Эпические новости науки на Бластим!

💀Демографическая катастрофа прошлого
Возможно, вы бы не читали сейчас этот пост, да и вас самих тоже не было, если бы не невероятная везучесть далеких пращуров! На основе геномных данных современных людей ученые научились прогнозировать динамику популяций человека в прошлом. Китайские специалисты обратили внимание на период 930-813 тыс. лет назад. Оказалось, в течение этого времени популяция наших предков в Африке достигала критически низких значений — всего 1280 особей. Летопись окаменелостей этого времени также очень скудна. По-видимому, род человеческий находился на грани вымирания, что связывают с начавшимися сильным похолоданием и засухой. За 117 тыс. лет было потеряно около 2/3 генетического разнообразия, тем не менее после такого бутылочного горлышка началось видообразование, и появились уже общие предки сапиенсов и их менее успешных родственников — неандертальцев и денисовцев. Численность людей с тех пор стала расти, достигнув 8 млрд!

🧪Тернистый путь В12
Витамин В12 в форме метил или аденозилкобаламина незаменим для животных, и врачи пугают дефицитом тех, кто не потребляет мясные продукты. Но на самом деле производят это сложное металлоорганическое соединение только прокариоты. У Нобелевского лауреата Роберта Вудворда ушло 11 лет на разработку химического синтеза витамина, однако путь оказался чересчур сложным и неэффективным. Поэтому крупномасштабное производство В12 до сих пор идет благодаря микробной ферментации в пропионовокислых бактериях и псевдомонадах. Хотя и в микроорганизмах процесс длителен и не поддается оптимизации. Хорошая альтернатива — бесклеточная система, где работают отдельные ферменты, выделенные из микробов. Недавно биотехнологи создали механизм биотрансформации дешевых субстратов в В12! Система состоит из целых 36 ферментов + коферментов, но в ней гораздо легче управлять энзимами, кофакторами, буферами. Надеемся, что инновация удовлетворит потребность медицины и с/х в витамине.

✂️Лучше меньше, да лучше
Генетические ножницы CRISPR-Cas в представлении не нуждаются. Но несмотря на популярность метода, молекулярщики признают, что необходимые для геномного редактирования конструкции не всегда легко и удобно доставить в клетку — они большие. Так, SpCas9 — довольно крупная молекула размером 160 кДа. Недавно ученые провели скрининг белков TnpB, которые закодированы в бактериальных транспозонах. Раньше о функции TnpB ничего не знали, но сейчас стало понятно, что эти протеины проявляют активность РНК-зависимых ДНК-эндонуклеаз. В эволюции они обрели связь с CRISPR, став предшественниками Cas9 и Cas12. TnpB серьезно заинтересовались генные инженеры. Почему? Они очень компактны — составляют всего треть от размера Cas9 — и продемонстрировали прекрасную активность в экспериментах по редактированию в клетках человека. Новые миниатюрные нуклеазы с более эффективной доставкой и обширным естественным разнообразием имеют огромный потенциал!

#выходные_у_бластим

🪰Нейроны всего мозга, соединяйтесь: ученые составили полный коннектом мозга дрозофилы!

Коннектом — схема всех синаптических связей нейронов. Составить его трудно. Известно всего 3 полных коннектома: нематоды, личинки асцидии и кольчеца, а про позвоночных и говорить нечего. Но ситуация меняется: в марте 2023 г. в Science представили коннектом мозга личинки плодовой мушки из 3 тыс. клеток и 550 тыс. синапсов, а в июне вышла статья с картой брюшной нервной цепочки.

Дрозофила — важный модельный объект. Ей характерны обучение, память, сложное социальное и половое поведение, хотя по размеру мозг сопоставим с одним нашим нейроном! В июле консорциум FlyWire, включающий сотни вычислительных и нейробиологов, представил первый и самый большой сейчас коннектом мозга взрослой самки мушки. Это 150 тыс. нейронов и 50 млн. синапсов. Для сравнения: 40 лет назад замучались с коннектомом C. elegans из 302 клеток!

Как это делали? С помощью компьютерного зрения ученые по электронным микрофотографиям срезов мозга восстанавливали его структуру и получали 3D-изображение — по сути гигантский граф! Далее нужно было откорректировать реконструкцию синаптических связей, созданную искусственным интеллектом с ошибками, и аннотировать нейроны. Вручную! Тут помогла гражданская наука. В основе технологии лежит CAVE — пакет в Python, который позволяет вести совместное редактирование в веб-приложении в реальном времени, сохранять историю пруфридинга и пометки. Специалисты по всему миру делали вычитку, на что ушло 30 человеко-лет! Зато теперь любой мушиный биолог может зайти на веб-ресурс и посмотреть нейронные связи, узнать типы клеток и даже предполагаемые медиаторы в синапсах. Уже 50 лабораторий используют FlyWire.

Но разве это полезно для человека? Оказывается, 65% генов, связанных с болезнями, имеют гомологов у мушки и, внося в них мутации, можно моделировать патологии. Отработанные на насекомом техники позволят приняться за карту нашего мозга (86 млрд нейронов). Вот что ИИ и краудсорсинг творят в нейросайнс!

#выходные_у_бластим