Размножение в невесомости, алфавит жизни в космосе, древнейшие собаки

Невесомость плохо влияет на эффективность размножения млекопитающих

Чтобы человечество эффективно смогло покорить космическое пространство, нужно хорошо понимать все медицинские аспекты жизни человека в космосе. Репродуктивные вопросы будут иметь здесь решающую роль, ведь в далеком будущем колонии на планетах должны будут воспроизводиться сами, без постоянного подвоза населения с Земли.

Исследования на орбите — самый, казалось бы, логичный вариант сбора подобных данных. Но они очень дорогие, да и на поток их поставить сложно. При этом на орбите сложно отделить один эффект влияния от другого: невесомость, космическая радиация, перегрузки — все это, накладываясь друг на друга, «смазывает» чистоту эксперимента.

Поэтому австралийские ученые из Университета Аделаиды попытались воспроизвести отдельно только невесомость и изучить активность сперматозоидов в этой среде. Для этого они применили 3D-клиностат: это оборудование, вращающее пространство с образцами и таким образом нейтрализующее гравитацию Земли. В клиностат загрузили сперматозоиды и соединили его с каналами, которые по форме напоминают маточные трубы. Так смоделировали ситуацию, при которой сперматозоиды сами добираются до яйцеклетки.

Опыты ставили на человеке, мыши и свинье. Вердикт такой: невесомость мешает сперматозоидам добираться до цели. По крайней мере, значительно меньше сперматозоидов человека и мыши смогло добраться до цели — притом что их подвижность, скорость и характер передвижения остались прежними. Австралийские биологи сделали вывод, что гравитация нужна не для самого движения, а для правильной ориентации в нужном направлении.

При этом те сперматозоиды, которые все же добрались до цели в условиях микрогравитации, оказались более качественными: человеческие — лучше связывались с оболочкой яйцеклетки, а мышиные и свиные давали больше качественных клеток эмбрионов. Получается, что невесомость становится дополнительным фактором естественного отбора для наиболее качественных сперматозоидов.

Неандертальцы вымерли не с первого раза, но это убило их во второй

Палеогенетики выяснили, что неандертальцы Европы исчезли из истории планеты не с первого раза. 70—80 тысяч лет назад в Европе наступило драматичное похолодание, и популяция наших «двоюродных братьев» практически вся погибла. Спаслись лишь несколько сотен людей, которые укрылись на юге Франции, в природном убежище. А оттуда им удалось снова колонизировать континент.

Эти данные стали доступны ученым совсем недавно. Международная группа палеогенетиков извлекла митохондриальную ДНК из костной пыли и зубов 10 неандертальцев, найденных на шести стоянках по всей Европе (Бельгия, Франция, Германия, Сербия). Геномы были секвенированы и объединены с 49 последовательностями мтДНК, опубликованными ранее и собранными по всей Евразии. Потом генетики построили филогенетическое дерево и рассчитали возраст эволюционных расхождений.

Итог таков: 20 из 22 изученных геномов поздних неандертальцев от Испании до Кавказа происходят от единственной мтДНК. И расти эта генетическая группа, распространяться по Евразии начала 65 тысяч лет назад. Объяснили это суровым оледенением, которое в период от 70—80 тысяч лет назад сделало Европу непригодной для жизни и убило большую часть популяции неандертальцев. Самая высокая плотность стоянок того времени сохранилась на юго-западе Франции — там неандертальцы и выжили. И потом их потомки вновь заселили Европу (правда, ненадолго). И лишь две генетические линии сохранили мтДНК со времен до оледенения — это люди из пещеры Ле-Котте и грота Мандрен во Франции. Просто они как до оледенения, так и после него продолжали жить в своих убежищах, ни с кем особо не смешиваясь.

Итогом всей этой истории стала уже не природная, а генетическая катастрофа: все поздние неандертальцы происходили из одной материнской линии. Прежнее генетическое разнообразие было навсегда потеряно, а вслед за ней — и приспособляемость. 40 тысяч лет назад неандертальцы полностью уступили Землю нам, сапиенсам.

В песчинках с астероида Рюгу нашли все «буквы» ДНК и РНК

Гипотеза о космическом происхождении жизни на Земле звучит экзотично, но иногда появляются факты в ее пользу. Вот и еще один: в образцах с астероида Рюгу ученые нашли все пять азотистых оснований, кирпичиков, из которых строятся молекулы нуклеиновых кислот. По-другому их называют пятью «буквами» генетического алфавита: аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил.

Напомним, астероид Рюгу нашли в 1999 году и исследуют уже много лет. Его диаметр — около 900 метров, возраст — около 4,5 миллиарда лет. Вероятно, он откололся от гигантского астероида Пуланы, за «снеговой линией» Солнечной системы (эта линия проходит примерно между орбитами Марса и Юпитера). В декабре 2020 года на Землю вернулся японский космический аппарат «Хаябуса-2», который привез капсулу с фрагментами грунта Рюгу. С тех пор продолжаются исследования химического состава астероидов. В феврале 2025-го предположили, что на поверхности его когда-то была жидкая вода. До этого в образцах нашлась органика, в том числе и аминокислоты (вещества, из которых состоят белки), и даже урацил — одна из пяти «букв» универсального генетического кода.

И вот теперь японцы сообщили о том, что на Рюгу были найдены все пять азотистых оснований. А вдобавок — производные никотиновой кислоты, мочевина, этаноламин и несколько аминокислот. Причем японцы уверены, что эти молекулы имеют космическое происхождение, а вовсе не являются итогом земного «заражения» жизнью в лаборатории.

О чем говорит это открытие? О том, что есть небесные тела, способные стать источником предбиотических соединений для молодой планеты. А еще о том, что код жизни, возможно, действительно универсален. И что его фрагменты широко распространены по Солнечной системе.

История одомашненных собак стала глубже еще на 5000 лет

Где и когда именно были впервые одомашнены серые волки ледникового периода и превращены в собак, пока неизвестно. Но известно точно, что они были очень важны для ранних человеческих сообществ: люди всегда забирали с собой своих псов, общества обменивались собаками, животные становились порой даже предметом экспорта. До сих пор самая древняя собачья ДНК была получена из ископаемых останков возрастом почти 11 тысяч лет, найденных на северо-западе России.

Ученые из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана и из Музея естественной истории Лондона увеличили возраст самых древних найденных останков собак еще на 5 000 лет — с неолитических стоянок в Великобритании и Турции. Эти псы жили рядом с первобытным человеком 14—16 тысяч лет назад. Генетический след этих собак присутствует и в генах наших современных барбосов.

Интересно, что геномы образцов из Турции (15 800 лет) и из пещеры в Британии (14 300 лет) поразительно похожи. Это значит, что домашние собаки распространялись по Европе и Западной Азии очень быстро. Жили они рядом с охотниками-собирателями, которые обращались с собаками совершенно одинаково. На обоих участках псов кормили той же самой едой, что и ели сами (это показали изотопные данные), а на турецкой стоянке останки собак были захоронены прямо поверх останков умерших людей — вероятно, это имело определенное ритуальное значение.

А ученые из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне идентифицировали еще одну очень раннюю собаку — она жила в Швейцарии 14 200 лет назад. Именно швейцарцы обнаружили, что генетический профиль ранних собак Европы на удивление хорошо сохранился в современных европейских породах — например, в немецкой овчарке.

Три собаки, найденные в Турции, Британии и Швейцарии, имеют почти идентичную митохондриальную ДНК. Это означает, что они были частью единой популяции ледникового периода, которая охватывала Европу и Ближний Восток. До сих пор это единство не было доказано, так что перед нами большое открытие.

Математическая модель предсказывает старение иммунной системы на протяжении всей жизни человека

В Центре математического моделирования в разработке лекарств в Первом МГМУ (московский «Первый мед») разработали матмодель, которая может количественно описать процесс старения иммунной системы человека от первых дней его жизни до глубокой старости. Модель описывает все процессы — появление Т-клеток, их развитие, пик численности, дальнейшие спады и подъемы.

Ученые сконцентрировались именно на CD4+Т-лимфоцитах — эти клетки являются главнокомандующими иммунного ответа. Не уничтожая чужеродные клетки самостоятельно, они руководят другими иммунными клетками в начале иммунного ответа и формируют память о перенесенных инфекциях. Чтобы разрабатывать новые препараты для лечения инфекций, онкологических болезней и аутоиммунных, нужно хорошо понимать, как меняется их количество и активность с течением жизни. Этим и занялись московские исследователи.

Построенная ими математическая модель показала: иммунитет стареет не плавной линией. Снижение численности Т-клеток — процесс нелинейный. До 4 лет количество Т-клеток растет, потом начинается плавный спад. После 40 лет идет новый подъем, потому что включаются механизмы адаптации выживаемости клеток. К 50 годам количество иммунных Т-клеток опять падает, а примерно к 64 годам — новый «пик», связанный с активизацией деления клеток, которые еще ни разу не встречались с антигеном.

В детстве главную роль в координации иммунитета играет активность тимуса (железы, которая вырабатывает Т-клетки). У взрослых первоочередную роль играет антигенная нагрузка — количество перенесенных инфекций. А у взрослых эти факторы ослабевают.

Сегодня разработанная модель может описать возрастную динамику Т-клеток у здоровых людей. Теперь ученые научат ее описывать патологии — инфекционный процесс, развитие рака или аутоиммунных болезней. А в дальнейшем, если добавлять к модели индивидуальные данные, эту модель можно будет использовать, чтобы составлять персонализированный иммунный профиль для конкретного пациента. Все это поможет не только разрабатывать лекарства, но и, возможно, замедлять процессы старения.