Nature #573 (7774) + онлайны: ледяная угроза, коварные метастазы и важность сна

• Биология моря. Из-за ледяных щитов Гренландии к 2100 году уровень моря может подняться почти в 4 раза — от 7 до 33 мм. Это связано с тем, что большая часть покровов Гренландии представляет собой пористый лед, способный впитывать талую воду. Такая разбухшая «губка» из льда замерзает, из-за чего толщина ледяного щита увеличивается. До недавнего времени темпы этого процесса находились в пределах нормы. Но по прогнозам ученых, уже через 80 лет ледяные щиты больше не смогут впитывать просачивающуюся через них воду. Больший объем ледников с непроницаемой для воды внешней поверхностью значительно повысит общий уровень воды в океане. — Rapid expansion of Greenland’s low-permeability ice slabs.
• Экология, климат. В новой статье Nature ученые переоценивают влияние атмосферных аэрозолей на климат. Атмосферные аэрозоли — это любые твердые частицы, взвешенные в воздухе — пыль, пепел, вулканические выбросы. Повышенное содержание аэрозолей в атмосфере — это плохое явление, ведь такие частицы забивают бронхи и затрудняют дыхание. А еще атмосферные аэрозоли охлаждают климат благодаря поглощению и рассеиванию солнечной радиации. Для предотвращения вредного влияния аэрозолей на здоровье человека необходимо поэтапное сокращение темпов сжигания ископаемого топлива. Только вот ученые были убеждены в значительном повышении климата сразу после такой «отмены сжигания», ведь вредные аэрозоли спасают нас от избытка солнечного тепла. Впрочем, новое исследование доказывает, что влияние атмосферных аэрозолей на климат сильно преувеличено. Расчеты концентраций углекислого газа и метана в воздухе показали, что даже быстрая и повсеместная отмена сжигания топлива не спровоцирует резкого потепления. Поэтому можно смело отбросить сомнения относительно неоднозначного вопроса по планированию сокращений парниковых выбросов. — Climate and air-quality benefits of a realistic phase-out of fossil fuels, биомолекула: Кто на самом деле крутит углеродное колесо.
• Наука и общество, климат. В продолжение темы глобального потепления — новости о пересмотре Парижского соглашения о климате. Цель этого соглашения — регулирование мер о темпах сокращения углекислого газа в атмосфере. Правда, соглашение уже в момент подписания подверглось критике — ведь в его тексте не предусматривалось каких-то санкций за нарушение стратегии низкоуглеродного развития. И даже больше — многие обвиняют Парижское соглашение в том, что оно сильно сконцентрировано на дедлайне (2100 год). Из-за этого создается иллюзия отдаленных перспектив, будто бы конкретные меры будут приниматься когда-нибудь потом. Но ждать превышения некоего критического уровня СО₂ в атмосфере, после чего начинать действовать — это изначально рискованная стратегия. Физики подсчитали, что уже в середине текущего столетия будет поздно сокращать объемы углекислого загрязнения. На страницах Nature предложен более энергичный подход к вопросу о низкоуглеродном развитии экономики. — A new scenario logic for the Paris Agreement long-term temperature goal.
• Эмбриология, профилактика. Ученые из Великобритании и Австралии доказали, что при кесаревом сечении младенцы недополучают полезную кишечную микробиоту от матери. Вместо этого в их организме обнаруживается повышенное содержание патогенных больничных штаммов. То же самое касается детей, которых лишают грудного вскармливания, а также тех, чьи мамы принимали антибиотики. Это открытие подчеркивает критическую важность больничной среды на формирование кишечной микрофлоры. — Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth, биомолекула: Чего от нас хотят микробы?
• Структурка. Сигнальный путь cGAS — STING — это один из элементов иммунной системы животных. Белок cGAS «узнаёт» вирусную ДНК и в ответ выделяет сигнальную молекулу cGAMP (cyclic GMP—AMP). Молекула cGAMP связывает белок STING, что, в свою очередь вызывает иммунный ответ. Недавно ученые прояснили механизм взаимодействия между GMP и AMP в клетках бактерий.Так, передача сигналов с помощью cGAMP — это часть системы защиты бактерий от фагов. Такая система содержит оперон с четырьмя генами, которые кодируют бактериальный cGAS, фосфолипазу и два других фермента с доменами E1 / E2 и JAB. При этом бактериальный оперон настроен против широкого спектра фагов. В ответ на вторжение фага бактериальная клетка синтезирует cGAMP, что приводит к активации фосфолипазы. Под лизирующим действием фермента целостность мембраны нарушается, и клетка успевает погибнуть до завершения репродукции фага. — Cyclic GMP—AMP signalling protects bacteria against viral infection, биомолекула: Свой среди чужих, чужой среди своих: как система BREX защищает бактерию от фагов и самой себя.
• Молекулярка, рак. Одно из пагубных последствий рака молочной железы — это метастазирование опухоли в мозг. Ученые уже давно обнаружили взаимосвязь между раком груди и распространением метастазов в нервной системе. В новой статье Nature исследователи из Швейцарии рассказывают о «виновнике» этой взаимосвязи — рецепторе N-метил-D-аспартата (NMDAR, N-methyl-D-aspartate receptor). В норме этот процесс активируется за счет глутамата и способствует процессам обучения и памяти. Выяснилось, что клетки первичной опухоли активируют рецептор NMDA, но при этом выделяют недостаточное количество глутамата. Из-за этого клетки мозга вместо запуска синаптических процессов образуют связи с раковыми клетками, от которых пришел сигнал. Это способствует распространению метастазов в мозг. Получается, что NMDAR может стать новой мишенью для профилактики метастазирования. — Synaptic proximity enables NMDAR signalling to promote brain metastasis, биомолекула: Рак молочной железы с семейной историей.
• Циркадные ритмы, микробиом. Все мы знаем о негативных последствиях недостатка сна. Ученые из Португалии добавили к этому списку еще один пункт. Выяснилось, что нарушение циркадных ритмов «сбивает» нормальный режим работы кишечника. Особенно чувствительными к нехватке сна оказались лимфоидные клетки 3 группы — ILC3 (group 3 innate lymphoid cells). Из-за кризиса в работе клеток ILC3 ухудшается всасывание липидов в кишечнике и нарушается нормальная регуляция цитокин-зависимого ответа клеток на воспаления. Зависимость функций лимфоидных клеток кишечника от продолжительности циклов сна-бодрствования стала понятной после эксперимента с так называемыми «часовыми генами» (они отвечают за циркадные ритмы в организме). Удаление одного из циркадных регуляторов — Arntl — в организме мышей привела к нарушению гомеостаза ILC3, повышенной восприимчивости кишечника к воспалениям и сбою в липидном обмене. — Light-entrained and brain-tuned circadian circuits regulate ILC3s and gut homeostasis, биомолекула: Найдена связь между обменом веществ и циркадным ритмом, Тик-так по-шведски. Нобелевская премия за циркадные ритмы.

Science #365 (6459) + онлайны: гельминты атакуют, отмена опиоидной зависимости и модная CRISPR-технология

• Антропология. Новость от антропологов — на этот раз с сообщением о реконструированном «портрете» денисовского человека. В отличие от своих избалованных вниманием родственников — неандертальцев, денисовцы оставались более загадочными для исследователей. Несмотря на большое количество антропологических находок — останков костей, зубов и челюстей денисовцев, общий облик древнего человека не складывался. Ученые объединили эпигенетику и проанализированные образцы ДНК. В результате удалось воссоздать лицо молодой девушки, которая жила в Сибири 75 тысяч лет назад. Во многом черты ее лица напоминают неандертальцев, но скулы денисовской девушки шире, а челюстная часть лица — чуть длиннее. Впрочем, ученые сходятся на том, что это всё ещё лишь грубое приближение к истинному портрету, которое требует дополнительных исследований. — Face of the mysterious Denisovans emerges, биомолекула: Древняя ДНК: Привет из прошлого.
• Экология, исчезновение видов. Орнитологи шокированы темпом исчезновения птиц в США. С начала 1970-х Северная Америка потеряла больше 3 млрд особей — а это составляет 30% от общей популяции! Даже такие обыкновенные виды, как воробьи и черные дрозды, страдают от сокращения численности. Возможно, в недалеком будущем привычных нам птиц постигнет участь странствующего голубя — ныне вымершего вида. — Billions of North American birds have vanished.
• Физиология, старение. Ученые из Великобритании связывают увеличение уровня смертности с ослаблением иммунитета против гельминтов. Действительно, в процессе старения иммунные функции организма ослабевают. Ученые проанализировали 2 тысячи образцов крови, взятых у жителей островов Соэй в Шотландии, на активность иммунного маркера устойчивости к нематодам. Выяснилось, что у людей с увеличением возраста снижается чувствительность к паразитам, что повышает риск смертности. Получается, что из-за сокращения уровня антител против гельминтов усиливается нагрузка на организм, которая может приводить к смерти. — Senescence in immunity against helminth parasites predicts adult mortality in a wild mammal, An aging phenotype in the wild, биомолекула: Старение: остановить нельзя смириться.
• Наука и общество, антибиотики. Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам — один из серьезных поводов для беспокойства среди медиков. Сейчас в системе здравоохранения предпринимаются попытки контролировать поток антибиотических препаратов среди пациентов. А вот животных традиционно обходят вниманием. Хотя именно сельскохозяйственные животные, которых выращивают на фермах, потребляют в три раза больше антимикробных препаратов, чем люди. Из-за всё ускоряющегося приспособления микроорганизмов к новым препаратам будут страдать все — и животные, и человек. Международная команда ученых решила привлечь внимание к этой проблеме. В новой статье Science опубликована работа, в которой исследовали распространенность устойчивых патогенов в развивающихся странах. Наиболее «горячими точками» оказались Китай и Индия, а догоняют их Бразилия с Кенией. В этих странах за последние 18 лет доля микроорганизмов, устойчивых к действию антибиотиков, выросла почти в четыре раза. — Global trends in antimicrobial resistance in animals in low- and middle-income countries, Changes in antibiotic resistance in animals, биомолекула: спецпроект: Антибиотики и антибиотикорезистентность.
• Молекулярка, биомедицина. μ-Опиоидный рецептор (MOR, μ-opioid receptor) — мишень для опиоидных препаратов, которые применяют в качестве обезболивающих. Правда, лечение такими сильнодействующими препаратами связано с рискованными побочными эффектами, в числе которых — формирование зависимости у пациентов. Ученые обнаружили ген GPR139, который связан с работой MOR рецепторов. Опыт на мышах показал, что выключение гена GPR139 снижает синдром «ломки» после отмены лечения морфином и фентанилом. Получается, что GPR139 — это перспективная мишень для повышения безопасности опиоидных препаратов. — Genetic behavioral screen identifies an orphan anti-opioid system, биомолекула: Идеальный опиоид, или Как избавиться от Дамоклова меча.
• Физиология растений. Некоторые растения очень хорошо переносят затопление. Например, рис, который традиционно выращивают на заболоченных почвах. Ученые проанализировали геномы особо устойчивых к наводнениям растений. В результате в клетках кончиков корней удалось обнаружить целую когорту генов, которые активируются в ответ на затопление. — Evolutionary flexibility in flooding response circuitry in angiosperms, биомолекула: Готовим ГМ-рис вместе.
• Биотехнологии, CRISPR. Ученые сообщают о новом методе визуализации геномного редактирования CRISPR LiveFISH (Fluorescence in situ hybridization). Флуоресцентная гибридизация in situ — хороший способ обнаружения ДНК и РНК в клетках. Однако в процессе фиксации образцов их белковые структуры неизбежно денатурируют. Чтобы избежать этого, можно использовать флуоресцентные олигонуклеотиды с Cas9 и Cas13 для отслеживания нуклеиновых кислот в клетках. Более того, метод CRISPR LiveFISH позволяет идентифицировать двухцепочечные разрывы ДНК в режиме реального времени и определять геномные транскрипты ДНК и РНК в живых клетках. — CRISPR-mediated live imaging of genome editing and transcription.