Make помидоры вкусными again!


В ходе селекции помидоры утратили некоторые гены. Современные томаты крупнее диких предшественников и более старых сортов, но и менее сладкие.
В ходе селекции помидоры утратили некоторые гены. Современные томаты крупнее диких предшественников и более старых сортов, но и менее сладкие.

Многие жалуются, что помидоры уже не такие вкусные, как раньше. Это справедливые обвинения: производители выводят сорта, которые дают высокие урожаи, не поддаются болезням и хорошо переносят транспортировку, а про вкусовые качества вспоминают в последнюю очередь. Учёные из Китая, США, Испании и Израиля выяснили, как нужно изменить геном помидоров коммерческих сортов, чтобы они вновь стали вкусными. (далее…)

Большие и малые панды независимо друг от друга отрастили фальшивые пальцы


Большая и малая панды.
Большая и малая панды.

Большая и малая панда отрастили «фальшивый» большой палец независимо друг от друга, благодаря сходным изменениям в генах — к такому выводу пришли учёные Института генетики и биологии развития (кит. трад. 遗传与发育生物学研究所) Китайской академии наук (кит. трад. 中國科學院) и британского Института Сенгера (The Wellcome Trust Sanger Institute). Животные, которых мы привыкли называть одним именем, эволюционно довольно далеки друг от друга, но при этом разделяют многие важные черты. Как так могло получиться, исследователи объяснили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. (далее…)

Длинные некодирующие РНК регулируют важные клеточные процессы


Длинные некодирующие рибонуклеиновые кислоты регулируют важные клеточные процессы
«Мусорная» часть ДНК оказалась не такой уж мусорной: с неё транслируется длинная РНК, кодирующая полипептиды, важные для регенерации тканей.

Научные исследования в области генетики в последнее десятилетие концентрировались на тех 2% генома, которые служат для производства белков, то есть на «кодирующей части ДНК». Остальные 98% были не очень корректно названы «мусорной» частью генома и изучалось не так интенсивно. Работа специалистов Медицинского центра Бет Исраэль Диаконисс (Beth Israel Deaconess Medical Center) в Бостоне (США) показывает, что и не кодирующие белки части ДНК важны. С них происходит транскрипция РНК, не служащей для синтеза крупных белков, но участвующей в нормальной работе клетки.

Материалы исследования, опубликованные в журнале Nature, свидетельствуют о ключевой роли длинных некодирующих РНК (lncRNA) в процессах, связанных с мышечной регенерацией и развитием раковых заболеваний.

Длинные некодирующие РНК образуются транскрипцией с ДНК так же, как матричная РНК (мРНК, она же информационная РНК, иРНК), но, в отличие от последней, не служат для дальнейшего синтеза крупных белков. Но исследователей заинтересовал вопрос, может ли lncRNA содержать последовательности, которые могут кодировать короткие белки (полипептиды). (далее…)

В России создан прототип технологии поиска по геномным хранилищам данных


В России создан прототип технологии поиска по геномным хранилищам данных
Врачам необходима платформа для поиска и сравнения генетической информации. И в России создан прототип такого инструмента. (Иллюстрация — Эльза Коркиайнен).

Российский R&D Центр Dell EMC создал прототип системы хранения и поиска по вариациям генотипа, важного элемента будущего «Интернета ДНК» — единого облачного пространства для хранения геномной информации по всему миру. Один из компонентов, лежащих в основе решения, iResearch — выложен в открытый доступ.

Прототип платформы создан для хранения и поиска среди различных типов данных — геномных вариантов, сделанных врачами описаний, электронных медицинских карт, медицинских справочников и классификаторов (онтологий), постоянно растущих баз ассоциаций между геномными параметрами, симптомами болезни, результатами лечения.

Полностью готовых программных средств для эффективной работы со столь различными типами данных одновременно, быстрого определения прямых или непрямых связей между ними, пока не существует. И текущий прототип — важный шаг на пути создания такого инструмента.

Элемент ядра технологии доступен по адресу: https://github.com/iresearch-toolkit/iresearch. (далее…)

Биоразнообразие почв не так велико, как считалось


Michael Strickland
Майкл Стрикленд и образец почвы.

При изучении биологического разнообразия учёные совершали ошибку, которая привела к завышенной оценке количества видов микроорганизмов в почвах. Об этом свидетельствуют данные, полученные специалистами Политехнического университета Виргинии и университета штата (Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia Tech).

Остатки ДНК мёртвых организмов, «реликтовая ДНК», на протяжении многих лет мешала учёным, внося ошибку в результаты вычислений микробного биоразнообразия в большую сторону на 55%. А ведь знание о разнообразии микроорганизмов в почвах имеет решающее значение для понимания глобальных экологических процессов, таких как атмосферная фиксация азота и изменения климата.

Научная группа, в которую вошёл Майкл Стрикленд (Michael Strickland), доцент кафедры биологии Политехнического университета Виргинии, провела высокоточное секвенирование для детального определения состава микроорганизмов в 31 образце почв из различных климатических зон и экосистем.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Microbiology. (далее…)

«Некробиота» поможет определить время смерти


Нейтан Лентс, руководитель исследования посмертного изменения состава микробиоты.
Нейтан Лентс, руководитель исследования посмертного изменения состава микробиоты.

Существующие экспертно-криминалистические техники, используемые для определения времени смерти при обнаружении трупов, не очень точны. В новом исследовании, опубликованном в издании PLOS ONE, учёные сосредоточились на изучении человеческой микробиоты, совокупности бактерий и других микроорганизмов, живущих на поверхности наших тел и внутри них. Предполагается, что микробиота может помочь в определении продолжительности интервала между моментом смерти и обнаружением трупа.

Группа исследователей под руководством доктора Нейтана Лентса (Nathan Lents) из Колледжа уголовного права Джона Джея (John Jay College of Criminal Justice) Городского университета Нью-Йорка (City University of New York) собрала образцы бактерий из носовых и ушных каналов 21 трупа. Полученные образцы были проанализированы при помощи технологии секвенирования нового поколения с целью определения видов присутствующих в материале бактерий и их распространённости.

Далее учёные использовали технологию машинного обучения, которая, в сочетании с огромным объёмом полученных данных, помогла тщательно изучить бактериальные колонии и происходящие с ними по мере разложения тел изменения. В итоге в распоряжении исследователей оказалась статистическая модель, способная оценить время, прошедшее с момента смерти с точностью до 55 градусо-дней, что приблизительно соответствует двум летним дням. Методика сохраняет свою точность при оценке тел, время разложения которых составляет до нескольких недель, что существенно превосходит имеющиеся в распоряжении криминалистов техники. (далее…)

Рыба, которая приспособилась к жизни в ядовитой воде


Рыба
Fundulus heteroclitus. Генетическая изменчивость — залог выживания в отравленной отходами среде.

Некоторые виды рыб приспособились к жизни в сильно загрязнённых токсическими веществами водах. Исследование генома этих видов даёт знание о том, какие генетические особенности связаны с чувствительностью организма животных к токсинам.

Атлантический киллифиш (англ. Atlantic killifish, лат. Fundulus heteroclitus) — рыба, которая живёт в приливных болотах вдоль восточного побережья Соединённых Штатов. Это места, сильно пострадавшие от загрязнения промышленными химическими веществами.

Киллифиши, как правило, чувствительны к воздействию химических веществ и токсинов, но у популяции в целом есть тайное оружие: чрезвычайно высокий уровень генетического разнообразия, редко встречающийся у позвоночных, но обычный для других живых существ, например, для насекомых. (далее…)

Какой была кукуруза пять тысяч лет назад?


Маис
Маис (кукуруза) в ботаническом атласе конца XIX века.

Уже более пяти тысяч лет назад кукуруза, которую выращивали в Центральной Мексике, была генетически ближе к современным сортам, чем к своему дикорастущему предку. Об этом свидетельствует генетический анализ кукурузного початка, возраст которого — около 5310 лет.

Материалы исследования опубликованы 17 ноября в журнале Current Biology.

«Около 9 тысяч лет назад на территории современной Мексики люди стали собирать и есть дикую траву, теосинте, — говорит Натан Уэльс (Nathan Wales) из Музея естественной истории Дании (дат. Statens Naturhistoriske Museum). — Отбор человеком на протяжении нескольких тысяч лет вызвал серьёзные изменения, превратив малопродуктивное растение в современный маис, иначе называемый кукурузой. Как мы знаем, современный маис так сильно отличается от дикого предка, что несколько десятилетий учёные не могли прийти к соглашению, какое же растение было настоящим предком маиса».

Чтобы прояснить историю доместикации кукурузы, Уэльс и его коллеги секвенировали геном маиса, сохранившегося в початке возрастом 5310 лет (образец Tehuacan162). Древний початок был обнаружен при раскопках мезоамериканских древностей в Долине Теуакан, проведённых Ричардом МакНейшем (Richard MacNeish) в 1960-х годах и хранился в Археологическом музее Роберта Пибоди (Robert S. Peabody Museum of Archaeology, США).

Tehuacan162 — один из пяти самых старых из доступных учёным образцов кукурузы и лучший по сохранности древней ДНК. (далее…)

Обратная сторона персональной геномики: когда мутация не ведёт к болезни


Одни и те же мутации могут быть опаснее для одних людей, чем других
Одни и те же мутации могут быть опаснее для одних людей, чем других.

То, что начиналось летом как научный проект, вскоре превратилось в семейный медицинский кризис для генетика Хайди Рем (Heidi Rehm). В июле она заказала тест на секвенирование ДНК её 14-летней дочери, в надежде найти генетическое объяснение того, почему не вырос один из взрослых зубов девушки. Вместо этого, мать и дочь обнаружили, что они обе являются носительницами генетической мутации, связанной с дилатационной кардиомиопатией — сердечно-мышечной аномалии, которая может привести к внезапной смерти, особенно у взрослых.

После консультации с кардиологом и исследования мутаций её семьи, которые обнаруживались только у людей с диагностированной кардиомиопатией, — Рем обнаружила, что мутация может не быть такой смертельной, как это сначала казалось. Её история показывает, какой долгий путь ещё предстоит пройти генетическому секвенированию, прежде чем оно станет рутинной частью медицины. Хотя учёные используют секвенирование, чтобы спасти жизни больных людей, многие до сих пор задаются вопросом, помогает ли оно тем, кому не был поставлен диагноз. (далее…)

В бедах кошачьих виновата мясная диета


Дальневосточный леопард — самая редкая крупная кошка на планете.
Дальневосточный леопард — самая редкая крупная кошка на планете.

Российские и корейские учёные впервые секвенировали геном дальневосточного леопарда. Сравнив его с данными других хищников, а так же всеядных и травоядных животных, они показали, как мясоеды-охотники отличаются от всех остальных на генетическом уровне. Результаты работы опубликованы в журнале Genome Biology. (далее…)

Генетическая основа эффективности терапии метформином


Molecular, DNA and atom model in science research lab
Персонализированная медицина — это модель организации медицинской помощи людям, основанная на выборе диагностических, лечебных и профилактических средств, которые были бы оптимальными для выбранного лица, учитывая его/её генетические, физиологические, биохимические и другие особенности.

Крупное международное исследование пациентов, принимающих метформин, выявило генетические особенности, которые могут объяснить, почему некоторые больные гораздо лучше других реагируют на препарат. Это знание может стать инструментом, позволяющим врачам точно рассчитывать необходимую дозу метформина, или отказаться от него в пользу других лекарств.

Кроме того, участие в большом исследовании этнически разнообразных людей позволило выявить группу, в которой метформин даёт максимальный эффект. Оказалось, что ответ на терапию метформином наиболее выражен среди афроамериканцев. Из этого можно сделать вывод о необходимости включения в большие клинические испытания людей из разных этнических групп. (далее…)

Первые фермеры генетически сильно отличались друг от друга


Исповедующие зороастризм гебры являются носителями генов неолитических фермеров
Исповедующие зороастризм гебры являются носителями генов неолитических фермеров.

Древняя ДНК раскрывает нам сложность, казалось бы, простых историй о нашем прошлом. Наиболее известен факт, что современные люди не просто вытеснили наших архаичных кузенов, когда мы распространились по всему миру — мы скрещивались с ними в процессе расселения. Теперь расшифровка ДНК добавляет детали к истории сельского хозяйства.

Три команды исследователей использовали новые методы, чтобы получить ядерную ДНК первых земледельцев и скотоводов, и, исследовав её, пришли к выводу, что сельское хозяйство было освоено не одной группой людей, но генетически различными группами, разбросанными по всему ближневосточному региону. «Это была не одна ранняя популяция, перешедшая к сельскому хозяйству в Западной Азии, а несколько соседних популяций, которым всем посчастливилось жить в зоне, где можно было найти растения и животных, которые были потенциально пригодны для доместикации», — говорит археолог Колин Ренфру (Colin Renfrew) из Кембриджского университета (University of Cambridge) в Великобритании, не принимавший участия в работе. (далее…)

Бывает, что самцы не нужны


Бродский
Иногда трутни совсем не нужны.

Подвид медоносной пчелы, капская медоносная пчела (Apis mellifera capensis), обитающий в Южной Африке, размножается без самцов. Исследовательская группа из Уппсальского университета, Швеция (швед. Uppsala universitet) секвенировала геном капской медоносной пчелы и сравнила его с геномами других популяций пчёл с тем, чтобы выяснить генетические механизмы, лежащие в основе их бесполого размножения. Материалы исследования опубликованы в июньском номере PLOS Genetics.

Большинство животных размножаются половым путём, что означает, что виду нужны и самки, и самцы, чтобы выжить. Обычные пчёлы не исключение из этого правила: пчелиная матка производит потомство, откладывая яйца, которые были оплодотворены спермой самцов-трутней. Но одна изолированная популяция медоносных пчёл, живущая в Капской провинции ЮАР, выработала стратегию размножения, при которой самцы не нужны.

Рабочие особи капской пчелы способны размножаться бесполым путём: они откладывают яйца, которые развиваются в новых рабочих пчёл. Этот подвид пчелы также способен вторгаться в гнёзда других пчёл и размножаться в них, вытесняя хозяев, — поведение, которое называется социальным паразитизмом. (далее…)

Собак одомашнивали дважды


Собак одомашнивали дважды на противоположных сторонах Евразии
Собак одомашнивали дважды на противоположных сторонах Евразии.

Вопрос происхождения домашних собак интересует учёных в течение очень долгого времени. Некоторые утверждают, что люди впервые приручили волков в Европе, в то время как другие утверждают, что это произошло в Центральной Азии или Китае. Новая статья, опубликованная в Science, позволяет предположить, что оба утверждения могут быть верны. Крупная международная команда учёных, сравнив генетические данные с существующими археологическими свидетельствами, показала, что домашние собаки, возможно, возникли независимо друг от друга из двух отдельных (возможно, ныне вымерших) популяций волков, которые жили на противоположных сторонах Евразийского континента. (далее…)