Списанието Science, едно от най-авторитетните научни списания в света, обобщи годината и посочи 10-те най-важни постижения и събития. Първото място бе споделено от група методи, които позволяват да се наблюдава развитието на организмите на клетъчно ниво.
Краткият списък включва и откриването на гигантски метеоритен кратер в Гренландия, регистрирането на неутрино, излъчено от блазар в отдалечена галактика, и одобрението на лекарство на основата на РНК-интерференция.
Развивайки се, зародишните клетки многократно се делят и специализират и в крайна сметка се формира организъм. Този процес се контролира от нашите гени, които се включват и изключват в различно време и на различни места и регулират работата на други подчинени гени. За да се проследи работата им, често се използва обикновено РНК секвениране. Този метод дава възможност да се определят различните РНК молекули в тъканта и въз основа на това да се разбере колко активно протича синтезата от конкретен ДНК участък. Класическият метод има изисквания за минималния размер на образеца, поради което в експериментите се получават средни резултати от група клетки. Това е приемливо за много ситуации, но понякога тази резолюция не е достатъчна, особено ако говорим само за няколко клетки на ембрион.
Нормалното РНК секвениране измерва „средната температура в болницата”, а не активността на гените на всяка отделна клетка. Следователно, използвайки този метод, не е възможно да се каже защо в една част на мозъка активността на гена е по-висока от тази в друга - защото има по-голям процент клетки от същия тип или защото генът е особено активен в тях. Освен това е трудно да разберем значението на микросредата на клетките.
Ландшафт на експресията на гените в клетки на ембриона на Danio rerio на първия ден от развитието му. Harland R. M. / Science
Като алтернатива може да се използва РНК секвениране на отделни клетки, но едва през миналата година възможността за използването на тази технология за хиляди клетки едновременно бе демонстрирана за развитието на ембриони на плодови мушици Drosophila и червеи нематоди (1, 2). За да постигнат желаните резултати, учените се научиха да „разглобяват” организма (или негова част) на отделни клетки и да определят техните РНК последователности, използвайки РНК секвенирането на отделните клетки, и след това да разберат откъде идва всяка клетка и да „сглобят” картината отново.
През изминалата година методът бе тестван и върху риби, плоски червеи, жаби, различни човешки тъкани, ембрионални органоиди и други обекти. Изследователите представиха и различни начини за проследяване на произхода на клетките, по-специално с помощта на баркодовете CRISPR. Два големи консорциума активно използват тези разработки, за да създадат атлас на човешки клетки (the Human Cell Atlas) и поклетъчно проследяване на различни сериозни заболявания (LifeTime consortium).
Препратки:
- E. Pennisi, Chronicling embryos, cell by cell, gene by gene, Science, Vol. 360, p. 367, 27 April 2018
- R. M. Harland, A new view of embryo development and regeneration, Science, Vol. 360, p. 967, 1 June 2018
- B. Pijuan-Sala et al., Single-cell transcriptional profiling: a window into embryonic cell-type specification, Nature Reviews Molecular Cell Biology, Vol. 19, p. 399, 17 April 2018
- B. Raj et al., Simultaneous single-cell profiling of lineages and cell types in the vertebrate brain, Nature Biotechnology, Vol. 36, p. 442, 28 March 2018
- B. Spanjaard et al., Simultaneous lineage tracing and cell-type identification using CRISPR-Cas9-induced genetic scars, Nature Biotechnology, Vol. 36, p. 469, 9 April 2018
На останалите места на класацията бяха също важни открития, за които и ние сме писали.
Най-сетне знаем откъде идват високоенергийните "призрачни частици"
Илюстрация на детекторите, погребани в леда под Южния полюс, които записват редките вълни, предизвикани от неутрино. Jamie Yang and Savannah Guthrie. IceCube/NSF
Високоенергийните извънгалактични неутрино представляват загадка от първото си откриване през 2012 г. , постигнато със специализирания детектор за неутрино IceCube на Южния полюс, който използва леда на Антарктика.
Субатомните частици неутрино са много странни - масата им е почти нула, пътуват със скорост близка до тази на светлината и почти не взаимодействат с нормалната материя. За едно неутрино Вселената е прозрачна. Милиарди частици неутрино преминават през нас всеки момент, без да ни повлияят. Ето защо ги наричат "призрачни".
На 12 юли 2018 международен екип учени обявиха на специална пресконференция, че са намерили отговора на един вековен астрофизичен въпрос - кой е източникът на високоенергийните космически частици, които идват отвъд галактиката ни.
Така наречената загадъчна "призрачна частица", високоенергийно неутрино, удари Земята на 22 септември 2017 г. Тя едва си взаимодейства с друга материя, но този път остави достатъчно улики, за да се разбере откъде идва - изминава 4 милиарда светлинни години, за да стигне до нас и идва от далечна галактика, криеща супермасивна черна дупка - изключително мощен обект, наречен блазар.
Тази малка субатомна частица е проследена до блазар на 4 милиарда светлинни години, наречен TXS 0506 + 056, съвсем близо до Орион - откритие, което означава, че свързаните с него космически лъчи с висока енергия, състоящи се предимно от протони и атомни ядра, също идват от там.
Препратки: Най-сетне знаем откъде идват високоенергийните "призрачни частици" (видео)
- Ice Cube Collaboration, Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A, Science, Vol. 361, p. 147, 13 July 2018
- Ice Cube Collaboration, Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert, Science, Vol. 361, p. 147, 13 July 2018
Нов начин за определяне на молекулните структури
Вече могат да се определят структурите на кристали с размер от микрометър (в черно), които се виждат тук на електронен микроскоп. (GONEN LAB)
Два научни екипа едновременно публикуваха статии през октомври, разкриващи нов начин за определяне на молекулните структури на малки органични съединения само за няколко минути, а не дни, седмици или месеци, изисквани по традиционните методи.
Подходяща за картографиране на малки молекули като хормони и потенциални лекарства, новата техника ще има дълбоко въздействие върху области, вариращи от синтез и откриване на нови фармацевтични продукти до проектиране на молекулярни сонди за изследване и проследяване на болести.
Препратки:
R. F. Service, Molecular CT scan could speed drug discovery, Science, Vol. 362, p. 389, 26 October 2018
Кратер, спомен от удар през ледниковия период
Компютърна визуализация на фрагменти от астероиди, падащи към Гренландия. NASA Scientific Visualization Studio
На дълбочина почти километър под ледник в северната част на Гренландия е открит огромен кратер от сблъсък с железен метеорит.
Откритието е направено по време на топографски измервания в Гренландия с помощта на радар, монтиран на самолет и способен да улови радиовълните, които преминават през леда и се отразяват от твърдата повърхност на острова.
Закръглените очертания на кратера за първи път са наблюдавани през 2015 г. в данните, получени при изследването на Гренландия по праграмата на НАСА Operation IceBridge. Мястото бе допълнително изследвано с помощта на широколентов радар, предоставен от глациолози от Германия, което позволи да се определи външната и вътрешната форма на кратера.
Диаметърът на кратера достига 31 километра. Симулациите показват, че метеоритът е бил с размери от порядъка на 1.5 км. Вероятно това е станало през последните 100 000 години.
Препратки: Огромен кратер е намерен под леда на Гренландия (видео)
K. Kjaer et al., A large impact crater beneath Hiawatha Glacier in northwest Greenland, Science Advances, Vol. 4, 14 November 2018
Древен човешки "хибрид" между неандерталец и денисовец
Вляво: туристи пред пещерата Денисова (Николай Чуваев / КС BY-SA 3.0) Вдясно: реконструкция на неандерталска жена (PLoS Biology / Public Library of Science / CC BY 2.5)
Фрагмент от кост от жена, която е живяла преди повече от 50 000 години, разкрива удивителната връзка между две изчезнали групи древни хора. Древната ДНК, извлечена от костта, намерена в пещера в Сибир през 2012 г., показа, че майката на жената е неандерталец, а баща й е денисовец (Homo denisova), загадъчната група древни хора, чиито останки са открити в същата пещера през 2011 година.
Костен фрагмент, намерен в пещерата Денисова в Русия. Thomas Higham, University of Oxford
И за да станат нещата още по-интригуващи, майката неандерталка изглежда генетично е по-близо до неандерталците, живеещи в Западна Европа, отколкото до алтайските неандерталци, за които е известно, че са обитавали по-рано Денисовата пещера. Анализът на генома също така показва, че бащата денисовец има най-малко един неандерталец предшественик в своето родословно дърво. Това предполага, че новооткритото "дете на любовта" между неандерталци и денисовци не е било единствено
Препратки: "Ново доказателство за любовния триъгълник между хора, неандерталци и денисовци"
V. Slon et al., The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father, Nature, Vol. 561, p. 113, 22 August 2018
Одобрено е лекарство за заглушаване на гена
Късите РНК молекули се прикрепят към информационната РНК (в синьо), предотвратявайки транслацията в протеини. Val Altounian/Science
Тази година лекарство, основано на механизъм за интерфериране (заглушаване, потискане на активността) на ген, наречен РНК интерференция (RNAi), получи регулаторно одобрение. Дългоочакваната стъпка може да бъде предвестник на нов клас лекарства, насочени към гените, причиняващи болести.
Преди двадесет години двама американски генетици откриха, че късите молекули на РНК могат да нарушат транслацията на гените, като се свържат с информационната РНК, която носи съоръжението на гена към механизма за производство на протеини в клетката. Откритието им донесе Нобелова награда, но усилията да се превърне в лекарство скоро се препънаха в множество пречки. Учените трябваше да се преборят да запазят крехките молекули на РНК непокътнати и да ги насочат към правилната тъкан. През 2008 г. изследователи от Кеймбридж, постигнаха успех, използвайки липидна наночастица, която да предпази генно-интерфериращата РНК и да я пренесе до черния дроб. Учените се надяваха, че там може да излекува рядко заболяване, наречено наследствена транстиретин амилоидоза, като блокира производството на неправилно нагънат протеин, който се натрупва и причинява увреждане на сърцето и нервите.
Препратки:
H. Ledford, Gene-silencing technology gets first drug approval after 20-year wait, Nature, Vol. 560, p. 291, 10 August 2018
Молекулни прозорци в първобитните светове
Вкаменелостта на Dickinsonia съдържаше следи от молекули, подобни на холестерола, белег, че това е представител на животинския свят. D. Grazhdankin
Тази година учените откриха молекулярни следи от същества, които са живели преди повече от половин милиард години, те хвърлиха светлина на картината на загадъчния свят, довел до появата на някои от първите животни на Земята и изместиха молекулярната палеонтология назад няколко стотин милиона години. Те откриха следи от мастни молекули в някои от най-странните известни вкаменелости, енигматичните форми на живот от Едиакарския период.
През октомври друг екип откри в скални слоеве между 660 милиона и 635 милиона години следи от молекули, които днес се правят само от гъби. Находката предполага, че гъбите, друга форма от животинския свят, може да са еволюирали 100 милиона години по-рано от най-старите разпознаваеми техни фосили.
Препратки:
- I. Bobrovskiy et al., Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals, Science, Vol. 361, p. 1246, 21 September 2018
- J. A. Zumberge et al., Demosponge steroid biomarker 26-methylstigmastane provides evidence for Neoproterozoic animals, Nature Ecology & Evolution, Vol. 2, p. 1709, 15 October 2018
В списъка на Science са също социално значими събития - разкриването на серия от убийства и изнасилвания с 40-годишна давност след откриването по ДНК на родственик на престъпника в генетичната база данни, както и привличане на вниманието към темата за сексуалния тормоз в академичните среди.
Освен това списанието посочи и трите основни провала на годината:
- Влошаването на ситуацията с глобалното затопляне поради естествени причини и лоши решения на политиците;
- Пожарът през септември в Националния музей на Бразилия, който унищожи много ценни експонати, включително книги, минерали и екземпляри от животни и растения;
- Неупълномощените и преждевременни експерименти с редактиране на ембриони от китайски учен, за което говорихме съвсем наскоро.
Гореспоменатият учен Хъ Циянкуи фигурира и в списъка на изтъкнатите учени на тази година от друго голямо списание, Nature.
Още по темата
Животът
Китаец съобщи за раждането на първите деца с редактиран геном. Случаят се разследва
Земята
Огромен кратер е намерен под леда на Гренландия (видео)
Животът
Ново доказателство за любовния триъгълник между хора, неандерталци и денисовци
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари