О науке

О науке
15:06
8

15 апреля 2019

Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Принцип работы электрофореза основан на том, что фрагменты отрицательно заряженной ДНК разного размера двигаются в геле под действием внешнего электрического поля от катода к аноду с разной скоростью



Но если в молекуле ДНК есть разрыв, она раскручивается и вытягивается, так что ей становится проще передвигаться в геле. Такие обрывки и отдельные нити ДНК пытаются бежать в электрическом поле впереди основного комка и вытягиваются по направлению к аноду. То есть комета летит как бы задом наперед: впереди скачет хвост из подвижных кусков, а позади тащится громоздкое ядро из сверхспирализованной ДНК. Соответственно, чем больше разрывов, тем мощнее у кометы хвост.



В классическом варианте метода ДНК-комет клетки с ДНК помещают в гель на предметном стекле флуоресцентного микроскопа, обрабатывают специальным буфером, чтобы разрушить клеточные оболочки и освободить ДНК, проводят электрофорез, окрашивают ДНК флуоресцентными красителями и потом замеряют форму комет под микроскопом вручную или при помощи специальных программ. Сейчас для этой технологии придумали множество вариантов, адаптированных для разных клеток и разных типов повреждений ДНК. Например, чтобы обнаружить что-то помимо двунитевых разрывов, клетки обрабатывают подходящими ферментами и помещают в условия, которые «доламывают» ДНК в поврежденных местах и делают эти участки видимыми для метода ДНК-комет.

Показать полностью…
  • Нравится 0
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке
  • Нравится 2
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

ДНК-кометы

Перед вами — необычные «кометы»: каждая комета — это ДНК отдельной клетки, и чем больше повреждений в этой ДНК, тем больше у кометы хвост. Метод ДНК-комет позволяет оценить количество разрывов в молекулах ДНК и эффективность их починки. Снимки сделаны в лаборатории по изучению костей и кожи (Bone and skin laboratory) Сиднейского университета. Ученым надо было оценить количество повреждений клеток эпидермиса кожи после облучения ультрафиолетом, а также то, насколько витамин D3 способен «штопать» такие повреждения. Справа — клетки, облученные ультрафиолетом, слева — контрольные. С помощью компьютерной обработки цветами от красного до фиолетового на снимке разметили количество ДНК в той или иной точке. Видно, что форма и размер комет на двух снимках отличаются, что свидетельствует об интенсивном повреждении ДНК при облучении.



Наш организм старается свести к минимуму ситуации, при которых происходят разрывы и другие повреждения ДНК, а в случае их появления старается их поскорее исправить (этот процесс называется репарацией). Разрывы могут играть важную роль в жизни клетки, в частности использоваться для кроссинговера, но из-за сложностей с починкой в местах таких повреждений чаще возникают мутации. Разрывы могут происходить также под воздействием внешних мутагенных факторов, например при облучении ультрафиолетом.



Чтобы оценить масштаб вреда, нанесенного каким-нибудь мутагеном, используется метод ДНК-комет. Этот простой и проверенный временем метод позволяет сравнить количество повреждений в разных клетках. ДНК в клетке сверхспирализована и спутана в клубок, так что если попробовать разделить ее по размеру молекул с помощью электрофореза, то она так и будет передвигаться одним «комом» (метод электрофореза основан на разной скорости движения фрагментов разной длины при движении в геле под действием внешнего электрического поля).

Показать полностью…
  • Нравится 0
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Выключите свет! Ночное освещение стимулирует воспаление при нарушениях мозгового кровообращения

Свет люминесцентной лампы, падающий на отражательную дифракционную решетку, разделяющую его на разные спектральные линии

Искусственное освещение – огромное достижение цивилизации, раздвинувшее временные рамки нашей активности в течение суток. Но появляется все больше свидетельств, что постоянное воздействие света в ночное время вредит здоровью, в том числе повышает риск развития рака, ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. В свете этих данных ученые из Университета штата Огайо (США) решили оценить, как влияет на пациентов с повреждениями мозга ночное освещение, обычное для отделений реанимации и интенсивной терапии



Статистические данные уверенно говорят о том, что у людей, работающих в ночную смену, повышен риск развития определенных заболеваний. Что подтверждается недавним исследованием на здоровых молодых людях, которые в течение трех суток жили в условиях инверсии дня и ночи. Результат – повышение в крови концентрации соединений, связанных с развитием воспаления.



Но вот о том, как действует на человека кратковременное ночное освещение, известно немного. В этом случае наиболее уязвимыми должны быть люди с нарушением мозгового кровообращения: ишемическим инсультом или мозговыми травмами. В этих случаях крайне негативным фактором служит активация воспалительного процесса, который развивается в результате выброса провоспалительных цитокинов. Эти небольшие гормоноподобные белки вырабатываются «обслуживающим» клеточным персоналом мозговой ткани: астроцитами, а также клетками микроглии, которые, строго говоря, относятся к иммунной системе. В результате воспалительного ответа на ишемию, судя по экспериментам на животных, особенно активно гибнут клетки гиппокампа – области мозга, участвующей в процессах обучения и памяти.



При этом палаты реанимационных отделений и интенсивной терапии не только днем, но и ночью освещены, обычно холодным белым светом люминесцентных ламп, спектр которого включает синий диапазон. Этот свет, даже сквозь опущенные веки больных, попадает на сетчатку глаза, откуда соответствующая информация передается в гипоталамус – отдел мозга, регулирующий циркадные ритмы, или биологические часы. В свете утреннего солнца преобладают волны сине-зеленого диапазона, к которому организм человека особенно чувствителен. Соответственно, «больничный» белый свет передает в мозг сигнал о том, что «наступило утро». В результате у человека активируется «дневная программа», включающая выработку провоспалительных цитокинов клетками иммунной системы.



Чтобы подтвердить, что ночное освещение плохо влияет на поврежденный мозг и выяснить, как будет меняться его эффект при воздействии света разного спектра, ученые провели эксперимент на лабораторных мышах, у которых смоделировали ишемическое повреждение головного мозга, на несколько минут остановив сердце. Животных разделили на три группы: первую группу освещали ночью холодным белым светом, вторую – красным, слабо влияющим на циркадные ритмы; третья группа ночевала в темноте.



Спустя неделю выяснилось, что смертность была наиболее высока в первой группе, ночевавших при белом свете. У этих животных наблюдалась интенсивная гибель клеток в гиппокампе и в целом более агрессивное воспаление, а также признаки активации микроглии и генов, кодирующих провоспалительные цитокины. Причем для активации последних хватило четырех часов пребывания под лампой! Когда же в мозг мышей, ночующих при белом свете, ввели ингибиторы провоспалительных молекул, это ослабило вредный эффект такого освещения.



Результаты этого эксперимента заставляют задуматься, а тех, кому довелось побывать в таких палатах, – и ужаснуться. Мозговые нарушения, такие как инсульты, сегодня являются одной из основных причин смертности и инвалидности. И мы вправе ожидать, что в больнице будет делаться все, чтобы помочь таким пациентам. Ясно, что никто не будет вводить ингибиторы провоспалительных цитокинов в мозг больных людей. Но что стоит изменить освещение больничных палат, используя лампы другого спектра? И это относится не только к реанимационным и неврологическим отделениям – активизация воспаления нежелательна при многих патологических состояниях.



Добавим, что в этих экспериментах использовались молодые животные, а проблемы с мозговым кровообращением у человека чаще возникают у пожилых. К старости работа биологических часов и иммунной системы меняется: амплитуда колебаний циркадных ритмов уменьшается, а микроглиальные клетки становятся более активными. Поэтому негативное влияние ночного освещения на пожилых людей может быть больше, чем на молодых. Конечно, все эти выводы нуждаются в проверке, как и безвредность света красного спектра для человека. Поэтому не только больным, но и здоровым лучше всего просто выключать на ночь свет – любой!

Показать полностью…
  • Нравится 1
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Огни больших городов губят перелетных птиц
Многие виды перелетных птиц путешествуют преимущественно в темное время суток. Но люди вносят в птичью жизнь свои коррективы: из-за ночной иллюминации птицам часто приходится пролетать над ярко освещенной местностью. И хотя для ориентации в пространстве они в основном используют магнитный «компас», свет приманивает и дезориентирует птиц, в результате чего многие из них гибнут. Чтобы уменьшить этот риск для наших пернатых меньших братьев, нужно понять, где и когда они встречаются с этой антропогенной угрозой



Только в США от столкновений со зданиями, линиями электропередач и другими искусственными сооружениями ежегодно умирает несколько сотен миллионов птиц. Недавно ученые из орнитологической лаборатории Корнельского университета (США) и Оксфордского университета (Великобритания) составили карту американских регионов, наиболее опасных для перелетных птиц с точки зрения светового режима. Для этого они проанализировали данные метеорологических радаров, работающих с 1995 г., которые в числе прочего измеряют плотность потоков мигрирующих птиц, а также данных со спутников, на основе которых можно оценить уровень «светового загрязнения».



Оказалось, что опасность, которую представляет для птиц тот или иной город, зависит от сезона. Весной множество птиц пролетает над центральными и западными регионами США, а осенью их маршруты пролегают в основном вдоль побережья Атлантического океана. Однако яркий ночной «свет» таких крупнейших американских городов, как Чикаго, Хьюстон и Даллас, постоянно угрожает крылатым мигрантам.



Кстати сказать, многие виды перелетных птиц при ночных миграциях издают характерные звуки, важные для координации полета стаи. Есть предположение, что одна из причин массовой гибели птиц при полете над ярко освещенными городскими районами связана с тем, что они начинают кричать чаще, чем невольно заманивают в ловушку других своих сородичей.



Как же человек может помочь перелетным птицам? Обычно миграции птичьих стай происходят в течение нескольких месяцев, но их максимум приходится на считанные дни. И если в это время предпринять какие-либо меры по снижению освещения – например, уменьшить подсветку зданий и улиц в наиболее ярко освещенных районах, – то если это и не решит проблему полностью, то, возможно, хотя бы ее смягчит. Да и с точки энергосбережения это будет не лишнее.

Показать полностью…
  • Нравится 1
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Для анализа был выбран 31 тип сложного поведения, встречающегося не во всех, а только в некоторых сообществах шимпанзе. Все выбранные типы поведения, скорее всего, представляют собой культурные традиции, передающиеся путем социального обучения (см.: Ж. И. Резникова. Социальное обучение у животных). В список попали упомянутое выше «накопительное бросание камней», три способа добычи водорослей: палками с поверхности воды (рис. 1), палками со дна и голыми руками, четыре варианта добычи муравьев и столько же — термитов, купание (отмечено в двух сообществах из 144), использование орудий для разбивания твердых плодов (2 сообщества) и орехов (20 сообществ), четыре способа добычи мёда, губки из жеваных листьев или мха и палочки с размочаленными концами для сбора воды, бросание камней в хищников и непрошенных гостей с целью их прогнать (10 сообществ), охота на мелких позвоночных с помощью палок (2 сообщества), палки-копалки для выкапывания съедобных корней (1 сообщество). Полный список и формальные определения учтенных типов поведения приведены в дополнительных материалах к обсуждаемой статье.



Для каждого сообщества регистрировалось наличие или отсутствие данного типа поведения, без учета частоты его использования. Авторы отдавали себе отчет в том, что в ряде случаев то или иное поведение могло быть не замечено в данном сообществе не потому, что его там нет, а из-за недостаточной длительности наблюдений. Эта возможность учитывалась при статистической обработке данных.



Поведенческий репертуар 144 сообществ был сопоставлен с комплексным показателем антропогенной нагрузки, который рассчитывался для районов проживания сообществ по стандартной методике, исходя из плотности человеческого населения, площади застройки и сельскохозяйственных угодий, интенсивности ночного освещения, наличия дорог и ряда других показателей (см. Global Human Footprint).



Статистический анализ показал, что чем выше антропогенная нагрузка, тем беднее поведенческий репертуар сообществ шимпанзе, проживающих в данном районе . Это — главный результат исследования.

Показать полностью…
  • Нравится 0
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

«Ритуализованное» бросание камней у шимпанзе. Вверху — три типичных варианта поведения: забрасывание камня в дупло или расщелину между корнями (tossing), швыряние камня с силой об ствол (hurling), стучание камнем по стволу (banging). Внизу: созданные обезьянами скопления камней в дуплах и у оснований стволов.

Данные собираются при помощи видеокамер, установленных в местах, где шимпанзе появляются систематически: возле нахоженных троп, у переправ через водные преграды, около термитников, в местах, где шимпанзе колют орехи и т. д. Кроме того, исследователи периодически прочесывают территории изучаемых сообществ, собирая пробы помета (это позволяет судить об особенностях диеты) и регистрируя все косвенные признаки сложного поведения: орудия, скорлупки расколотых орехов и тому подобное.



В своем новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Science, сотрудники проекта PanAf попытались разобраться в том, как деятельность человека влияет на культурное богатство обезьяньих сообществ.



Авторы использовали беспрецедентный по своему объему массив данных по поведению диких шимпанзе, включающий не только информацию, собранную в рамках проекта PanAf, но и все имеющиеся литературные данные. В общей сложности в поле зрения исследователей попало 144 сообщества, относящихся ко всем четырем подвидам обыкновенного шимпанзе и разбросанных по всему ареалу вида

Показать полностью…
  • Нравится 2
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

«Элементы» уже рассказывали о масштабной международной программе по наблюдению за дикими шимпанзе PanAf (The Pan African Programme ‘The Cultured Chimpanzee’), стартовавшей в 2010 году по инициативе Института эволюционной антропологии общества Макса Планка в Лейпциге. Основной целью проекта является изучение культурного разнообразия диких сообществ наших ближайших родственников. Наибольшее внимание уделяется малоизученным сообществам, где могут обнаружиться еще не описанные виды сложного поведения, передающегося путем социального обучения (культурные традиции). Эти ожидания оправдываются: например, в восьми сообществах был обнаружен ранее неизвестный тип «ритуализованного» поведения — так называемое накопительное бросание камней

Показать полностью…
  • Нравится 0
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Антропогенная нагрузка на экосистемы обедняет культуру шимпанзе
Сообщества диких шимпанзе характеризуются большим разнообразием культурных традиций, в том числе связанных с использованием орудий. Сотрудники международного проекта по наблюдению за дикими шимпанзе PanAf обобщили данные по поведенческим особенностям 144 сообществ шимпанзе, сопоставив их со степенью антропогенного воздействия в местах проживания этих сообществ. Оказалось, что богатство поведенческого репертуара шимпанзе убывает по мере роста антропогенной нагрузки. Одно из возможных объяснений состоит в том, что человеческая деятельность подрывает ресурсную базу диких шимпанзе и ведет к фрагментации местообитаний. В результате численность шимпанзе сокращается, а контакты между группами оказываются затруднены, что негативно сказывается на сохранении и распространении культурных традиций. Полученные результаты показывают, что в охране нуждается не только генетическое разнообразие высших приматов, но и их культурное наследие.

Показать полностью…
  • Нравится 1
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Veritasium: первые изображения чёрных дыр

  • Нравится 1
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Свое видовое название H. bargibanti получил в честь открывшего его в 1969 году натуралиста Джордж Баргибанта. Баргибант случайно обнаружил этих коньков на кораллах рода Muricella, собранных для аквариума на острове Новая Каледония, близ города Нумеа. H. bargibanti стал первым известным видом морских коньков-пигмеев; за последние годы было открыто еще 7 видов карликовых коньков, а также описана пара ископаемых видов. Все коньки-пигмеи длиной не больше 3 см, а один из недавно открытых видов — H. denise — и вовсе крошечный: его длина 10–15 мм.

Показать полностью…
  • Нравится 2
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

На фото — морской конек-пигмей (см. Pygmy seahorse) Hippocampus bargibanti на веточке рогового коралла, или горгонарии. Этот крохотный (длиной 2–3 см) конек так искусно имитирует цвет и фактуру коралла, что обнаружить его практически невозможно.

  • Нравится 0
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев
Матвей Орлов
Матвей Орлов пишет в интересе О науке

Морские пони

  • Нравится 0
  • Комментировать 0
  • 0
Пока нет комментариев