ПРАВИЛА ЕДЫУже в продаже

Может ли вирус вылечить слепоту и стать смертоноснее?

Телеграм-канал «Голый землекоп»: главное о научных открытиях

Может ли вирус вылечить слепоту и стать смертоноснее?
Plato Terentev / Pexels
В рубрике «Лучшее в телеграме» Reminder рассказывает о самых интересных и полезных каналах о здоровье, психологии и саморазвитии.

Телеграм-канал «Голый землекоп» назван именем грызуна, который хоть и выглядит неказисто, но не стареет и не болеет раком. Ведет его биолог, научный журналист Илья Колмановский — и не только его, но и одноименный подкаст. Для подкаста он говорит с учеными: с основоположником метода выделения ДНК из древних костей Сванте Паабо — о влиянии генов неандертальцев на нас, с нейропсихофармакологом Дэвидом Наттом — об осознанном потреблении алкоголя, с биологом Вадимом Гладышевым — о том, почему же землекоп вечно молод.

Но телеграм-канал не состоит из одних только описаний этих выпусков. В нем Илья Колмановский пишет о важных новостях и занимательных фактах из самых разных областей науки — так, что о жизни бактерий в древних подледных озерах Антарктиды с интересом будет читать даже тот, кого иначе бы никогда не заинтересовало.

Вот несколько интересных постов.

Что общего у голого землекопа и человека?

Совсем новое открытие: землекопы атакуют соседние колонии, и угоняют солдат в рабство. Ну то есть как, новое: вообще-то само похищение произошло 26 лет назад. Просто в пандемию у ученых появилось время, чтобы сделать какие-то вещи, до которых в нормальной жизни никогда не дошли бы руки.

Стэн Брауде из университета Вашингтона (Миссури) изучал две соседние колонии в Кении в 1994 году. Вылавливал тотально всех зверьков, брал пробы тканей (честно говоря, ученые в такой ситуации отстригают грызунам кусочек пальца — быстро заживает), метил цветными метками и отпускал. В процессе он заметил, что у королевы одной из колоний — покусы на морде; это могло означать нападение другой колонии. В этот же сезон Брауде заметил, что в соседней колонии есть два зверька с метками атакованной колонии. Он решил, что как-то напортачил с метками.

Только сейчас у Брауде дошли руки сделать анализ ДНК из тех старых проб, и стало ясно, что ошибки нет: эти двое переместились в чужую семью после атаки. Всё это очень напоминает сапиенсов: антропологи считают, что наши группы — гораздо более сплоченные, с более гладкими отношениями, чем у неандертальцев. И, благодаря этому, более многочисленные — чем мы и взяли в итоге. При этом, такая уживчивость, совершенно не отменяет агрессии по отношению к другим группам, наоборот: мы-то в итоге уничтожили все другие виды Homo на планете, да и между собой до сих пор воюем.

Ссылка.

Природа умна. Или она все же ошибается?

Я сейчас всюду ищу, что бы почитать про семнадцатилетних цикад: в 2021 году заканчивается семнадцатилетний цикл развития для знаменитой и самой большой семьи Х на восточном побережье США, и они должны вылупиться и массово полететь. Эти цикады появились на свет в 2004 году, когда Билли Айлиш было три года, и пока мы изобретали айфон, SpaceX, bitcoin, и боролись с ковидом, они просто жили под землей в виде личинок, и ели-ели-ели. Ставя себя на их место, я думаю, это непросто: подытожить такую масштабную биографию, проснуться и все-таки признать, что ты уже взрослый. Соберись уже, тряпка, и лети!

Оказывается, биологи изучают уже несколько десятилетий одну большую сложность, которую каждой такой цикаде надо преодолеть. С каждым поколением им буквально все сложнее и сложнее собраться! Еще точнее их непростая ситуация описывается выражением pull your shit together. Получается похожий смысл, а главное — совершенно буквально речь идет хитрейшем паззле, который собирается у цикад в кишечнике.

Как у многих насекомых, за миллионы лет эволюции, у цикад сложилась симбиотическая зависимость от двух видов бактерий, которые живут у них в кишке. Цикады не усваивают из еды 10 аминокислот: значит нужно производство, синтез в кишке, и бактерии за него отвечают. А бактерии, в свою очередь, лишились ряда генов, и поэтому не могут жить вне кишечника цикады. Симбиоз.

Цикада-мать должна капнуть на каждое яйцо содержимым кишечника, чтобы наследник унаследовал полный набор бактерий. Только выясняется, что эта вроде бы простая задача — наделить детей двумя бактериями — для нынешнего поколения цикад превратилась в лотерею.

Дело в том, что с одной из этих двух бактерий случилась скверная вещь. Это стало понятно, когда ученые начали расшифровывать геном этой бактерии. Оказалось, что за фасадом респектабельного названия Hodgkinia скрывается драматическая история: когда-то недавно, за последние годы в кишечнике личинок, вид распался на… 42 вида. И, что главное: между ними произошел раздел имущества, и гены, которые нужны чтобы делать аминокислоты для цикады, тоже раскидало по этим 42 видам. Случайным образом.

Так что маме-цикаде надо совершенно виртуозно — ну, или, если точнее, крайне удачливо — нагадить на потомство: если кто не получит хотя бы один из 42 видов — тот не выживет и никуда не полетит в 2038 году. Нужно все 42 кусочка генома, чтобы в кишечнике работал синтез и шло бы производство двух аминокислот (остальные 8 делает вторая бактерия).

Вся штука в очень длинных поколениях. Сменялись бы они чаще, Ходжкиния бы не распадалась у большинства особей, а остальные бы быстро вычеркивались из популяции отбором. А тут, за 17 лет, много всего успевает произойти.

Вся эта картина — довольно типичная: в природе очень многое сделано кое-как и держится на честном слове. Так работает эволюция. Это, наверное, самый простой ответ креационистам: дизайн природы крайне не-интеллиджент.

Ссылка.

Как работает риталин — таблетка для концентрации?

В последнем Science интересный сюжет о том, как на самом деле работает супер-таблетка для доделывания дел до конца. Он интересен не только психонавтам, которые все пробуют на себе, но и философски: как вообще работает наше всеобщее недоделывание, что происходит со мной при прокрастинации, и как это можно победить.

Есть такой запрещенный в России препарат, риталин; родители его все равно покупают в даркнете для детей. Он является настолько важной частью западной культуры, что часто фигурирует в сериалах. С одной стороны, его прописывают огромному количеству подростков для улучшения учебы. Якобы при СДВГ, но фарма и родители невероятно расширили этот диагноз, и алармисты говорят о том, что целое поколение подсело на риталин. С другой — это популярный перформанс бустер в корпоративной среде (есть данные, что это довольно неполезная практика). Выпил — и делаешь дела одно за другим.

Но как работает риталин? Никто не знает. Есть гипотеза, что просто «подпитывает» мозг, усиливает соображалку, когнитивные функции. Новое исследование раскрывает любопытную механику, как в мозге на старте любого задания происходит торг «фигачим, или ну его», и как риталин вмешивается в процесс.

НЕ ОТВЛЕКАЙТЕСЬ, ЧИТАЙТЕ ДАЛЬШЕ. ИЛИ Я ВАМ ПРОПИШУ РИТАЛИН!

В центре внимания нового исследования — дофамин. Это молекула предсказания успеха. У кого слабо работают дофаминовые каскады — тот низко оценивает потенциальные пряники на горизонте любого усилия. Попробует, но только возникнут первые трудности — бросает. Ученые впервые смогли доказать, что риталин работает ровно через этот механизм, повышает уровень дофамина и все предсказания об исходе усилий в мозге делаются более оптимистичными.

А внешне это выглядит просто как лучшая концентрация внимания. Наверное, если пытаться не просто говорить себе «соберись, тряпка», а просто держать в фокусе внимания только результат, то мысль о затратах по дороге будет не такой горькой. Сейчас проверю, мне как раз нужно сдвинуть с места большой кусок работы.

Ссылка.

Может ли вирус вылечить слепоту?

Наверное, главная новость года. В Nature Medicine вышла публикация международной группы врачей: впервые в истории слепой пациент прозрел после инъекции в глаз вируса с генами другого организма. В качестве донора генов выступили скромные одноклеточные жители планктона: дело в том, что у морских водорослей есть глаза, и они одолжили их человеку.

Поскольку речь шла о рискованной новаторской операции, в исследовании принимали участие только полностью слепые люди. Диагноз: ретина пигментоза, наследственная болезнь, при которой люди слепнут в возрасте от 14 до 18 лет. Всем участникам эксперимента около 60ти, они уже много десятилетий не отличают свет от тьмы. Клетки их сетчатки деградировали и потеряли способность давать нервный импульс в мозг, когда на них попадает луч света.

Эксперимент начался в 2019 году. Укол делали только в один глаз. 50 миллиардов вирусных частиц, совсем как в вакцинах вроде Спутника или AstraZeneca, доставили в сетчатку каждого участника гены светочувствительных глазкОв, таких фотоэлементов как в метро, которые есть у одноклеточных водорослей. Водорослям фотоэлементы нужны, чтобы искать свет и плыть к свету.

Как и в случае вакцин, вирус кастрирован и не может размножаться в глазу. Вирус доставил в клетки сетчатки РНК с нужной информацией и заставил их единожды напечатать множество глазкОв, и эти глазкИ проросли на поверхности клеток сетчатки за несколько месяцев. Следующая инъекция будет нужна через 10 лет.

Участники эксперимента стали сообщать, что начали видеть на пешеходных переходах мерцание белых полос примерно через 7 месяцев после укола. Дальше — самое главное: тренировка с использованием особого гаджета и обучение мозга новому языку световых вспышек от водорослевых глазкОв. Но тут грянула пандемия. Между тремя волнами локдаунов только один пациент смог поездить из Бретани в Париж достаточно для успешных тренировок. Его-то кейс ученые и подали в журнал в ноябре 2020 года, и сегоднястатья была опубликована. Остальные участники сыграли роль для статистики безопасности уколов. Они уже тоже начали тренировку, и есть шанс, что тоже скоро прозреют.

Итак, водоросли одолжили глаза человеку. Как технически это делается?

Сами водоросли плавают в океане и занимаются своими делами: гоняются за лучами света, потому что для них свет — это еда. Ученые хакнули геном водорослей украли у них интеллектуальную собственность 20 лет назад. С тех пор ученые вставляют гены водорослей в разные клетки, которые им нужно возбуждать светом.  

Этот метод называется «оптогенетика». «ГлазкИ» -- это такие молекулярные машинки на поверхности клетки водоросли, которые при попадании луча света включают в клетке электродвигатель, и клетка плывет на свет, потому что для нее свет -- это еда. В 14-ом эпизоде 1-го сезона подкаста «Голый Землекоп» вы можете узнать, как ученые вживляют терморецепторы змей в разные органы мышей, чтобы управлять ими тепловым лучом: «термогенетика».

По ссылке — старое видео с объяснением сути метода, и слепыми мышами, которые прозрели и научились находить выход из лабиринта. Но мыши не умеют разговаривать. Пациент №1 впервые рассказал врачам, каково это — стать немного водорослью. Но сначала в деле поучаствовал белок с томатной флуоресценцией и янтарные лучи портативного прожектора.

Дело в том, что водорослевые глазкИ имеют слабоватую чувствительность, и только в красной части спектра. Поэтому вводимый ген был не простым, а составным: он заставил клетки сетчатки синтезировать не просто глазкИ, а глазкИ вместе с белком «томатной флуоресценции». Этот белок умеет усиливать свет. При засвечивании белок вспыхивает красным, и соседние с ним клетки с водорослевыми глазкАми возбуждаются. Проблема, как часто бывает в биологии, в том, что белок, в свою очередь, чувствителен только к янтарному свету — я тебя слепила из того, что было, в смысле что всегда есть ограничения имеющихся деталей для конструктора. Где взять янтарный свет? 

И тут — красивое решение. Метод требует ношения очков дополненной реальности. Очки собирают картинку через миниатюрную видеокамеру. Процессор конвертирует нормальное изображение в янтарное, и луч миниатюрного проектора рисует эту картинку по сетчатке. До начала эксперимента ученые просили испытуемых включать очки, чтобы убедиться что они не видят янтарные лучи сами по себе. 

Хорошая новость: врачи очки раздали всем участникам эксперимента, чтобы пользоваться ими дома. Так бывает не всегда, помните киборга из пятого выпуска первого сезона? Все его суперспособности возможны были только в лаборатории, оборудование слишком громоздкое.

Пациент №1 описывает ощущение как вибрацию: возможно, из-за долгих лет слепоты, его мозг привык к тому, что осязание — главная метафора. Всего несколько месяцев упражнений — и он уверенно находит предметы на столе и различает их. К сожалению чувствительность метода не позволяет различать черты лиц. 

И все же это прорыв. Ученые обещают сделать технологию общедоступной. А главное, сетчатка — это только начало. Ученые давно используют оптогенетику для того, чтобы глазкИ прорастали на поверхности нейронов у мышей, светят им в череп лучом и нейроны так получают пульт управления: можно внушать мышам ложные воспоминания и отучать от кокаина. Авторы сегодняшнего прорыва уверены, что оптогенетика в мозге человека — на за горами.

Ссылка.

Вирус не становится более смертоносным. Или все же может?

Вчера в Science вышло исследование большой международной группы авторов, которое рассказывает поразительную историю эволюции вируса черной оспы. Ученые нашли остатки вируса в захоронениях викингов Х века в дюжине мест, от Англии до России. Это самая древняя находка оспы, на 700 лет древнее, чем была до этого; ученые смогли извлечь ДНК вируса и сравнить с ДНК из разных коллекций и разных последующих веков, от Кунсткамеры в СПб до шведских и британских коллекций, и составить генеалогическое древо разных штаммов.

Главный вывод пугает. Сравнение геномов разных штаммов черной оспы за тысячу лет показало: этот вирус мог быть безобидным и распространенным у разных народов долгое время, а потом вдруг стал мутировать в сторону резкого увеличения тяжести заболевания, и, одновременно, заразности — что дало несколько знаменитых эпидемий в последние века. Только в ХХ веке от оспы умерли 300 млн человек. Вирус оспы — первый и единственный в истории патоген полностью истребленный путем всемирной вакцинации; всего два образца хранятся в двух особо охраняемых лабораториях в США и в России, и их все никак не уничтожат, хотя давно собираются. Но в природе до сих пор существуют вирусы, похожие на дикого предка черной оспы, и иногда они даже попадают к человеку, вызывая эпизодические вспышки похожего, но несильного заболевания. История, которую воссоздали авторы нового исследования, легко может повториться.

В начале оспа перешла от грызунов людям в Африке. Ею болели уже в древнем Египте, на мумиях фараонов есть следы, но ДНК пока не извлекается. Потом оспа распространилась в Европе в виде нескольких штаммов. Возможно, при освоении человека, как это часто бывает, вирус и вызывал тяжелую болезнь, но приспособился. Заодно — наработал системы ухода от иммунного ответа. В том числе, и гены, которые позволяют уходить от распознавания цитокиновой системой. Заболевание стало более мягким, иммунная система в какой-то момент вырабатывала антитела, и гасила вирусную нагрузку. Так продолжалось веками, и так было во времена викингов.

В общей сложности из 525 викингов из нового исследования, вирус был у 11, и у всех заболевание было в активной фазе, вирус найден в зубах и в костях. Но не факт, что вирус их убил. Дело в том, что в геноме этой вот самой древней оспы есть 20 активных генов, которые потом сломались и в штаммах ХХ века они присутствуют в поломанном виде. И вот тут самое интересное. Речь идет именно о генах, обеспечивающих вирусу уход от иммунного ответа; их поломка сделала вирус... более опасным!

Похоже, что когда-то на пути от викингов к нам произошло одновременно две вещи. Вирусу стало сложно заражать новых людей, возникло давление естественного отбора, он стал меняться и стал более заразным. Но попутно сломались 20 генов, отвечающих за уход от иммунного ответа — и это, парадоксально, сделало вирус более опасным: попадая в организм новых людей, он стал вызывать цитокиновый шторм. Люди мучительно умирали, но вирусу было все равно: главное, что они успевали заразить соплеменников.

Этот пример войдет в учебники: паразиту необязательно делаться гуманнее по отношению к хозяину. Оказывается, наоборот, резкий рост смертельности может нисколько не мешать эволюции вируса.

Ссылка.

Вы уже оценили материал