Естествознание в июне

Естествознание в июне

// Коротко и быстро об основных новостях естествознания

Мальчики и девочки: аутизм у эмбрионов

// Предположили участие иммунных клеток в болезни мозга

Аутизм — это неспособность к социальной жизни. Мужчин-аутистов в 2–5 раз больше, чем женщин. Аутист не может нормально общаться, изо дня в день повторяет одни и те же действия. В общем, герой Дастина Хоффмана в фильме «Человек дождя». Что происходит с мозгом, когда он отключает человека от мира? Никто точно не знает, но у нейрофизиологов это модная тема, уже много лет. Понятно, что аутизм развивается в детстве, что его причина в генетике; обнаружено множество генов, связанных с расстройством. Исследователи не понимают, что же ломается в этих генах, а самое главное — как?

Группа учёных из Сан-Франциско сообщила, что аутизм может быть связан с чрезмерной активностью особых клеток мозга у эмбрионов. Эти клетки — микроглия — сами по себе загадочны. Это не нейроны, а отдельная иммунная система мозга, похожая на пул макроцитов (фагоцитов) остального организма. Если, например, в мозг проникает инфекция, то именно клетки микроглии её ликвидируют. Так же, предположительно, они поступают с отмершими нейронами. Предположительно — потому что пока ещё никому не удалось наблюдать процесс поедания. А в последние годы появилась гипотеза, что именно клетки микроглии убирают ненужные связи между нейронами на протяжении всей нашей жизни — ликвидируют воспоминания, например. Опять же, никто этот механизм в действии не видел, есть лишь косвенные подтверждения.

По сообщениям калифорнийских физиологов, клетки микроглии у эмбрионов мальчиков ­гораздо активнее, чем у девочек. Возможно, обрезают не только лишние связи, но и необходимые.

Источник: Nature, doi:10.1038/natu­re.2017.21978.

 

Ископаемые посвежели

// Останки Homo naledi датировали возрастом 236–335 тысяч лет

Вид Homo naledi открыт совсем недавно: в 2013 году палеоантрополог Ли Бергер из Йоханнесбурга обнаружил в гроте Диналеди (ЮАР) неизвестные окаменевшие кости. Лаз в пещеру был узкий, а глубина приличная, около 12 мет­ров, поэтому Бергер набрал в команду худощавых спелеологов, которые упорно копали два года и в 2015-м представили первые результаты. Находка оказалась удивительной: первобытные люди сочетали архаику и модерн. 

Объём мозга как у ав­стра­лопитеков, живших миллионы лет назад, строение стопы как у неандертальцев, а, допустим, кости рук — нечто среднее между современными людьми и обезьянами.

Кроме того, Бергер наткнулся на буквально кладбище: в пещере нашли полторы тысячи косточек, принадлежавших 15 особям. На волне успеха учёный объявил это скопление сознательным захоронением, то есть предположил у в общем-то примитивных людей сложную культуру. Научный мир ехидно ­зашевелился и с нетерпением ждал датировки останков, которая многое бы прояснила.

Команда Бергера провела анализ костей максимально прилежно: шестью независимыми методами в нескольких независимых лабораториях разных стран. Оказалось, что Homo naledi бродили по Южной Африке 236–335 тысяч лет назад. Сравнительно недавно по антропологи­ческим меркам, ведь в это время уже жили неандертальцы и форми­ровался вид Homo sapiens. ­Вполне может быть, что они существовали одновременно и в одном месте. Остаётся загадка «кладбища». Никаких орудий рядом с останками не обнаружили, что косвенно свидетельствует в пользу «похоронной» версии. Но также не нашли и следов огня, а в гроте, понятно, мрак. В общем, ждём новых открытий. Кстати, вместе со статьёй о датировке антропологи опубликовали данные о ещё одном скоплении костей — в соседней пещере.

Источник: P. H. G. M. Dirks et al. // eLife 6, e24231 (2017).

 

Череп Рене Декарта

// Новое исследование мозга философа

Французские учёные восста­новили вид мозга Рене Де­кар­та. Череп философа исследовали современными методами — теми, которыми палеонтологи пользуются при реконструкции мозга вымерших видов. По внутренней поверхности изучают расположение борозд, сосудов, аномалии коры больших полушарий.

3D-мозг Декарта оказался вполне обычным, исключая одно место — выпуклость в поле Бродмана 45, которое обычно связывают с речью и музыкой.

В этой новости интересен не результат, а наше отношение к великому Декарту. Он умер в 1650 году в Стокгольме, где и был похоронен. Но через шестнадцать лет французские поклонники решили вернуть останки философа на родину, во Францию. Кости эксгумировали, отправили в Париж и захоронили. Однако череп присвоил Йохан Планстрём, капитан шведской стражи, охранявший гроб в Стокгольме. Выяснилось это только через полтора века, в 1816 году, при перезахоронении. И вообще многих костей недоставало: палец взял на память французский посол, лопатку пустил на кольца другой ценитель философии… Череп обнаружил на аукционе в Стокгольме великий химик Йёнс Берцелиус в 1821 году. Он его и выкупил за небольшую сумму, а потом передал Франции. Несколько предыдущих владельцев черепа аккуратно записали прямо на нём, что это «череп Рене Декарта, принадлежит такому-то». Эти надписи и сейчас можно увидеть на выставке в Национальном музее естественной истории в Париже.

Источник: Charlier Philippe et al. // Journal of the Neurological Sciences. 2017. Vol. 378. P. 12–18.

 

Что нюхает Escherichia coli

// Обнаружен механизм передачи ощущений внутрь бактериальной клетки

Бактерия — существо одноклеточное. Все её ­органы суть молекулярные машины, заключённые ­внутри тонкой, но довольно прочной клеточной мембраны. Мембраной бактерия отгораживается от внешнего мира и сохраняет свои внутренности в компактном виде. Иначе не было бы целого организма. Однако как-то взаимодействовать с окружающей средой нужно — питаться, удалять отходы, принимать сигналы об изменениях обстановки и подстраиваться под неё. Чтобы получать сигналы, клетка изобрела сенсоры — белки или белковые комплексы, которые пронзают мембрану насквозь: одной стороной торчат наружу, а другой внутрь. Внешние части приспособлены к тому, чтобы соединяться с какими-то веществами. Например, с ионами NO3– — и только с ними. То есть добавляем нитраты в воду, они утыкаются в сенсоры — всё, бактерия почувствовала изменение и должна вести себя соответственно: ­включать и выключать другие молекулярные машины внутри себя.

Сам захват иона белком, как и передача сигнала внутрь, чистая химия. Однако изучать её очень непросто. В частности, до обидного мало известно, как, собственно, внутренняя часть белка узнаёт, что произошло с наружной.

Исследователи из ­МФТИ вместе с зарубежными коллегами выяснили, что происходит с одним из основных «обонятельных» белков кишечной палочки (Escherichia coli) — NarQ.

Оказалось, что принять сигнал одна молекула белка не может — нужна пара NarQ, сидящих в мембране по соседству. Когда в зазор между ними попадает ион NO3–, части белка притягиваются к нему, и весь белок изменяет конформацию. Та его часть, что внутри клетки, поворачивается вокруг своей оси. Дальше сигнал подхватывают другие молекулярные машины.

Зачем такие исследования нужны? Во-первых, интересно. Во-вторых, для медицины: можно ведь научиться обманывать бактерии, подавая им нужный сигнал.

Источник: Ivan Gushchin et al. // Science, doi: 10.1126/science.aah6345. 18 May 2017.

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №6 (32) за июнь 2017 г.

Подписаться на «Кота Шрёдингера»