеленой революции» в сельском хозяйстве в конце 1960-х и начале 1970-х годов.

Бывший генеральный директор МНИИР Найл Брейди считает, что институт должен использовать биотехнологии для создания новых сортов, которые эффективно усваивают питательные вещества и оказываются стойкими к неблагоприятным условиям (засуха и др.), насекомым и болезням (это уменьшит потребность в пестицидах). Г-н Брейди понимает, что этому препятствуют политические причины: некоторые страны не доверяют биотехнологиям. «Но развивающиеся страны нуждаются в повышении урожайности сельскохозяйственных культур значительно больше, чем даже Соединенные Штаты, где биотехнологии активно применяются!» — восклицает Найл Брейди.

Гурдев Хуш, профессор Калифорнийского университета и бывший старший научный сотрудник МНИИР, согласен с этой точкой зрения: «Общественное мнение по поводу генетически модифицированных сельскохозяйственных культур не то, каким оно должно быть».

По оценкам института, к 2025 году 15-20 млн гектаров орошаемых рисовых посевов будут испытывать определенную нехватку воды.

В 2008 году площадь посевов генетически модифицированных сельскохозяйственных культур увеличилась на 9,4% — до более чем 120 млн га в 25 странах.

В свою очередь эмбриональные стволовые клетки обладают возможностью трансформироваться в любой тип живых клеток или тканей. Кроме того, их можно использовать для соматического клонирования путем вживления в яйцеклетку, лишенную собственного генного материала.

Китайские медики говорят, что теоретически их опыт означает возможность клонирования и других живых организмов на базе только лишь клеток кожи или даже других органов и тканей. Конечно, до того момента, когда такое можно будет проделать с человеком пройдет еще довольно много лет - здесь есть большое количество проблем как биологического, так и юридического характера.

По словам Цзэн Фаньи, руководителя исследования из Шанхайского института медицинской генетики, подобные опыты имеют крайне важное значение для развития медицины будущего. Таким же способом у человечества появится возможность сохранить редкие или уже исчезнувшие виды животных. То, что удалось сделать китайские исследователям - это лишь первый шаг в череде опытов с iPS-клетками.

по материалам cybersecurity.ru

В настоящее время в базе проекта 27 произведений. Каждый желающий может зайти на сайт и отправить свое собственное произведение. Если авторы проекта сочтут качество произведения приемлемым, то оно будет опубликовано на официальном сайте проекта.

По словам исследователей, на создание The Human Genre Project их вдохновила работа американского фантаста Майкла Суэнвика, который создал "Периодическую таблицу научной фантастики" (lexal.net/private/scifi/scifiction/periodictable.html). Она представляет собой обычную таблицу Менделеева, в которой каждому элементу посвящен короткий фантастический рассказ.

В частности, Шивер упоминает исследование, авторы которого "выключили" у мышей гены, кодирующие белки AC1 и AC8. Генетически модифицированные животные реагировали на повышение температуры, однако не чувствовали боли от формалина, нанесенного под кожу.

Биоэтик полагает, что в самом ближайшем будущем ученые обнаружат большую часть генов, ответственных за болевую чувствительность, и научатся "выключать" их. Такая модификация, по мысли Шивера, позволит сократить страдания сельскохозяйственных животных в течение жизни и во время забоя.

У этой идеи есть несколько недостатков. Во-первых, противников генетически модифицированных организмов не меньше, чем защитников прав животных. Противостояние этих двух групп людей может сильно затормозить выведение новых пород коров, свиней и домашней птицы. Во-вторых, отсутствие болевой чувствительности может негативно сказаться на жизни самих животных. Боль необходима живым существам как предупредительный сигнал о воздействиях, представляющих опасность для здоровья. При отсутствии такой "сигнализации" коровы или свиньи могут получить серьезные увечья и не заметить этого.

Проект по расшифровке генома стартовал в 2006 году. В нем принимают участие сотрудники 16 исследовательских институтов из 12 стран мира: Аргентины, Великобритании, Голландии, Индии, Ирландии, Китая, Новой Зеландии, Перу, Польши, России, США и Чили. Инициаторами стали ученые из Голландии, а обработка полученных данных и собственно восстановление последовательности проводились при помощи алгоритма, разработанного в Китае. Подробнее о технологии определения последовательности ДНК можно прочитать здесь.

Картофель является одной из самых важных сельскохозяйственных культур в мире. Во многих развивающихся странах он составляет основу рациона. Знание последовательности ДНК картофеля поможет ученым выводить сорта, приспособленные к выращиванию в различных условиях и устойчивые к паразитам.

За последние несколько лет по мере развития технологий определения последовательности ДНК генетики расшифровали геномы очень многих полезных человеку организмов. Так, были расшифрованы геномы сорго, риса, коровы, кукурузы и многих других.

Говоря упрощённо, она представляет собой смесь генной инженерии с селекцией, сдобренную возможностью синтеза принципиально новых генетических последовательностей из органических соединений.

Эта наука нацелена на множество практических секторов — от поиска и промышленного производства новых лекарств до получения биотоплива. Её рассматривают как следующий шаг генной инженерии в целом, поскольку речь идёт не просто об усовершенствовании организмов, но о конструировании фактически новых.

Ginkgo BioWorks основана пятью учёными из Массачусетского технологического института (MIT), собаку съевшими на манипуляциях с ДНК. Они отмечают, что в настоящее время большое количество как фундаментальных, так и чисто прикладных исследований, связанных с генной инженерией и синтетической биологией, тормозятся достаточно рутинными процедурами производства новых генетических последовательностей, которые затем внедряют в организмы (обычно — бактерии), далее производящие нужные белки или иные соединения.

Для разбивки и сшивания кусков генетических кодов учёные применяют специализированные ферменты. Сейчас в институтах и компаниях эту часть работ выполняют техники-лаборанты или аспиранты. И дело продвигается не слишком быстро, особенно если для опытов нужно получить сотни немного отличающихся версий кода. К тому же каждый раз применяются свои методы и тонкости, не подходящие для других случаев.

Ситуация напоминает зарю автомобилестроения, когда горстка мастеров вручную вытачивала оригинальные детали и вручную же собирала автомобиль, который никогда не будет в точности повторён. Это потом уже появились и точные чертежи с допусками, и стандартные для целой отрасли детали, и массовый выпуск легковушек на конвейере. Ginkgo BioWorks намерена совершить аналогичную революцию в биотехнологии.


По словам Тома Найта, принцип "кирпичиков" позволяет стандартизировать и автоматизировать процесс сборки кодов. Более того, такая стандартизация позволит разными научным группам проектировать и создавать оригинальные фрагменты кода, а третьим участникам работы, к примеру, быстро сводить их в одном организме (фото Ginkgo BioWorks).

Один из основателей компании — Том Найт (Tom Knight) – совместно с несколькими коллегами из MIT ещё в 2003 году разработал технологию стандартизованного сшивания блоков ДНК, названных "биокирпичами" (BioBrick, мы говорили о них (_www.membrana.ru/articles/global/2004/09/03/202100.html)).

Каждый такой "кирпичик" отвечает за синтез определённого белка и снабжён с двух концов молекулами-коннекторами, позволяющими легко соединять "кирпичи" между собой, словно элементы Lego.

Потому помещение новой компании заполнено машинами для проведения полимеразной цепной реакции (они меняют температуру в колбах по заданному алгоритму), роботами-манипуляторами для обращения с реактивами и тому подобной техникой.

"Думайте об этом как о быстром прототипировании в биологии. Мы делаем детали, тестируем их, а затем соединяем, — поясняет Решма Шетти (Reshma Shetty), ещё один из основателей Ginkgo BioWorks. — Теперь вы можете тратить больше времени на размышление о дизайне (организма), а не на тяжёлую работу по производству нужной ДНК".

Потенциальные покупатели серийных синтетических ДНК — промышленные химические и фармацевтические компании, а также академические институты. Для одного из частных заказчиков Ginkgo BioWorks, к примеру, делала сложный код, составленный из 15 генов и имеющий длину 30 тысяч оснований. Функция этого кода не разглашается.

Узнайте также о том, зачем химический гигант начал массовую продажу модифицированных крыс (_http://www.membrana.ru/lenta/?9601), познакомьтесь с машиной эволюции (_http://www.membrana.r...17/181500.html) и читайте о первой двойной трансплантации генома между надцарствами (_www.membrana.ru/lenta/?9555).

По итогам предварительного анализа полученных данных авторы смогли получить новую информацию о центромерах - регионах хромосом, необходимых для нормального протекания клеточных делений. Центромеры состоят из "корового" участка, окруженного повторяющимися последовательностями. Ученые не могут однозначно сказать, какие именно части центромер необходимы для их правильной "работы".

Оказалось, что центромера одиннадцатой хромосомы E. caballus отличается по структуре от центромер на остальных хромосомах. Вероятно, возраст ее образования не превышает 3 миллионов лет. Молодая центромера лишена блока повторяющихся последовательностей, однако их отсутствие не сказывается на ее функциональности. Исследователи предполагают, что повторы на центромерах возникали позже формирования "кора" и необходимы для более тонкой настройки их "работы".

Помимо помощи в поисках ответов на фундаментальные вопросы биологии, ДНК лошади может оказаться необходимой для поиска новых методов лечения болезней человека. Для лошадей и людей известно около 90 общих наследственных заболеваний.

В последние годы биологи расшифровали последовательности ДНК множества различных видов животных и растений. Например, в апреле 2009 года появилось сообщение о завершении секвенирования генома коровы. В ближайшее время ученые надеются узнать полную последовательность ДНК свиньи - на данный момент этот проект завершен на 98 процентов.

Микроорганизмы отличаются крайне высокой способностью к мутированию. Это качество привело к тому, что на Земле обитают бактерии, свойства которых люди могут использовать для тех или иных нужд. Так, недавно были найдены бактерии, способные использовать в качестве источника пищи канцерогенные углеводороды бензольного ряда.

Чтобы предотвратить подобную угрозу, две крупные биотехнологические компании - немецкая Geneart и американская DNA2.0 - объединились в коалицию и регламентировали свою деятельность правилами безопасности. Все поступающие к компаниям последовательности перед началом синтеза будут "пробиваться" по существующим генетическим базам на предмет совпадений с геномами потенциально опасных организмов. В число используемых источников сверки войдут государственные базы опасных организмов. В случае, если подобные совпадения обнаружатся, компании будут вправе отказать клиенту в услуге синтеза.

Компании, не входящие в новую коалицию, должны будут решить, применять ли в своей работе аналогичные правила безопасности или нет. Многие эксперты полагают, что в недалеком будущем принудить биотехнологические фирмы к использованию проверки на потенциальную угрозу могут правительства различных государств.

Гигантский размер генома был не единственной сложностью при расшифровке генома кукурузы. Как и у многих других растений, в ДНК Z. mays содержится очень много повторяющих последовательностей, функция которых на данный момент неизвестна. Смысловые последовательности составляют лишь небольшую часть генома кукурузы (всего злак содержит 32 тысячи генов). При секвенировании (определении последовательности ДНК) ученые сначала режут весь геном на небольшие фрагменты, расшифровывают их, а затем "собирают" обратно в единый геном. Повторы существенно усложняют эту задачу.

Большой коллектив исследователей из разных стран расшифровывал геном кукурузы четыре года. Стоимость проекта составила 30 миллионов долларов США. В начале прошлого года ученые сообщали о завершении черновой расшифровки.

Дополнительно к собственно определению последовательности ДНК ученые сравнили геном одомашненного сорта кукурузы B73 с геномом дикого вида. Исследователи обнаружили, что ДНК дикого вида приблизительно на 20 процентов короче и содержит меньше повторов, чем ДНК B73. Кроме того, биологи обнаружили несколько генов, которые есть только у одомашненного сорта. В их число попали гены, придающие растениям устойчивость к тяжелым металлам и различным неблагоприятным факторам окружающей среды.

Кукуруза является одним из самых важных сельскохозяйственных злаков. Знание ее полногеномной последовательности поможет ученым выводить более устойчивые и продуктивные сорта кукурузы. Ранее были расшифрованы геномы других значимых культур: картофеля, риса и сорго.

Кроме того, ученым удалось показать связь вариаций в гене, кодирующем рецептор этого гормона, с таким заболеванием, как аутизм, характеризующемся нарушением способностей человека участвовать в социальном взаимодействии.

Теперь ученые из Орегонского университета под руководством Сарины Родригес изучили связь вариаций в этом гене у здоровых людей с их способностью определять эмоциональное состояние людей. В своей работе с 192 добровольцами из числа студентов университета исследователи использовали так называемый тест на чтение мыслей или эмоций по выражению глаз. В этом тесте испытуемым предлагается к просмотру видеоролик на котором сверхкрупным планом представлено выражение глаз человека, тогда как остальные части лица остаются за кадром.

При просмотре каждого ролика ученые предлагают добровольцам выбрать один из четырех вариантов слов, описывающих эмоции. Необходимо выбрать слово, которое, по мнению участника эксперимента, наилучшим образом определяет выражение глаз на экране.

В ходе предыдущих исследований было показано, что люди, страдающие аутизмом, плохо справляются с этим тестом.

Проведя генетическое исследование каждого добровольца, ученые разделили их на две группы, члены которых имели одну из двух возможных вариаций гена рецептора окситоцина. Эта вариация заключается в замене одного нуклеотида - «буквы» ДНК - на другой и называется полиморфизмом rs53576. Оказалось, что при прохождении теста, люди с вариацией, содержащей «букву» G в гене, совершают в среднем на 23% меньше ошибок при определении настроения людей, чем их коллеги, имеющие «букву» А в гене вместо G.

При этом ученым не удалось выявить существенных различий в социальном окружении участников обеих групп. Иными словами, ученым удалось показать, что обнаруженная ими разница в способности людей определять эмоциональное состояние людей определяется не воспитанием или негативным опытом общения с другими людьми, а генетическими вариациями.

«Некоторые из нас от природы имеют способность быть более сочувствующими людьми, чем другие», - прокомментировала исследование Родригес, слова которой приводит Science Now, передает РИА

Захваченные элизией хлоропласты функционируют внутри ее тела в течение нескольких месяцев. До сих пор биологи не могли объяснить, как моллюскам удается поддерживать их в рабочем состоянии. У растений хлоропласты находятся под контролем их генома, однако элизии в течение жизни не подпитываются водорослями.

В последние несколько лет появились работы, авторы которых утверждали, что смогли найти у моллюсков гены водорослей, необходимые для стабилизации хлоропластов. Эти гены кодировали белки, отвечающие за синтез хлорофилла - особого пигмента, который является ключевым компонентом хлоропластов. В новом исследовании ученые решили проверить, могут ли моллюски синтезировать хлорофилл de novo, используя "инструкции" собственных генов. Элизиям, которые не поглощали водоросли в течение как минимум пяти месяцев, дали аминокислоты, помеченные при помощи радиоактивных изотопов. Если моллюск создает молекулы хлорофилла заново, то по крайней мере часть молекул пигмента будет также содержать радиоактивную метку (так как меченые аминокислоты являются единственным ресурсом для синтеза).

По утверждениям авторов, молекулы хлорофилла в изученных ими моллюсках содержали радиоактивные изотопы. Таким образом, как подчеркивают ученые, E. chlorotica содержит в своем геноме растительные гены. Однако с подобным выводом согласны не все коллеги исследователей. Критики работы утверждают, что метод проведения опыта не исключает возможности загрязнения клетками водорослей. Это означает, что синтез новых молекул хлорофилла контролировался ими, а не самими моллюсками.

В ДНК искусственных организмов будут введены маркеры, позволяющие однозначно идентифицировать его. DARPA также намерено предусмотреть "клеточный выключатель", задействование которого приведет к немедленной смерти организма. Каким образом это планируется реализовать, пока неизвестно.

Кроме того, DARPA намерено вложить 20 миллионов долларов в развитие синтетической биологии и 7,5 миллиона долларов в исследования по анализу и изменению генома.

По мнению профессора биологии Нью-Йоркского университета Дэвида Фитча (David Fitch), DARPA намерена применить иной подход к эволюции, представив ее не как цепь случайных изменений, а как единое направленное действие.

Описание BioDesign можно найти на 265-й странице 522-страничного проекта бюджета DARPA на 2011 финансовый год.

Авторы работы полагают, что генетическая разнородность бушменов обусловлена тем, что они являются потомками исходных популяций древних людей, сформировавшихся в Африке. Все остальные этносы произошли от одной группы мигрантов, покинувших африканский континент и расселившейся по всему миру (хотя в последнее время набирает вес теория о том, что в истории человечества было как минимум две крупных волны миграций из Африки).

Бушмены - один из немногих народов на Земле, который по-прежнему добывает себе пищу только охотой и собирательством. ДНК представителя банту - близкого бушменам народа, освоившего сельское хозяйство, позволит ученым выяснить, как образ жизни влияет на генетические особенности.

В своей работе ученые использовали не одну, а сразу три технологии получения полной последовательности ДНК, уточняется в пресс-релизе университета штата Пенсильвания. Проект поможет исследователям сравнить, насколько эффективна и точна каждая из технологий. Все последовательности выложены в открытый доступ, для того чтобы полученными в новой работе результатами могли воспользоваться ученые со всего мира.

В последнее время технологии работы с ДНК достигли беспрецедентного уровня развития. Благодаря новым методам ученые, например, смогли расшифровать полные геномные последовательности давно вымерших организмов. Так, была получены последовательность генома неандертальца, мамонта и тура. В начале февраля исследователи опубликовали работу, в которой описали, как они смогли расшифровать ДНК древнего гренландца, выделенную из нескольких волосков, которые застряли на костяной расческе.

Ранее анализ родственного древа тура и его потомков основывался на сравнении генома современных животных и лишь фрагментов ДНК первобытного быка. Теперь же учёные представили полностью завершённую последовательность (16 338 пар оснований) митохондриальной ДНК тура от археологически "достоверного" и очень хорошо сохранившегося английского образца.




Радиоуглеродная датировка костей данного тура показала, что им более шести тысяч лет. Это, к слову, на тысячу лет раньше, чем первые археологические свидетельства сельскохозяйственных животных в Великобритании. (Отметим, что начало употребления людьми молока рогатого скота не раз пересматривалось и недавно послужило предметом большого исследования.)

Сравнение новой последовательности с кодами современных быков должно помочь в уточнении родины домашних быков и коров. Один из авторов данного исследования — Керидвен Эдвардс (Ceiridwen Edwards) из генетического института Смёрфита в Дублине (Smurfit Institute, Trinity College) – полагает, что некоторое первенство Ближнего Востока перед Европой в одомашнивании быков обусловлено разницей в размерах взрослых особей. Представители более южной популяции были мельче и послушнее, и потому с ними было легче справиться, в то время как европейские Bos primigenius были крупнее, и люди просто не хотели с ними возиться. Однако так ли это было — ещё в точности неизвестно. (Детали секвенированного генома тура раскрывает статья в PloS ONE.)

Анализ ДНК A. pisum позволил ученым узнать некоторые особенности жизни насекомого. Выяснилось, что у гороховой тли отсутствуют отдельные гены, необходимые для синтеза аминокислот. Исследователи установили, что продукты этих генов A. pisum "заимствуют" у симбиотических бактерий, которые обитают в кишечнике тлей. Кроме того, у гороховых тлей нет множества генов, необходимых для защиты от тех или иных патогенов (например, вирусов и грибков). Ученые заключили, что в ходе естественного отбора тли приспособились к чрезвычайно быстрому и раннему размножению, поэтому неразвитая иммунная система не влияет на выживаемость тлей как вида.

Помимо чисто научной ценности анализ ДНК гороховой тли поможет разработать новые средства борьбы с этим насекомым, которое является одним из самых опасных сельскохозяйственных вредителей.

Совсем недавно вышла еще одна работа, проясняющая различные аспекты существования тлей. Группа исследователей построила математическую модель развития альтруистической и эгоистичной стратегий поведения в колониях тлей и на основе этих моделей описала "будни" сообществ этих насекомых.

В общей сложности в исследовании было задействовано 298 пар близнецов. Ученые показывали испытуемым множество фотографий лиц, снятых в разном ракурсе и при различном освещении, и просили запомнить как можно больше. Оказалось, что однояйцевые близнецы запоминают лица приблизительно с одинаковым успехом. У разнояйцевых близнецов такая корреляция менее ярко выражена. Эти результаты однозначно указывают на генетическую составляющую в узнавании лиц.

Недавно другой коллектив авторов опубликовал результаты исследования на сходную тематику. Специалисты изучали реакцию нейронов при узнавании какого-либо известного людям персонажа. Оказалось, что за восприятие каждого из них отвечает конкретный нейрон.

Пожалуй, наиболее любопытным стало выявление 807 генов, активность которых существенно меняется, когда птица поёт. Вообще же исследователи говорят об исключительно важном значении расшифровки генома амадины для нейронауки, причём новые данные помогут людям больше узнать о самих себе и решить кое-какие свои проблемы. В первую очередь речь идёт об общении и связанных с ним расстройствах, например о заикании и аутизме.

Напоследок заметим, что зебровые амадины среди прочего известны тем, что осознанно выбирают плохих певцов в качестве партнёров для спаривания и имеют в голове подобие нотных записей.

Авторы новой работы решили проверить справедливость обеих теорий, используя мух из рода Rhagoletis. Один из видов этих насекомых - яблочная муха Rhagoletis pomonella - буквально на глазах разделяется на два вида. Считается, что видообразование началось в конце XIX столетия, когда обитающие на американском континенте мухи приспособились оставлять свои личинки в плодах яблок (яблони были завезены в США в XVII веке). До появления новой экологической ниши личинки R. pomonella развивались исключительно в плодах боярышника. Постепенно мухи, облюбовавшие разные растения и практически не скрещивающиеся между собой, все больше и больше расходятся генетически.

Проведенный учеными анализ ДНК подтвердил, что геном мух, личинки которых развиваются на боярышнике, отличается от генома мух, перебравшихся на яблоки, не в нескольких локальных участках, а по всей протяженности ДНК. Пока авторы не исследовали, какие именно гены модифицировались.

Совсем недавно другой коллектив авторов представил доказательства, опровергающие другую распространенную гипотезу видообразования - так называемую гипотезу Черной Королевы. Некоторые СМИ писали, что эта работа заставляет отказаться от эволюционной теории Дарвина как таковой.

Несмотря на то что у бактерий Mycoplasma очень небольшой геном - около миллиона нуклеотидов - непосредственно создать его химически пока невозможно, так как цепи ДНК длиннее нескольких сотен тысяч нуклеотидов рвутся. Для того чтобы получить целый геном M. mycoides, исследователи сначала синтезировали его отдельные фрагменты (авторы назвали их кассетами), которые затем собирались в единую структуру. В качестве устройств для сборки ученые использовали клетки других бактерий и дрожжей, потому что ферментативные механизмы живых систем соединяют куски ДНК намного точнее, чем схемы, разработанные учеными.

После того как Вентер и его коллеги получили целый геном и проверили, что все кассеты соединились правильно и из ДНК не выпали большие фрагменты, они поместили его в клетки M. capricolum. По внешнему виду, параметрам поглощения питательных веществ и темпам роста полученные гибриды не отличались от "обычных" M. mycoides. В качестве дополнительной проверки исследователи выделили белки из созданных ими и появившихся естественным путем M. mycoides и сравнили составы полученных экстрактов. Они оказались практически идентичными.

Вентер и его сотрудники занимались созданием организма с синтетическим геномом не один год. Ранее они публиковали предварительные результаты этой работы: ученые отдельно получали полностью синтетический бактериальный геном, а также пересаживали "естественный" геном бактерии одного вида в клетку бактерии другого вида. В своей новой работе исследователи объединили эти результаты.

Помимо создания живых существ с искусственными геномами Вентер и его коллеги работают над проектом получения существа с минимальным геномом. Ученые последовательно вырезают из генома бактерий различные гены и проверяют, сможет ли она существовать без них. По мнению Вентера, минимальное число генов, которые могут поддерживать нормальные функции бактериальной клетки, составляет около ста.

Однако несколько лет назад ученые нашли в клетке множество молекул РНК, которые не задействованы ни в одном из названных выше процессов. Они синтезировались с участков ДНК, где не было никаких генов. Исследователи не могли объяснить их существование, так как не могли выяснить, какие функции выполняют эти РНК. При этом такие "странные" РНК синтезировались, по некоторым оценкам, с более чем 98 процентов ДНК, не кодирующей белки.

Загадочные молекулы были найдены при помощи технологии микрочипов. Этот метод заключается в следующем: на предметное стекло наносят множество последовательностей ДНК, которые покрывают какой-то большой фрагмент генома (или даже геном целиком). После этого на стекло наносят экстракт клеточных РНК и смотрят, с какими из нанесенных на стекло последовательностей они гибридизуются (то есть образуют прочную пару по принципу комплементарности). Такой способ позволяет быстро получать информацию об огромном числе молекул, однако у него есть один серьезный недостаток - клеточные РНК могут гибридизоваться не только с "правильными" мишенями на чипе, но также и с посторонними молекулами.

Авторы новой работы предположили, что огромное число "странных" РНК появляются именно из-за несовершенства метода. Чтобы проверить свою теорию, ученые исследовали клеточные РНК параллельно двумя различными способами - при помощи микрочипов и при помощи недавно изобретенной технологии потокового секвенирования (определения последовательности) РНК. Потоковое РНК-секвенирование - это значительно более "прецизионный" метод, чем технология микрочипов. По итогам сравнения исследователи выяснили, что для одного и того же клеточного экстракта микрочипы дают огромное количество "странных" РНК, а при РНК-секвенирование обнаруживаются всего несколько таких РНК.

Несмотря на то что молекулярная биология является одной из самых быстро развивающихся наук, ученые еще очень многого не знают о базовых принципах устройства клетки. Например, в прошлом году исследователи показали, что один из основополагающих принципов, утверждающий, что "считывание" генома с одной и той же "стартовой точки" идет всегда в одном направлении - оказался неверным.

"Мы должны быть абсолютно уверены в том, что установлено строгое государственное регулирование, защищающее окружающую среду и человеческое здоровье от этой потенциально опасной технологии. Мы пока далеки от понимания, как гены влияют на развитие жизни, но будет трудно предотвратить эксперименты в синтетической биологии Вентера, которые уже вторгаются в естественную экосистему и уклад человечества, свергая естественные проявления жизни", - говорится в заявлении этой международной организации со штаб-квартирой в Вашингтоне.

Многие экологи и правозащитники заявили по горячим следам, что правительство не готово к регулированию этой революционной сферы науки. Исследовательская "зеленая" организация ETC Group забила в набат, утверждая, что Вентер открыл "ящик Пандоры".

"Это квинтэссенция синдрома "ящика Пандоры" - как расщепление атома или клонирование овечки Долли. Мы все столкнемся с последствиями этого тревожного эксперимента... Он выдвигает новый круг проблем, к которому не готовы ни правительство, ни общество", - говорится в заявлении группы.

ETS также требует международного моратория на разработки в области синтетической биологии в частных лабораториях, полагая, что они могут нести угрозу жизни.

Объявление Вентера и его намерение открыто опубликовать все результаты исследования (Институт обратился за разрешением к регулятору) могут быть использованы во вред человечеству, полагают некоторые ученые, поскольку технология позволяет синтезировать и патогенные, то есть опасные для жизни, микробы.

Национальный научный совет по биологической безопасности вынужден был заверить, что "Синтия" не является новым биологическим оружием.

"Это не представляет дополнительной угрозы в виде создания биологического оружия", - заявил Пол Кайм, президент Совета и молекулярный биолог Университета Северной Аризоны.

Религиозные группы в США также подняли этический вопрос создания "искусственной жизни", полагая, что общество не готово воспринять прагматичное воссоздание "тайны бытия".

Доктор Исфахани сказал: " Для нас большая честь – клонировать животных. Мы очень надеемся, что в ближайшем будущем начнем клонировать овцу". Доктор также сказал, что Иран "ожидает блестящее будущее в области клеточных технологий", которые позволят "вырастить и заменить клетку любого вида". Исфахани также заявил, что его институт решил заняться исследованием проблемы возрастающего бесплодия среди иранцев и найти для нее решение.

По материалам: mignews.com

В роли ключевых элементов системы выступили комплиментарные нити ДНК (нити определённых последовательностей, подходящие друг к другу). Каждая из них представляла значение 1 (если присутствовала), и 0 (если отсутствовала).

Для непосредственного наблюдения сигнала, который нити демонстрируют на входе, израильские специалисты маркировали их флуоресцирующими молекулами, работающими только если каждая из ДНК присутствует в пробирке в одиночку. А когда на входе было две нити, они соединялись и их свечение гасилось. Таким образом получилась функция исключающего ИЛИ: выходной сигнал равен 1, только если на вход поступает один из двух исходных сигналов, но не тогда, когда они имеются оба или оба отсутствуют.

Практическое применение новинки для медицины было продемонстрировано сразу же: учёные связали логический вентиль с молекулой, инактивирующей тромбин – фермент, "сворачивающий" кровь. Также авторы считают, что развитие их работы может привести к созданию ДНК-компьютера, выполняющего элементарные арифметические операции.

Статья учёных опубликована в Nature Nanotechnology. Напомним, в Израиле несколько лет назад уже был создан ДНК-механизм, вошедший в книгу рекордов Гиннесса. Читайте также про ДНК-компьютер, обыгрывающий человека в крестики-нолики, и эксперимент с генетическими ключами и "ДНК-шкатулками".

Геном водорослей интересен для биологов не просто сам по себе. Его анализ поможет понять, что же именно должно было измениться в организме для того, чтобы он стал из простой колонии одноклеточных существ многоклеточным образованием.

Ряд уточнений

Для корректного представления результатов исследовательской группы из Бельгии, Великобритании, Германии, США и Франции необходимо сделать несколько замечаний:

- одноклеточные организмы и бактерии – далеко не одно и то же! Всякая бактерия одноклеточна, но не всякое одноклеточное – бактерия. У бактерий нет многих внутриклеточных структур, включая ядро клетки.

- долгое время на Земле существовали только одноклеточные. Если считать, что жизнь зародилась около трех миллиардов лет назад, то первые многоклеточные организмы возникли меньше миллиарда. Две трети всей истории биосферы – это эра одноклеточных.

- фотосинтез, о котором пойдет речь ниже, умеют проводить не только растения, но и бактерии. Но у бактерий внутри клеток нет специально предназначенных для этого образований, хлоропластов.

От колонии к организму

Даже бактерии могут расти вместе, образуя видимые невооруженным глазом колонии. Кое-где, например на берегах горячих источников, образуются даже сплошные бактериальные маты – толстые, до нескольких сантиметров, слои бактерий, которые покрывают землю и выглядят как слой плотного желе.

Но это еще не один организм, так как бактериальный мат можно разделить на отдельные бактерии без всякого для них ущерба. В то время как большинство многоклеточных существ такого обращения не выдержит – растения могут размножаться черенками, но из перемолотого в щепки дерева ничего вне специально организованных условий не вырастет. А про потерю конечностей у животных и говорить нечего: некоторые виды умеют их регенерировать, но у оторванного хвоста или обломанного когтя не вырастет новая особь.

Что заставило живые существа перейти к более сложному и уязвимому устройству? Почему, кроме одноклеточных организмов, которые могут жить практически где угодно (хоть в расплавленном асфальте), со временем возникли и довольно нежные и неприспособленные к экстремальным условиям виды многоклеточных? Почему в какой-то момент автономные клетки утратили способность к самостоятельному выживанию и приобрели узкую специализацию?

На первый взгляд все эти стоящие перед биологами вопросы едва ли не подталкивают к выводу о том, что эволюционная теория неверна: ведь не мог же "менее приспособленный" организм "придти на смену" более приспособленным бактериям и одноклеточным! Но обилие кавычек не случайно, так как на самом деле многоклеточность дала жизни ряд весьма существенных преимуществ, да и с появлением сложных организмов простые никуда не делись.

Многоклеточность дала возможность более эффективно использовать доступные ресурсы – одни клетки могут сосредоточиться только на добыче минеральных веществ, а другие только на фотосинтезе. Если проводить экономическую аналогию, то появление многоклеточных организмов равносильно разделению труда: кузнец и хлебороб в результате стали менее самостоятельны, но зато один пашет металлическим плугом вместо вскапывания земли мотыгой, а другой может есть хлеб вместо собранных кореньев и подстреленной дичи.

Промежуточное звено

Исследования бурых водорослей Ectocarpus siliculosus показало, что этот вид возник за счет слияния двух других водорослей – зеленых (группа Chlorophyta) и красных, относящихся к группе Rhodophyta. Последние стоит выделить особо, так как их ДНК уже прочитана и потому биологи смогли сопоставить генетическую информацию красных и бурых водорослей.

Это сопоставление позволило выяснить, что бурые водоросли унаследовали ряд генов, связанных с передачей сигналов между клетками. Причем не просто унаследовали, а передали дальше, так как те же самые гены ранее были найдены и у высших наземных растений. Зная то, когда появились различные гены, биологи смогут выяснить, что стало необходимым для появления многоклеточности. Прочтение генома бурых водорослей является важным шагом хотя бы потому, что эта группа растений стоит на пути от одноклеточных к сложным и привычным нам видам.

Наследование генов, связанных с обменом сигналами особенно интересно в рамках уже приведенной выше аналогии с разделением труда. Кузнец и пахарь могут договориться на словах о том, что один из них получит в обмен на свой труд, позже люди придумают деньги, а со временем развитие экономики приведет к производству микропроцессоров и появлению транснациональных компаний. Но клетки, очевидным образом, должны обходится сигнальными молекулами, которые позволяют точно скоординировать их жизнедеятельность в одном организме.

В перспективе, изучение механизмов кооперации между клетками может не только пролить свет на возникновение многоклеточных организмов, но и помочь в решении ряда вполне практических задач. Например, взаимодействие бактерий с клетками человеческого тела – тоже процесс, связанный с передачей сигналов. Более того, есть работы, в которых показано что некоторые болезнетворные организмы обладают способностью "кооперироваться" и нарушение обмена сигналами между бактериями способно сделать их более уязвимыми для лекарств.

Соответствующий проект изменений в правилах будет передан на рассмотрение в Европарламент в июле. А его предварительное обсуждение пройдёт на следующей неделе на встрече министров ЕС по охране окружающей среды. Предположительно, изменения вступят в силу через пару лет.

Согласно проекту, вводить запреты на ГМ-растения смогут не только отдельные страны, но и регионы в их составе. Кроме того, государства — члены ЕС будут обязаны предотвращать перекрёстное опыление ГМ-зерновых с обычными злаками, самостоятельно выбирая способ решения этой задачи. Правительствам также предоставят возможность определять целесообразную ширину межи между полями с различными злаками.

Представители экологической организации «Друзья Земли» одобряют инициативу, но опасаются, что изменение существующих правил позволит ряду стран, одобряющих «пищу Франкенштейна», культивировать больше трансгенных злаков. По мнению природозащитников, общество и окружающая среда будут защищены, только если предложение Брюсселя усилят общеевропейскими мерами по предотвращению ГМ-заражения человеческой пищи и кормов для животных.

Напомним, что Евросоюз одобрил для культивации несколько сортов генетически модифицированных растений, однако по сей день выращивается только кукуруза MON810, выведенная американской фирмой Monsanto, да и то не везде. Семь стран, включая Францию и Германию, запретили этот сорт, беспокоясь о возможном заражении нормальных злаков.

Подготовлено по материалам Франс Пресс.

Японские специалисты отмечают, что они не первые придумали состязание такого типа: с 2004 года под эгидой Массачусетского технологического института существует соревнование по генной инженерии iGEM. Однако, в нём конкурсантам предлагается самим выбирать, какие именно новые черты бактериям они будут придавать при помощи изменения ДНК. А вот в соревновании GenoCon судьи каждый раз будут давать всем претендентам конкретные задания.


Участники исследования по желанию могут сделать составленный ими код открытым для всех, но при необходимости судьи сохранят его в тайне, если авторы последовательности захотят запатентовать её и заняться лицензированием разработки (иллюстрация RIKEN).

Тема для первого конкурса выбрана такая: следует изменить генетический код растения Arabidopsis thaliana таким образом, чтобы оно удаляло из воздуха токсичные формальдегиды. Работы участников будут приниматься до 30 сентября, причём соревнование будет разбито на ряд этапов.

Сначала специалисты, придумавшие код-претендент, соберут его в виртуальном виде на сайте конкурса (подробности — в пресс-релизе RIKEN). Судьи выберут 20 или 30 наиболее перспективных геномов и тогда специалисты RIKEN или институтов-подрядчиков, изготовят реальные растения с этими спроектированными ДНК.

Этот салат устроители конкурса высадят в лаборатории в условиях высокой концентрации формальдегидов и проверят на выживаемость и способность перерабатывать вредное соединение.

Изучение ДНК верблюда поможет специалистам в исследовании таких полезных физиологических свойств, как, например, устойчивость к высоким температурам. Кроме того, у верблюдов очень высокоразвитая иммунная система, которая эффективно защищает их от различных заболеваний.

В последнее время ученые постоянно совершенствуют технологии расшифровки геномов (секвенирования), поэтому список видов, последовательность ДНК которых была определена, постоянно растет. Так, в апреле 2010 года был расшифрован геном лягушки Xenopus tropicalis - ранее специалисты не секвенировали геномы земноводных.

Рыба "Ryukin" была создана путем направленной генной модификации рыб с бледной кожей. "Так как эта рыбка растет дольше, вы можете наблюдать ее на протяжении своей жизни", отметил г-н Тамару. Он добавил, что новая, прозрачная рыбка может жить до 20 лет, а ее тело может вырасти до 25 сантиметров (10 дюймов) в длину, сообщает AFP. Прозрачная рыбка также увеличивает свой вес более чем на 2 кг (5 фунтов).

Сейчас специалисты завершили три этапа этого проекта. В ходе первого этапа ученые получили очень подробные сведения о "смысловых" участках тысячи генов - так называемых экзонах. Экзоны содержат генетическую информацию, которая непосредственно переводится на "язык" аминокислот, то есть на ее основе синтезируются белки. Помимо экзонов каждый ген содержит большие участки ДНК, которые никак не отражаются в аминокислотной последовательности, хотя и необходимы для правильного синтеза белков (их называют интроны).

Второй этап проекта "1000 геномов человека" заключался в получении подробных и надежных последовательностей ДНК шести человек. Геном каждого из них был "прочитан" несколько раз - в среднем, от 20 до 60. Люди, ДНК которых изучалась, являются родственниками, так что полученная информация поможет ученым исследовать изменения ДНК в семьях. Кроме того, расшифровывая геномные последовательности, исследователи намеренно использовали несколько существующих технологий и могли сравнить их эффективность.

В ходе третьего этапа были с меньшей степенью надежности определены последовательности ДНК еще 179 человек (в среднем каждый образец был "прочитан" четыре раза).

Проект "1000 геномов человека" стартовал в январе 2008 года и рассчитан на три года. Ожидается, что ученые потратят около 30-50 миллионов долларов, что относительно немного по сравнению со стоимостью проекта "Геном человека", в рамках которого была впервые получены полная геномная последовательность Homo sapiens -тогда на работы было потрачено не менее трех миллиардов долларов.

Ученые полагают, что такой генетический аскетизм связан с высоким уровнем специализации нательной вши - она обитает строго в одной экологической нише и использует единственный источник пищи - человеческую кровь. "Лишние" гены, которые позволили бы P. h. humanus приспосабливаться к иным условиям обитания, ей не нужны. Так, у вши очень мало генов, отвечающих за чувства вкуса и обоняния. Кроме того, анализ показал, что в геноме P. h. humanus по сравнению с другими насекомыми меньше всего генов, связанных с системами детоксикации. Этот результат означает, что в будущем будет возможно разработать инсектициды, способные убивать платяных вшей.

Помимо прочего биологи выяснили, что в теле вши обитает бактерия-симбионт Candidatus Riesia pediculicola, которая производит для нее витамин Б5. Для того чтобы лучше понять биологию платяной вши, ученые расшифровали и геном бактерии. Также как и в случае с P. h. humanus он оказался заметно меньше, чем у "родственников", ведущих свободный образ жизни.

Совсем недавно другой коллектив исследователей, анализировавший ДНК нательной и головной вши, смог уточнить время изобретения людьми одежды. Ученые пришли к выводу, что это произошло около 190 тысяч лет назад, хотя эти результаты противоречат данным более ранних исследований.

В результате уже через год после вылупления из икринки среднестатистический трансгенный лосось весит 1,34 килограмма против 663 граммов у обычного атлантического лосося. Товарного размера "рыба Франкенштейна" достигает уже к 18–24 месяцам, тогда как немодифицированным особям для этого требуется как минимум 30.

Представители Aqua Bounty надеются, что ветеринарные власти США дадут разрешение на использование икры ГМ-лосося для размножения уже в текущем году. Если их манёвр пройдёт успешно, то простой потребитель имеет все шансы встретиться с трансгенным лососем на прилавках уже в 2012 году.

Наиболее интересный момент здесь такой: если в супермаркетах генетически модифицированную рыбу будут обязаны помечать специальным значком, то в ресторанном меню никаких отметок законом пока не предусмотрено и посетители могут и не подозревать, что за рыбка находится у них на блюде.

Авторы новой работы обратили внимание, что на этапе формирования актинотрихии у эмбрионов рыб (биологи работали с полосатым данио - популярным модельным организмом) особенно активны два гена, кодирующие белки актинодин 1 и актинодин 2. Как выяснили ученые, эти белки совместно с коллагеном необходимы для формирования зачатков лучей плавников.

Чтобы проверить, действительно ли работа этих генов необходима для развития полноценных плавников, исследователи "выключили" их у эмбрионов. У рыб, оставшихся без актинодинов, образовались короткие плавники без лучей. При этом хвостовой плавник развился как обычно.

Проверка по базам данных показала, что гены, кодирующие актинодин 1 и актинодин 2, присутствуют в ДНК других костных рыб, в том числе слоновой акулы, которая практически не изменилась с момента своего появления на Земле (около 400 миллионов лет назад). В геномах амфибий, птиц и млекопитающих эти гены отсутствуют.

Недавно другой коллектив исследователей обнаружил еще один важный ген, который отвечает за различия между рыбами и более эволюционно продвинутыми существами. Исследователям удалось определить, какой ген необходим для развития четырехкамерного сердца - самого совершенного варианта этого органа. У рыб сердце двухкамерное, у земноводных - трехкамерное, в сердце птиц и млекопитающих четыре камеры. Вопрос с числом истинных камер у рептилий решен не до конца.

Проанализировав геномы тибетцев и хань, ученые обнаружили у первых мутации более чем в 30 генах, отвечающих за усвоение организмом кислорода. Одна из мутаций рядом с геном EPAS1, который иногда называют геном атлетов, встречается у 90 процентов тибетцев, но только у 10 процентов хань. Ген EPAS1 кодирует белок, принимающий участие в определении уровня кислорода в крови.

В том же выпуске Science опубликовано исследование другого коллектива ученых, которые также изучали мутации в человеческом геноме. Исследователи, проанализировавшие ДНК более тысячи долгожителей, смогли выявить 150 генетических изменений, характерных преимущественно для людей, продолжительность жизни которых заметно превосходит среднестатистическую.

Сравнение геномов многоклеточной водоросли Volvox carteri и ее ближайшей одноклеточной родственницы Chlamydomonas reinhardtii, показало, что многоклеточные организмы могли строить свои более сложные клеточные механизмы, в основном, из тех же частей, которые использовали их одноклеточные предки.

"Если вы мысленно представите себе протеины в виде деталей конструктора лего, то у Chlamydomonas уже был необходимый набор деталей", - рассказал Джеймс Юмен, доктор философии, доцент в лаборатории молекулярной биологии в институте Салка. "Вольвоксу не пришлось "покупать" новые детали, вместо этого, он мог экспериментировать с теми, которые достались ему в наследство от его предков".

В целом исследование, которое было опубликовано в журнале Science, приводит к выводу о том, что предки вольвокса претерпели довольно ограниченное количество изменений. "Мы предполагали, что встретим значительные различия в размере генома, числе генов, или размере семей генов, между Вольвоксом и Chlamydomonas", - сказал Юмен. "В основном мы были не правы".

Эволюция многоклеточности происходила множество раз, независимо друг от друга, среди разных ветвей родословных, включая животных, растения, плесень, а также зеленые и красные водоросли. "Данное преобразование - это одно из самых крупных эволюционных событий, которые сделали жизнь на земле такой, какой мы ее сегодня знаем", - заявил один из авторов исследования Симон Прочник, доктор философии. "Этому вопросу посвящены многие исследования и выдвинуто множество теорий, объясняющих отличия многоклеточных организмов, и их отличия от предков".

В большинстве случаев, переход от одиночного существования к коммунальному, происходил так давно (более 500 миллионов лет назад), что отследить генетические изменения очень сложно. На этом фоне, интерес представляет зеленая водоросль Вольвокс. Для этого семейства водорослей, переход к многоклеточности, проходил в виде серии небольших, потенциально адаптивных изменений, и на примере современных членов этого семейства, можно отследить прогрессивно увеличивающуюся сложность строения.

Вольвокс - самый развитый потомок этой ветви развития. Считается, что он развился из Chlamydomonas-подобного предка в течении последних 200 миллионов лет, делая эти два организма, привлекательными моделями для изучения эволюционных изменений, которые породили многоклеточность и клеточные модификации.

Чтобы собрать данные, для сравнительного генетического анализа, ученые выделили 138 миллионов пар оснований генома Вольвокса. Геном Вольвокса оказался всего на 17 процентов больше, чем ранее выделенный геном Chlamydomonas. Разница между этими геномами, сравнима с разностью между геномами человека и курицы.

Хотя размер генома немного увеличился, но число протеинов оказалось примерно одинаковым для обоих организмов (14 566 для Вольвокса и 14 516 для Chlamydomonas).

Оригинал (на англ. языке): Sciencedaily.com

Авторы новой работы провели генетический анализ животных, отстоящих очень далеко друг от друга на эволюционной лестнице. В их геномах искали последовательности ДНК, характерные для присутствующего у человека гена DAZ и его более древних вариантах BOULE и DAZL, найденных у других организмов. У людей мутации в гене DAZ приводят к бесплодию у мужчин (мутантный ген является причиной от 10 до 15 процентов всех случаев мужской стерильности).

Специалисты проверили на наличие "нужных" последовательностей представителей всех основных филогенетических групп организмов, в частности хордовых (человек, мышь, курица, акула), оболочников (асцидии), головохордовых (ланцетник), иглокожих (морской еж), полухордовых (кишечнодышащее существо Saccoglossus kowalevskii), губок, членистоногих, моллюсков.

Ученые обнаружили последовательности, сходные с последовательностью гена BOULE, у животных из множества групп организмов, включая кишечнополостных, ветвь которых отделилась от ветви, ведущей к человеку, около 600 миллионов лет назад. Ген BOULE не был найден у растений, грибов и губок (авторы отмечают, что отсутствие "нужной" последовательности у губок может объясняться тем, что единственный частично расшифрованный геном губки Amphimedon queenslandica неполон).

Специалисты показали, что этот ген задействован в сперматогенезе, а не в других процессах, проверив, где именно синтезируется кодируемый этим геном белок в организме мышей. Исследователи выяснили, что белок присутствует только в яичках, а при внесении мутации в ген BOULE здоровые самцы мыши не могли оставить потомство.

Недавно другой коллектив исследователей опубликовал еще одну интересную работу, касающуюся биологии сперматозоидов. Ученые объяснили, почему эти клетки обычно стремятся плавать по кругу.

Группа учёных из Рочестерского университета (США) и Университета Виктории (Канада) запротоколировала потрясающий процесс, в ходе которого бактерия селится в организме животного, предоставляет ему репродуктивное преимущество и затем передаётся по наследству! В соответствии с законом естественного отбора потомство такой особи со временем начинает превалировать в данной популяции.

Джон Дженике, первым вместе с коллегами описавший это явление, отмечает, что, возможно, оно распространено повсеместно, но проходит незамеченным.

Открытие может привести к разработке методов лечения с помощью внедрения в организм особых бактерий, защищающих человека от болезней. Не генами едиными...

Учёные наблюдали мушку Drosophila neotestacea, которую стерилизовал некий нематод. При появлении бактерий из рода Spiroplasma нематоды в мушках росли плохо и больше не могли саботировать производство яйцеклеток. Окинув уставшими глазами окрестности, учёные выяснили, что дрозофилы с этими бактериями распространены по всей Северной Америке, и их число растёт. В начале 1980-х симбионтов насчитывалось 10% среди мушек восточной части Соединённых Штатов, а к 2008 году — 80%. «Распространение Spiroplasma заставляет задуматься о скорости эволюционных изменений, происходящих подспудно сейчас и всё время», — говорит г-н Дженике.

Стоит отметить, что нематоды мучили заокеанских мушек не всегда, и дружба с бактериями — адекватный ответ, подоспевший довольно скоро после вторжения негодяйских червей в Северную Америку. Эволюция, не затронувшая генов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Подготовлено по материалам Futurity.

При помощи своей системы исследователи изучали, как происходит активация гена, кодирующего белок D1, который необходим для контроля клеточного цикла. Ученые работали с "обычными" и с генетически модифицированными клетками бактерий и одноклеточных организмов, имеющих ядро (эукариот). Модификации изменяли место, на которое садится фермент, синтезирующий мРНК, - это место называют промотор. Промотор - это не просто точка посадки фермента, он также регулирует динамику синтеза мРНК. В части клеток ученые заменили промотор на вирусный (то есть на промотор, в норме присутствующий в вирусных частицах), а в части - на человеческий.

Оказалось, что гены, находящиеся под контролем человеческого промотора, активируются "вспышками", длящимися относительно короткое время. С тех генов, работу которых контролировал вирусный промотор, мРНК считывались постоянно в течение длительного времени. Здесь можно увидеть четыре коротких видео, на которых ученые сняли результаты своих опытов с разными типами клеток.

Авторы новой методики полагают, что она поможет ученым на новом уровне изучать работу промотора. Несмотря на то что это один из ключевых элементов для понимания функционирования клетки, исследователи не знают еще многих его особенностей. Например, в 2009 году группа специалистов показала, что мРНК могут считываться в обоих направления от промотора - до сих пор считалось, что этот процесс является строго однонаправленным.

Ученые, в первую очередь, планируют искать в ДНК "ледяного человека" гены, определяющие развитие типичных болезней у современных людей. В частности, исследователей интересуют гены, связанные с диабетом, раком, болезнью Альцгеймера и другими. Если в геноме Отци обнаружатся "плохие" гены, то ученые смогут лучше понять генетическую подоплеку развития наследственных болезней.

Помимо решения медицинских вопросов исследователи смогут установить, нет ли у Отци современных родственников, и если есть, то где они живут. Такой анализ поможет ученым прояснить пути миграции древних людей.

Останки Отци были найдены немецкими туристами в Альпах на границе Италии и Австрии в 1991 году. Из-за уникальной сохранности останков изначально Отци приняли за недавно убитого человека и даже завели уголовное дело. В результате многочисленных исследований выяснилось, что древний европеец умер не своей смертью - на его спине была найдена отметина от попадания стрелы, а также след от удара тяжелым предметом, возможно, камня, выпущенного из пращи.

Долгое время исследователи не могли выяснить род занятий Отци - многочисленные амулеты и татуировки указывали, что он мог быть шаманом, но также имелись свидетельства, что "ледяной человек" был охотником или скотоводом. В последнее время ученые склоняются именно к последней версии.

Авторы новой работы изучали геном медузы Cladonema radiatum, которая обладает относительно развитыми глазами. Они не нашли в ДНК C. radiatum гена Pax-6, но зато обнаружили родственные ему гены Pax-a и Pax-b. Из этой пары координатором является Pax-a. Ученые вставили этот ген в ДНК мухи-дрозофилы и, активируя его работу только в отдельных тканях, смогли вырастить полноценный мушиный глаз в "неположенных" местах. Таким образом авторы доказали, что, раз Pax-6 и Pax-a взаимозаменяемы, они, с высокой вероятностью, имеют общее происхождение.

На данный момент не до конца ясно, как гены семейства Pax попали в геном медуз. Ученые не исключают, что медузы позаимствовали нужные им участки ДНК от водорослей динофлагеллят, а те, в свою очередь, взяли их от красных водорослей. Красные водоросли также приобрели эти гены путем заимствования от цианобактерий - лишенных ядра микроорганизмов, способных к фотосинтезу.

Недавно другой коллектив исследователей опубликовал работу, которая также может служить доказательством гипотезы об общем происхождении глаз у животных. Ученые показали, что пресноводные гидры - примитивные существа из группы кишечнополостных (медузы также относятся к этой группе) - обладают зачатками глаз, которые по структуре напоминают глаза высших животных.

Авторы новой работы решили проверить, не могут ли вирусы других типов также оставлять свои нуклеиновые кислоты в ДНК животных. Исследователи проверили геномы 48 видов позвоночных животных на наличие последовательности 5666 вирусов (это практически все известные ученым вирусы, не являющиеся ретровирусами). Ученые выяснили, что у 19 видов животных, включая Homo sapiens, сохранились последовательности геномов вирусов из двух семейств - борнавирусов и филовирусов. Они вызывают такие смертельные заболевания, как лихорадка Эбола и лихорадка Марбурга. На сегодняшний день не существует надежных методов лечения этих заболеваний, и смертность среди заболевших достигает 90 процентов.

С течением времени во встроенных последовательностях, если они не используются по прямому назначению, накапливаются мутации, однако в данном случае последовательности изменились очень мало. Тем не менее, некоторые мутации в вирусных фрагментах все же присутствовали, и, проанализировав их количество, ученые смогли оценить, как давно вирусные нуклеиновые кислоты проникли в ДНК позвоночных (метод оценки на основании числа накопленных мутаций получил название метода молекулярных часов).

На данный момент специалисты не могут сказать, почему именно эти два семейства вирусов оставили свои "следы" в ДНК позвоночных, каким образом они это сделали (для ретровирусов переписывание генома в ДНК хозяина является необходимым этапом, и у них существуют специальные системы, которые этим занимаются) и каков эволюционный смысл такого нетипичного для неретровирусов "поведения".

По одной из версий, встроенные вирусные последовательности могли защищать носителей от заражения полноценными вирусами. В пользу такой точки зрения косвенно свидетельствуют несколько фактов. Например, лошади, которые особенно уязвимы перед борнавирусами, не имеют их последовательностей в своем геноме, а у летучих мышей, способных передавать вирус Эбола, не заболевая, в геноме есть последовательности вируса Эбола.

До сих пор считалось, что O. amblystomatis обитают только снаружи от эмбриона, однако авторы новой работы показали, что это не так. Ученые исследовали икринки A. maculatum при помощи флуоресцентной микроскопии (этот метод позволяет видеть содержащийся в водорослях хлорофилл), а также туннельной электронной микроскопии. Оказалось, что водоросли находятся не только вне эмбриона, но также и в его клетках, причем каждую клетку водоросли окружают митохондрии саламандры. Митохондрии - это органеллы, которые производят для клетки энергию, используя для этого кислород и углеродсодержащие вещества. Таким образом, местоположение O. amblystomatis указывает, что саламандры прямо используют их для получения энергии.

Ученые не исключают, что водоросли могут передаваться эмбриону от матери - O. amblystomatis были обнаружены в яйцеводах взрослых самок саламандр, откуда они могут попадать в икринки. Кроме того, исследователи предлагают и другой механизм - водоросли могут заселять икринки на стадии, когда у эмбриона формируется нервная система. В этот момент происходит большой выброс содержащих азот отходов метаболизма, который должен привлекать водоросли.

Пока авторы не могут объяснить, как водорослям удается выживать в клетках саламандры. Иммунная системы позвоночных "настроена" таким образом, что она уничтожает любые клетки или ткани, не являющиеся собственными клетками или тканями организма. Ученые предполагают, что у саламандр может "работать" несколько иной механизм - эти животные способны отращивать себе новые конечности, и почти все клетки взрослых животных являются плюрипотентными, то есть могут превращаться в другие клетки организма. Из-за этой особенности клетки саламандр могут как-то иначе обучаться распознавать "чужаков".

Недавно ученые смогли обнаружить еще один необычный пример симбиоза - анализ ДНК паразитических ос показал, что выделяемые ими токсины представляют собой вирусные частицы нудивирусов - группы вирусов, заражающих членистоногих.

Авторы новой работы получили черновой вариант генома A. queenslandica и частично проанализировали его. Исследователи оценили, что в геноме губки содержится от 18 до 30 тысяч генов (для сравнения, в геноме человека около 30 тысяч генов). Ученые выделили 4670 семейств генов, которые являются общими для всех животных. Четверть из них - а точнее, 1286 семейств - так или иначе необходимы для поддержания многоклеточности.

В числе таких генов ученые нашли гены, которые отвечают за взаимодействие между клетками различных тканей и органов, гены, необходимые для работы иммунной системы (то есть для отнесения попавших в организм объектов к категориям "свой" или "чужой"), а также гены, которые требуются для осуществления контактов между нейронами. Все эти гены отсутствуют у близких родственников многоклеточных животных - одноклеточных существ хоанофлагеллят. Как отмечают ученые, новые данные указывают, что губки уже сделали первый шаг на пути к истинной многоклеточности, приобретя целый "сет" необходимых генов.

В прошлом году другой коллектив исследователей представил данные, указывающие, что губки могли возникнуть на Земле раньше, чем было принято считать до сих пор. Ученые обнаружили в древней породе следы, аналогичные тем, которые оставляют после окаменения современные губки. Подтверждение новых данных будет означать, что губки появились на планете на 200 миллионов лет раньше, чем предполагают специалисты. Еще одна группа ученых недавно сообщила, что им удалось обнаружить останки многоклеточных существ возрастом 2,1 миллиарда лет, хотя ценность этой находки признают далеко не все коллеги исследователей.

Расшифровка генома злака заняла один год - очень немного, особенно с учетом того, что пшеница обладает самым большим геномом среди всех живых организмов, ДНК которых была расшифрована. Геном пшеницы состоит из 17 миллиардов нуклеотидов - элементарных кирпичиков, из которых строится ДНК.

Знание полной последовательности ДНК того или иного организма позволяет ученым создавать его модификации, более устойчивые к болезням или приспособленные к определенным условиям. По сравнению с животными геномы растений отличаются значительно большими размерами и огромным числом повторов. Тем не менее, в последние годы по мере совершенствования технологий определения последовательности ДНК ученые смогли расшифровать геномы нескольких наиболее важных для людей растений, в том числе картофеля, кукурузы и сорго.

Знание полной последовательности ДНК позволит ученым выводить новые сорта яблок, приспособленные к определенным условиям или устойчивые к болезням и вредителям. В последнее время специалисты расшифровали геномы очень большого числа важных сельскохозяйственных растений - в их число попали, например, пшеница, картофель, кукуруза и сорго.

Определять последовательности ДНК растений намного сложнее, чем животных, так как растительные геномы обычно заметно больше и включают огромное количество повторяющихся фрагментов. Тем не менее, к настоящему моменту исследователи тратят на расшифровку относительно немного времени - так, последовательность ДНК пшеницы была определена за один год, а яблока - за два года.

H. saltator в природе живёт в небольших колониях. В случае гибели королевы опустевший трон занимают рабочие муравьи-победители. Исследователей всегда интересовал тот факт, что эти новые королевы (гамергаты) живут намного дольше своих бывших товарищей-рабочих.

В нынешней работе, опубликованной в Science, учёные находят в числе прочего объяснение этому казусу: оказывается, у гамергат повышается экспрессия белков, связанных с долгожительством, а также теломераз.

На примере же древоточцев, обладающих более сложной системой организации, учёные пронаблюдали и описали влияние степени выраженности генов, функционирующих в мозге. Исследователей поразило, что эпигенетические команды прямо определяют – "основную" или "подсобную" работу будет выполнять конкретный муравей.

Более подробно об исследовании можно прочесть в пресс-релизе Нью-Йоркского университета. Отметим, пока муравьи стали всего лишь вторыми (после медоносных пчёл) социальными насекомыми, чей геном расшифрован.

Проект по расшифровке генома птицы стартовал в 2008 году. Зная полную последовательность ДНК M. gallopavo, исследователи смогут выводить ее новые разновидности, а также разрабатывать лекарства, которые могли бы эффективно бороться с заболеваниями у индеек.

Индейка стала третьим важным для сельского хозяйства организмом, геном которого был расшифрован за последнее время. Ранее специалисты определили последовательность ДНК яблока и пшеницы.

Близорукость, признаком которой является размытость воспринимаемого глазом зрительного образа, часто начинается в детстве. Сейчас от нее страдает каждый третий взрослый британец. Однако появилась надежда, что в течение ближайшего десятилетия число близоруких начнет сокращаться.

Вызывающий близорукость ген обнаружили медики из лондонского Кингз-колледжа. Они убеждены, что на основе этого отрытия могут быть созданы лекарства, способные предотвращать искажения в росте глаза, которые вызывают это заболевание.

По мнению руководителя группы исследователей доктора Криса Хаммонда, через 10 лет близорукость можно будет лечить каплями для глаз.

«Мы уже много лет знаем, что наследственность является важнейшим фактором риска в случае близорукости», — заявил он.

Помогли близнецы

Специалисты из Кингз-колледжа в течение 12 лет изучали 4 тысячи близнецов. Им удалось идентифицировать ген RASGRF1, который имеет общие варианты у людей, страдающих близорукостью. Отдельное исследование в Голландии выявило второй такой ген, и доктор Хаммонд считает, что с этим заболеванием связано несколько генов.

Близорукость возникает из-за того, что глазное яблоко вырастает слишком большим и перестает правильно фокусировать свет. Большинство детей рождается дальнозоркими, но по мере роста их глаза начинают лучше видеть близко расположенные предметы. У детей и подростков, которые заболевают близорукостью, глаз продолжал рост сверх отведенных ему сроков.

Доктор Хаммонд полагает, что уже в скором будущем будут созданы лекарства, способные блокировать генетические пути, по которым идут сигналы о продолжении роста глазного яблока.

Это может привести со временем к резкому сокращению числа людей, вынужденных носить очки. В странах, где люди проводят много времени за чтением и компьютерным экраном, это особенно актуально.

Так, в Сингапуре 80% населения страдают близорукостью, что объясняется высокой нагрузкой на глаза в школьные годы.

Более трех миллионов британцев носят контактные линзы, и все большее число людей проходят лазерную коррекцию зрения.

Но, по мнению Карен Спарроу, сотрудницы Ассоциации офтальмологов, очки останутся с нами даже в случае полного успеха новых методов генной терапии.

«Даже если бы нам удалось справиться с близорукостью, останется дальнозоркость, а также возрастные изменения глаз, которые не корректируются даже лазерной хирургией», — говорит она.

До появления новых лекарств, основанных на недавнем открытии британских генетиков, пройдет немало времени. Они еще должны будут пройти серию клинических испытаний для устранения возможных побочных эффектов.

Из паутины можно делать канаты, по прочности не уступающие стальным. Однако пауки не производят материал в достаточном для таких задач количестве.

Напомним, что роскошное полотно, сплетённое из паутины мадагаскарских кругопрядов, потребовало "труда" миллиона членистоногих. А миллион шелкопрядов способен создать гораздо большее количество шёлко-паутины, отмечают учёные.




Нынешнее достижение генетиков – лишь шаг на пути к конечной цели. В планах: вживить шелкопрядам несколько генов паучьего шёлка. Кроме того, исследователи планируют выделить соответствующие гены у недавно открытого паука-кругопряда Caerostris darwini: производимые им нити были признаны самыми прочными в мире. Они в 10 раз крепче кевлара и в два раза – любого известного паучьего шёлка.




Коммерциализацией разработки займётся компания Kraig Biocraft Laboratories.

SNP (по-русски их иногда называют снипы) - это мутации, затрагивающие только один нуклеотид - элементарный "кирпичик", из которых составлена последовательность ДНК. Снипы очень часто бывают связаны с теми или иными характерными признаками (то есть один вариант ассоциирован с одним типом проявления признака, а другой - с другим), поэтому их удобно использовать для диагностики и сравнения последовательностей между собой. Подробнее о снипах и том, как ученые их используют, можно прочитать тут.

В ходе своей работы ученые обнаружили восемь миллионов ранее неизвестных снипов, а также идентифицировали SNP, встречающиеся менее чем у пяти процентов людей. В среднем, в геноме каждого человека содержится около трех миллионов снипов.

Помимо изучения SNP исследователи рассматривали и разнообразие в распределении генов. Оказалось, что около тысячи генов у большинства людей присутствуют не в одной, а в двух и даже более копиях, причем для 44 семейств генов такая "множественность" раньше была неизвестна.

На данный момент участники проекта расшифровали полногеномную последовательность ДНК 179 человек, а также изучили последовательности, кодирующие 906 генов еще у 697 людей. Кроме того, исследователи детально проанализировали ДНК шести людей из двух семей - африканской и европейской, проживающей в данной момент в США.

Проект "1000 геномов человека" был начат в 2008 году и должен продлиться три года. Его стоимость составит около 30-50 миллионов долларов. Для сравнения, на реализацию проекта "Геном человека" по получению первой полногеномной последовательности было потрачено не менее трех миллиардов долларов.

Синтетический микробиом может помочь сделать запах, который периодически источают человеческие тела, более приятным, так как именно микроорганизмы, обитающие в кишечнике, ответственны за избыточную выработку серы или метана.

Вентер также заявил о возможности изменять геном космонавтов с тем, чтобы они легче справлялись со сложностями космического полета. Например, бактерия Deinococcus radiodurans выдерживает (ее ДНК восстанавливается) уровень радиации в 7 тысяч раз больше, чем тот, что способен убить человека. Если ученые найдут путь переноса ее в кишечник человека, люди забудут о проблеме сильной солнечной радиации в космосе.

Для большинства людей все это звучит как фантастика, но это не так и реагировать на происходящее нужно уже сейчас. Известные общественные организации (которые в 2007 году уже выпустили доклад "Экстремальная генная инженерия") , опасаются, что все исследования в области новых направлений генной инженерии и применение их результатов будут отданы на откуп корпорациям и проходить без общественного контроля, как это уже происходит с трансгенными растениями.

Справка:

Биолог и бизнесмен Крейг Вентер в 1992 году создал Институт генетических исследований Крейга Вентера. В 2005 году Вентер создал компанию Synthetic Genomics. Сейчас он пытается запатентовать первый в истории человечества метод синтеза живого организма, т. н. Микоплазма лабораторная (Mycoplasma laboratorium). Этот организм, по замыслу создателей, содержит в своем геноме минимально возможный набор генов.

Личинками комаров питаются различные виды животных и птиц, в случае распространения стерильных мутантов, пострадает и вся пищевая цепочка. Кроме того, резкое исчезновение важного вида может привести к замещению другими насекомыми. В результате не исключено возникновение новых, еще более опасных болезней.

Попытка изменить свойства естественного биотипа мутантами производится впервые в истории. Искусственный вид стерильных комаров-самцов был выведен в одной из коммерческих лабораторий Оксфорда. В период с мая по сентябрь ученые выпустили более 3 млн бесплодных насекомых, которые должны спариваться с дикими самками комаров того же вида. Результаты последовали почти моментально. Уже в начале осени эксперты отметили снижение численности комаров на экспериментальных территориях почти на 80%.

Лихорадка Денге переносится комарами и считается заболеванием с высокой летальностью. При уксусе (а на человека «охотятся» исключительно самки) появляется лихорадка, мышечные и суставные боли, кровотечения и кровоизлияния во внутренние органы. В угрожаемых по данному заболеванию областях сейчас проживает более 2,5 миллиардов людей, сообщает ВОЗ. Врачи отмечают не менее 50 млн случаев заражения ежегодно. При этом ни специфического лечения, ни вакцины от лихорадки Денге нет. В отличие, например, от малярии, которая также распространяется комарами, вспышки лихорадки Денге непредсказуемы. К тому же, от этих насекомых не защищают традиционные противомоскитные сетки, так как комары активно передвигаются и питаются не только ночью, но и днем, в жару.

У всех изученных до сих пор животных рисунок расположения генов был более или менее сходным. Ученые полагали, что раз такая единообразная генетическая картина сохранялась в течение миллионов лет, то она может иметь существенное значения для живых существ. Новые данные указывают, что такая точка зрения может быть неверна, и расположение генов сохранилось в эволюции случайно.

Изучение генома O. dioica также может помочь ученым выяснить происхождение интронов - участков ДНК, разделяющих "смысловые" фрагменты в генах. Хотя интроны не кодируют белков или РНК, они зачастую несут важную регуляторную функцию. Из 5589 интронов изученного оболочника около 76 процентов не встречаются у других живых организмов. Анализ показал, что многие из интронов O. dioica являются копиями других интронов, которые позже были встроены в те или иные места генома. Не исключено, что именно таким образом появились интроны и у других организмов.

Недавно другой коллектив исследователей изучил ДНК еще одного необычного обитателя океанов - гигантского вируса CroV, геном которого является вторым по размеру среди всех известных вирусных геномов.

Генетический анализ показал, что животные, которых отнесли к виду Teuthidodrilus samae принадлежат к типу кольчатых червей - наиболее высокоорганизованной группе этих животных - и классу многощетинковых червей.

Тело слепого создания размером около девяти сантиметров покрыто длинными полупрозрачными белесыми выростами разнообразной формы, при помощи которых червь плавает. Всего выростов около 25 пар, и они делают T. samae похожим на кальмара. На голове кальмарочервя находятся еще десять структур, длина которых сравнима с длиной его тела. Ученые полагают, что с их помощью животное ощущает запахи и таким образом ориентируется в пространстве. T. samae питается "морским снегом" - мертвым планктоном, экскрементами и так далее, падающими сверху.

Ученые полагают, что кальмарочервь представляет собой переходную стадию от многощетинковых червей, обитающих на дне, к червям, населяющим толщу воды значительно ближе к поверхности.

Использование бактерий в качестве устройств хранения информации - идея не новая, она была предложена группой Бэнкрофта в 2001 году, а группа ученых Ячи занималась хранением информации в геноме бактерий с 2007 года. Ученые выяснили, что для того, что бы обеспечить надежное хранение данных необходимоы правильно подойти к используемому виду бактерий. Использование Bacillus subtilis обеспечит сверхнадежное хранение благодаря тому, что бактерии размножатся и сделают дополнительные копии данных, микроорганизмы Deinococcus radiodurans могут выдержать радиацию ядерного взрыва и сохранить при этом записанные данные.Кодирование информации в ДНК называется рекомбинацией ДНК и производится сложными методами генной инженерии. Для преобразования в генный вид информация подвергается перекодированию. Каждый байт информации, содержащий 8 бит, кодируется двумя четырехбитными последовательностями, соответствующими различным основам ДНК. Значение 0 соответствует аденозину, 1 - тимину, 2 - цитозин и 3 - гуанину. С математической точки зрения такие преобразования достаточно просты и понятны. После перекодирования информация подвергается сжатию с использованием алгоритмов Хоффмана и LZ77, что позволяет сократить объем информации и избавиться от повторяющихся блоков.

Используя современные технологии кодирования ДНК невозможно вместить достаточно объемную информацию в одну последовательность. Таким образом информация должна фрагментироваться, каждый фрагмент обрамляется специальными метками начала и контрольной суммой, позволяющей контролировать и корректировать ошибки (мутации). После этого начинается непосредственно сборка ДНК и ее внедрение в геном бактерий.Чтение информации, записанной биологическим образом, тоже является достаточно сложной операцией. Но, с появлением новых современных устройств и технологий это в будущем будет делаться гораздо проще.

Ну, и наконец можно привести несколько фактов. В одной бактерии вида E. Coli, а именно этот вид использовался командой iGEM, можно сохранить всего один килобайт информации. А в одном грамме живого веса содержится такое количество особей этого вида, что общее количество информации составит 931322 ГБ.

В основе новинки лежит полупроводниковый чип, который в реальном времени измеряет концентрацию ионов водорода, производимых в ходе репликации ДНК.

Разумеется, перед отправкой образца на анализ его нужно заранее подготовить, для чего служит набор реактивов, поставляемых вместе с машиной и докупаемых по мере необходимости.




После того как машина записала последовательность ионных сигналов, та переправляется на сервер, который по оригинальному алгоритму конвертирует эту информацию в последовательность пар оснований и возвращает её в виде файла, пригодного для дальнейшего анализа рядом доступных программ.

Вопреки названию "персональная геномная машина" не предназначена для медицинской диагностики по ДНК людей или терапевтических целей. Её рынок (во всяком случае пока) — научно-исследовательские организации.

Компания Life Technologies, известная своими собственными технологиями секвенирования ДНК, минувшим летом купила Ion Torrent, расширив тем самым спектр предлагаемого биотехнологического оборудования. Life Technologies сообщает, что Personal Genome Machine стоит около $100 тысяч.

По сообщению ученого, эмбрион был выращен на основе фибробласта трехмесячного буйволенка с добавлением модифицированных генов и пересажен в организм двухлетней самки. Через 300 с лишним дней родились "близнецы" детеныши буйвола. Выжил один детеныш весом 20,5 кг.

Напомним, что в настоящее время клонирование генетически модифицированных клеток стоит на передовой позиции в области биологических технологий в мире.

Анализ ядерного генома объёмом около 3 млрд «букв» позволил уточнить эти данные. Теперь исследователи говорят о том, что ДНК гоминина больше походит на неандертальскую, чем на человеческую, а разделение последовательностей ДНК неандертальцев и денисовцев произошло около 640 000 лет назад.

Полученный вариант расшифровки исследователи сравнили с известными геномами представителей 53 современных популяций и в одном случае обнаружили следы межвидового скрещивания. По утверждению авторов, меланезийцы, населяющие острова к северо-востоку от Австралии, получили от денисовцев от четырёх до шести процентов генетического материала. Если учесть, что свой след в геномах современных людей оставили и неандертальцы, общий вклад популяций эпохи плейстоцена возрастёт примерно до 8%.

В новой работе также представлено описание зуба, найденного в Денисовой пещере. В отличие от ничем не выделяющегося фрагмента фаланги, он имеет непривычно крупные размеры и напоминает (но не копирует) моляры Homo erectus и Homo habilis. Митохондриальные геномы, составленные по результатам изучения фаланги и зуба, оказались схожи. Несмотря на это, денисовцы не имеют статуса отдельного вида или подвида.

Ричард Грин (Richard Green) из Калифорнийского университета в Санта-Крусе подводит итоги исследования:



Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature.
(_http://www.nature.com...ture09710.html)

Подготовлено по материалам Nature News.

Учёные взялись за изучение белизско-венесуэльской культуры T. cacao, поскольку какао-бобы этого растения считаются одними из лучших в мире. Задачей было выяснить, какие гены отвечают за эти свойства. Кроме того, расшифровать геном данной разновидности какао проще (пока охвачено 76% ДНК) – на каждой паре хромосом присутствуют совпадающие копии большинства генов.

Ещё одна цель генетиков – определение "виновников" высокой восприимчивости растения к болезням, а также его невысокой урожайности. Чтобы получить наилучший результат на плантациях, фермеры часто выращивают гибриды разных сортов T. cacao. Генетические исследования должны упростить задачу.

Правда, пока выявлены лишь "подозреваемые" гены и работа носит скорее описательный характер. Учёные определили, какие гены отвечают за производство жиров, флавоноидов и терпиноидов, формирующих вкус шоколада, сравнили их количество с таковыми у других растений.

Вторая работа рассказала о лесной землянике. Оказалось, что геном ароматной "сестрицы клубники" по меркам растений довольно короткий (35 тысяч генов). Из расшифрованных короче лишь ДНК арабидопсиса. Это означает, что F. vesca может стать излюбленным объектом лабораторных исследований (с коротким геномом проще работать).

Уже сейчас учёные загадывают, что новые данные помогут улучшить вкус и аромат продуктов, поставляемых на полки магазинов. Речь не только о садовой землянике, но и о её родственниках: яблоне, персике, груше, вишне, малине и прочих представителях семейства розовые.

Так по вине ленивых читателей (не дочитавших ту статью до конца) родился "Миф об 1%" генетического различия Homo sapiens и Pan troglodytes, как его позднее назвал Йон Коген в своей статье в «Science» в 2007-м.

Были и другие эксперименты, которые, казалось бы, подтверждали сходство на 98,5 %. Но это была относительная цифра, поскольку сравнение проводилось только в кодирующих частях ДНК и только среди похожих генов с «заменой единичных оснований». Не брались в рассчет «вставки-удаления» и «повторы» в ДНК, поскольку тогда не представлялось возможным их сравнить. Последующие сравнительные анализы с применением новых технологий позволили уточнить данные.

В 2002 году Рой Бриттен, сравнив «вставки-удаления», обнаружил, что они увеличивают генетическое различие еще на 4%. С тех пор мнимая «идентичность» составляла менее 95%!

В 2006 году Мэтью Ханн с коллегами установил, что, «вставки-удаления» добавляют еще больше разницы, чем определил Бриттен — а именно 6,4% (то есть 1418 генов). Итого предполагаемое совпадение уменьшилось до 92-93%.

Ну и наконец, в 2008-м, была предпринята попытка провести сравнительный анализ огромных участков «повторов»(функция которых пока не до конца ясна), в результате которой выяснилось, что абсолютное сходство между ДНК человека и шимпанзе может составлять менее 90%.

Может показаться, что разница между 98% и 95% совсем незначительна, но если учесть, что ДНК человека состоит из 3 миллиардов пар оснований, тогда разница в 3% составит 90 миллионов пар оснований! И к тому же, как подтверждают многолетние исследования, на кардинальные различия между человеком и шимпанзе влияет разница не столько в самих генах, сколько в их экспрессии — то есть их участии в производстве белков. Тем не менее, нет ни единой причины преуменьшать разницу в последовательностях ДНК.

Справка из Википедии:

Кодирующие белок последовательности составляют менее чем 1,5 % генома. Не учитывая известные регуляторные последовательности, в человеческом геноме содержится масса объектов, которые выглядят как нечто важное, но функция которых, если она вообще существует, на текущий момент не выяснена. Фактически эти объекты занимают до 97 % всего объёма человеческого генома.

Сюда входят повторы, транспозоны и псевдогены.
В современной версии генома их функция выключена, и на эти участки генома многие ссылаются как на «мусорную ДНК». Однако существует масса свидетельств, которая говорит о том, что эти объекты обладают некоторой функцией, которая не вполне понятна на текущий момент.

Кодирование механизмов альтернативного сплайсинга, которые увеличивают многообразие синтезируемых белков, до конца не изучено.

Расшифровка генома дафнии в общей сложности заняла 10 лет. Ученые выяснили, что в геноме D. pulex содержится как минимум 30,9 тысячи генов - для сравнения, в геноме человека насчитывается около 23-25 тысяч генов. Исследователи показали, что многие гены являются результатом дупликации - то есть удвоения последовательности уже существующих генов. Этот процесс в ДНК дафний протекает, в среднем, втрое активнее, чем в ДНК других живых существ. Также D. pulex "неохотно" расстаются со старыми и зачастую неработающими генами - их содержание в геноме рачков также примерно втрое больше, чем в ДНК других организмов.

Ученые полагают, что большое количество генетического материала необходимо дафниям для того, чтобы оперативно реагировать на изменения окружающей среды. Множество различных генов представляют собой ресурс для мутаций - появляющиеся в них изменения позволяют D. pulex подстраивать свой организм под изменяющиеся условия.

Недавно ученые описали еще одно существо с необычным геномом - ДНК оболочника Oikopleura dioica устроена принципиально иначе по сравнению с ДНК других организмов. Разница касается расположения некодирующих и кодирующих белки и РНК и участков.

Он находится в сердце процесса генетической рекомбинации. Во время производства яйцеклеток и сперматозоидов хромосомы скрещиваются и обмениваются генами, которые вы унаследовали от мамы и папы. Эта перетасовка и есть источник генетической уникальности каждой особи. До сих пор никто не подозревал, что рекомбинация может играть роль в создании новых видов.

Прорыв произошел, когда выяснилось, что сей ген с прозаическим именем Prdm9 тоже участвует в формировании репродуктивной несовместимости между различными членами одного и того же вида.

История Prdm9 начинается в 1974 году. Молодой генетик Иржи Форейт, сотрудник Чехословацкой академии наук, занимался скрещиванием двух подвидов мыши — и вдруг обнаружил, что мужское потомство при определённой комбинации родителей не может размножаться. Дальнейшее скрещивание показало, что частичную ответственность за репродуктивную изоляцию несёт неопознанный ген. Это был первый ген видообразования, обнаруженный у позвоночных. И он до сих пор остаётся единственным.

Загнать виновника в угол пану Форейту и его коллегам удалось только в начале нового тысячелетия при исследовании мышиной хромосомы-17, содержащей всего шесть генов.

Между тем в Оксфордском университете эволюционный биолог Крис Понтинг занялся поиском генов, которые делают нас уникальными. К его удивлению, таковым оказался всё тот же Prdm9 — самый быстроразвивающейся ген в человеческой истории. Люди и шимпанзе отличаются более чем на 7% ДНК-символов в Prdm9, что в пять раз больше средней разницы между генами наших видов.

Но почему именно он, а не ген, который кодирует однозначно человеческие черты вроде языка или большого мозга? Вскоре Понтинг выяснил, что Prdm9 развивается с необыкновенной быстротой у всех представителей животного царства — от грызунов и анемонов до улиток и червей. Он не уникален для человека.

Тем самым Понтинг зашёл в тупик: ген, обладавший явной эволюционной ролью, одновременно связан с врождённым бесплодием. Бред! Но, быть может, стерильность — это лишь побочный продукт основной функции гена? Тогда что это за функция? И вновь ответ пришёл оттуда, откуда не ждали.

Генетическую рекомбинацию впервые описали около века назад, однако с 1931 года, когда лауреат Нобелевской премии Барбара Макклинток продемонстрировала механизм кроссинговера, это направление далеко не продвинулось. Лишь работа над секвенированием полных геномов возродила интерес к рекомбинации. В частности, учёных интересовало, где именно совершается скрещивание хромосом. Предполагалось, что это происходит случайно на всём протяжении генома, но вскоре удалось выявить «горячие точки» рекомбинации, в которых кроссинговер фиксируется в 80% случаев. В человеческом геноме таких точек по меньшей мере 25 тыс., но при создании яйцеклетки и сперматозоида активна только небольшая часть из них. Этот феномен имеет смысл, если «горячие точки» уводят кроссинговер от важнейших частей генома, ведь рекомбинация — это всегда своего рода нарушение нормальной структуры ДНК.

В 2008 году Джил Маквеан и Саймон Майерс из Оксфордского университета обнаружили, что около 40% «горячих точек» имеют одну и ту же 13-символьную последовательность ДНК (мотив). Раз есть замок, то должен быть и ключ, активирующий здесь процесс рекомбинации. В прошлом году этот ключ был найден тремя исследовательскими группами независимо друг от друга: как и предполагалось, им оказалась белковая структура «цинковый палец». А какой белок ею обладает? Вы угадали: наш старый знакомый Prdm9.

Открытие, которое сделали Джил Маквеан, а также Бернар де Масси из Института генетики человека в Монпелье (Франция) и Кеннет Пэйджен из Лаборатории Джексона в Бар-Харборе (США), позволяет объяснить, почему этот ген эволюционирует так быстро. Всякий раз, когда происходит кроссинговер, часть последовательности ДНК на границе разрыва теряется, стирая мотив «горячей точки», с которой связан белок Prdm9. Клетки ремонтируют эту дыру путём копирования последовательности из неповрежденной области другой хромосомной пары. Но иногда особь имеет этот мотив только на одной хромосоме, и тогда ремонт стирает «горячую точку». Следовательно, они должны исчезнуть одна за другой через несколько поколений. Очевидно, что этого не происходит, за что стоит благодарить Prdm9: любая мутация, меняющая «цинковые пальцы» белка Prdm9, просто меняет последовательность ДНК, с которой он связывается, постепенно создавая новый мотив «горячей точки».

Более того, ген Prdm9 создан для перемен. Кодируемый им белок имеет несколько «цинковых пальцев» (12 или 13 у большинства людей), кодирующие последовательности которых выстраиваются одна за другой (такая структура называется мини-сателлитом). По причинам, которые ещё не вполне понятны, мини-сателлиты необычайно склонны к мутациям, поэтому Prdm9 прекрасно оснащён для борьбы с эрозией «горячих точек».

Хорошо, роль Prdm9 в рекомбинации может объяснить его быструю эволюцию. Но как быть с видообразованием? Может быть, способность определять точки, в которых хромосомы обмениваются материалом, каким-то образом даёт Prdm9 власть делать определённые комбинации яйцеклетки и сперматозоида несовместимыми? Или же эти две способности объединились в одном гене по чистой случайности? Исследователи склоняются в пользу первой версии.

До сих пор никто даже не искал связи между Prdm9 и стерильностью у животных, помимо мышей. Мы знаем, однако, что различные группы людей имеют разные варианты Prdm9. У большинства европейцев, например, белок Prdm9 имеет 13 «цинковых пальцев», но у некоторых их восемь, а у других — восемнадцать. У мышей этого достаточно для получения стерильного потомства. Изменения в этом гене вполне могут вбить клин между различными частями человеческой популяции...

Подготовлено по материалам NewScientist.

В числе прочих геномов ученые обнаружили геномы гигантских вирусов из группы фикоднавирусов, которые паразитируют на водорослях. В ДНК фикоднавирусов авторы обнаружили вкрапления генетического материала, напоминающего ДНК вируса Sputnik, который паразитирует на других вирусах. Sputnik был впервые обнаружен в 2008 году - он обитал в клетках амеб, живущих в башенном охладителе в Париже, и для своего размножения использовал гены гигантского мамавируса, также живущего в амебах.

Тот факт, что геном большого вируса содержит фрагменты генома меньшего вируса (он был назван Organic Lake Virophag (OLV) - вирофаг Органического озера), указывает, что последний паразитирует на первом, и что эти два вируса долгое время сосуществовали вместе (для вирусов характерно "заимствовать" фрагменты ДНК друг у друга). Ученые полагают, что, сдерживая развитие фикоднавирусов, OLV способствуют размножению и процветанию водорослей.

С тех пор, как паразитизм среди вирусов был впервые обнаружен, специалисты нашли уже несколько примеров этого явления. Так, в марте 2011 года другой коллектив авторов описал вирус, названный Mavirus, который паразитирует на вирусах CroV - обладателях самого большого генома среди всех известных на сегодня вирусов. CroV поражают организмы Cafeteria roenbergensis, которые являются одними из самых распространенных представителей зоопланктона.

Исследователи не исключают, что родственные Sputnik вирусы-паразиты могут обитать по всему миру - ДНК OLV была обнаружена в коллективных геномных базах данных организмов, обитающих в другом антарктическом озере (Ace LAke), в лагуне Пунта Корморант (Punta Cormorant) на Галапагосских островах, а также в заливе Дэлавер.

Учёные предложили бороться с малярийным плазмодием, опрыскивая стены в доме грибом-мутантом. Против малярийного возбудителя, как и против всякого другого вторгшегося чужака, иммунная система вырабатывает специфические антитела. В своих экспериментах исследователи вводили в геном некоего широко распространённого гриба ДНК-последовательность человеческих антител против малярии. Малярийный возбудитель, как известно, использует москитов как промежуточного хозяина. И вот как раз споры этого гриба проникают в москита, в его кровеносную систему. Когда плазмодий начнёт размножаться, антитела не пустят его в слюнные железы насекомого и таким образом предотвратят заражение человека при укусе москитом.

В лабораторных условиях уровень малярийного возбудителя в москитах, которых «познакомили» с грибом-мутантом, падал на 85%.

Заражение грибом для самогó насекомого не проходит бесследно: гриб съедает москита изнутри, и тот погибает за пару недель. Этот же гриб (только безо всяких мутаций) используется в Австралии для обуздания саранчи, для которой он смертелен. Для человека гриб не представляет опасности, поэтому он считается хорошей альтернативой химическим инсектицидам вроде печального известного ДДТ. С другой стороны, это безопаснее, чем создавать мутантных москитов, которые будут отторгать малярийного плазмодия: насекомые летают, где им вздумается, а предсказать последствия освобождения миллиардов москитов-мутантов не берётся никто.

Но есть аргументы и против грибов-мутантов. Если даже не принимать во внимание традиционные вопли противников всего генетически модифицированного, остаются возражения чисто биологического характера. Одни из самых видных рассадников малярии — это Буркина-Фасо, Кения и Танзания. Как этот гриб будет чувствовать себя в Африке? Ему придётся выдерживать совершенно особенный климат — в частности, к примеру, от трёх до шести месяцев удушающей жары. Как он поведёт себя на стенах домов? Проверка боеспособности гриба-мутанта в Африке у исследователей в ближайших планах. Если их творение не выдержит жары, этот фантастический сценарий борьбы с малярией — к счастью ли, к несчастью — реализован не будет.

Подготовлено по материалам Ассошиэйтед Пресс.

В статье, опубликованной недавно в PLoS ONE, учёные описывают процесс получения трансгенных эмбрионов и состав полученного молока.

Они выяснили, что генно-модифицированные животные дают продукт, содержащий лизоцим (белок, защищающий младенцев от микробных инфекций), лактоферрин (белок, подстёгивающий работу иммунной системы) и альфа-лактальбумин. Кроме того, китайцы повысили жирность изменённого молока и приблизили содержание нужных веществ к норме грудного молока.

Ли и его коллеги полагают, что молоко от трансгенных коров так же безопасно, как и обычное. «Лет через 10 продукты, полученные от таких коров и напоминающие грудное молоко, будут на полках всех магазинов», — уверен профессор.

Однако с ним по тем или иным причинам готовы согласиться далеко не все учёные, медики и диетологи. Противники молока от клонированных коров отмечают, что в двух экспериментах, проведённых китайскими учёными, из 42 произведённых на свет телят выжили лишь 26. Десять погибли сразу после рождения, ещё шесть в первые шесть месяцев жизни. У животных были явные проблемы со здоровьем.

Молоко клонированных животных также необходимо проверять, проводить клинические испытания, так как возможно, что оно скрывает риски, о которых ещё ничего не известно, уверены европейские специалисты.

В Китае правила, касающиеся производства и сбыта генно-модифицированной продукции, не столь жёсткие. И учёные, скорее всего, продолжат создавать более-менее полноценную замену грудному молоку женщин. Хотя бы по той причине, что многие жители Азии страдают от непереносимости лактозы (молочного сахара).

Нынешнему достижению, несомненно, поспособствовала расшифровка генома коров, а также исследования, проясняющие историю включения в рацион молока животных и выявившие дату появления молока у млекопитающих. (Мы также рассказывали об опытах по получению человеческих белков из молока кроликов и мышей.)

Самосборка крупных молекул и умение ДНК находить комплиментарные молекулярные куски не раз использовались для построения из ДНК различных наноразмерных структур и устройств (можно вспомнить смайлики, логический вентиль и шкатулки с замками). Но в основном речь шла о жёстких неподвижных системах. Кольца из университета Гёте при определённых условиях могут свободно вращаться. Это делает их любопытными кандидатами на роль узлов молекулярных наномашин.

Для построения катенана авторы разработали такие последовательности нуклеотидов, которые обеспечивали сборку нужной «архитектуры» автоматически. Сначала два фрагмента ДНК в форме буквы С притягивались друг к другу так, что открытые их концы смотрели наружу, а потом ещё два меньших кусочка ДНК замыкали два разрыва.

Любопытно, что во время работы над обручальными кольцами из ДНК один из авторов этого проекта Торстен Шмидт (Thorsten Schmidt) женился. Свою работу он посвятил жене Диане, которая оценила придумку на должном уровне, поскольку работала вместе с мужем в одной лаборатории (ныне Торстен перешёл в Гарвардский университет, и, надо полагать, его супруга последовала за ним).

(Детали опыта изложены в статье в Nano Letters и пресс-релизе университета Гёте.)

На создание "генетического кода" у поэта ушло четыре года. Он добился того, что последовательность аминокислот в белке, синтезируемом с последовательности первой строки, можно превратить во вторую строку, используя другой код, где определенные сочетания аминокислот кодировали буквы алфавита.

Это не первый случай, когда исследователи кодируют при помощи ДНК те или иные слова. Ранее Крейг Вентер - одиозный ученый, принимавший участие в проекте "Геном человека" и создавший первый организм с искусственным геномом, "вписал" в геном этого организма свое имя и имена своих коллег.

При этом оказалось, что другие MTC-белки перенимают функции отсутствующих молекул и, помимо того, запускают цепочку реакций, положительно влияющих на стабилизацию генома и способность клетки удалять повреждённые и вредные белки. А в результате растёт продолжительность жизни клетки. (Подробности опубликованы в журнале Molecular Cell.)

О связи работы некоторых генов, регулирующих деятельность митохондрий, и процессах старения исследователи рассуждали и раньше. Но учёным ещё долго придётся разбирать все стороны этой сложной и неоднозначной связи. Повышенная активность клеточных «батареек», судя по ряду работ, обладает как негативным, так и позитивным воздействием на срок жизни и здоровье клетки.

Также генетики обнаружили, что описанный выше механизм контроля использует те же сигнальные пути, что активируются в случае ограничения потребляемых калорий (ранее было показано, что оно в той или иной степени способствует продлению жизни).

И, наконец, самое приятное — некоторые из выявленных шведскими учёными белков группы MTC имеются и в клетках человека. Авторы работы предполагают, что человеческие варианты указанных молекул играют аналогичную роль в регуляции наших собственных процессов старения. А значит, научившись регулировать активность MTC-белков, можно попробовать замедлить негативные процессы, связанные со старением и нарушениями в работе клеток (рак, болезнь Паркинсона и так далее).

По его словам, уже сейчас у них есть все данные о генах, отвечающих за те или иные особенности этого овоща. При помощи генной инженерии можно будет создавать более сладкие, менее подверженные воздействию внешней среды сорта. Однако в ближайшей перспективе исследователи планируют вывести генномоделированный сорт дынь, который окажется полезен при терапевтическом лечении заболеваний почек и печени у людей.

Кросби говорит, что его команда основывала свои исследования на частичных результатах, ранее достигнутых генетиками во Франции и Испании. "Мы взяли готовые результаты и добавили к ним итоги наших исследований", - рассказывает он.

Также в процессе генного анализа техасские ученые подтвердили, что дыня содержит все необходимые генные соединения и ферменты для природного производства сахара, витаминов Р и С, каротина, фолиевой и аскорбиновой кислоты, растительных жиров, минеральных солей железа, калия, натрия и клетчатки.

Так как биохимические реакции проходят не со стопроцентной точностью, в работе компьютеров из ДНК присутствует постоянный шум. Авторы новой работы смогли минимизировать его, "заставляя" свое устройство усиливать сигнал, вероятность которого превышает 80 процентов, а также ингибировать все сигналы, вероятность которых ниже 10 процентов. Это уточняется в пресс-релизе Калифорнийского технологического института, где работают ученые.

Пока компьютеры из ДНК несовершенны и работают только в лабораториях, однако ученые полагают, что такие устройства перспективны для использования внутри человеческого тела. Например, они могут оценивать концентрацию в крови того или иного вещества, и на основании полученного результата регулировать выделение лекарства, содержащегося в капсулах-переносчиках.

Программа будет междисциплинарной, чтобы стимулировать обмен идеями и методиками; DARPA не устраивает нынешнее положение вещей, при котором «исследования проводятся методом проб и ошибок» и «достижения успешных проектов не используются в новых». В результате «модифицируются только отдельные гены и конструируются лишь простые их последовательности».

Управление намеревается создать новые инструменты, технологии и методологии биоинженерии, отделить конструирование от производства и максимально ускорить цикл «дизайн — производство — тестирование», каталогизировать гены и биохимические процессы, чтобы создавать модульные организмы и биоматериалы по заказу (в том числе на основе «клеточных шасси», в которые легко интегрировать новые гены).

Чтобы заманить в «Живые фабрики» учёных и бизнесменов, 28 июня DARPA проведёт в Арлингтоне (пригород Вашингтона в Виргинии) мероприятие «День индустрии» (Industry Day), на котором посвятит участников в детали, поощрит их к обмену опытом и сотрудничеству. А мы (жители Сколковии) будем завидовать и побаиваться «живых систем с особыми свойствами», которые закажет Пентагон.

Подготовлено по материалам Wired и DARPA.

генетически модифицированных коров, производящих настоящее человеческое молоко. Им удалось извлечь фрагмент человеческого генетического кода и поместить его в телячий эмбрион, а эмбрион вживить корове. Появившееся на свет существо дает человеческое молоко.
Как утверждают товарищи, участвующие в непосредственном получении молока, то есть занимающиеся непосредственными надоями, это молоко имеет более насыщенный вкус, оно более сладкое. Это молоко обладает антибактериальными свойствами, она также развивает иммунитет. Как утверждает один из руководителей предприятия, они собираются накормить таким молоком голодающих, ведь оно содержит все необходимые для человека вещества. Если проекту удастся получит соответствующие разрешения от государства, продажа его начнется через три года.

видео:

Если соединить частицы при помощи одной нити ДНК, а потом добавить в систему комплементарную нить (то есть нить, которая может прочно соединяться с первой в двойную спираль), то по мере формирования спирали расстояние между частицами будет уменьшаться, так как двойная спираль жестче неспаренной нити и лучше держит форму. Уменьшение расстояние будет сопровождаться изменением плазмонного излучения.

Авторы новой работы создали плазмонную линейку более сложной конструкции. Она представляет собой пять пластин из золота, соединенных наподобие буквы "Н". Столбики буквы образованы четырьмя пластинами, а поперечная перекладина состоит одной пластины, оба края которой зажаты между пластинами, формирующими столбики.

Когда исследователи прикрепляли к плазмонной линейке какую-либо биомолекулу - например, белок или ДНК, расстояния между столбиками и поперечной планкой изменялись (все соединения линейки были гибкими),и соответственно изменялся спектр плазмонного излучения всей конструкции. В отличие от одномерных аналогов созданная авторами плазмонная линейка позволяетв фиксировать изменения, происходящие с конфигурацией различных частей бимолекул.

Недавно другой коллектив физиков сумел создать работающий спазер - устройство, которое производит плазмоны, некоторые характеристики которых "согласованы" между собой так же , как характеристики фотонов, генерируемых лазером.

Ученые прежде знали, что старые дрожжевые клетки не похожи на молодые. Дрожжи имеют нормальную продолжительность жизни примерно в 30 делений. Те клетки, которые являются производными, включают в себя накопленные ДНК-изменения, слипания клеточных белков и аномальные структуры ядрышка - кластера белков и нуклеиновых кислот, отвечающих за производства всех других протеинов в клетке.

Однако ученые не были уверены в каком из физических маркеров на самом деле заложен процесс старения. "Сейчас еще никто не знает, что представляет собой процесс старения. Мы знаем, что все эти вещи происходят, но мы не знаем, что в конечном итоге ослабляет клетку и делает ее больной".

Когда дрожжевые клетки начинают размножаться, они проходят специальный цикл клеточного деления - мейоза, который проходит через стадию производства спор. Исследователи обнаружили, что признаки клеточного старения исчезают в самом конце мейоза. "Вот здесь-то и происходит истинное омоложение", - говорит Амон.

Ученые обнаружили, что ген NDT80 активируется в то же время, что и происходит омоложение. Когда этот ген активизировался в старых клетках, которые не были предназначены для воспроизведения, они жили вдвое дольше, чем нормальные клетки.

В возрастных клетках с активированным геном NDT80 ядрышковые изменения полностью исчезали, что наводит ученых на мысль, что именно в ядре клетки начинаются и происходят основные процессы старения.

"Следующая задача - выяснить клеточные механизмы управления этими изменениями. Это открывает некоторые новые биологические принципы с точки зрения продолжительности жизни", - говорит онколог Научного центра Сиэттла в США Дэниэл Готтшлинг.

По его словам, белок, производимый геном NDT80, скорее всего, является фактором транскрипции, то есть он способен активировать другие гены.

Авторы новой работы расшифровали геномы двух животных - дьявола по кличке Седрик, отловленного на северо-западе Тасмании, и самку сумчатого млекопитающего Спирит, которая была найдена на юго-востоке острова. Седрик долгое время считался устойчивым к раку - инъекции двух линий опухолевых клеток не приводили к развитию болезни, однако после инъекции третьей линии он заболел. Животное умертвили в сентябре 2010 года. Когда специалисты обнаружили Спирит, она была при смерти из-за рака, и скончалась вскоре после того, как ее доставили в лабораторию.

Ученые сравнили ДНК Спирит, Седрика и ДНК клеток раковой опухоли Спирит. Исследователи обнаружили в геноме Седрика три мутации в генах, контролирующих деление клеток. Специалисты полагают, что эти гены могут хотя бы отчасти влиять на устойчивость животных к раку.

В настоящее время ученые пытаются спасти популяцию дьяволов, выращивая здоровых животных в лаборатории. Авторы новой работы показали, что генетическое разнообразие дьяволов чрезвычайно низко - оно составляет около 20 процентов от уровня генетического разнообразия людей. Резкое сокращение числа генетических вариаций стало следствием массового истребления дьяволов фермерами, которые опасались за свой скот.

Низкое генетическое разнообразие затрудняет работы по спасению популяции, так как все дьяволы родственны друг другу, несут похожие гены и, соответственно, приблизительно одинаково неустойчивы к раку. Изучив ДНК дьяволов, ученые смогут подобрать для скрещивания особей, которые максимально отличаются друг от друга генетически, что позволит им получить более устойчивую и стабильную популяцию.

При этом, когда авторы проанализировали гены, кодирующие нейропептиды (белки, регулирующие многие физиологические процессы в организме и, в частности, в нервной системе), они не обнаружили разницы между муравьями-листорезами и другими насекомыми. Исследователи ожидали, что эти белки у A. echinatior должны сильно отличаться.

Ранее другой коллектив исследователей, также занимающихся изучением листорезов, показал, что у этих насекомых были утрачены некоторые гены, которые у других муравьев контролируют синтез веществ, получаемых листорезами от грибов.

Автоматизированная технология позволила быстро пропустить эту культуру через интенсивный эволюционный процесс с искусственным отбором. Когда в населении кишечной палочки появлялись экземпляры, более стойкие к яду, их отбирали и помещали в среду с ещё более высокой концентрацией 5-хлороурацила. И так — на протяжении 1000 поколений.

В результате был получен штамм, который преспокойно использовал 5-хлороурацил как полноценную замену тимина. Анализ генома новой кишечной палочки показал, что там возникло много мутаций, которые, по всей видимости, и помогли бактерии приспособиться к галогенированию основания ДНК.

Авторы считают такую демонстрацию радикального изменения химии бактерии прекрасным примером приспособляемости жизни к самым разным условиям, а значит, хорошим подспорьем для экзобиологии.

Опыт в лаборатории удачно дополняет и полевые открытия, показывающие, что живые существа могут базироваться не только на тех соединениях, что мы находим в большинстве организмов. Тут следует вспомнить недавнюю сенсационную находку — бактерию на основе мышьяка. А вместе такие исследования открывают любопытные перспективы для пересмотра границ приспособляемости жизни на других планетах.

(Детали новой работы можно найти в статье в Angewandte Chemie.)

Кроме того, для голых землекопов характерен ряд физиологических особенностей - в частности, эти животные почти не ощущают боль, не заболевают раком и способны выдерживать крайне низкие концентрации кислорода. При этом продолжительность жизни H. glaber в десять и более раз превышает продолжительность жизни других грызунов.

Ученые рассчитывают, что знание последовательности ДНК голых грызунов позволит им выяснить молекулярную основу необычных свойств этих животных. Эта информация, в свою очередь, может пригодиться для создания лекарств, препятствующих развитию рака и препаратов, замедляющих старение.

Изучив химические взаимодействия, которые отвечают за кратковременную память и процесс запоминания у крыс, группа ученых под руководством Теодора Бергера из машиностроительной школы имени Витерби, разработала чип, который, с помощью электродов, способен улучшать и расширять их память. Чип способен сохранять нейронные сигналы. То есть, он функционирует как электронная карта памяти, позволяя крысам изучить большее количество информации и сохранять изученное в этом устройстве.

Описание доктора Бергера:

"Включите память и крысы начинают запоминать. Выключите и крысы забывают. Эти комплексные эксперименты впервые продемонстрировали, что, при знании нейронных кодов памяти, нейронные имплантаты способны в реальном времени идентифицировать и манипулировать процессом кодирования, восстанавливая и даже улучшая когнитивные мнемонические процессы".

В дополнение к этому, исследователи показали, что применение имплантата с электродами на животных с нормально функционирующим гиппокампом, позволяет улучшать память и способности обычных мышей.

Эксперименты команды, которые были опубликованы в работе под названием "Нейронные имплантаты коры головного мозга для восстановления и улучшения памяти", могут привести к разработке устройств, позволяющих вести полноценную жизнь больным, страдающим от болезни Альцгеймера, инсульта или повреждений мозга. Они уже работают над следующим шагом: созданием такого же прибора для обезьян.

Человеческое тело отвергает трансплантированные органы в несколько этапов: гиперостром этапе, остром, клеточном и хроническом. Корейские ученые говорят, что новая порода свиней представляет собой продукт дальнейшей генной инженерии свиней породы ксено (Xeno), которые были выведены в Корее в 2009 году и также адаптированные для трансплантации.

В 2009 году ксено смогли производить органы, не вызывающие отторжения на трех уровнях, сейчас была выведена порода, предотвращающая отторжение на четвертом уровне. В генном наборе новых пород отсутствуют некоторые ферменты, вызывающие гиперстойкий отказ у людей.

Новая порода способна производить в чрезмерном объеме кофакторы мембранных белков, помогающие предотвратить отторжение органов.

На сегодня в Южной Корее произведено около двух десятков особей свиней, пригодных для пересадки органов. До сих пор людям корейские ученые не пересадили ни одного органа генно-модифицированных свиней, так как пока на данную процедуру не было получено официального разрешения. Операции по ксенотрансплантации, когда органы от одного вида пересаживаются другому виду, представляют собой сложные медицинские процедуры. До сих пор в Корее медики трансплантировали несколько свиных почек, поджелудочных желез и печеней шимпанзе. Приматы способны жить с новыми органами.

Группе исследователей из Массачусетского технологического института (США) удалось создать такую мышь, печень которой частично работала «по-человечески». Учёные сделали клеточный коктейль: смешали гепатоциты и клетки эндотелия печени человека с мышиными фибробластами. Клетки эндотелия и фибробласты являются «службой поддержки» для гепатоцитов, занятых детоксикацией и обработкой различных соединений, попадающих в наш организм. Полученная смесь была помещена в планшет толщиной с контактную линзу, сделанный из особого геля. Образовавшийся 20-миллиметровый кусочек «печени» был подсажен в печень мышам.

Как пишут учёные в статье, опубликованной в журнале PNAS, пересаженный фрагмент подключился к кровеносной системе животного, поэтому между кровью и человеческой «печенью» происходил взаимообмен белками и химическими соединениями — и такие соединения метаболизировались вполне «по-человечески». (Мышиная печень, разумеется, продолжала функционировать, но учёные нашли способ, как отличить деятельность органа грызуна от работы пересаженного кусочка.)

Это не первая попытка создать гибридную печень, которая, находясь в организме животного, работала бы как у человека. Ранее мышам пробовали просто пересаживать человеческие гепатоциты, но этот метод слишком долог и непредсказуем: клетки человека быстро «ломались» в неродственном окружении, не в последнюю очередь — из-за деятельности мышиной иммунной системы, которая отторгала чужаков. Чтобы клетки успешно прижились, нужно было создать мышь с серьёзно подавленным иммунитетом. Кроме того, на получение животного с химерной печенью уходили месяцы. Новая технология, напротив, позволяет иметь в день до 50 мышей с печёночными «вставками». А полимерный футляр, в который заключены гепатоциты человека, не подпускает к ним иммунные клетки, поэтому фрагмент функционирует неделями даже у мышей с нормальным иммунитетом.

Изобретение должно помочь как при разработке новых лекарств, так и в изучении болезней вроде гепатита С, деятельность которого в организме до сих пор во многом является загадкой. Но в первую очередь учёным предстоит ещё раз перепроверить, можно ли доверять данным, полученным на небольшом пересаженном кусочке. Ведь человеческая печень состоит из куда большего количества клеток, и, возможно, за счёт этого её работа может отличаться от функционирования полумиллиона гепатоцитов, заключённых в гелевый футляр в печени лабораторной мыши.

Подготовлено по материалам Массачусетского технологического института.

Авторы новой работы опирались именно на свойство избыточности генетического кода. В своей работе они решили заменить все так называемые стоп-кодоны одного типа на стоп-кодоны, состоящие из другого сочетания нуклеотидов. Стоп-кодоны кодируют не аминокислоту, а один из "знаков препинания", которые необходимы ферментам для правильного считывания генетического кода. В данном случае этот знак препинания был точкой.

Большинство организмов задействуют три типа стоп-кодонов - ТАГ, ТАА и ТГА. Ученые заменяли все последовательности ТАГ (всего в геноме кишечной палочки Escherichia coli их 314) на ТАА. На первой стадии работы исследователи искусственно синтезировали 314 коротких фрагментов ДНК E. coli, в норме содержащие последовательность ТАГ - однако в новосинтезированных фрагментах ТАГ были заменены на ТАА. Чтобы вставить искусственные последовательности в геном бактерий, специалисты загоняли их внутрь клеток при помощи разрядов тока (это стандартная молекулярно-биологическая техника). В итоге ученые получили 31 линию E. coli, каждая из которых несла 10 модифицированных последовательностей, и одну линию с четырьмя измененными стоп-кодонами.

На следующей стадии эксперимента ученые добивались, чтобы все измененные стоп-кодоны оказались в геноме одной клетки. Исследователи последовательно "скрещивали" между собой бактерий из полученных на первой стадии линий - при этом бактерии обменивались генетическим материалом, и в некоторых случаях в этом обмене участвовали регионы ДНК, содержащие измененные стоп-кодоны.В итоге авторам удалось получить линию E. coli, у которой все стоп-кодоны ТАГ были заменены на ТАА.

Далее ученые вырезали из ДНК этих бактерий ген, кодирующий фермент, который распознает последовательность ТАГ как стоп-кодон. Таким образом исследователи получили организм, пригодный для того, чтобы последовательность ТАГ в его генетическом коде соответствовала некой новой аминокислоте - в предыдущих работах другие коллективы авторов уже создавали такие аминокислоты и необходимые для их считывания ферменты.

Технология, созданная авторами новой работы, в перспективе поможет ученым создавать организмы с несколько иным, чем у других живых существ, генетическим кодом. Теоретически, такие организмы будут устойчивы к вирусам, так как последние эксплуатируют белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина, "заточенный" под "правильный" генетический код. Использовать белоксинтезирующий аппарат клеток с измененным кодом вирусы не смогут.

В действительности, считывание инструкции по синтезу белка и собственно синтез происходит не непосредственно на ДНК, а на ее “зеркальной” копии – молекуле РНК, которая считывается с региона ДНК, содержащего информацию о том или ином белке.

При этом большинство живых существ используют только 21 аминокислоту, так что почти на каждую элементарную составляющую белка приходится несколько кодонов. Кроме того, три кодона не кодируют аминокислот, а отвечают за "знаки препинания", понятные считывающим генетический код ферментам. Пунктуация генетического кода ограничивается точками - натыкаясь на соответствующие кодоны (их называют стоп-кодонами), ферменты прекращают синтезировать цепь аминокислот, и готовый белок высвобождается. Большинство организмов используют три типа точек - ТАГ, ТАА и ТГА.

Функционально эти стоп-кодоны не отличаются друг от друга, но за их распознавание отвечают различные ферменты. Например, у кишечной палочки Escherichia coli фермент RF1 считывает инструкции прекратить синтез белка, закодированные в кодонах ТАА и ТАГ, а фермент RF2 - инструкции, записанные в кодонах ТАА и ТГА.

Как и в любом другом языке, знаков препинания в генетическом коде меньше, чем собственно букв. Соответственно, изменить значение какого-либо стоп-кодона проще, чем значение любой другой тройки нуклеотидов. Авторы новой работы решили заменить в ДНК E. coli стоп-кодоны ТАГ на стоп-кодоны ТАА - таким образом, все "точки" при считывании белка будут распознаваться одним, ставшим универсальным ферментом - RF2.

ТАГ - самый редкий стоп-кодоном в геноме E. coli, и он встречается там 314 раз. Процесс замены "точек", разработанный Фарреном Исааксом (Farren Isaacs) из Гарвардской медицинской школы, Питером Кэрром (Peter Carr) из Массачусетского технологического института и их коллегами, состоял из нескольких этапов. На первой стадии ученые искусственно синтезировали 314 коротких фрагментов ДНК E. coli, в норме содержащие последовательность ТАГ - однако в новосинтезированных фрагментах ТАГ были заменены на ТАА.

На следующем этапе работы специалисты "загоняли" эти кусочки ДНК в геном бактерий. Для этого ученые "пробивали" мембрану бактериальных клеток при помощи разрядов тока (это стандартная молекулярно-биологическая техника), и синтезированные ими фрагменты протискивались в образовавшуюся брешь и встраивались в геном. Технологию синтеза и встройки нужных последовательностей в геном бактерий авторы работы в Science создали ранее и назвали ее MAGE (Multiplex automated genome engineering - автоматизированное повторяющееся изменение генома).

В итоге ученые получили 33 линии E. coli, в каждой из которых 10 каких-либо ТАГ-кодонов были заменены на ТАА. Для того чтобы получить линию бактерий, у которой все стоп-кодоны ТАГ были бы заменены на аналоги, исследователи разработали технику под названием CAGE (conjugative assembly genome engineering - изменение генома путем конъюгативной сборки).

Ключевым словом в непонятном названии техники является слово "конъюгация" - этим термином биологи обозначают процесс обмена генетическим материалом у бактерий. У этих живых существ нет полового процесса, аналогичного половому процессу, например, у животных - бактериальные клетки просто делятся надвое, предварительно создав копию собственной ДНК. Однако иногда бактерии обмениваются друг с другом фрагментами своей ДНК - для этого клетки соединяются вместе, и одна из них передает соседке несколько генов.

Авторы добились того, чтобы бактерии передавали друг другу именно те фрагменты ДНК, в которых ТАГ-кодоны "исправлены" на ТАА. Так как ученые знали, какие именно стоп-кодоны заменены на аналоги в каждой из 32 линий, полученных по итогам MAGE, они смогли организовать обмен между линиями так, чтобы конъюгирующая клетка получала от партнера именно те фрагменты ДНК, которые у нее самой все еще содержат неизмененный кодон ТАГ. В результате каждого цикла CAGE количество замен ТАГ на ТАА в каждой клетке удваивалось. В конце концов ученые получили четыре линии E. coli, в каждой из которых около четверти всех ТАГ-кодонов были заменены на ТАА.

На следующих стадиях "скрещивания" из этих четырех линий можно будет получить одну, в геноме которой не будет ни одного кодона ТАГ (пока ученые этого не сделали). Если удалить из ДНК таких бактерий гены, отвечающие за распознавание стоп-кодона ТАГ, то эту тройку нуклеотидов можно превратить в код для какой-нибудь искусственно созданной аминокислоты. Вставка генов, которые кодируют ферменты, распознающие и синтезирующие эту аминокислоту, является рутинной операцией, тем более, что ранее в других лабораториях уже проводились подобные работы.

Зачем

Создание организмов с измененным генетическим кодом является не только занимательной "загадкой для ума", которую любопытно решить. Бактерии, использующие нестандартные сочетания нуклеотидов для кодирования тех или иных аминокислот (или "точек" при синтезе), будут устойчивы к вирусам, которые используют для размножения генетический аппарат бактерий. Вирус, инфицировавший такую искусственно измененную клетку, не сможет синтезировать новые вирусные частицы, так как белоксинтезирующий аппарат зараженной бактерии будет включать в вирусные белки неправильные аминокислоты.

Кроме того, используя технику CAGE, биологи смогут создавать организмы, синтезирующие аминокислоты, которые не встречаются в природе. Теоретически, это позволит создавать белки с новыми свойствами - хотя до сих пор ученым не удалось превзойти природу по способности конструировать эффективно и точно работающие машины из аминокислот.

Одно из основных преимуществ технологии CAGE - это ее дешевизна. Сами авторы сравнивают созданный ими алгоритм внесения большого количества изменений в геном живых существ с весьма затратной работой одиозного исследователя Крейга Вентера, который в 2010 году представил созданный сотрудниками его института организм с полностью искусственным геномом. Хотя многие специалисты сомневаются в практической ценности изысканий Вентера.

Впрочем, до массового использования технологии CAGE, например, в фармакологии, еще далеко. Заменить стоп-кодоны оказалось сравнительно легко, но удастся ли исследователям так же эффективно менять тройки нуклеотидов, кодирующие собственно аминокислоты - пока неясно. Но в любом случае созданная авторами техника массовой замены генетического материала окажется полезной ученым для проведения самых разнообразных молекулярно-биологических исследований.
Ирина Якутенко

Авторы новой работы проверяли, смешивались ли между собой современные люди и неандертальцы, исследуя последовательность ДНК женской половой хромосомы у жительниц всех пяти континентов. В общей сложности исследователи проанализировали 6092 хромосом и определили, что, в среднем, на X-хромосоме современных людей неафриканского происхождения содержится около девяти процентов неандертальской ДНК. Эти результаты указывают, что H. neanderthalensis и H. sapiens скрещивались между собой уже после того, как оба вида покинули Африку.

Итоги новой работы подтверждают результаты ранее проведенных исследований - по итогам расшифровки полной последовательности ДНК неандертальца ученые под руководством Сванте Паабо заключили, что H. neanderthalensis смешивались с современными людьми.

Возглавляемые профессором медицинской генетики из Кембриджского университета Мартином Боброу участники рабочей группы считают, что областью особого внимания должны стать попытки придания животным черт, составляющих человеческую сущность. А именно вмешательство в мозг и половые клетки, придание животным (человеческого) артикуляционного аппарата, человеческой мимики и кожного покрова.

Абсолютно неприемлема «гуманизация» (термин Герберта Уэллса, автора «Острова доктора Моро») приматов вроде шимпанзе, а конкретно — модификация клеток мозга, могущая породить обезьян с самосознанием (невозможно удержаться от предположения, что учёные воспитаны на классическом фильме «Планета обезьян»). Авторы доклада подчёркивают разницу между гуманизацией приматов и созданием лабораторных мышей с элементами человеческой ДНК, необходимых для исследования опасных болезней.

Теоретически возможные трансгенные животные, к примеру, с человеческой кожей находятся в пограничной зоне. В каждом исследовании, согласно докладу, необходимо соотносить реальную пользу (отдачу от медицинских экспериментов) от создания такого существа и страдания, которые будет испытывать животное, его соседи по клетке и работающие с ним люди.

Изучение доклада властями страны должно привести к разработке юридических актов и созданию экспертного совета при Хоум-офисе. Он же (вместе с Минздравом) должен своевременно заделывать прорехи в законодательстве и следить за его соблюдением. Авторы доклада рассчитывают, что Британия даст начало мировому процессу обсуждения и утверждения биоэтических норм при создании гибридов.

Дебаты наверняка будут долгими; так, сразу можно отметить, что уже в самой постановке проблемы проглядывает антропоцентризм. Учёные мужи напирают на «отвращение», которые люди будут испытывать к существам, частично являющимся людьми, и стараются оградить человеческую сущность от размывания и посягательств. Но было бы очень полезно, если бы кто-то дал этическую оценку модификации животных не за счёт «человеческого материала». Что делать, если животное наградят развитым мозгом, артикуляционным аппаратом, безволосой кожей, мимическими способностями и так далее, не используя человеческую ДНК или клетки?




Подготовлено по материалам Рейтер и Nature.

Феномен передачи информации между поколениями, не предполагающей изменений в ДНК-последовательности каких-либо генов, получил название эпигенетического наследования.

Исследователи из Совета по биологическим и биотехнологическим исследованиям (Великобритания) использовали в своей работе как раз растительную модель эпигенетической памяти, чтобы узнать, какие механизмы лежат в её основе. Один из главнейших инструментов эпигенетических процессов — это белки гистоны, которые работают упаковщиками-архиваторами ДНК в хромосоме. Гистоны определяют качество и степень упаковки генетической информации, от чего напрямую зависит активность того или иного гена: если ДНК с последовательностью этого гена плотно упакована, то ген неактивен, информация с него не считывается.

Учёным удалось найти ген FLC, от которого у модельного Arabidopsis thaliana зависит время задержки цветения в случае слишком долгой зимы. Согласно построенной математической модели, которая потом подтвердилась экспериментально, в каждой отдельной клетке этот ген находится в одном из двух состояний: он либо включён, либо выключен. Чем дольше холода, тем большее количество клеток выключают этот ген, и тем позже растение начнёт цвести.

Включение-выключение FLC, в свою очередь, определяется модификацией гистонов, которые сидят на ДНК в непосредственной близости от гена. Холода стимулируют метилирование одного из гистоновых белков по аминокислоте лизину. Модифицированный гистон плотнее «архивирует» участок ДНК с геном FLC, и чем дольше стояла холодная погода, тем в большем числе клеток прошла такая модификация. При этом инструкция к более плотной упаковке может быть передана клетке-потомку, в том числе и половой клетке. Подробно результаты исследований описаны в журнале Nature.

Эта работа, по словам коллег британцев, демонстрирует продуктивность синтеза биологических, физических и математических методов в изучении сложных проблем современной биологии и позволяет ещё на шаг приблизиться на молекулярном уровне к пониманию взаимоотношений между организмом и окружающей средой.

Подготовлено по материалам Совета по биологическим и биотехнологическим исследованиям.

Авторы новой работы сосредоточились именно на таких масштабных изменениях. Они разработали подход, который позволяет собирать из небольших фрагментов целые геномы практически в неизменном виде - то есть, с полным сохранением последовательности всех "букв" в том числе и на местах "стыков" мелких фрагментов. Ученые сравнили ДНК 106 людей, расшифрованную в рамках проекта "1000 геномов", цель которого - обнаружить все наиболее часто встречающиеся вариации в ДНК людей. Такие вариации нередко связаны с развитием тех или иных заболеваний.

Пока авторы не проводили исследований по выявлению возможной связи между крупномасштабными вариациями в геномах людей и теми или иными заболеваниями. Однако в настоящее время многие эксперты склоняются к тому, что подобные вариации могут нести так называемые скрытые наследственные признаки - то есть предрасположенность к чему-либо, не отраженная непосредственно в генах.

Исследователи полагают, что общий предок Тутанхамона и европейских мужчин, имеющих гаплогруппу R1b1a2, жил на Кавказе около 9,5 тысяч лет назад. Носители "фараонской" гаплогруппы начали миграцию в Европу приблизительно 7 тысяч лет назад.

Изучение гаплогрупп дает ученым информацию о том, как происходили миграции людей в древности. Кроме того, определенные гаплогруппы могут быть "сцеплены" с теми или иными заболеваниями, и анализ этой связи позволяет специалистам разрабатывать новые методы диагностики этих болезней.

Тутанхамон - сын фараона Эхнатона, который прославился своими религиозными реформами. Матерью Тутанхамона, вероятно, была родная сестра Эхнатона. Ученые полагают, что потомок близкородственного брака страдал от расщепления неба и, вероятно, от других заболеваний. Тутанхамон вступил на царство в возрасте 10 лет и правил до своей смерти, которая наступила приблизительно в 19-летнем возрасте.

Из клеток кожи мыши-самца, неспособного к воспроизводству, были получены клетки iPS. Из них, с помощью добавления специального протеина, выращены первичные зародышевые, так называемые примордиальные клетки, из которых впоследсвии формируются и сперматозоиды и женская яйцеклетка. Примордиальные клетки были пересажены в семенник бесплодного самца, после чего через 10 недель у него появилась сперма, клетки которой оказались способны к деторождению. Сперматозоиды были пересажены в яйцеклетку мыши-донора.

Оплодотворенная яйцеклетка была пересажена самке, после чего в положенный срок у нее родилось полноценное потомство. Более того, это потомство, в отличие от своего биологического отца, оказалось способно к деторождению: как сообщили, ученые у него уже появились внуки.

Достижение японских ученых может стать прорывом к решению проблем бесплодия у человека.

«Нам удалось сделать возможными более глубокие исследования по определению механизмов возникновения бесплодия у человека или возникновения генетических заболеваний», — заявил руководитель группы профессор Сайто.

Однако пока применение нового достижения для лечения бесплодия человека сталкивается с серьезной этической проблемой. Выращивание примордиальных клеток, которые можно превратить и в яйцеклетку, и в сперматозоиды, из iPS-клеток, выращенных из кожи одного и того же человека теоретически делает возможным рождение ребенка с участием только одного из родителей.

Впервые искусственные многофункциональные стволовые клетки неэмбрионального происхождения, так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells — iPS), способные формировать здоровые клетки различных органов, были получены профессором университета Киото Синъя Яманака в 2006 году.

Ученым удалось создать стволовую клетку из обычной клетки кожи человека. Это открытие сняло существовавшую до этого этическую проблему использования эмбриональных клеток человека и дало перспективы создания тканей и органов взамен поврежденных или утерянных вследствие болезни или травмы. Строительным материалом для этих органов и тканей станут клетки самого человека.

За четыре года с момента создания iPS-клеток, ученые, подвергая их различным воздействиям, научились выращивать клетки сердечной мышцы, кишечника, поджелудочной железы, сетчатки глаза, крови, кожи, а также нервные клетки. Главной проблемой, тормозящей использование таких клеток в медицине, по-прежнему остается высокий риск развития онкологических заболеваний.

Коллектив учёных под руководством Йена Диэри из Эдинбургского университета (Великобритания), изучил 549 692 однонуклеотидных полиморфизма ДНК 3 511 участников исследования, не находившихся друг с другом в родстве (обычно исследуются выросшие в разных условиях близнецы). Испытуемые проходили тесты и решали логические задачи. Учёные заявляют, что локализовали гены, в совокупности отвечающие за 40% индивидуальных различий в уровне «подвижного интеллекта» (способности формировать концепции и решать проблемы с использованием новой информации и новых методов) и 51% разницы в уровне «кристаллизовавшегося интеллекта» (объёма накопленных знаний, способностей делиться ими и решать проблемы, используя ранее усвоенные методы).

Однако, говорят исследователи, чтобы оценить влияние каждого из генов, нужно исследовать ДНК миллионов людей.

Дополнительные трудности при сопоставлении IQ и индивидуальных генетических особенностей вызывает то, что психология не относится к точным наукам; в частности, использованные в исследовании термины — из теории интеллекта Кэттелла — Хорна — Кэрролла. Некоторые специалисты считают, что для объективности результатов генетическую информацию разумнее сопоставлять с результатами сканирования мозга.

Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Psychiatry.

Подготовлено по материалам Ассошиэйтед Пресс.

По причине генетической мутации это потомство обладает способностью противостоять большинству из существующих ядов, используемых в домашних условиях.

Специалисты опасаются, что результатом появления новой породы станет потеря санитарными службами способности контролировать ситуацию и сдерживать рост численности грызунов в первую очередь в крупнейших европейских мегаполисах. Тем самым, по словам Би-би-си, многократно увеличивается опасность распространения опасных болезней среди населения. Не исключено даже появления чумы в масштабах, сравнимых с эпидемией «черной смерти» в Средние века, когда вымерли, по разным подсчетам, от 30 до 60 проц жителей тогдашней Европы.

Ученые сообщают, что быстрое увеличение числа мышей- мутантов отмечается сейчас в Испании и Германии.

Особое беспокойство у ученых вызывает опасность появления подобных мутантов среди крыс. «В Юго-восточной Азии существует 64 вида крыс, которые сейчас делят среду обитания в крупных мегаполисах, — отметил Кон. — В последнее время мы наблюдаем приток в этот регион крыс из Южной Африки.

Они добираются в трюмах кораблей и грузовых отсеков самолетов. В результате возникает опасность появления новых генетических мутантов, обладающих повышенной защитой от ядов».

Параллельно американцы установили, что T. princeps обладает самым коротким клеточным геномом среди живых организмов, не являющихся органеллами (есть и такие!) – в его составе всего 121 ген.


Учёные признают, что пока не понимают, как происходит координация всех процессов – слишком сложна существующая система (иллюстрация Current Biology).

Такое положение дел, скорее всего, обусловлено эволюцией симбиотических отношений. Бактерия, находясь в дружественной среде, постепенно избавлялась от собственных генов и соответствующих функций.

Нынешнее открытие укрепляет теорию, гласящую, что нечто подобное произошло много миллионов лет назад с митохондриями — органеллами, которые выполняют функции электростанций в клетках животных, а также с хлоропластами, отвечающими за процесс фотосинтеза в клетках растений. Когда-то они, считают биологи, тоже были бактериями-друзьями, взяли на себя часть метаболических функций и стали постоянными частями клеток хозяев.

Прежняя работа учёных была опубликована в журнале Nature, а нынешняя вышла в Current Biology.

Чужеродные антитела вводились с постепенным увеличением дозы. Артизанка называла происходящее с ней «митридизацией» — в честь знаменитого понтийского царя Митридата IV, который, как говорят, воспитал в себе иммунитет к ядам, ежедневно принимая их в небольших количествах. Любопытно, кстати, что, когда римляне зажали его в угол, он как истинный представитель античного мира попытался отравиться — и яд не подействовал.

Дабы лошадиные иммуноглобулины работали лучше, г-жа Лаваль-Жанте вставала на ходули в виде копыт и проводила «ритуал общения» с донором.

Журналистам она объяснила, что теперь чувствует себя «сверхмощной, сверхчувствительной и сверхнервной». «У меня было ощущение сверхчеловека, — добавила она. — У меня внутри было что-то ненормальное. У меня были все эмоции травоядных. Я не могла спать и чувствовала себя немного лошадью».




Художественная, простите, цель этого всего заключалась в том, чтобы художник (скажем так) в процессе перформанса переживал изменения не только психологического, но и физиологического состояния. В отличие от курильщиков опиума XIX века и любителей ЛСД века двадцатого художник XXI века уже не довольствуется изменённым состоянием сознания. Ему нужно изменённое тело.

Следует, правда, заметить, что в результате приёма наркотиков люди создавали литературу и музыку (позволим себе добавить, великую литературу и великую музыку), а здесь сам факт приёма чужеродных биологических веществ выдаётся за произведение искусства. В каком-то смысле тем же занимался Томас де Квинси, но только в каком-то смысле. Результатом жизни этого англичанина стала книга — жизнь, превращённая в искусство. А что стало результатом данного перформанса? Некие ощущения, которые, как показалось г-же Лаваль-Жанте, она пережила? Что нам до этого? Даже у искусства ради искусства должен быть зритель. Представьте себе, дорогой читатель, что в вашу дверь постучится человек и попросит вас поверить в то, что он сыграл на вершине Эвереста токкату Баха (никем, кроме неба и снега, не услышанную), после чего потребует считать его музыкантом.

«КЛ», конечно, очень толерантное издание, пока речь не заходит о мракобесии и лжи, но на этот раз на язык просится одно слово, и это слово — «грех».

Художники Art Orienté Objet уже давно практикуются в том, что они называют «биоартом». Например, однажды они воспользовались биоинженерной кожей в качестве холста для татуировок в виде животных.

Подготовлено по материалам Wired UK и We Make Money Not Art.

К сожалению, молекулы ДНК разрушаются с течением времени. 65 млн лет прошло с тех пор, как последний динозавр летал, плавал или ходил по земле, а ДНК редко остаётся нетронутой более 500 тыс. лет. По словам Джека Хорнера из Университета штата Монтана (США), известного палеонтолога и технического консультанта всех фильмов о парке юрского периода, ДНК динозавра ни разу не была обнаружена. Он и его коллеги в 2005 году смогли найти мягкие ткани тираннозавра, но они не содержали полезного материала.

Даже если когда-нибудь удастся отыскать ДНК динозавра, она будет находиться в плачевном состоянии: фрагменты кода, состоящие всего из нескольких пар оснований. К тому же наука не знает, как сшить эти фрагменты. Словом, секвенирование генома динозавров из окаменелой ткани или крови никогда не станет надёжным способом их возрождения.

Но генетики предлагают альтернативный путь. В последние годы несколько групп, работающих независимо друг от друга, начали «будить» спящие ДНК динозавров в одном из потомков — в курице, геном которой полностью секвенирован. Г-н Хорнер и его друзья собираются в конечном счёте получить курицу с зубами, чешуёй, хвостом и передними конечностями. По их мнению, это существо будет очень похоже на настоящего динозавра.

В 2005 году онтогенетики Джон Фэллон и Мэтт Харрис из Висконсинского университета (США) экспериментировали с мутантными куриными эмбрионами и заметили странные выросты на челюстях зародыша. «Шишки» оказались саблевидными зубами, которые были идентичны зубам эмбрионов аллигаторов.

Эти мутанты обладали рецессивным геном, который убивает плод до рождения. В качестве побочного эффекта этот ген включает другой, дремавший в эволюционной линии кур по крайней мере 70 млн лет, — древний ген зубов динозавра. Фэллон и Харрис создали вирус, который вёл себя подобно рецессивному гену, но не был смертельным. Когда вирус вводили в нормальные эмбрионы, у тех начинали расти зубы.

Затем палеонтолог Ханс Ларссон из Университета Макгилла (США) обнаружил, что на раннем этапе развития куриного эмбриона у зародыша есть хвост. В определённый момент генетический переключатель делает сальто, и хвост исчезает. Г-н Ларссон и его коллеги отчаянно пытаются заставить хвост вернуться, но пока безуспешно.

В том же ключе куриные эмбрионы в конечном итоге можно наделить другими чертами далёкого предка.

Сколько же осталось ждать? «Ну, это зависит от финансирования, — говорит г-н Хорнер. — Мы ещё не победили рак, так что едва ли проект по возрождению динозавров сможет получить что-то от тех и без того скудных отчислений, которые идут на научные исследования. Впрочем, какой-нибудь частный инвестор может решить, что это круто, и тогда...»

Подготовлено по материалам LiveScience.

Но биологам этого разнообразия, видимо, недостаточно, а потому генные инженеры пробуют «расширить палитру». Они изменили ДНК червя таким образом, чтобы в дело пошла 21-ая искусственная аминокислота.

Для того чтобы обмануть существующие клеточные механизмы, необходимо заменить кодоны, трёхбуквенные последовательности нуклеотидов, кодирующие информацию о том, какую аминокислоту нужно вставлять следующей при строительстве белка.

Специалисты исследовательского института Скриппса (The Scripps Research Institute) ещё в 2003 году показали, что кодоны можно заменять по своему усмотрению, а недавно другая международная группа создала инструмент для масштабного редактирования генома.

Клетки читают и встраивают искусственные аминокислоты в новые белки, не подозревая о подмене. Но обкатать технологию удалось только на бактерии E. coli. Теперь же в лаборатории создан модифицированный червяк.

На свет появились биологические молекулы, не свойственные данному организму, пишут учёные в статье в Journal of the American Chemical Society.

Играя с кодонами и аминокислотами, биологи пытаются создать белки, которые, по мнению учёных, будут оставаться под их полным контролем и позволят им при помощи света или определённых веществ включать и выключать нужные клетки и молекулы.

Кстати, на всю работу у учёных ушло полтора года – не так уж и много, если вдуматься. И вполне возможно, что метод со временем получит широкое распространение, а его авторы — Нобелевскую премию. Напомним, что в 2008 году её дали учёным, открывшим зелёный флуоресцирующий белок медуз, который ныне используется биологами повсеместно.

Тем не менее результаты работы учёных из Рокфеллеровского университета (США) до некоторой степени опровергают такую точку зрения.

Исследователи изучали нематоду Caenorhabditis elegans, более полувека являющуюся одним из самых популярных модельных объектов в молекулярной и клеточной биологии. Жизненный цикл нематоды осуществляется двумя путями. Либо личинка взрослеет за три дня, после превращения во взрослую особь размножается и через две недели естественным путём погибает, либо развитие червя тормозится, и он входит в стадию «спящей личинки». В этом состоянии нематода может просуществовать без пищи несколько месяцев, пережидая неблагоприятные условия вроде изменений температуры или истощения пищевых ресурсов. Последнее может наступить, например, из-за перенаселения, и у C. elegans есть специальные рецепторы для распознавания феромонов, которые сам же червь и выделяет. Если количество феромонов вокруг зашкаливает, развитие переключается на долгий путь, через стадию «спящей личинки».

Пару лет назад учёные заметили, что лабораторные C. elegans почти утратили способность впадать в личиночную спячку. Даже в условиях перенаселения нематоды продолжали превращаться во взрослых червей через три дня. Очевидно, в лабораторных условиях даже очень большому количеству нематод нет смысла беспокоиться о пище. Поэтому за 50 лет безбедной «научной» жизни вид разучился впадать в спячку, вызванную перенаселённостью.

Исследователям удалось найти два гена, которые имели отношение к рецептору пресловутого феромона: мутации в них привели к неспособности червей впадать в личиночную спячку. Для сравнения были проанализированы гены другого штамма C. elegans, который готовили к полёту в космос, специально выращивая в культуре с высокой плотностью особей. За четыре года червь-«космонавт» утратил альтернативную стадию «спящей личинки» — из-за мутации в тех же генах, что и его штамм-собрат.

Затем исследователи взяли уже не другой штамм C. elegans, а другой вид нематод — C. briggsae. Он также используется в лабораторных экспериментах, но от стандартного C. elegans его отделяют миллионы лет независимой эволюции (пути двух видов разошлись 20 млн лет назад). Предположительно, их гены должны были успеть довольно сильно измениться. Но оказалось, что у C. briggsae стадию спящей личинки выключили примерно те же мутации, что и у другого вида. Рецептор феромона находился у него под контролем весьма близких генов, хотя и не идентичных C. elegans.

Результаты исследований учёные представили в журнале Nature.

Иными словами, в течение 20 млн лет оба вида эволюционировали довольно сходным образом, и по изменениям в одном можно предсказать изменения, которые произошли — или произойдут — у родственного ему. Стадию «спящей личинки» у нематод контролируют до сотни генов; теоретически выключение любого из них может привести к её исчезновению. Но многие из этих генов влияют на целый ряд биохимических и физиологических процессов, в то время как гены рецепторов феромона больше ничем в принципе не заняты и могут быть безболезненно выключены.

Исследователи называют это общим правилом эволюции: чем меньше функций у гена, тем больше вероятность его исчезновения из генома. Они убеждены, что это правило можно распространить на все живые организмы, хотя, чтобы убедить в своей правоте научное сообщество, придётся проделать ещё множество экспериментов.

Подготовлено по материалам ScienceNOW.

На мероприятии TEDxNASA@SiliconValley организация TED, помогающая людям с хорошими идеями делиться ими с миром, небезуспешно попыталась втянуть лучшие умы в «зелёный» дискурс. Как выяснилось, у «технарей» из НАСА и Силиконовой долины есть масса полезных соображений о том, как спасти планету и не только её.

На встрече был и знаменитый биолог, глава института имени себя Крейг Вентер. Тоже, к слову, в каком-то смысле «технарь». Просто вспомните, чем он и его люди занимаются: в мае 2010-го они собрали из фрагментов ДНК геном бактерии Mycoplasma mycoides и пересадили его бактерии другого вида, фактически создав первую синтетическую форму жизни и доказав возможность конструирования организмов с заданными свойствами. Для справки: бактерия с синтетическим геномом в дальнейшем нормально существовала и размножалась.

Нынче компания г-на Вентера Synthetic Genomics разрабатывает водоросли с искусственным геномом, которые, хочется верить, пригодятся при производстве биотоплива. В 2009 году Exxon Mobil выдала неистовому Вентеру $600 млн, чтобы всё получилось.

Так вот, Крейг Вентер, десятилетие назад участвовавший в расшифровке человеческого генома, сообщил, что работает также над созданием синтетических бактерий, питающихся двуокисью углерода; предполагается, что они помогут — внимание — остановить глобальное потепление на Земле (вот она, панацея, г-н Целиков!), а также облегчить колонизацию Марса, жалкая атмосфера которого состоит преимущественно из CO2.

Г-н Творец уверен, что бактерии способны создавать на месте «почти всё, что нужно»: пищу, топливо, пластики и даже строительные блоки для марсианских баз. Речь — во всяком случае пока — идёт не о терраформинге, а лишь об обеспечении самостоятельности и выживаемости постоянных поселений.

Но «главное всегда остаётся на Земле». «Безусловно, приоритетом для нас являются интересы общества, то есть создание возможностей для производства еды и топлива», — весомо заключил Крейг Вентер.

Подготовлено по материалам Space.Com.

Особенность маскировки объектов с использованием метаматериалов состоит в том, что их регулярные структурные особенности (например, определенным образом расположенные штырьки или отверстия) должны быть меньше длины волны излучения, для которого "работает" конкретный метаматериал. Именно по этой причине большинство из созданных на сегодняшний день метаматериалов приспособлены не для видимого света (от 380 до 740 нанометров), а для излучения с большей длиной волны. Чтобы метаматериалы "работали" для видимого света, характерный размер их регулярных структур должен составлять несколько нанометров.

Отдельную сложность представляет создание метаматериалов, устроенных не по принципу ковра-невидимки (то есть двумерных), а полноценных трехмерных устройств (такие устройства более универсальны в применении). Авторы новой работы попытались преодолеть оба эти препятствия, используя технологию ДНК-оригами - создания сложных структур из отрезков ДНК. Этот биополимер обладает свойством комплементарности - отрезки ДНК с определенной последовательностью "букв" образуют друг с другом прочное соединение - и, определенным образом подобрав последовательность "букв" ученые могут "заставить" нужные структуры собираться самостоятельно.

Ученые собирали сложные структуры, используя золотые наночастицы с прикрепленными к ним отрезками ДНК, которые "находили" комплеме6нтарные им пары, закрепленные на остове. Наночастицы выстраивались на остове, прикрепляясь к нему за счет образования комплементарных пар между нитями ДНК. В итоге ДНК-"штырьки" образовывали регулярную структуру, обладающую заданными оптическими свойствами.

В перспективе разработанный исследователями принцип создания метаматериалов - которые представляют собой, скорее, "метажидкость", так как все компоненты плавают в растворе - позволит создавать материалы, делающие невидимыми объекты в видимом диапазоне длин волн.

Недавно другой коллектив исследователей представил работу, в которой был сделан шаг к устранению еще одного неудобства невидимости - несмотря на то, что характерные размеры регулярных структур должны быть очень маленькими, размер самого маскирующего устройства намного больше размера маскируемого объекта. Соответственно, маскировка относительно крупных объектов связана со значительными сложностями. Группа ученых предложила способ обойти эту сложность.

В проекте участвует Исследовательский институт Moredun; частичное финансирование осуществляют Genecom (коммерческое подразделение названного вуза) и Институт здоровья животных. Клонировать кошек было предложено Королевским зоологическим сообществом Шотландии.

По словам Билла Ритчи, несколько видов кошачьих уже были клонированы с использованием домашних кошек, а для клонирования волков применяли собачьи яйцеклетки. Найти чистокровную дикую кошку сложно из-за спаривания с домашними животными, но современные технологии позволяют выбрать для экспериментов самых чистопородных особей. У них изымут маленькие кусочки кожи, выделят из неё клетки и вырастят из них другие клетки, необходимые для клонирования.

Исходным материалом послужат яйцеклетки домашних кошек, которые можно получить из яичников, удаляемых у животных в Кернгормских горах (известный центр туризма и альпинизма на севере Шотландии) во избежание скрещивания с дикими представителями вида.

В августе прошлого года сотрудники Хайлендского парка — заповедника живой природы подтвердили, что начато обсуждение плана по клонированию диких кошек. Переговоры велись с отделом наук о репродукции человека Совета по медицинскому исследованию в Эдинбурге. Полученный гибрид домашней и дикой кошек будет использоваться зоологами для выведения «чистокровных диких котят».

По некоторым оценкам, в лесах Северо-Шотландского нагорья уцелели только 150 родительских пар диких кошек. Причинами сокращения популяции называются болезни, сокращение ареала и интербридинг (межпородное скрещивание) с домашними кошками.

Подготовлено по материалам Би-би-си.

Гормон роста, также называемый соматотропин, оказывает мощное анаболическое и антикатаболическое действие, усиливает синтез белка и тормозит его распад, а также способствует снижению отложения подкожного жира, усилению сгорания жира и увеличению соотношения мышечной массы к жировой. Кроме того, соматотропин принимает участие в регуляции углеводного обмена — он вызывает выраженное повышение уровня глюкозы в крови и является одним из контринсулярных гормонов, антагонистов инсулина по действию на углеводный обмен.

Наибольшая концентрация соматотропина в плазме крови у человека отмечается в 4-6 месяц внутриутробного развития. Она примерно в 100 раз выше чем у взрослого. Затем, секреция постепенно понижается с возрастом. Она минимальна у пожилых и стариков, у которых снижается как базовый уровень, так и частота и амплитуда пиков секреции. Базовый уровень гормона роста максимален в раннем детстве, амплитуда пиков секреции максимальна у подростков в период интенсивного линейного роста и полового созревания.
Базовая концентрация гормона роста в крови составляет 1-5 нг/мл, во время пиков может повышаться до 10-20 и даже 45 нг/мл. Большая часть циркулирующего в крови гормона роста связаны с транспортным белком гормона роста (growth hormone binding protein, GHBP), который представляет собой частичный транскрипт того же гена, который кодирует рецептор гормона роста.

В заявлении Cho-A говорится, что в гены клонированных животных в лабораторных условиях были добавлены реальные человеческие гормоны из соматических клеток. Далее эти клетки вместе с другим генетическим материалом были размещены внутри яйцеклеток, где собственные ядра были удалены. Таким образом, свиньи, рожденные из таких клеток, являются в чистом виде суррогатными.

Тем не менее, это не мешает животным производить указанный гормон высокого качества, пригодный для последующего использования в медицинских целях. Также в заявлении Cho-A отмечается, что частично исследования компании финансируются за государственный счет.

Новые эксперименты с клетками дрилов и носорогов, описанные в статье в журнале Nature Methods, вселяют надежду. Кстати, стволовые клетки были получены из клеток кожи животных при помощи перепрограммирования ретровирусами, рапортуют исследователи.

В дальнейшем учёные планируют внести в свои базы 10 других видов животных, а со временем может быть создан и вовсе целый «клеточный зоопарк».

Первое время стволовые клетки могут быть использованы в медицинских целях. Например, если появится необходимость вылечить животное от дегенеративного заболевания. И только если количество выживших особей упадёт ниже критической отметки в 10 животных, придётся обращаться к своеобразной генетической базе данных.

Впрочем, самым простым, надёжным и дешёвым способом сохранения животных по-прежнему является охрана зон обитания исчезающих видов, подчёркивают биологи.

Для этого они выращивают сосиску в лаборатории – из «пробирочного» мяса! Нидерландские биологи собираются попробовать первую искусственную сосиску следующей весной, а затем возьмутся за котлету, которую «приготовят» через год. Стоимость первой сосиски может достичь 300 тысяч долларов – вот уж воистину пища для гурманов!

Мясо «выращивают» в Маастрихтском университете, где в лабораториях стволовые клетки свиней ученые скрещивают с сывороткой, полученной из лошадиных эмбрионов (звучит не очень аппетитно). За сутки из смеси образуются полоски мышечных тканей, которые и обрастают мясом для будущих деликатесов – оно имеет серый цвет и влажное на ощупь (вот сейчас совсем не аппетитно!). На сегодняшний день в распоряжении биологов кусочки выращенного мяса размером 25х7 мм. Прежде чем сделать из этого мяса сосиску, в него добавят специальные минеральные соединения для улучшения вкуса.

Искусственная часть генома стала основой системы SCRaMbLE, которая способна при помощи специального фермента, Cre-рекомбиназы, вырезать и менять местами куски генома (то есть вызывать всплеск мутаций). Система активировалась в присутствии гормона эстрогена. Как показали опытные испытания, активацию SCRaMbLE переживает около 1 процента грибков, однако, полученные в результате дрожжи обладают интересными свойствами.

Новая работа была положительно встречена другими биологами. "Полученные дрожжи оказываются фантастически устойчивыми, - приводит Nature News слова Энди Эллингтона, биолога из Техасского университета, который не принимал участие в работе. - Многие из нас были уверены, что они не выживут, либо избавятся от внесенных в геном изменений". Вместе с тем специалисты полагают, что если система SCRaMbLE будет затрагивать большое количество генов, то вид будет нежизнеспособным.

Новая работа является не первой статьей такого рода. Например, в мае 2010 года ученым удалось получить жизнеспособную паразитическую бактерию Mycoplasma mycoides с почти полностью синтетическим геномом (который, однако, почти не отличался от естественного, просто был собран из искусственно синтезированных кусков).

Колоссальное по масштабам сравнительное изучение геномов 29 видов млекопитающих может привести к пересмотру принципов функционирования и организации человеческого генома. Учёным удалось напрямую увидеть генетическую «тёмную материю», о существовании которой догадывались уже давно. В предыдущих исследованиях, в которых сравнивались ДНК человека и мыши, делался косвенный вывод о существовании значительного числа регуляторных последовательностей, которые сами белков не кодируют, но управляют активностью других генов. Но, в отличие от уже известных и охарактеризованных регуляторов, их существование оставалось в области гипотез. Оттого их и назвали «тёмной материей»: она обязательно должна где-то быть, но увидеть её никому не удаётся.

Коллективу исследователей из Массачусетского технологического института (США) вместе с коллегами из других мировых научных центров это удалось. Пять лет они занимались секвенированием и сравнением геномов 29 плацентарных млекопитающих, включая человека, слона, кролика, летучих мышей и т. д. Для двадцати из них последовательность геномной ДНК вообще была получена впервые. В первую очередь учёных интересовали те последовательности, которые мало изменялись от вида к виду. Именно высокая консервативность таких участков заставляла подозревать в них регуляторные последовательности.

И вот результат: было обнаружено 10 000 высококонсервативных последовательностей, прямо влияющих на активность гена, и более 1 000 таких, которые служат основой для синтеза регуляторных РНК со сложной структурой. Учёные нашли также 2,7 млн участков — потенциальных мишеней для взаимодействия с факторами транскрипции, которые определяют, где и когда гену нужно работать. Кроме того, было обнаружено 4 000 новых кодирующих последовательностей, с информацией о белках. Нужно сказать, что, хотя человеческий геном и был полностью прочитан, функции многих ДНК-последовательностей остаются невыясненными. Имея дело только с одним геномом, почти невозможно сказать, какой участок сам кодирует белок, а какой выполняет регуляторную функцию. Но при сравнении с другими геномами такая задача вполне разрешима.

Исследователи получили возможность проследить за эволюцией млекопитающих на протяжении 100 млн лет на молекулярном уровне. Адаптация организма к меняющимся условиям среды отражается в трансформациях в регуляции генома, в наборе и активности той самой «тёмной материи» (которая теперь уже не такая уж и «тёмная»). Например, теперь можно узнать, какие гены сделали из обезьяны человека. Ранее их насчитывалось около 200; часть из них отвечала за развитие мозга и строение конечностей. Сегодня количество таких последовательностей в ДНК возросло до 1 000.

Другие времена должны наступить и для медицины. Большое число заболеваний связано с мутациями непосредственно в кодирующей области ДНК: эти мутации портят структуру самих белков. Но ещё больше болезней вызвано нарушением именно в регуляции активности генов — когда белок начинается синтезироваться там, где не надо, или не там, где надо, или не в тех количествах, которые нужны. Так что теперь с новой, подробной и расширенной картой регуляторных элементов в геноме станет возможным определить истинную причину многих и многих заболеваний.

Подготовлено по материалам Массачусетского технологического института.

Этот транзистор послужит шлюзом для коммуникации между живыми организмами, которые используют ионы и протоны для отсылки сигналов, и компьютером, который для этих целей использует электроны. «Нам всегда было интересно: как можно трансформировать электронный сигнал в ионный и обратно? — говорит Марко Роланди, профессор материаловедения и инженерии Вашингтонского Университета. — Мы нашли биоматериал, который способен проводить протоны и будет взаимодействовать с живыми организмами».

Этот необычный материал является одной из разновидностей хитозана, из которого когда-то давно состояли раковины кальмаров, а сейчас его получают из панцирей крабов.

В компьютерных устройствах, которые подключаются к человеческому телу, была выявлена способность к биологической чувствительности и контролю протезов, но пока они сильно зависят от «спускового механизма», который будет включаться и выключаться в человеческом теле. А протоны как раз могут контролировать эти процессы, а также управлять мышцами и передавать сигналы мозга. Ученые рассказывают, что в их устройстве биологические молекулы могут переносить протоны, причем протоновый поток может включаться и выключаться аналогично потоку электронов в любом полярном транзисторе.

Прототип устройства стал первым шагом к униполярному транзистору, который может быть использован в лабораториях для исследований клеток, а затем и для людей.

В 2005 году Хван У Сок первым в мире получил клонированного щенка породы афганская борзая. Пес по кличке Снуппи уже дал потомство. Еще годом ранее корейский биолог опубликовал в престижном научном журнале Science статью, в которой утверждал, что ему впервые в мире удалось получить линии стволовых клеток из биоматериала взрослых людей. Позже выяснилось, что в работе У Сока допущено множество нарушений, и, кроме того, часть результатов сфальсифицирована.

По итогам судебного разбирательства южнокорейский биолог был приговорен к двум годам условно с отсрочкой приговора на три года. В декабре 2010 года апелляционный суд снизил продолжительность наказания до 18 месяцев.

В статье говорится, что пока технология имеет сравнительно простой алгоритм работы, но в перспективе не базе таких же концепций можно будет строить "фантастически сложные" биолого-компьютерные системы, направленные на разнообразные цели, например на генерацию электроэнергии, производство лекарств и др. Швейцарские исследователи говорят, что одним из преимуществ их разработки является полная автоматизация, то есть работа идет без какого-либо вмешательства со стороны человека, с заданной скоростью и в заданном объеме.

В проведенном на данный момент эксперименте специалисты использовали бактерии Saccharomyces cerevisiae, которые широко используются в производстве пива и выпечке хлеба. Ранее на основе этих же бактерий специалисты создали устройство, в котором Saccharomyces cerevisiae светились в темноте. Исследователи за счет генных манипуляций создали в бактериях светящийся протеин, которым была наполнена бактерия. На основании генных манипуляций с флуоресцентными бактериями исследователи создали и нынешнюю работу.

В то же время, профессор Джон Лигерос, руководивший исследованиями, говорит, что компьютерное управление дрожжами - это процесс более сложный, чем обычное включение и отключение генов. "Если взять хотя бы пример со свечением бактерий, то здесь нами были задействованы целых пять реакций по цепочке, которые в итоге и привели к искомому результату", - говорит он. "Создать технологию управления генными процессами при помощи компьютера еще сложнее, хотя бы потому, что цепочки реакций здесь больше, а программирование системы управления сложнее".

Правда, разработчики говорят, что последнее преимущество сомнительно, так как если метан не использовать надлежащим образом, то он является еще более опасным парниковым газом, чем СО2.

"Мы изучали производство водорода в микробиологических электролизных ячейках и сохраняли все это в форме метана", - рассказывает Брюс Логан, профессор Университета Пенсильвании.

Метаногенные микроорганизмы производят газ метан в болотах и на свалках, но до сих пор считалось, что организмы преобразуют водород или органические материалы, такие как ацетат, в метан. Однако исследователи выяснили, что если производить водород в микробных электролизных ячейках, то метана производится в разы больше, при этом в качестве побочного продукта выступает электрическое напряжение.

Учёные выяснили, что ключом к наблюдаемому эффекту является улучшение работы в тканях кишечника клеточных энергостанций – митохондрий.

Глава группы исследователей Дэвид Уокер объясняет: «Мы все думаем о защите мозга и сердца, но кишечник является жизненно важным типом ткани для здорового старения. Если что-то пойдёт не так с митохондриями в клетках, последствия могут быть разрушительными, и аналогично — если случится некий сбой в нашем кишечнике, это может катастрофически сказаться на других типах тканей и органов.

Мало того что кишечник необходим для поглощения питательных веществ, которые являются источником энергии, он ещё является и важным барьером, защищающим нас от токсинов и патогенных организмов.

Никто не знает до конца, каковы причины старения на клеточном и тканевом уровнях. Когда мы стареем, наши митохондрии становятся менее эффективными и активными. А если митохондрии работают хуже, то все наши клеточные функции могут быть нарушены. Однако было бы преждевременным говорить, что это и является причиной старения».

Заметим, учёные далеко не первый раз рассуждают о связи процессов старения и состояния митохондрий, они давно уже пробуют подобрать генетические ключи к работе этих внутриклеточных энергетических станций. Вот и Дэвид со товарищи тоже считают, что работоспособность митохондрий является если не определяющей во всём старении, то во всяком случае служит одним из важных его факторов.

Авторы эксперимента установили, что соответствующие версии гена PGC-1 активируют митохондрии и регулируют их работу как у мух, так и у млекопитающих.

Кроме того, в своих опытах биологам удалось проследить цепочку: активация гена – активация митохондрий – замедление негативных клеточных изменений в кишечнике – продление жизни. Всё это означает, что упомянутый ген может стать потенциальной мишенью для будущих лекарств, предназначенных для борьбы с возрастными заболеваниями.

Результаты работы Уокера и его коллег опубликованы в журнале Cell Metabolism.

Сотрудник Университета сингулярности (Singularity University) при NASA Эндрю Хассел (Andrew Hessel) заявил, что в будущем ученые разработают вирусы и бактерии, способные воздействовать на поведение человека. По мнению исследователя, генная инженерия будет следующей областью, на которую распространится влияние компьютерных технологий.

«Это одна из самых мощных технологий в мире, синтетическая биология – написание жизни, — заявил Хассел. — Я рассматриваю клетки, как живые компьютеры, а код ДНК, как язык программирования… Я хочу, чтобы жизнь была запрограммирована и решались глобальные проблемы, и человечество могло развивать существенные взаимоотношения внутри биосферы». Ученый предрекает, что люди научатся «печатать» ДНК, и даже «расшифровывать» его.

Эксперт в области безопасности Марк Гудман (Marc Goodman) заявил: «Синтетическая биология породит новые формы терроризма… Биопреступления сегодня, это то же самое, что компьютерные преступления в начале восьмидесятых годов — очень немногие понимали данную проблему, пока она не начала расти экспоненциально».

Bridgestone Americas, американский филиал корпорации, на данный момент является основным участником проекта «Русский одуванчик» и его ключевая цель – изучение каучука, полученного из одуванчиков. По словам президента компании, Хироши Моури (Hiroshi Mouri), сейчас ведутся активные исследования. Компания стремится к тому, чтобы найти как можно больше источников сырья для того, чтобы производить резину высокого качества, в особенности для автомобильных покрышек. Но просто засадить плантацию одуванчиков и ждать, когда придет время собирать урожай – этого мало. Нужно также, чтобы резина, производимая из цветков, соответствовала требованиям автомобильной индустрии.

Дочерние компании Bridgestone начнут проводить этим летом дополнительные исследования над одуванчиками и получаемый из них каучуком. Еще самое удивительное то, что компания решила сравнить резину, получаемую от гваюлы (каучуковое дерево, растет в основном в северной части Мексики) и резину, получаемую от нашего одуванчика. И выяснилось, что гваюла и одуванчик имеют приблизительно одинаковые свойства, практически такие же, как у Гевеи бразильской (основной источник каучука, из которого производят автомобильные покрышки).

В любом случае, если резина из одуванчиков сможет соответствовать необходимому уровню качества, то это станет действительно сенсацией. Хотя на данный момент и сама возможность производства резины из цветков поразила многих.

По крайней мере, якобы на это рассчитывает австралийский миллиардер Клайв Палмер, который задался целью клонировать жутких доисторических монстров. Об этом пишет сайт The Daily Mail.

Журналисты утверждают, что к своей сумасшедшей затее Палмер подключил тех самых ученых, которые в свое время клонировали овечку Долли. Теперь по сохранившимся образцам ДНК они должны возродить древних ящеров.

Свой парк миллиардер якобы намерен построить в 120 км от города Брисбен, в курортном местечке Кулум. Палмер уже приобрел большой участок земли, который предусмотрительно огорожен со всех сторон водой. По его расчетам, это должен быть именно парк, а не зоопарк. То есть клоны динозавров смогут свободно передвигаться по территории парка, как если бы это было их естественной средой обитания.

Правда, источники австралийского издания The Brisbane Times опровергли информацию о планах Палмера по воскрешению динозавров, назвав ее смешной. Но возможно, что кто-то из окружения Палмера специально вбросил слухи в СМИ, чтобы подогреть интерес журналистов к пресс-конференции, которую миллиардер собирается провести в эту пятницу.

Палмер считается одним из самых богатых людей Австралии. Он владеет угольными шахтами, ему принадлежат большие активы в туризме. А кроме того, он славится своей эксцентричностью. Так, недавно он заявил о планах по строительству копии утонувшего "Титаника". По его словам, это станет данью памяти создателям грандиозного круизного лайнера. "Титаник-2" уже строится в Китае, а его первый рейс должен состояться в 2016 году. В отличие от своего прототипа "Титаник-2" будет обладать "палубой безопасности", на которой разместят шлюпки для всех пассажиров на случай опасности, чтобы трагическая история не повторилась.

Ученые из Новой Зеландии разрушили последние надежды на клонирование древних животных. Они подсчитали, что период полураспада ДНК составляет какие-то жалкие 521 год. Это значит, что в чистом виде искусство клонирование упирается рогами в Средние века, и преодолеть это ограничение нельзя, согласно незыблемым законам физики. А это значит, что реализовать идею «Парка Юрского периода» не получится. И, что намного хуже, не помогут никакие уловки и счастливые стечения обстоятельств. Давайте посмотрим варианты.

Замечательным вариантом представляется янтарь. Ископаемая окаменелая смола кажется вечной, тем более, что в ней часто находят прекрасно сохранившихся насекомых. Да, это действительно так, законсервированные в янтаре организмы сохраняются в идеальных условиях. Проблема в том, что даже с учетом этих идеальных условий последние образцы ДНК оказываются нечитаемыми через 1,5 миллиона лет. Грустно, но и это еще не самые плохие новости.

Ведь должен быть какой-то способ, скажем так, получше прочитать сохранившиеся фрагменты ДНК, восстановив их по фрагментам. Да, такой способ есть, но все самые совершенные технологии клонирования и генной инженерии в мире не смогут изменить того факта, что все элементарные нуклеотиды сохраняются не более чем 6,8 миллиона лет. И это при самых идеальных условиях.

Проблема всех этих чисел в том, что последние динозавры на нашей планете вымерли 65 миллионов лет назад. И даже все деньги мира уже не помогут построить настоящий Парк Юрского периода, наука опоздала на 58 миллионов лет. Теперь остается изобретать лишь машину времени.

Но теперь, похоже, ученые из испанского научного института Pablo de Olavide смогли добиться этого и опять воссоздать лапы у рыбы. Главным ключом в этом стал HOXD13 – часть генного кластера, которая кодирует инструкции, отвечающие за морфогенез в многоклеточном организме. Проще говоря, эти гены контролируют конституцию нашего тела, начиная от количества пальцев на руках и заканчивая формой ног. Когда эти гены нарушены, это приводит к различным патологиям конечностей.

Но с другой стороны, как выяснили генетики, если этот ген выражен более ярко, то он, наоборот, провоцирует рост конечностей. Исследователи обнаружили, что ген HOXD13 может преображать плавники у рыб в конечности. Они провели исследование с данио-рерио – рыбой семейства карповых. Более яркой выраженный ген HOXD13 спровоцировал у рыбы повышенную пролиферацию (быстрое развитие), наружное увеличение хондрогенной ткани и рост плавников. То есть у нее стали появляться лапы. Хотя конечно рыба ими пользоваться пока не умеет, тем более ей и так не плохо в воде. Теперь задача ученых – сделать так, чтобы рыбы могли дышать воздухом, иначе в этих лапах не будет никакого смысла.

Кроме высочайшей плотности информации – 2,2 петабайт на грамм – технология записи в ДНК предлагает невероятно долгий по современным меркам срок хранения, вплоть до десятков тысяч лет.

Строго говоря, это не первый случай, когда ученые кодируют различную информацию с помощью последовательностей из ДНК-групп. Например, летом прошлого года профессор генетики Джордж Чарч (George Church) из Гарвардского университета уже показывал целую книгу, закодированную в молекуле ДНК. Новизна работы британских ученых во главе с Ником Голдманом (Nick Goldman) заключается в подходе к кодированию, который практически исключает появление и накопление ошибок в исходной информации.

Как рассказали авторы, их цель заключалась в отделении носителя информации от машины, которая будет считывать эту информацию. Как носитель генетической информации, хранящейся сотни и тысячи лет, молекула ДНК, особенно в замороженном виде, является идеальной формой хранения данных. Для проверки своего подхода исследователи закодировали в одной молекуле 26-секундный отрывок из аудиозаписи знаменитой речи Мартина Лютера Кинга «У меня есть мечта», фундаментальную работу Уотсона и Крика о природе ДНК в формате PDF, текстовый файл со всеми «Сонетами» Шекспира в формате ASCII, а также цветную фотографию лаборатории в Кембриджшире, где проходила работа над проектом, в формате JPEG. Удельный вес записанной информации на молекуле ДНК составил при этом около 2,2 петабайт на 1 грамм вещества.

Чтобы создать ДНК-файлы, ученые создали специальное ПО, которое кодирует нули и единицы традиционного для компьютеров двоичного кода в генетический алфавит ДНК-оснований, состоящий из условных символов A, T, G и C. Во время кодирования программа проверяет, чтобы в коде не появлялись парные основания типа «AA» или «GG», из-за которых резко повышается количество ошибок при синтезе и секвенировании (считывании) ДНК-цепочек. Например, латинская заглавная буква T во второй строке Сонета XVIII была кодирована последовательностью «TATAT».

Готовые файлы делятся на сегменты, снабженные специальным индексным кодом с указанием информации о том, какому файлу принадлежит фрагмент и в каком месте файла этот сегмент расположен — как заголовки и номера страниц в книге. Кроме того, кодирование файлов в ДНК предусматривает некоторый уровень избыточности. Каждая часть файлы представлена четырьмя разными фрагментами, так что если один из фрагментов будет поврежден, данные все еще можно будет восстановить.

В сотрудничество с калифорнийской фирмой Agilent Technologies (г. Санта-Клара), британские ученые смогли синтезировать фрагменты ДНК и продемонстрировать успешное секвенирование и дальнейшее восстановление исходных файлов. Отчет об этих экспериментах опубликован в свежем выпуске журнала Nature, доступном по ссылке . Для тех, кто беспокоится о возможном попадании ДНК-кода с какими-нибудь файлами в организм, авторы особо подчеркивают, что их ДНК-молекулы являются совершенно искусственными и разительно отличаются от генетических ДНК-цепочек в клетках живой природы.

По оценкам группы Голдмана, сегодня кодирование информации в ДНК обходится примерно в $12 400 за мегабайт, плюс еще $220 на мегабайт за считывание этих данных обратно. Когда цена на синтез ДНК снизится на два порядка, а это ожидается уже в следующем десятилетии, ДНК-накопители смогут опередить по цене современные технологии хранения информации на магнитной ленте.

Как считает Виктор Жирнов, программный директор по технологиям памяти в компании Semiconductor Research Corporation (г. Дурхэм, шт. Северная Каролина), из-за высоких затрат хранение данных в ДНК будет внедряться сначала для долговременного хранения архивов, не предназначенных для частого доступа. В дальнейшем наступление этой технологии может стать «более агрессивным», поскольку флэш-память и другие способы энергонезависимой памяти практически исчерпали пределы миниатюризации. Главной же проблемой для этой технологии Жирнов считает разработку нового оборудования для работы с ДНК-накопителями, которое не ограничивается только секвенсорами и синтезаторами. Насколько известно, упомянутый профессор Чарч из Гарварда уже работает над этой проблематикой, создавая систему для прямого кодирования аналоговых сигналов, включая аудио- и видеопоток, в ДНК-код, полностью избавляясь от промежуточной электроники.

Заслуженный ученый из Высшей школы медицины при Гарвардском университете Джордж Черч ищет "авантюрную женщину", готовую выносить в своем чреве плод неандертальца. Биолог говорит, что ему удалось полностью расшифровать генетический код древнего предка современного человека. Для этого он много лет проводил анализ сохранившихся до наших дней костей пещерных людей.

Черчу осталось сделать последний шаг: для завершения эксперимента ему необходимо найти отважную даму, готовую стать суррогатной матерью. Генетик говорит, что эксперимент будет сопряжен с некоторыми трудностями, но вероятность его успешного проведения весьма высока. Ученый планирует ввести искусственно воссозданную ДНК неандертальца в стволовые клетки человека. Затем образовавшегося эмбриона можно будет имплантировать в матку суррогатной матери.

Джордж Черч считает, что клонирование неандертальца принесет большую пользу не только науке, но и всему человечеству. По его словам, древних людей ошибочно изображают глупыми и примитивными. На самом деле, они были очень умны и развиты, уверен генетик. Объем мозга неандертальца был немногим меньше, чем у современного человека. Древние люди умели делать примитивные орудия труда, у них была развитая культура.

Британский генетик выступает за максимальное разнообразие человеческого общества. Профессор Джордж Черч является авторитетным специалистом в своей области. Так, при его участии был запущен проект по исследованию генома человека.

В Великобритании вывели растение, на котором одновременно растут картофель и помидоры и которое называют «огород в одном горшке».

С одного куста TomTato («Помидофель») можно снять более 500 сладких помидоров черри, а из-под земли выкопать клубни белого картофеля.

Работники агрофирмы Thompson & Morgan, осуществляющей торговлю по почте и продающей рассаду по цене 14,99 фунтов стерлингов за куст, утверждают, что эти гибридные растения не являются продуктом генной инженерии, а выведены «вручную» опытным путем.

В Великобритании и раньше выращивали томатно-картофельную рассаду, но, по словам работников Thompson & Morgan, в промышленных количествах их начали с успехом выращивать только сейчас.
Как утверждают специалисты этой фирмы, помидоры, растущие на этих растениях, намного слаще, чем те, которые продаются в супермаркетах.

Как рассказывает главный овощевод фирмы Пол Хэнсорд (Paul Hansord), идея вывести такое растение впервые пришла ему в голову еще 15 лет назад, когда он ездил в США и побывал на одном огороде, где кто-то в шутку посадил картошку под помидорным кустом.

Он рассказывает: «Над гибридом TomTato мы работали на протяжении нескольких лет и, наконец, результат превзошел все мои ожидания. На кистях вызревает много плодов, и эти помидоры отличаются таким ароматом, что по сравнению с ними магазинные кажутся несъедобными, а попозже можно собирать еще и увесистый урожай клубней картофеля.

Создать гибрид TomTato оказалось делом нелегким, поскольку и у томата, и у картофеля толщина стеблей должна быть одинаковой – иначе черенок не привьется. Так что потребовалась очень сложная и кропотливая работа профессионалов.

Мы видели похожие гибриды, но если присмотреться, то выясняется, что куст картофеля и куст томата просто высажены в один горшок. У нас же это одно растение, причем картофельной ботвы на нем нет».

Куст можно выращивать как в открытом грунте, так и в помещении, потому что он продается в большом горшке или в мешке.

На минувшей неделе в овощеводческих питомниках Новой Зеландии начали продавать аналогичный гибрид, получивший название «Potato Tom».

Если действительно претворить дело Франкенштейна в реальность, то мы столкнемся с гениальностью или с сумасшествием? Вопрос пока риторический. Трансплантация головы все еще кажется невозможным, но сама идея уже неоднократно обсуждалась на различных консилиумах. Основная проблема – это сложность в «подключении» головы к спинному мозгу другого тела. Однако, Канаверо уверен, что при помощи недавно созданного специального агента, который соединяет клетки воедино, процесс пересадки возможен. Этот агент представляет собой пластиковые мембраны, и был создан изначально для восстановления разорванных нервов. Мембраны позволяют передавать импульсы донорской нервной системе.

Звучит безумно, но Канаверо уверяет, что полноценная пересадка головы будет возможно уже в ближайшие несколько лет. Он уже выяснил, как это осуществить. В 2008 году доктор использовал электростимуляцию для выведения пациента из двухгодичной комы. Канаверо основывается на теориях ученого Роберта Уайта (Robert White), который пересадил обезьянью голову в 70-х годах прошлого века. Процедура, естественно, будет включать в себя два тела: тело донора и тело реципиента. Оба тела должны быть охлаждены до определенной температуры. Два хирурга должны перерезать их спинной мозг одновременно. Голова донора после этого должна сразу же быть пересажена на тело реципиента и, используя пластиковые мембраны, прикреплена к спинному мозгу.

Конечно, такая процедура еще должна предварительно пройти через все этические проблемы. Пока нам сложно представить, что такие вот люди будут ходить среди нас.