Успехи биологии

Обзор Яны Вой­це­хов­ской о собы­ти­ях года в обла­сти био­ло­гии

В обла­сти био­ло­гии про­дол­жа­лось чте­ние гено­мов живот­ных и рас­те­ний. В част­но­сти, были рас­шиф­ро­ва­ны гено­мы куку­ру­зы, сои, папайи, утко­но­са, пан­ды, индей­ки, кен­гу­ру, лан­цет­ни­ка Branchiostoma floridae, пер­во­го жука Tribolium castaneum, три­хо­плак­са, ворот­нич­ко­вых жгу­ти­ко­нос­цев хоано­фла­гел­лят, а так­же пара­зи­та Plasmodium vivax – одно­го из воз­бу­ди­те­лей маля­рии (геном наи­бо­лее рас­про­стра­нен­но­го воз­бу­ди­те­ля маля­рии был рас­шиф­ро­ван рань­ше). Этот непол­ный спи­сок пока­зы­ва­ет, что воз­мож­но­сти секве­ни­ро­ва­ния (чте­ния ДНК) уве­ли­чи­ва­ют­ся с каж­дым годом.

Утконос - один из многих организмов, геном которых расшифровали в этом году (фото Reuters)

Утко­нос – один из мно­гих орга­низ­мов, геном кото­рых рас­шиф­ро­ва­ли в этом году (фото Reuters)

Более того, в этом году уда­лось про­честь зна­чи­тель­ную часть гено­мов двух вымер­ших орга­низ­мов: око­ло 80% ядер­ной ДНК мамон­та и поло­ви­ну ядер­ной ДНК неан­дер­таль­ца. Мито­хон­дри­аль­ную ДНК, кото­рая содер­жит­ся в кле­точ­ных ор-ганел­лах мито­хон­дри­ях и намно­го коро­че основ­ной (ядер­ной) ДНК, у мамон­та рас­шиф­ро­ва­ли в про­шлом году, а у неан­дер­таль­ца – в этом.

Пред­по­ла­га­ет­ся, что в даль­ней­шем про­це­ду­ра секве­ни­ро­ва­ния ДНК будет уде­шев­лять­ся, а ее ско­рость – уве­ли­чи­вать­ся, что поз­во­лит осу­ще­ствить мно­гие про­ек­ты, напри­мер раз­вить меди­цин­ские тех­но­ло­гии, осно­ван­ные на зна­нии гено­ма дан­но­го кон­крет­но­го чело­ве­ка. Пока до это­го еще не дошло, но уже появи­лись широ­ко­мас­штаб­ные про­ек­ты, напри­мер по иссле­до­ва­нию гено­ма рака. В резуль­та­те в этом году стал изве­стен пер­вый пол­ный геном рако­вой клет­ки.

Кро­ме чте­ния раз­но­об­раз­ных гено­мов иссле­до­ва­те­ли учат­ся полу­чать их «с нуля». В этом году в Инсти­ту­те Крей­га Вен­те­ра впер­вые син­те­зи­ро­ва­ли геном мик­ро­ор­га­низ­ма – бак­те­рии Mycoplasma genitalium, состо­я­щий из 582 970 пар нук­лео­ти­дов. Корот­кие нук­лео­тид­ные цепоч­ки были полу­че­ны хими­че­ским путем, а их сбор­ку в нуж­ном поряд­ке про­во­ди­ли с помо­щью кле­ток бак­те­рий и дрож­жей. Воз­мож­но, син­тез гено­мов когда-нибудь поз­во­лит созда­вать новые виды живых орга­низ­мов, не суще­ству­ю­щих в при­ро­де.

В обла­сти кло­ни­ро­ва­ния живот­ных тоже были успе­хи, но в основ­ном ком­мер­че­ско­го харак­те­ра. Напри­мер, было про­ве­де­но пер­вое кло­ни­ро­ва­ние соба­ки для част­но­го лица за день­ги. С дру­гой сто­ро­ны, что­бы пока­зать репро­дук­тив­ные воз­мож­но­сти кло­ни­ро­ван­ных живот­ных, уче­ные полу­чи­ли потом­ство от пер­во­го кло­ни­ро­ван­но­го кобе­ля Снап­пи и двух кло­ни­ро­ван­ных сук. Опло­до­тво­ре­ние при этом было искус­ствен­ным. Кро­ме того, в уни­вер­си­те­тах про­дол­жа­ют появ­лять­ся све­тя­щи­е­ся зеле­ным цве­том кош­ки. Кош­ки, све­тя­щи­е­ся крас­ным, а так­же све­тя­щи­е­ся кро­ли­ки, сви­ньи и мыши были кло­ни­ро­ва­ны ранее. Пред­по­ла­га­ет­ся, что све­тя­щи­е­ся при этом репор­тер­ные бел­ки (за кото­рые была вру­че­на Нобе­лев­ская пре­мия 2008 года по химии) поз­во­лят изу­чать мета­бо­ли­че­ские про­цес­сы в живом орга­низ­ме.

Воз­мож­но­сти кло­ни­ро­ва­ния были так­же про­де­мон­стри­ро­ва­ны в экс­пе­ри­мен­тах по «ожив­ле­нию» ДНК вымер­ше­го сум­ча­то­го вол­ка. Его ген, отве­ча­ю­щий за раз­ви­тие хря­щей и костей, был вве­ден в орга­низм мыши, где он рабо­тал нуж­ным обра­зом, заме­няя собой соот­вет­ству­ю­щий мыши­ный ген. Необыч­ность экс­пе­ри­мен­ту при­да­вал тот факт, что живых осо­бей сум­ча­то­го вол­ка теперь не суще­ству­ет.

Дру­гой экс­пе­ри­мент – по кло­ни­ро­ва­нию мыши – дает надеж­ду на кло­ни­ро­ва­ние мамон­та. Рань­ше уда­ва­лось успеш­но исполь­зо­вать гене­ти­че­ский мате­ри­ал замо­ро­жен­ных кле­ток, но для это­го тре­бо­ва­лась спе­ци­аль­ная мето­ди­ка замо­ра­жи­ва­ния, сохра­ня­ю­щая клет­ки непо­вре­жден­ны­ми. В этом году уда­лось кло­ни­ро­вать мышь из клет­ки мыши­но­го моз­га, замо­ро­жен­но­го обыч­ным обра­зом, без спе­ци­аль­ных предо­хра­ня­ю­щих про­це­дур.

Успе­хи были достиг­ну­ты и в обла­сти иссле­до­ва­ний ство­ло­вых кле­ток. Основ­ной про­рыв про­изо­шел в про­шлом году, когда впер­вые уда­лось «отме­нить» спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ное стро­е­ние кле­ток кожи и полу­чить из них инду­ци­ро­ван­ные ство­ло­вые клет­ки, похо­жие по свой­ствам на эмбри­о­наль­ные. В этом году инду­ци­ро­ван­ные ство­ло­вые клет­ки полу­чи­ли из спер­мы. Раз­ви­тие этой мето­ди­ки в буду­щем поз­во­лит обой­тись без кло­ни­ро­ва­ния и полу­че­ния эмбри­о­наль­ных ство­ло­вых кле­ток, что реши­ло бы свя­зан­ные с этим эти­че­ские про­бле­мы. Из ство­ло­вых кле­ток в этом году впер­вые уда­лось вырас­тить тка­ни моз­га и зре­лые эрит­ро­ци­ты, что при­бли­жа­ет к воз­мож­но­сти выра­щи­ва­ния тка­ней и орга­нов для паци­ен­тов. К новой меди­цине при­бли­жа­ет и дру­гой экс­пе­ри­мент: обе­зья­на смог­ла управ­лять искус­ствен­но пара­ли­зо­ван­ной рукой через ком­пью­тер­ный интер­фейс, слу­жив­ший свое­об­раз­ным «шун­том», свя­зы­ва­ю­щим мозг и руку. Это дает надеж­ду на созда­ние эффек­тив­ных ком­пью­тер­ных устройств для улуч­ше­ния пере­да­чи сиг­на­лов в нерв­ной систе­ме у боль­ных пара­ли­чом.

Вооб­ще, ком­пью­тер­ные устрой­ства посте­пен­но «срас­та­ют­ся» с био­ло­ги­че­ски­ми систе­ма­ми. Так, был скон­стру­и­ро­ван робот, дви­же­ния кото­ро­го управ­ля­лись нерв­ны­ми клет­ка­ми, взя­ты­ми из моз­га кры­сы. Проб­ные экс­пе­ри­мен­ты про­во­ди­лись и рань­ше, но впер­вые ней­ро­нов ста­ло мно­го, и свя­зи меж­ду ними ста­ли напо­ми­нать био­ло­ги­че­ский мозг.

Кро­ме свя­зан­ных с меди­ци­ной дости­же­ний были откры­тия и в обла­сти эко­ло­гии. Так, в глу­бо­ких пеще­рах Афри­ки нашли необыч­ную бак­те­рию (Candidatus Desulforudis audaxviator), кото­рая обра­зу­ет эко­си­сте­му, состо­я­щую все­го из одно­го вида. Толь­ко один вид вклю­чен в кру­го­во­рот веществ, что необыч­но с фило­соф­ской точ­ки зре­ния. Появи­лись так­же рас­суж­де­ния о том, что подоб­ные мик­ро­ор­га­низ­мы мог­ли бы суще­ство­вать на дру­гих пла­не­тах, напри­мер на Мар­се.

Но и на Зем­ле про­дол­жа­ют нахо­дить необыч­ные фор­мы жиз­ни. В этом году впер­вые обна­ру­жи­ли вирус у виру­са: вирус Спут­ник «пора­жа­ет» Мама­ви­рус, зара­жа­ю­щий клет­ки амеб. Он изме­ня­ет рабо­ту Мама­ви-руса таким обра­зом, что вме­сто сво­их вирус­ных частиц Мама­ви­рус начи­на­ет про­из­во­дить вирус­ные части­цы Спут­ни­ка. Такое явле­ние в мире виру­сов опи­са­но впер­вые.

Так­же впер­вые опи­са­но необыч­ное гео­ло­ги­че­ское явле­ние – выте­ка­ние из ман­тии на дне Атлан­ти­че­ско­го оке­а­на угле­во­до­ро­дов, обра­зо­вав­ших­ся неор­га­ни­че­ским путем. Ана­лиз изо­то­пов пока­зал, что в отли­чие от неф­ти и газа, про­ис­хо­дя­щих из остат­ков рас­те­ний и живот­ных, угле­во­до­ро­ды из раз­ло­ма обра­зо­ва­лись в резуль­та­те хими­че­ских реак­ций воды и гор­ных пород. Воз­мож­но, имен­но так появи­лись пер­вые орга­ни­че­ские веще­ства, из кото­рых сфор­ми­ро­ва­лись древ­ние фор­мы жиз­ни.

В обла­сти био­ло­ги­че­ской эво­лю­ции посте­пен­но про­дол­жа­ют запол­нять­ся про­бе­лы и выяс­нять­ся мно­гие преж­де непо­нят­ные вещи. Напри­мер, были обна­ру­же­ны «про­ме­жу­точ­ные» фор­мы в эво­лю­ции плос­ких рыб. Новые наход­ки зани­ма­ют по стро­е­нию чере­па про­ме­жу­точ­ное поло­же­ние меж­ду совре­мен­ны­ми плос­ки­ми рыба­ми (кам­ба­ла), име­ю­щи­ми сдви­ну­тые на одну сто­ро­ну гла­за, и рыба­ми с пол­но­стью сим­мет­рич­ным чере­пом. Были и дру­гие наход­ки, напри­мер живот­но­го, одно­вре­мен­но похо­же­го на лягуш­ку и сала­манд­ру,
что пред­став­ля­ет собой «про­ме­жу­точ­ное зве­но» меж­ду совре­мен­ны­ми и древни­ми амфи­би­я­ми.

Дру­гое нашу­мев­шее пале­он­то­ло­ги­че­ское дости­же­ние попа­ло в раз­ряд скан­да­лов. Рабо­та по ана­ли­зу бел­ка кол­ла­ге­на из «мяг­ких тка­ней дино­зав­ров» была рас­смот­ре­на несколь­ки­ми неза­ви­си­мы­ми экс­пер­та­ми. Они выяс­ни­ли, что то, что было при­ня­то за «мяг­кие тка­ни дино­зав­ров», на самом деле явля­ет­ся сло­ем бак­те­рий. Похо­жая шуми­ха воз­ник­ла вокруг нахо­док древ­них чело­ве­че­ских остан­ков на тихо­оке­ан­ском ост­ро­ве Палау. Обна­ру­жив­ший остан­ки иссле­до­ва­тель утвер­ждал, что это были кар­ли­ки, пред­став­ляв­шие собой необыч­ную фор­му людей. Более вни­ма­тель­ное изу­че­ние опуб­ли­ко­ван­ных дан­ных дру­ги­ми экс­пер­та­ми при­ве­ло к выво­ду, что «кар­ли­ки» были вполне обыч­ны­ми людь­ми нор­маль­но­го роста, имев­ши­ми тон­кое сло­же­ние тела.

В десят­ку наи­бо­лее важ­ных науч­ных дости­же­ний, по вер­сии жур­на­ла Time, вошло обна­ру­же­ние самой древ­ней (4600 лет) семьи совре­мен­но­го типа. Речь идет о так назы­ва­е­мой нук­ле­ар­ной семье, состо­я­щей толь­ко из роди­те­лей и их детей. Ана­лиз ДНК в захо­ро­не­ни­ях камен­но­го века на тер­ри­то­рии Гер­ма­нии поз­во­лил опре­де­лить род­ство погре­бен­ных и соот­не­сти с их рас­по­ло­же­ни­ем в моги­лах, что поз­во­ли­ло сде­лать вывод о суще­ство­ва­нии в камен­ном веке нук­ле­ар­ной семьи.

А вот хими­ки, изу­чав­шие бана­ны, обна­ру­жи­ли, что спе­лые пло­ды све­тят­ся ярко-синим све­том под луча­ми уль­тра­фи­о­ле­та, а неспе­лые – не све­тят­ся. Они выяс­ни­ли, что свет испус­ка­ют про­дук­ты рас­па­да хло­ро­фил­ла, кото­рые обра­зу­ют­ся в кожу­ре в про­цес­се созре­ва­ния. Ярко-синее све­че­ние бана­на может слу­жить сиг­на­лом зре­ло­сти пло­да для живот­ных, видя­щих в уль­тра­фи­о­ле­то­вом диа­па­зоне. Выше­упо­мя­ну­тые откры­тия – одни из мно­же­ства кра­си­вых дости­же­ний нау­ки в этом году, обо всех из кото­рых рас­ска­зать, конеч­но, невоз­мож­но. Нет сомне­ний, что стре­ми­тель­ное раз­ви­тие моле­ку­ляр­ной био­ло­гии при­не­сет в сле­ду­ю­щем году еще мно­го впе­чат­ля­ю­щих резуль­та­тов.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *