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 *