Первый полный коннектом насекомого, первая в мире карта метагенома почв, микроскопические биороботы из клеток трахеи человека и ГМО-фрикаделька из мяса мамонта ― вот лишь небольшой список запоминающихся событий 2023 г. в мире биологии и смежных наук. В течение всего уходящего года мы рассказывали о самых ярких научных новостях, записывали интервью и лекции с ведущими биологами, медиками, почвоведами и другими российскими учеными. Пришло время подвести итоги и вспомнить наиболее примечательные события уходящего года!
Дрозофилы снова в центре внимания
В 2023 г. американским и британским исследователям впервые удалось полностью картировать коннектом (совокупность всех нейронных связей в организме) насекомого. Этим насекомым оказалось одно из самых популярных лабораторных животных, без которого просто невозможно представить развитие биологии (и особенно генетики) ― плодовая мушка дрозофила. Карту всех синаптических связей в мозге личинки плодовой мушки Drosophila melanogaster впервые продемонстрировала международная команда ученых под руководством Университета Джонса Хопкинса и Кембриджского университета. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.
Мозг крошечной плодовой мушки ― достаточно сложный объект для полного картирования, ведь он состоит из нескольких тысяч нейронов и около полумиллиона синапсов. Ранее полный коннектом удалось получить только для более примитивных организмов, чей мозг состоит из нескольких сотен нейронов. На тот момент были известны три таких работы: коннектомы личинки оболочника Ciona intestinalis, круглого червя Caenorhabditis elegans и многощетинкового червя Platynereis dumerilii.
Несмотря на то что мозг человека в миллионы раз сложнее мозга дрозофилы, изучение архитектуры нейронной сети мозга этих насекомых вносит большой вклад в понимание принципов работы человеческого мозга.
В уходящем году в открытом доступе также появились 74 тыс. изображений нейронов мозга плодовой мушки, собранные за восемь лет от более 5 тыс. различных генетически модифицированных штаммов мух. Теперь все эти изображения находятся в свободном доступе, что позволяет ученым быстро и легко находить необходимые нейроны для исследований нервной системы. Официальная публикация этой базы данных предоставлена в журнале eLife.
В 2023 г. в открытом доступе появились 74 тыс. изображений нейронов мозга плодовой мушки. Изображения были собраны от более 5 тыс. различных генетически модифицированных штаммов мух.
Фото: Geoffrey Meissner / FlyLight
Мясо мамонта как символ изменения климата и вымирания животных
Австралийская биотехнологическая компания Vow, специализирующая на создании синтетического мяса, совместно с учеными из Квинслендского университета представила миру мясо, выращенное с использованием ДНК шерстистого мамонта. Для проекта из открытых генетических баз была выбрана последовательность мамонтовой ДНК, отвечающая за производство мышечного белка миоглобина, от которого во многом зависят цвет, запах и вкус конечного продукта. Чтобы восполнить пробелы, ученые также задействовали генетический материал африканского слона, а затем использовали стволовые клетки мышц овцы.
Участки гена миоглобина ученые соединили с участками такого же гена от африканского слона и с помощью методов генной инженерии встроили их в овечью клетку, из которой и был выращен кусок мяса, ставший впоследствии фрикаделькой, которую, кстати, никому так и не довелось попробовать. Хотя недостатка в желающих продегустировать столь странный продукт не было, ученые исключили такую возможность: никто не знает, как употребление в пищу белка животного, жившего тысячи лет назад, скажется на организме человека.
ГМО-фрикаделька с использованием ДНК мамонта.
Фото: Piroschka Van De Wouw / Reuters
Гигантская доисторическая фрикаделька была создана не для употребления в пищу, а для того чтобы привлечь внимание к продукции компании и продемонстрировать возможности получения еды с помощью биотехнологий. Еще одной целью проекта было в очередной раз напомнить об изменении климата и антропогенном влиянии на природу, связанном в том числе с сокращением естественной кормовой базы для животных.
Первая в мире карта метагенома почв
В этом году ученые Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского Южного Федерального университета (Ростов-на-Дону) разработали первую в России и в мире карту метагенома почв. Ученые создали веб-приложение «Карта метагенома Ростовской области», позволяющее оценивать нагрузку почвенного микробного сообщества и его генетического потенциала для здоровья почв и окружающей среды. По словам специалистов, в настоящий момент изучено лишь не более 5% от общего разнообразия микроорганизмов в почве, культивируемых на стандартных микробиологических средах.
Веб-приложение донских ученых позволяет отображать пространственную и количественную информацию о метагеноме, размещенную в почвенной базе данных ЮФУ. Данные о почвенных свойствах, показателях их качества и безопасности, а также о биологических свойствах почв, включая метагеномные данные, актуализируются по мере пополнения новой информацией.
Источник справки и иллюстрации: ЮФУ
На текущий момент уже изучен метагеном почв особо охраняемых природных территорий (ООПТ), представляющих основной спектр почв степной и сухостепной зон Ростовской области с высоким уровнем плодородия. Эти почвы, практически не подверженные антропогенному влиянию, обладают наибольшим биоразнообразием в сравнении с активно использующимися в сельском хозяйстве и могут служить эталонами качества почв, пишет пресс-служба ЮФУ. По словам ученых, выделение эталонов почв имеет стратегическое значение для устойчивого развития территорий, так как доля природных ландшафтов в общей площади территории Ростовской области одна из самых низких в стране (не более 25%).
Что еще интересного в мире?
В 2023 г. ученые создали микроскопических биороботов из клеток трахеи человека и самовоспроизводящихся нанороботов из ДНК, опубликовали новое исследование о том, какие гены участвуют в запоминании клетками своей идентичности при делении и как реализуется этот процесс, оживили сибирского червя-нематоду, пролежавшего в вечной мерзлоте 46 тыс. лет, полностью расшифровали Y-хромосому человека и нашли в ней 41 ранее неизвестный ген, впервые зафиксировали прикрепление одного вируса к другому и провели множество других интересных экспериментов.
В уходящем году были открыты новые виды животных и растений. Японские ученые обнаружили новый вид орхидей Spiranthes hachijoensis с красивыми цветками, похожими на стеклянные изделия. Российские биологи из Карельского научного центра РАН открыли два новых вида грибных комаров, а ученые Зоологического музея МГУ им. М.В. Ломоносова и Института проблем экологии и эволюции РАН ― новый вид придонных рыб в бассейне Азовского моря. В Крыму был открыт новый вид моллюсков возрастом порядка 195 млн лет. Остатки моллюсков были найдены в юго-восточной части Симферополя еще в 2015 г., но доказать их уникальность удалось только недавно.
В 2023 г. при участии российских ученых в Таиланде был обнаружен новый вид ядовитых змей (на фото) Trimeresurus ciliaris («реснитчатая куфия») с чешуйками возле глаз, напоминающими ресницы. Исследование было поддержано грантом РНФ.
Фото: Николай Поярков / МГУ им. М.В. Ломоносова
Надеемся, что новый год принесет еще больше интересных новостей!
Фото в шапке страницы: Johns Hopkins University / University of Cambridge
Фото на главной странице сайта: Parent Géry / Wikipedia
Фотографии в галерее: Parent Géry / Wikipedia, Роман Евсеев, Татьяна Бубнова / Образовательный портал «НИКА»