Nature #560 (7716) + онлайны: появление репродуктивного барьера с изменением числа хромосом, происхождение глиобластом и категоризация цвета у птиц

• Экология. С ростом содержания CO₂ в атмосфере усилилось как его поглощение растениями в ходе фотосинтеза, так и его выделение в ходе дыхания. Новая работа показала, что выделение CO₂ в последнее время увеличивается быстрее, чем поглощение. Учитывая, что в почве углерода сейчас в два раза больше, чем в атмосфере, содержанию CO₂ в воздухе есть, куда расти. — Hyperactive soil microbes might weaken the terrestrial carbon sink, Globally rising soil heterotrophic respiration over recent decades, биомолекула: Кто на самом деле крутит углеродное колесо.
• Эволюция, биология развития. Нервный гребень и краниальные плакоды — структуры, характерные для эмбрионального развития позвоночных. Новые результаты говорят, что эти структуры имеют общее происхождение. Так, у оболочников Ciona intestinalis — то есть, хордовых, но не позвоночных, — в ходе развития эктодермы боковых пластинок образуются группы клеток, похожие на производные нервного гребня и краниальных пластинок позвоночных. Отключив активность определенных генов, клетки одного типа можно превратить в клетки другого типа. — Shared evolutionary origin of vertebrate neural crest and cranial placodes.
• Структурка. Динамин — это ГТФаза, помогающая везикулам отпочковаться от мембраны. В новой работе представлена структура спирального полимера динамина, собранного на мембране. — Cryo-EM of the dynamin polymer assembled on lipid membrane.
• Клеточная биология. Чтобы научиться восстанавливать функции поврежденной ткани, нужно хорошо понимать, какие функции выполняют ее отдельные клетки. Особенно это касается эпителия, который может брать на себя очень разные обязанности в зависимости от локализации. В новых работах представлены результаты исследования эпителия бронхов человека и трахей мышей на уровне единичных клеток. Авторов особенно интересовала функция клеток с ресничками, которые помогают очищать легкие от мусора, и то, как состояние этих клеток меняется в ходе регенерации. При этом авторам удалось обнаружить неизвестный ранее тип клеток, который они назвали ионоцитами. Эти клетки были основным местом экспрессии гена Cftr, мутации которого приводят к развитию кистозного фиброза. — A single-cell atlas of the airway epithelium reveals the CFTR-rich pulmonary ionocyte, A revised airway epithelial hierarchy includes CFTR-expressing ionocytes.
• Генетика, эволюция. Часто у родственных видов число хромосом различается — так может получаться из-за слияния хромосом или дупликаций генома. Авторы нового исследования решили пронаблюдать, как с изменением числа хромосом возникает репродуктивный барьер. Для начала они получили несколько штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae с числом хромосом от 16 до 2, проследив, чтобы из-за слияния хромосом не слишком изменился транскриптом. Потом исследователи стали скрещивать дрожжи с 16 хромосомами с дрожжами с другими числами хромосом. Ожидаемым образом со снижением числа хромосом ниже 16 жизнеспособность спор падала. Например, при скрещивании дрожжей с 16 и 12 хромосомами жизнеспособными оставалось всего 10% спор, а при скрещивании дрожжей с 16 и 8 хромосомами жизнеспособных спор вообще не возникло. При этом штаммы с 8, 4 и 2 хромосомами успешно скрещивались между собой, и с жизнеспособностью их спор все был в порядке. Таким образом, для дрожжей Saccharomyces cerevisiae для полной репродуктивной изоляции понадобилось 8 слияний хромосом. — Karyotype engineering by chromosome fusion leads to reproductive isolation in yeast.
• Молекулярка. При этом все хромосомы многострадальных Saccharomyces cerevisiae можно слепить и в одну. В таком случае структура бывших отдельных хромосом, ожидаемым образом, изменится — например, пропадет две трети существовавших ранее внутрихромосомных взаимодействий. Транскриптом дрожжей с единственной хромосомой почти не изменился, но жизнеспособность и скорость роста значительно снизились. — Creating a functional single-chromosome yeast.
• Молекулярка. Ацетилтрансферазы гистонов могут участвовать в развитии рака. Так, при острой миелоидной лейкемии эти гены часто подвергаются рекуррентным хромосомным транслокациям. А потеря одного аллеля гена ацетилтрансферазы KAT6A резко увеличивала продолжительности жизни мышей с лимфомой. В надежде, что подавление ацетилирования гистонов поможет бороться с раком, авторы новой статьи разработали ингибиторы ацетилтрансфераз KAT6A и KAT6B. На рыбках Danio rerio и на мышах удалось показать, что новые ингибиторы останавливают развитие рака за счет активации клеточного старения. Это — один из механизмов, который в норме должен приводить к гибели клеток организма, в которых начались подозрительные процессы. — Inhibitors of histone acetyltransferases KAT6A/B induce senescence and arrest tumour growth.
• Методика, биоинженерия. Американские исследователи разработали комплект из модифицированной ДНК-полимеразы и никазы (фермента, вносящего точечный разрыв), направляемой CRISPR, предназначенный для обогащения мутациями с определенного участка ДНК. Длину целевого участка можно регулировать. — CRISPR-guided DNA polymerases enable diversification of all nucleotides in a tunable window.
• Молекулярка. Один из этапов сборки капсида ВИЧ-1 включает образование пучка из шести спиралей в составе вирусных белков Gag. Эти пучки держат вместе гексамеры Gag, из которых образуется решетка под мембраной будущего вируса. Новая работа показала, что гексофосфат инозитола (IP₆) помогает образованию пучков спиралей Gag и таким образом способствует сборке вирусов. — Inositol phosphates are assembly co-factors for HIV-1.
• Поведение животных. Животным часто приходится заниматься категоризацией — то есть, определять, какие интервалы значений непрерывного стимула соответствуют дискретным исходам. Например, у самцов зебровых амадин Taeniopygia guttata цвет спинки варьирует от оранжевого до красного. Самки проводят границу в этом непрерывном спектре, определяя, какие оттенки являются надлежащими. — Categorical perception of colour signals in a songbird.
• Генетика, клеточная биология. Новая работа показала, что глиобластома возникает в результате мутаций, которые появляются в нейрональных стволовых клетках субвентрикулярной зоны. При этом астроцит-подобные нейрональные стволовые клетки, в которых возникли онкогенные мутации, могут мигрировать в отдаленные регионы мозга, и давать там начало для опухоли. — Human glioblastoma arises from subventricular zone cells with low-level driver mutations.
• Микробиология. Микробиомы почв — самые разнообразные на планете, и очень важные для экологии. Чтобы понять, как состав микробиома почвы зависит от географического положения и факторов внешней среды, международный коллектив ученых проанализировал 7560 образцов со всего света. Оказалось, что состав микробиома почвы сильнее меняется с изменением условий внешней среды, чем с географическим расстоянием. — Structure and function of the global topsoil microbiome.

Science #361 (6401) + онлайны: предсказание состава микробиома по условиям среды, регуляция числа стволовых клеток у растений и отбор на маленький рост на острове Флорес

• Методика, клеточная биология. Разработан новый метод иммунофлюоресцентного анализа, который позволяет исследовать внутриклеточную локализацию более 40 разных белков одновременно. При этом можно одновременно рассматривать тысячи единичных клеток. Благодаря новому методу можно создавать детальные карты расположения белков в клетке в ответ на разные стимулы, и изучать, как этот ответ варьирует в клетках ткани. — Multiplexed protein maps link subcellular organization to cellular states.
• Микробиология. Американские ученые выращивали микробов из почвенных и растительных сообществ в синтетических контролируемых условиях, чтобы посмотреть, можно ли по составу среды предсказать характеристики сообщества. Оказалось, что состав сообществ на высоком таксономическом уровне, а также функции, которые выполняет сообщество, хорошо предсказуемы. Но видовой состав при этом сильно варьирует, и предсказать его по условиям среды не получается. — Emergent simplicity in microbial community assembly.
• Эволюция. На примере 187 растений губастика крапчатого (Mimulus guttatus) американские ученые проследили, как локальные изменения условий влияют на частоты аллелей в популяции. В частности, для этих растений особенно важно, насколько часто идут дожди. От этого в популяции зависела частота аллелей, заставляющих растение зацветать позже и давать больше семян. — Selective trade-offs maintain alleles underpinning complex trait variation in plants.
• Молекулярка. Новый обзор обобщает последние данные о контактах ЭПР с другими мембранными органеллами. В последние годы исследователи получили возможность наблюдать за контактами органелл в большем разрешении, а также изучать, как контакты реагируют на различные стимулы в реальном времени. Благодаря этим методам представления о взаимодействии мембран изменились. Например, выяснилось, что рибосомы удаляются из тех участков ЭПР, которые готовятся к образованию контакта, и что контакт может происходить с теми пузырьками, которые движутся вдоль микротрубочек. — Here, there, and everywhere: The importance of ER membrane contact sites.
• Физиология растений, генетика. В апикальной меристеме побега должно быть правильное количество стволовых клеток, чтобы побег рос, но без фанатизма. За активацию делений стволовых клеток отвечает ген WUSCHEL, который экспрессируется по всей меристеме. Но при этом белок HAIRY MERISTEM, подавляющий образование новых стволовых клеток, экспрессируется везде, где они не нужны. — HAIRY MERISTEM with WUSCHEL confines CLAVATA3 expression to the outer apical meristem layers.
• Антропология, генетика. На отрове Флорес когда-то жили Homo floresiensis, отличавшиеся небольшим ростом и прозванные из-за этого хоббитами. Впоследствии остров заселили современные люди, которые, что интересно, тоже стали пигмеями. Ученые нашли генетические варианты, которые свидетельствуют обо отборе небольшого роста у современных пигмеев острова Флорес. Пока, правда, непонятно, почему на этом острове так выгодно быть низким, чтобы отбор по этому признаку проходил как минимум дважды. — Evolutionary history and adaptation of a human pygmy population of Flores Island, Indonesia.
• Молекулярка. Исследование 4,137 белков сыворотки крови, сделанное на 5,457 исландцах, позволило выделить группы белков, содержание которых в сыворотке коррелирует. Содержание белков некоторых из этих групп оказалось связанным с риском развития сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний, а также с продолжительностью жизни. — Co-regulatory networks of human serum proteins link genetics to disease.