Ссылки на новости и материалы по тематике раздела "Вселенная, Жизнь, Разум"

[Rattus]

Японские биологи создали первую искусственную геномную ДНК, которая может воспроизводиться и развиваться вне клетки.
...искусственную систему репликации всего с двумя генами

Снова "Учёные вылечили рак и путешествуют во времени". Ясно.
Чтобы синтезировать белок, закодированный в этих самых генах нужно ещё за три десятка генов аппарата трансляции: большой и малой субъединиц рибосомной РНК, её белков, двух десятков транспортных РНК и аминоацил-тРНК синтетазы, пришивающие к их хвостам соответствующие аминокислоты. В бесклеточной системе всё это есть по умолчанию и не реплицируется в этом экперименте.

[Maki]

Откопали ещё немного денисовцев, да ещё с каменными орудиями.

Недавно еще 3 фрагмента окаменелостей были обнаружены специалистами в Денисовой пещере. Ученые считают, что им примерно 200 тысяч лет, что делает их самыми старыми артефактами, принадлежащими к роду денисовцев, которые когда-либо были обнаружены. Раньше самые старые известные денисовские образцы имели возраст от 122 тысяч до 194 тысяч лет.

Будем ждать настоящих новостей...))

[Серый Страж]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 217: технологии стирания памяти, часть 1. Что такое CALI?
http://neuronovosti.ru/natsci217-1-cali/

В ноябрьском выпуске журнала Science вышла статья ученых из Японии. Статья настолько насыщенная, что для того, чтобы пересказать ее содержание, понадобилось разделить ее на две самостоятельные новости. В первой части мы расскажем  о том, как ученые применили технологию под названием CALI (Chromophore-assisted light inactivation) для стирания эпизодической памяти. Объясним, как эта технология работает на уровне нейронов.

Все это доказало, что технология CALI может успешно применяться для стирания следов памяти. Она имеет конкретные временные рамки, воздействует только на определенные нейроны (содержащие комплекс CFL-SN) и успешно обращает потенциацию, возвращая дендритный шипик к исходному размеру. Важно отметить, что при этом в будущем дендритный шипик сохранял способность к потенциации. То есть эффект от CALI не убивает возможность нейрона к обучению, а лишь стирает запись о текущем событии.

Во второй части статьи ученые применили технологию CALI чтобы понять, как формируется эпизодическая память у мышей. Об этом мы расскажем во второй части.

[Серый Страж]

К сообщению:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1698.msg5491398.html#msg5491398

Та же самая новость в подаче другого ресурса.

Искусственный геном из двух генов успешно самовоспроизводится и эволюционирует
https://elementy.ru/novosti_nauki/433906/Iskusstvennyy_genom_iz_dvukh_genov_uspeshno_samovosproizvoditsya_i_evolyutsioniruet

Японским ученым удалось создать предельно простую систему, воспроизводящую некоторые базовые свойства клеточной жизни — способность к самовоспроизводству и эволюции на основе дарвиновского механизма отбора. В этой системе присутствует искусственный «геном» (кольцевая ДНК), который размножается посредством репликации и рекомбинации. «Геном» содержит гены, которые кодируют ферменты, обеспечивающие эти два процесса (ДНК полимеразу фага phi29 и рекомбиназу Cre).

Транскрипция и трансляция этих генов осуществляется готовым коктейлем ферментов и низкомолекулярных соединений, добавляемым в систему в каждом раунде репликации. Реакции протекают в искусственно формируемых микрокомпартментах — капельках водно-масляной эмульсии, что обеспечивает необходимое условие для конкуренции и адаптивной эволюции «генома». Мутации, накопившиеся в кодирующих и некодирующих участках «генома» за 30 раундов (поколений) самовоспроизводства, повысили эффективность репликации в системе за счет нескольких установленных в ходе исследования механизмов.

От одного гена к двум, а там будет видно…

Ну что же — все работает. Но что, если сделать еще один шаг в сторону повышения автономности системы: не добавлять рекомбиназу в виде очищенного белка, а включить ген этого фермента в сам реплицируемый геном? Ответ на этот вопрос как раз и стал основой для обсуждаемой статьи.

Конечно же, эта система еще сильно не дотягивает до того, чтобы представлять собой действительно некоторую форму «жизни». Помимо того, что для ее автономной работы не хватает большого количества необходимых белков, которые синтезировались бы внутри системы, здесь нет и намека на способность самостоятельно расти и делиться (формировать новые компартменты), осуществлять полноценный метаболизм (подразумевающий, в частности, активное введение определенных веществ внутрь клеток-компартментов и выведение других во внешнюю среду против градиента концентрации) и саморегуляцию. Но каждое из обозначенных выше свойств живого ученые постепенно учатся воссоздавать в искусственных биохимических системах, — эти работы ведутся многими лабораториями в разных странах. И все более реалистичным представляется, в свете последних достижений, сценарий появления в один прекрасный день новой «жизни из пробирки», эволюционно не связанной с LUCA — общим клеточным предком всех нынешних обитателей Земли.

P.S. О повышении автономности живых систем упоминал здесь (там целый гипотетический сценарий представил): 
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg218092.html#msg218092

Степень автономности системы коррелирует со степенью «живости» (и даже, со степенью разумности) этой системы. Следует заметить, что автономность системы рассматривается по отношению к среде обитания (ближайшей и текущей). То есть, система более автономна именно к ближайшей/текущей среде обитания, а не вообще к среде обитания (живая система включена в среду обитания). По проявляемой степени автономности системы от среды мы разграничиваем живое и косное.

[Серый Страж]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 217: технологии стирания памяти, часть 2. Как работает эпизодическая память?
http://neuronovosti.ru/naturesci-217-2-cali/

Это вторая часть большой нейроновости, которая описывает результаты статьи ученых из Японии. Благодаря технологии CALI ученые смогли продемонстрировать этапы формирования эпизодической памяти. Они показали, что ее зарождение происходит в гиппокампе, активно идет в момент сна с помощью повторного проигрывания запоминаемого события и затем окончательно стабилизируется уже в новой коре. Известные идеи получили свое подтверждение.

По сути ученые подтвердили уже известные факты о памяти с помощью новой технологии. CALI успешно тормозила раннюю стадию долговременной потенциации.

Ученые показали, что существует два этапа долговременной потенциации в гиппокампе: онлайн и оффлайн. Первая способствует появлению отдельных групп нейронов, кодирующих конкретное событие. Вторая — вовлекает в синхронную активность дополнительные нейроны, что способствует упрочнению следа памяти.

Третья стадия происходит уже в новой коре. Переход воспоминания в неокортекс начинается во время сна на следующий день. В этот момент долговременная потенциация в гиппокампе исчезает, а энграмма появляется в коре (ACC). При том характерная для кодируемого события нейрональная активность тоже мигрирует в новую кору: мозг словно постоянно повторяет информацию. Это приводит к окончательной консолидации памяти.

[Серый Страж]

Удалось увидеть, как в мозжечке личинок данио-рерио строятся модели взаимодействия тела с внешним миром
https://elementy.ru/novosti_nauki/433910/Udalos_uvidet_kak_v_mozzhechke_lichinok_danio_rerio_stroyatsya_modeli_vzaimodeystviya_tela_s_vneshnim_mirom

Если посчитать нейроны в разных отделах мозга, то результат получится неожиданным. Окажется, что в сравнительно небольшом выросте заднего мозга — мозжечке — содержится больше нейронов, чем во всей остальной нервной системе! Наиболее убедительное объяснение этому состоит в том, что в хитросплетениях нейронных связей мозжечка закодированы внутренние модели всего, с чем сталкивается двигательная система организма в течение жизни. Пример такой модели: если напрячь бицепс, то рука согнется. Этот кажущийся самоочевидным факт — на самом деле знание (то есть модель), полученное с опытом. Поскольку таких моделей нужно бесчисленное множество, то и нейронов, лежащих в основе этих моделей, должно быть очень много.

Группа нейробиологов из Института Нейробиологии Макса Планка в Мюнхене поставила перед собой цель подтвердить или опровергнуть эту гипотезу о внутренних моделях в мозжечке. Для этого ученые поместили крошечных личинок рыбок Danio rerio в виртуальную реальность, где они выполняли двигательную задачу, для которой требуется мозжечок. Эти личинки настолько маленькие, что они целиком умещаются под объективом микроскопа. А значит, можно наблюдать активность всех нейронов в мозге, пока рыбки выполняют свою задачу.

Авторам удалось увидеть — в прямом смысле этого слова — признаки существования внутренних моделей в нейронной активности мозжечка. Поскольку личинки находились на очень раннем этапе развития (как онто-, так и филогенетически), результаты указывают на то, что внутренние модели — это первичная и самая древняя функция мозжечка, в свете которой и следует рассматривать эту структуру мозга.

[Серый Страж]

Стимулом для появления многоклеточной жизни на Земле мог стать дефицит биодоступного железа
https://elementy.ru/novosti_nauki/433920/Stimulom_dlya_poyavleniya_mnogokletochnoy_zhizni_na_Zemle_mog_stat_defitsit_biodostupnogo_zheleza

Рис. 3. Варианты адаптации одноклеточных к низкой доступности железа. А (простые механизмы) — конкурентное (competition), обманное (cheating) и кооперативное (co-operation) поведение. Секреция сидерофоров позволяет получать железо из минерализованных источников, но также приводит к сложным взаимодействиям между бактериальными клетками и видами, что может способствовать генетической изменчивости. В (сложные механизмы) — эндосимбиоз и появление клеток с митохондриями (endosymbiosis), фагоцитоз или хищничество (phagocytosis), инфекция (infection), многоклеточность, обеспечивающая запуск рециклинга железа (multicellularity). Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Увеличение содержания кислорода в морской воде и атмосфере само по себе никак не способствовало развитию многоклеточности. Объединение клеток в многоклеточные агрегаты, действующие как единый организм, нужно было прежде всего для более эффективного использования дефицитных питательных веществ, таких как железо, сера или фосфор (о проблеме биодоступного фосфора на ранней Земле см. новости Жизнь на Земле могла возникнуть в щелочных озерах с высоким содержанием фосфора, «Элементы», 13.01.2020 и Накоплению биодоступного фосфора на ранней Земле способствовали удары молний, «Элементы», 31.03.2021). Внутри многоклеточных агрегатов эти вещества могли использоваться многократно, переходя от умирающих клеток к вновь образующимся. Такой механизм рециклинга давал многоклеточным организмам существенные преимущества перед одноклеточными.

[Серый Страж]

Замена небольшого участка генома на синонимичный заставляет бактерию иначе решать ту же эволюционную задачу
https://elementy.ru/novosti_nauki/433922/Zamena_nebolshogo_uchastka_genoma_na_sinonimichnyy_zastavlyaet_bakteriyu_inache_reshat_tu_zhe_evolyutsionnuyu_zadachu

Биологическая эволюция базируется на двух основных процессах: мутационной изменчивости и естественном отборе. Мутационная изменчивость выступает в роли поставщика эволюционного материала, производя случайным образом разные мутации, из которых отбор сохраняет лишь полезные. Таким образом, согласно общепринятому представлению, именно отбор выполняет направляющую роль в эволюции и именно от него зависит, какими окажутся генотипы потомков, после того как в ряду поколений организмы адаптировались к какому-то новому неблагоприятному фактору среды.

Однако ученые из Великобритании, работая с двумя близкими, но немного разными штаммами бактерии Pseudomonas fluorescens с искусственно поломанной системой формирования жгутиков, показали, что сам процесс мутагенеза может иметь весьма закономерный характер и оказывается порой не менее значимым в предопределении конечного генофонда эволюционирующей и адаптирующейся популяции, чем фактор отбора. Спектры новообретенных мутаций, позволивших бактериям заново получить рабочий жгутик, оказались для разных штаммов разными, но хорошо воспроизводились в повторных экспериментах. А перестановка небольшого фрагмента ДНК между штаммами заставляла их переключаться с одного эволюционного пути на другой.

В английском языке для описания способности организма быстрее или медленнее формировать новые адаптации используют специальный термин evolvability. В русском языке для этого понятия, к сожалению, пока нет удобного эквивалента. Изучение факторов, благодаря которым у разных видов живых существ разная evolvability, — одно из горячих направлений в современной эволюционной биологии, в котором пока много открытых очень интересных вопросов. В частности, было бы здорово понять, могут ли эволюция и необходимость адаптации к часто меняющимся факторам среды содействовать формированию таких структурных особенностей молекул ДНК, которые повышают эту самую способность быстро производить новые адаптации (evolution of evolvability).

[Серый Страж]

Чем важнее ген, тем реже он мутирует
https://elementy.ru/novosti_nauki/433924/Chem_vazhnee_gen_tem_rezhe_on_mutiruet

Изучение большого массива данных по мутагенезу у модельного растения Arabidopsis thaliana показало, что в разных участках генома мутации возникают с разной частотой.

Темп мутагенеза можно предсказать по эпигенетическим признакам, таким как уровень метилирования ДНК, открытость хроматина и модификации гистонов. Распределение этих эпигенетических меток, в свою очередь, зависит от функциональной нагрузки участков ДНК. В результате получается, что частота возникновения новых мутаций связана обратной зависимостью с функциональной важностью данного участка генома и с силой действующего на него очищающего отбора. Иначе говоря, в наиболее важных участках новые мутации не только активнее вычищаются отбором, но и реже возникают.

В частности, темп мутагенеза ниже внутри генов по сравнению с внешними (нетранскрибируемыми) областями и в жизненно важных генах, работающих постоянно, по сравнению с теми, что используются лишь эпизодически (например, включаются в ответ на какие-то внешние стимулы). По-видимому, в ходе эволюции у некоторых организмов под действием отбора развились молекулярные механизмы, снижающие частоту мутаций в наиболее важных частях генома. В основе их работы лежит привлечение ферментов репарации и других факторов, защищающих ДНК от повреждений, к определенным эпигенетическим меткам.

Исследование показало, что неслучайный мутагенез играет важную роль в эволюции геномов. Некоторые характерные особенности молекулярной эволюции, которые обычно объясняют действием отбора (например, ускоренное накопление различий в менее важных участках генома), на самом деле во многом объясняются неслучайным мутагенезом. Который, впрочем, сам является результатом эволюции под действием отбора.

[Серый Страж]

Вода из ядра
https://www.nkj.ru/news/43305/

P.S. Такая вот гипотеза имеет место быть...

[Серый Страж]

Органические вещества в марсианском метеорите ALH 84001 образовались в результате серпентинизации
https://elementy.ru/novosti_nauki/433929/Organicheskie_veshchestva_v_marsianskom_meteorite_ALH_84001_obrazovalis_v_rezultate_serpentinizatsii

Рис. 1. Марсианский метеорит Allan Hills 84001 (ALH 84001) был найден в 1984 году в рамках экспедиции по поиску метеоритов в Антарктиде. Считается, что около 16 млн лет назад он был выбит с Марса при падении другого метеорита, а примерно 13 000 лет назад упал на Землю. Метеорит весит чуть меньше 2 кг и имеет форму картофелины размером примерно 15×10×7,5 см. Фото с сайта en.wikipedia.org

Обнаруженные в 1996 году в марсианском метеорите Allan Hills 84001 (ALH 84001) карбонатные глобулы, содержащие органические молекулы, долгое время были центром дискуссии о возможном существовании жизни на древнем Марсе. Изучив тонкие поперечные спилы этих объектов с помощью просвечивающего электронного микроскопа, международная команда ученых установила, что они имеют однозначно абиогенное происхождение и образовались в ходе геологического процесса серпентинизации.

[Degen1103]

Есть ли жизнь хоть где-нибудь? | Дмитрий Вибе

[Серый Страж]

Микроорганизмы выдержали экстремально высокие температуры из-за ускоренного метаболизма
https://nplus1.ru/news/2022/01/29/nankai-trough-bacteria

В 2016 году в ходе экспедиции «370» в Нанкайском желобе были обнаружены микроорганизмы, способные существовать при температуре 120 градусов Цельсия. Группа ученых из шести стран исследовала эти микроорганизмы и выяснила, что выдерживать такие экстремальные условия им помогает высокая скорость метаболизма. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

[Rattus]

В 2016 году в ходе экспедиции «370» в Нанкайском желобе были обнаружены микроорганизмы, способные существовать при температуре 120 градусов Цельсия.

Не прошло и 8 лет...

[Серый Страж]

В 2016 году в ходе экспедиции «370» в Нанкайском желобе были обнаружены микроорганизмы, способные существовать при температуре 120 градусов Цельсия.

Не прошло и 8 лет...

Не понял смысл вашего замечания...

На всякий случай: в новости указывается причина такой способности, а не то, что они могут существовать при столь высокой температуре. Я так понял, что с причиной разобрались недавно.

Если же эту причину выяснили ещё 8 лет назад, то тогда, конечно, никакой тут новости нет и в помине...

[Rattus]

Не понял смысл вашего замечания...

Комментарий относится именно к процитированному. Там ещё в самом тексте синопсиса "Долгое время считали, что 80 градусов Цельсия — максимально высокая температура, при которой способны существовать микроорганизмы." - это "долгое время" закончилось ещё в 2008 году с выходом вышеуказанной статьи, которая, кстати, в описываемой тут цитируется под номером 11.
Это просто наглядно показывает, что журналист N+1 особенно не "въехал" в тему, о которой написал.

[Серый Страж]

Планетологи разрешили воде быть жидкой на Марсе еще миллиард лет
https://nplus1.ru/news/2022/01/31/mars

Планетологи выяснили, что жидкая вода на Марсе могла существовать гораздо дольше, чем считалось ранее. На это указывают некоторые из отложений хлоридов, найденные на планете аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter. Их возраст оценивается от 2 до 3 миллиардов лет назад, а образовались они за счет испарения воды на поверхности Марса. Статья опубликована в журнале AGU Advances.

P.S. Название заметки на совести авторов...

[Серый Страж]

Искусственный нейрон впервые успешно «встроили» в биологическую систему
http://neuronovosti.ru/iskusstvennyj-nejron-vpervye-uspeshno-vstroili-v-biologicheskuyu-sistemu/

Шведские исследователи создали искусственный нейрон, состоящий из электрохимических транзисторов, который способен не только обучаться так же, как живой, но и встраиваться в органические системы. Его работу испытали на венериной мухоловке, которая по сигналу, поступившему от нейрона, захлопнула ловчий аппарат без добычи. Этот может стать первым шагом к интерфейсам мозг-компьютер нового поколения. О своих успехах ученые рассказали в журнале Nature Communications.

Система способна функционировать при крайне низком напряжении ниже 0,6 В – гораздо меньшем, чем удавалось создать до этого в других аналогах. Ее функции проверили на венериной мухоловке, которая захлопнулась при отсутствии добычи, стоило нейрону подать сигнал. Интересно, что этот нейрон также способен к обучению, а потенциально – к синаптической пластичности.

[Maki]

В Шанхае родились первые полностью партеногенетические мыши
https://nplus1.ru/news/2022/03/07/parthenogenetic-mice

эффективность технологии пока очень низкая: чтобы получить двух жизнеспособных мышат, пришлось подсаживать самкам 155 эмбрионов на стадии 3,5 дней развития

[Серый Страж]

Безобидный ИИ за 6 часов спроектировал 40 тыс. новых вариантов химического оружия
https://www.cnews.ru/news/top/2022-03-21_bezobidnyj_ii_za_6_chasov_sproektiroval

Эксперты продемонстрировали, что ИИ, настроенный на разработку новых лекарственных препаратов, очень легко заставить синтезировать отравляющие вещества и даже химическое оружие.