Вопрос о том, почему животным необходим сон, до сих пор не решен окончательно, несмотря на обилие фактов и гипотез (см. ссылки в конце новости). По-видимому, должна быть какая-то общая важная причина, по которой самые разные животные — от нематод и насекомых до ящериц и людей — должны регулярно впадать в заторможенное, уязвимое состояние, почти полностью отключаясь от всех сигналов, приходящих из внешнего мира.

Красивое объяснение предлагает «гипотеза синаптического гомеостаза», впервые сформулированная около 15 лет назад нейробиологами из Висконсинского университета в Мэдисоне.

Суть идеи в том, что во время бодрствования животное постоянно усваивает новый опыт, а это сопряжено с ростом синаптической проводимости. Как правило, чтобы что-то запомнить хотя бы ненадолго, необходимо усилить проводимость определенных синапсов: этот принцип лежит в основе памяти и обучения. В результате общий уровень синаптической проводимости в мозге неуклонно нарастает в течение всего времени, пока животное бодрствует и активно воспринимает внешние сигналы. Ясно, что это не может продолжаться до бесконечности. Разбухшие синапсы и перевозбужденные нейроны будут потреблять всё больше энергии, а способность нервной системы к дальнейшему обучению будет снижаться.

Соответственно, сон необходим для того, чтобы вернуть нервную систему в рабочее состояние, снизив общий уровень синаптической проводимости. Заодно можно отделить в накопленном за день опыте главное от второстепенного, избирательно ослабив одни синапсы и сохранив (или даже усилив) некоторые другие. Этот гипотетический процесс называют «умным забыванием» (smart forgetting).

По сути дела, гипотеза синаптического гомеостаза предполагает, что потребность во сне — это следствие неустранимого конструктивного дефекта нервной системы животных! Нервная система не может долго обрабатывать входящую информацию, не «перегреваясь», потому что усвоение новой информации идет в основном за счет потенциации (усиления) имеющихся синапсов и появления новых, а не их депрессии (ослабления) или уничтожения.

В двух статьях, опубликованных в свежем выпуске журнала Science, приводятся новые весьма убедительные подтверждения гипотезы синаптического гомеостаза.

#нейробиология #биология #мозг #нейроны #сон #марков
https://telegra.ph/Dva-nezavisimyh-issledovaniya-podtverdili-globalnoe-oslablenie-sinapsov-vo-vremya-sna-02-06-2

Наверно, каждому знакомо чувство усталости в конце дня, когда ходишь по дому как зомбий, натыкаешься на углы и стены, убираешь в холодильник хомячка и читаешь название нашего журнала как «Бархатный инспектор». Данное состояние обычно называют полусонным. И как оказалось, это слово еще и буквально характеризует ваш мозг во время такого состояния: пока вы еще все-таки бодрствуете, половина мозга действительно может уже спать.

Вы-то раньше думали, что мозг работает по двоичному принципу: либо активен, либо неактивен. Только что вы стояли у раковины и чистили зубы, и вот уже валяетесь на полу с щеткой во рту и сладко спите. Но нет, ваш мозг демонстрирует неравномерный спектр засыпания на протяжении довольно протяженного периода предсонного бодрячка, и, вероятно, так же постепенно он просыпается утром. Было бы здорово научиться погружать в сон и будить конкретные точки мозга по мере их функциональной надобности – тогда можно было бы, например, высыпаться сенсорными зонами во время тренировок, моторными – во время размышлений. 24 часа в сутки быть немножечко сонным, зато разносторонне активным – что за чудесная жизнь!

#batrachospermum #биология #мозг #сон
https://telegra.ph/Otdyhogramma-vyyavila-poludremu-mozga-02-08

В своей новой работе, опубликованной журналом Science, Ларс Читтка и его коллеги показали поразительные способности шмелей (Bombus terrestris). «Наша работа – это последний гвоздь в гроб представлений о том, будто гибкость поведения и обучения насекомых ограничиваются небольшими размерами их мозга», – заявил ученый.

В самом деле, мозг шмелей содержит всего лишь порядка 1 млн нейронов против около 100 млрд у нас с вами. Однако и этого, оказывается, вполне достаточно для реализации очень сложных форм поведения и обучения. Чтобы продемонстрировать это, Читтка и его соавторы научили насекомых манипулировать искусственным объектом – шариком, – играя в футбол и получая награду за каждый голевой бросок.

Помещенным на «поле» шмелям необходимо было закатывать шарик в лунку по центру. Ученые обучали их, демонстрируя «технику игры» с помощью палочки, окрашенной похожими на шмелиные желто-черными полосками, а каждую удачную попытку насекомого вознаграждали порцией сладкого сиропа. Достаточно было обучить лишь нескольких особей – и они демонстрировали эти навыки другим жителям своей колонии, а уже вскоре все могли «зарабатывать» пищу «профессиональной» игрой в футбол.

#биология #насекомые #видео
https://naked-science.ru/article/sci/shmeli-nauchilis-igrat-v-futbol

Технология CAR-T — наиболее перспективный на сегодняшний день экспериментальный метод лечения рака. Он состоит в том, что лимфоциты пациента или донора генетически модифицируют так, чтобы они синтезировали искусственный рецептор, который состоит из фрагмента антитела, распознающего опухолевые клетки, и внутриклеточной части, активирующей лимфоцит.

Большинство современных методик производства CAR-T не затрагивают основной рецептор Т-лимфоцитов (TCR). Таким образом, модифицированные клетки экспрессируют и искусственный, и «родной» рецепторы. При этом лимфоциты с TCR, которые специфичны в отношении собственных антигенов организма, относительно быстро уничтожаются естественным путем, чтобы не допустить развития аутоиммунных заболеваний. Это же ослабляет их атаку на опухоли, поскольку часть антигенов раковых клеток совпадают с антигенами здоровых клеток, и приводит к недостаточной эффективности CAR-T. Эксперименты показали, что «выключение» последовательности ДНК, кодирующей постоянный участок альфа-цепи TCR (TRAC), не только повышает эффективность CAR-T, но и позволяет использовать для лечения заранее приготовленные донорские лимфоциты без риска реакции отторжения.

Учитывая эти данные, сотрудники Института Слоуна-Кеттеринга усовершенствовали метод получения CAR-T, распознающих CD19. Воспользовавшись системой редактирования генома CRISPR/Cas9, они встроили ген химерного антигенного рецептора непосредственно в последовательность, кодирующую TRAC, тем самым прервав ее и прекратив экспрессию TCR. То есть одним точечным воздействием они решили сразу две задачи: и обеспечили синтез CAR, и лишили лимфоциты «родных» рецепторов.

Ученые испытали на мышах с моделью лейкоза четыре разных промоторных последовательности, а также лишенные промоторов гены CAR, встроенные в два разных участка генома. Выяснилось, что встраивание гена CAR в последовательность TRAC позволяет ему использовать естественный промотор рецепторов Т-клеток, что обеспечивает наиболее стабильную экспрессию CAR и максимальную противоопухолевую эффективность.

Таким образом, разработанная методика позволяет повысить эффективность CAR-T терапии, использовать донорские клетки, что делает технологию более универсальной и снижает ее стоимость. Кроме того, прицельное встраивание гена CAR системой CRISPR/Cas9 связано с меньшим риском побочных эффектов по сравнению со встраиванием в случайный участок генома, которое происходит при использовании вирусного вектора.

#биология #медицина #генная_инженерия #crispr #генетика
https://telegra.ph/Genomnoe-redaktirovanie-prevratilo-limfocity-v-protivorakovyh-universalnyh-soldat-02-27

Дэн Карлсон служил в Демилитаризованной зоне Кореи в начале 1960-х и однажды увидел, как одна женщина специально покалечила своего ребенка, чтобы получать субсидию на еду. Под впечатлением от этого ужаса, вернувшись домой, Карлсон поступил в Миннесотский университет (США) и нацелился открыть способ повысить урожайность растений, чтобы искоренить проблему голода.

Решение он придумал достаточно необычное. Карлсон отстаивал идею «зеленой музыки», которая звучит похоже на звуки природы, такие как пение птиц и стрекот сверчков, и содержит частоты, стимулирующие бурный рост растений. Он утверждал, что если растению дать послушать синтезированную песню пичужки, то устьица на его листьях расширяются, что усиливает газообмен и способствует фотосинтезу, то есть производству биомассы. Некоторые его последователи даже предположили, что именно птицы запускают весну своим пением, пробуждая растения от спячки.

В 1985 году Карлсон запатентовал и стал продавать фермерам «аудиоудобрение» под названием Sonic Bloom – этакий микс из музыки нью-эйдж и звуков природы. С его помощью Карлсону якобы удалось вырастить 390-метрового малыша Gynura aurantiaca – обычно это комнатное растение не превышает полуметра. «Мы применяем Sonic Bloom для выращивания кукурузы – ну и высоченная она у нас получается!» – говорит Дэн Карлсон-младший, сын изобретателя, скончавшегося в 2012 году. «А еще мы выращиваем с ним коноплю, – добавляет он, подмигивая. – Без него растения не очень хорошо растут. И выглядят немножко грустными».

#биология #растения
https://telegra.ph/Est-li-u-rastenij-sluh-03-05

Нашел почти идеальное занятие на несколько вечеров. Стэндфордский цикл лекций Роберта Сапольски о биологии поведения. Vert dider переводят весь цикл (пока еще в процессе):

Вводная лекция, где узнаете важное о категориальном мышлении, о нескольких нестандартных отмазках для суда, еще что странного говорили Конрад Лоренц и Джон Уотсон и другое (50 минут) : https://m.youtube.com/watch?v=ik9t96SMtB0

Основы эволюционного анализа поведения. О родственном отборе, о том, как связана теория игр, эволюция и сотрудничество. И многое другое (90 минут) : https://m.youtube.com/watch?v=FG9m17PwLGE

Вторая часть лекции о эволюции и поведении. Узнаете, к примеру, что слово антревольт из архитектуры, но еще очень важно для эволюционной социобиологии и связано с человеческими подбородками. (90 минут): https://m.youtube.com/watch?v=ILrqMTd6uc4

Есть еще несколько переведённых лекций, но я посмотрел пока только эти. Остальные можете найти сами. Курс предназначен для студентов без специальной подготовки, поэтому не беспокойтесь, что чего то не поймете. Да и к тому же Сапольски отлично и весело рассказывает материал.

#биология_поведения #эволюционная_психология

В январе 2016 года Эван Бьючли, аспирант Университета Юты, разложил семь телячьих туш в разных точках пустынного нагорья Большой Бассейн на западе США и рядом с каждой установил камеру-ловушку. Бьючли специализируется на грифах и других пернатых падальщиках, и таким образом он надеялся побольше узнать об их поведении в зимнее время года. Но вместо этого ему удалось засвидетельствовать доселе невиданное поведение американского барсука (Taxidea taxus), увенчавшееся барскими посиделками на содеянном.

Через некоторое время после начала эксперимента Бьючли вернулся на нагорье и обнаружил, что один теленок куда-то пропал. Биолог удивился: туши были тяжелые, сам нес, интересно, кто же мог утащить телятину-тяжелятину – что за крепыш? Может, койот или пума? Поискав в округе и ничего не обнаружив, Бьючли вернулся на место пропажи и заметил, что земля там малость потревожена. Сгорая от любопытства, он тут же скачал фотографии из камеры-ловушки и обнаружил на них ушлого барсука.

На протяжени пяти дней зверь копал туннели под 23-килограммовой телячьей тушей, пока она не провалилась в яму, после чего засыпал добычу землей целиком, соорудил рядом логово и 11 дней кормился отборной и свежей телятиной! Затем он покинул уютный погребок, но периодически возвращался туда подкрепиться вплоть до начала марта. Как показали изыскания в научной литературе, никто из ученых подобного поведения у барсуков не описывал.

#биология #поведение #животные
https://telegra.ph/Barsuk-telenka-ukral-v-zemlyu-zakopal-nadpis-napisal-04-01

Прекрасный познавательный мультфильм «Путешествие Дождевого червячка», 2009
Режиссер — Ева Дегтярева
Научный консультанты — Б. Апарин, Е. Сухачева, П. Гурин
#биология #видео
https://youtu.be/bzNx2mmg2a0

Американские ученые впервые исследовали роль «корней» рака — раковых стволовых клеток — в развитии первичной опухоли и метастазов при раке толстой и прямой кишки. Их эксперименты показали, что элиминация этих клеток блокирует рост опухоли, хотя и не приводит к ее деградации. Кроме того, оказалось, что наличие раковых стволовых клеток критически важно для развития и поддержания метастазов. Полученные данные указывают на потенциальный новый способ терапии как первичных раковых опухолей, так и неизлечимых в настоящее время метастазов.

Сейчас уже очевидно, что полная и окончательная победа над раком невозможна. Дело в том, что в самой природе живой клетки заложена способность превратиться в злокачественную. Причинами этого превращения служат, как правило, мутации в генах, продукты которых обеспечивают контроль за ростом клетки и предотвращают ее избыточное размножение. Известно уже довольно много различных раков, и наборы генов, мутации в которых вызывают каждый конкретный тип заболевания, как правило, неодинаковы. Поэтому для лечения различных раков применяются разные средства. Исследователи постоянно разрабатывают новые подходы и методы, позволяющие более эффективно и выборочно (селективно) подавлять рост раковых клеток, не затрагивая нормальные.

#медицина #биология #рак #онкология
https://telegra.ph/Unichtozhenie-rakovyh-stvolovyh-kletok-priostanavlivaet-rost-opuholi-no-ne-ubivaet-ee-06-05

Анализ фрагментов митохондриальной и ядерной ДНК 352 древних кошек подтвердил, что домашние кошки происходят только от одного из подвидовдикого кота Felis silvestris, а именно от африканского, или степного котаF. s. lybica, чей ареал охватывает северную Африку и юго-западную Азию.Одомашнивание началось еще в неолите и шло параллельно на Ближнем Востоке и в Египте, поэтому большинство современных домашних кошек принадлежит либо к египетским, либо к ближневосточным митохондриальным линиям. Широкое расселение домашних кошек по Старому Свету началось в античный период и ускорилось в Средние века. По-видимому, изначально люди отбирали кошек только по поведенческим признакам, а гены, влияющие на внешний вид, стали подвергаться отбору лишь в последние несколько столетий.

#палеоонтология #палеогенетика #генетика #кошки #биология
https://telegra.ph/Paleogenetika-pomogla-vyyasnit-proishozhdenie-domashnih-koshek-06-28

В 1999 году одна научная группа проштудировала геномы полутораста пар сестер и братьев в попытке отыскать гены, вызывающие аутизм, но ничего у них не вышло. По мнению ученых, это связано с тем, что риск аутизма не определяется жалкой кучкой мощных генов, которые возможно было выявить в ходе исследования, а скорее зависит от большого количества генов, каждый из которых производит небольшой эффект. Таких генов 15 или побольше, прикинули ученые.

Как наивны они были. Сегодня их прикидки выглядят до абсурдного ничтожными. Подзовите к себе ближайшего к вам генетика и скажите ему, что рост, вес или другая физическая характеристика, риск рака, шизофрении или другого заболевания зависят от 15 генов, – он рассмеется вам в лицо и назовет шутником. Современная наука полагает, что такие сложные черты – это результат совместной работы тысяч генов, подавляющее большинство из которых оказывают незначительное влияние в одиночку, но вместе производят колоссальное воздействие на наше тело и его здоровье.

#биология #генетика #медицина
https://telegra.ph/Omnigennaya-model-chto-esli-lyuboj-gen-vliyaet-pochti-na-vse-07-04

Исследователи из Университета Райса разработали прототип имплантируемого в мозг чипа-микроскопа, который позволяет с высоким разрешением считывать сигналы с нейронов коры мозга, отвечающих за зрение. Чип был создан в рамках программы DARPA по изучению процессов обработки речи, зрения и слуха. Одной из конечных целей проекта является создание зрительных протезов, которые будут посылать визуальную информацию напрямую в мозг. Об этом сообщает сайт университета.

#импланты #медицина #мозг #нейробиология #биология #нейроинтерфейсы
https://telegra.ph/Implantiruemyj-chip-mikroskop-pozvolit-uvidet-obrabotku-informacii-mozgom-07-17

Ученые из Стенфордского университета выяснили, что стимуляция «центра агрессии» у мышей усиливает территориальную агрессию у самцов, проживающих отдельно. Однако мыши из общих клеток не продемонстрировали значительного увеличения агрессии в ответ на стимуляцию — если только они были чувствительны к феромонам. Результаты опубликованы в журнале Neuron.

#биология #нейробиология #нейрофизиология #поведение #мыши
https://telegra.ph/Sovmestnoe-prozhivanie-snizilo-agressivnost-myshej-07-31-2

Первые недели развития будущих женщин и мужчин протекают одинаково, лишь затем у некоторых из них начинается выделение тестостерона и других мужских гормонов, которые направляют развитие в соответствующую сторону. Так, к концу первого месяца внутриутробного развития из мезодермы зародыша формируется первичный мочеточник (Вольфов проток), который впоследствии у мужчин превращается в семявыносящий проток, а у женщин остается рудиментом. И наоборот, ткани Мюллерова протока у женских эмбрионов формируют матку и другие половые органы, а у мужских – редуцируются.

На первых этапах развития у зародыша присутствуют и те, и другие ткани, причем редукция Мюллерова протока, как и все развитие по мужскому типу, происходит активно, под действием соответствующих гормонов, а женский тип считается вариантом пассивным, «по умолчанию». Однако Хамфри Яо (Humphrey Yao) и его коллеги из Национального института здоровья окружающей среды (NIEHS) готовы пересмотреть эту истину: в статье, опубликованной журналом Science, они показали, что уничтожение женским эмбрионом «мужских» тканей Вольфова протока – тоже активный процесс.

#биология #эмбрионология #медицина
https://naked-science.ru/article/sci/embriony-samok-ulichili-v-aktivnom

Мировой океан похож на космос. Мы, простые жители Земли, можем только фантазировать о том, что происходит в этих бескрайних просторах, ведь погрузиться под воду на тысячи метров, как и подняться над планетой, дано единицам. Журналист «КШ» встретился с таким человеком — заведующим лабораторией научной эксплуатации глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии РАН Анатолием Сагалевичем. Он создал легендарные аппараты для изучения океанских глубин: «Мир‑1» и «Мир‑2», руководил научно-исследовательскими экспедициями на этих мини-субмаринах и в совокупности провёл под водой больше четырёх тысяч часов.

#интервью #биография #океан #биология #персоналии
https://kot.sh/statya/3917/vglub-smotryashchiy

Американские биологи выяснили, что паразитический гриб кордицепс однобокий, превращающий муравьев-древоточцев в послушных зомби, образует внутри их тела трехмерную сеть. Эта сеть оплетает все внутренние органы муравья, включая отдельные мышечные волокна, однако не заходит в мозг. Получается, для сложного манипулирования поведением хозяина паразиту совершенно не обязательно проникать в его центральную нервную систему.

Энтомопатогенный гриб-аскомицет кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis), который развивается в муравьях-древоточцах (Camponotus), служит ярким примером примитивного паразита, подчиняющего своим нуждам высокоорганизованное существо. Спустя 2–3 недели после попадания в организм муравья гриб заставляет его покинуть гнездо, вцепиться челюстями в жилку на нижней стороне какого-нибудь листка и затем умереть в такой позе. При этом муравей-зомби по наущению гриба выбирает строго определенное место для своей смерти: на северной стороне растения на высоте 20–30 см над землей. Именно там влажность и температура оптимальны для развития спор в плодовом теле, которое вырастает из головы умершего насекомого

#биология #паразиты #скомочками #грибы #муравьи #насекомые
https://telegra.ph/Grib-manipulyator-stroit-vnutri-muravya-zombi-trehmernuyu-set-11-14

Плоские черви планарии — один из самых удобных модельных объектов для изучения регенерации. Эти животные способны отрастить заново практически любую часть своего тела благодаря присутствующей в их организме разнообразной популяции стволовых клеток — необластов. В обычной ситуации необласты служат для постоянного обновления клеточного состава всех органов и тканей, а при утрате части тела — для ее восстановления. Хитроумные эксперименты с ампутированными головами планарий позволили американским биологам расшифровать механизм, посредством которого необластам удается точно определить позицию, в которой нужно восстановить утраченный орган, даже если вся система пространственных координат в отрезанном кусочке животного исказилась.

#биология #планарии #эксперимент #регенерация
https://telegra.ph/Mehanizm-regeneracii-glaz-u-planarij-postepenno-proyasnyaetsya-05-19

О шлягерах и попсе среди певчих птиц.

Есть виды птиц, которые экспериментируют с песнями, вплоть до того, что каждый певун изобретает свою арию, уникальную среди всей популяции.

А птички-невелички болотный зонотрихии исполняют одни и те же песни на протяжении столетий. Учёные послушали, удивились и решили разобраться в нетипичном дефиците фантазии.

Выяснилось, что самцы зонотрихий повторяют те слоги песен, которые услышали в раннем детстве, очень редко добавляя отсебятины в раз и навсегда заученные последовательности. Чем лучше самец повторяет уже спетые песни, тем большей популярностью он пользуется у самок.

Для того, чтобы выяснить это, биологи построили несколько симуляций эволюции птичьих песен, а потом сравнили результаты с экспериментальными замерами, в том числе и с записями 1976-1978 годов, и оказалось, что за 40 лет из 19 слогов изменилось всего пара. По оценкам учёных, возраст многих слогов превышает 500 лет, а значит Эрик Рыжий вполне имел все шансы слышать те же трели, что исполняют зонотрихии сегодня.

По ссылке больше подробностей как о структуре песен, так и симуляции птичьих эстрадных конкурсов.

#биология #птицы #эволюция #теория_вероятностей #вычисления #математика
https://telegra.ph/Konformizm-na-strazhe-tradicii-pesni-bolotnoj-zonotrihii-mogut-ne-menyatsya-stoletiyami-07-29