Галактика в наших клетках

В рамках исследований, посвящённых диагностике рака, учёные из Кембриджа применили методы и алгоритмы визуализации, которые астрономы используют для изучения фотографий формирующихся галактик.

Мигающие огни - это активность ранних эндосом.

Ранние эндосомы - это органеллы клетки, которые принимают недавно поглощенные вещества. Они сортируют эти вещества, направляя их либо в зрелые эндосомы или лизосомы для дальнейшей обработки, либо возвращая их обратно в клетку. Ранние эндосомы расположены рядом с плазматической мембраной и периферией цитоплазмы.

Эндосомы - это мембранные везикулы внутри клеток, играющие ключевую роль в эндоцитозе. Они участвуют в процессе перемещения материала, который был внутренне занесен из плазматической мембраны, к лизосомам для его дальнейшего разрушения. Также эндосомы могут возвращать материал обратно к плазматической мембране. Они транспортируют материал от аппарата Гольджи к лизосомам и создают условия для сортировки материала перед его попаданием в лизосомы. Эндосомы подразделяются на ранние, поздние и рециркулирующие. Они отличаются друг от друга своими функциями и наличием определенных маркеров.

BIO

#клеточнаябиология #биология

Пчелы против Лайма

Болезнь Лайма, известная также как боррелиоз, является инфекционным заболеванием, которое вызывает бактерия Borrelia burgdorferi. Передача инфекции происходит при укусе инфицированного иксодового клеща (сем. Ixodae) или оленьей кровососки (Lipoptena cervi). Бактерии начинают размножаться в месте укуса и распространяться по всему организму через кровь и лимфу, вызывая поражения кожи, нервной системы, сердца и суставов.

Основные симптомы включают лихорадку, головную боль, усталость, кожную сыпь и боли в суставах. Если болезнь не лечить, она может привести к серьезным осложнениям, таким как артрит, неврологические расстройства и даже смерть. Для диагностики болезни Лайма проводят анализ крови на наличие антител к бактериям Borrelia, а лечение включает прием антибиотиков.

В 2011 году Элли Лобель оказалась на грани жизни и смерти из-за болезни Лайма. Однако произошло чудо — самочувствие женщины неожиданно улучшилось после серии укусов африканизированных «пчёл-убийц».

Позже она обнаружила статью 1997 года, в которой упоминалось о потенциальной пользе укусов пчёл при наличии болезни Лайма, так как их яд содержит мелиттин — вещество, способное убивать бактерии рода Borrelia. Курсы апитерапии полностью исцелили Элли спустя 3 года, превратив её опыт в историю !случайного! выздоровления.

Мелиттин - это вещество, обладающее мощной антибактериальной активностью против многих видов бактерий, включая Borrelia burgdorferi, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa. Кроме того, он эффективен против бактериальных заболеваний риса, делая его перспективным средством для защиты растений.

Попадая в организм, мелиттин соединяется с поверхностями клеток, имеющих отрицательный заряд. Он разрушает их мембраны и вызывает утечку ионов и молекул, что приводит к гибели бактериальной клетки. Однако, механизм действия мелиттина остается спорным и требует более глубокого изучения.

Комбинация мелиттина с традиционными антибиотиками показывает эффективность против резистентных к лекарственным средствам штаммов бактерий, таких как Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa.
Новые пептиды, основанные на мелиттине, проявляют активность против мультирезистентных штаммов Staphylococcus aureus, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa.
Мелиттин также эффективен против штаммов метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). В ходе экспериментов мыши, зараженные MRSA и прошедшие курс лечения мелиттином, выздоравливали.

Не смотря на перспективные результаты исследований, использование мелиттина в клинической практике все ещё требует дополнительных исследований.

BIO

#биохимия #апиология #боррелиоз

Кружащийся танец семян пеларгонии

Длинные «усы» с тонкими волосками у семян пеларгонии называются остью.

Они выполняют две важные функции:
помогают семенам распространяться на большие расстояния с помощью ветра и впитывают влагу, создавая благоприятные условия для прорастания.

Пеларгония (Pelargonium) – это род многолетних травянистых растений семейства Гераниевых (Geraniaceae), который включает около 280 видов.

Родина этого растения – Южная Африка, где оно встречается в различных климатических зонах от прибрежных районов до высокогорий. Большинство видов предпочитают сухие условия обитания, такие как полупустыни и саванны.

Листья пеларгонии обычно пальчатые или перистые, иногда издающие характерный запах благодаря содержащимся в них эфирным маслам. Цветы пеларгонии бывают различных оттенков, включая белый, розовый, красный, фиолетовый и синий, и формируются в зонтиковидные соцветия, привлекая насекомых-опылителей ярким видом и сладким запахом. После опыления развиваются плоды, содержащие семена с длинной остью.

BIO

#ботаника #биология

10-дневные велигеры королевского страмбуса плавают в гармонии друг с другом

Велигеры, также известные как парусники, — это личинки моллюсков, принадлежащих к классам Scaphopoda, Bivalvia и Gastropoda.

Велигер имеет оболочку, внутри которой находятся внутренние органы личинки: пищеварительная система, большая часть нервной системы и выделительные органы. Эта оболочка защищает организм от внешнего воздействия и помогает поддерживать гомеостаз. За пределами оболочки находится велум, покрытый ресничками, который служит для плавания и сбора пищевых частиц.

Питание велигеров осуществляется посредством ресничек, выполняющих различные функции, такие как направление пищи в рот и отталкивание инородных частиц. По типу питания выделяют два вида велигеров: планктотрофы, питающиеся планктоном, и лецитотрофы, получающие питание непосредственно из яиц.

По мере взросления велигеры теряют свою подвижность и превращаются в моллюсков, приобретая твёрдую раковину.

Гигантский стромбус (Strombus gigas), известный также как королевский страмбус, является одним из крупнейших представителей семейства Стромбидов (Strombidae). Эти брюхоногие моллюски обитают в западной части Атлантического океана — от Южной Каролины до Венесуэлы и Колумбии. Они медленно растут и достигают зрелости довольно поздно, обычно вырастая до 30 см в длину и проживая до 30 лет.

Королевские страмбусу — это бентические травоядные животные, питающиеся водорослями и другой растительностью. Поэтому взрослые особи предпочитают песчаные отмели, покрытые водорослями.

Яркая окраска и внушительные размеры делают их привлекательными для коллекционеров раковин. Однако сбор этих моллюсков может привести к сокращению их численности, особенно в регионах, где они уже находятся под угрозой исчезновения.

BIO

#морскаябиология #зоология #малакология

Ленивые, но со скрытым талантом

Ленивцы, обитающие в тропических лесах Южной и Центральной Америки, принадлежат к подотряду Folivora. Большую часть времени они проводят на деревьях, свисая вниз головой.

Это положение способствует росту их шерсти от брюха к спине, которая защищает их от дождя и помогает равномерно распределять влагу. Внутренние органы также приспособлены к этому положению: печень ленивца смещена к спинной части и располагается над желудком, что предотвращает давление на органы пищеварения, сердце и легкие.

У ленивцев низкий уровень метаболизма и температуры тела, что связано с их диетой, состоящей преимущественно из листьев и веток деревьев. Это делает их медлительными, но на деревьях это преимущество, так как оно позволяет им эффективно прятаться среди растительности и экономить энергию.

Их зеленоватый цвет шерсти обусловлен водорослями, которые обеспечивают камуфляж и служат дополнительным источником питания.

На земле ленивцы передвигаются с трудом, что делает их легкой добычей для хищников. Они спускаются с деревьев только тогда, когда нужно найти пищу, партнера или испражниться (один раз в неделю💩).

Несмотря на свою медлительность, ленивцы показывают удивительные способности в плавании. На суше их максимальная скорость составляет всего 90 м/ч, а в воде они могут развивать скорость до 4 км/ч.

Более того, ленивцы способны задерживать дыхание под водой до 40 минут, что значительно превосходит возможности большинства морских млекопитающих. К примеру, дельфины могут задерживать дыхание лишь на 8–10 минут. Ленивцам удается достичь таких результатов благодаря тому, что они значительно замедляют свой сердечный ритм до одной трети от нормального уровня, что значительно снижает потребление кислорода.

Из-за большого количества клетчатки в рационе у ленивцев происходит значительное газообразование. Накопленные газы в организме образуют естественный "спасательный круг", который делает ленивцев особенно плавучими.

Однако использовать свой талант ленивец готов только в случае крайней необходимости, например, сменить территорию из-за недостатка пищи.

BIO

#зоология #териология #биология

Улитка пьёт

Улитки поглощают воду через кожу с помощью осмоса. Они не пьют воду напрямую.

Когда улитка оказывается на влажной поверхности, вода переходит из области с высокой концентрацией (снаружи тела улитки) в область с низкой концентрацией (внутри тела), тем самым увлажняя улитку.

Эта уникальная адаптация позволяет улиткам выживать в разнообразных условиях окружающей среды. В сухих местах их тела улавливают воду, а во влажных — легко её поглощают. Такая тонкая регуляция уровня влажности — ключ к выживанию улиток, позволяющий им процветать при различных условиях.

BIO

#зоология #малакология #биология

Математика в природе

Папоротник Барнсли — это удивительный пример фрактальной структуры, созданной с помощью многократного применения математических преобразований. Каждый элемент изображения папоротника был получен в результате простого итеративного процесса.

Фрактал Барнсли образуется путём последовательного применения ряда преобразований к точкам системы координат. Особенность узора заключается в том, что он формируется бесконечным количеством деталей и естественными формами, которые возникают из простых математических принципов. В результате формируется изображение, которое выглядит чрезвычайно реалистично и передает форму папоротника с высокой точностью.

Эти фрактальные структуры встречаются не только в математике, но и в природе, где их можно наблюдать в растительном мире, береговых линиях и многих других формах.

Папоротник Барнсли ярко иллюстрирует связь между математикой и природой, подчеркивая, как сложные узоры могут образовываться из простых правил.

BIO

#математика #фракталы #ботаника

Бактериальный мотор

Бактериальные инфекции являются причиной примерно одной из восьми смертей в мире. Понимание поведения бактерий, особенно процесса хемотаксиса (направленное движение к благоприятным условиям), может способствовать решению многих проблем, вызванных этими патогенами.

Большинство бактерий передвигаются с помощью жгутиков, представляющих собой сложный белковый комплекс, способный вращаться с разной скоростью. Жгутики вращаются благодаря особому клеточному мотору, управляемому хемосенсорными и метаболическими сигналами.

Бактериальный двигатель встроен в клеточную мембрану клетки и способен вращаться со скоростью около 20 000 оборотов в минуту. Несмотря на такую скорость, бактерия может остановить жгутик всего за 1/3 оборота и тут же начать раскручивать его в обратную сторону.

Жгутиковый мотор состоит из множества белковых структур, включая ротор и статор, и использует энергию потока протонов для своего функционирования. Эти структуры работают вместе, создавая вращательное движение, которое приводит к движению бактерий.

Многие аспекты работы этого двигателя все еще неизвестны, но недавние исследования показали, что механизм его работы включает изменение конформации белков в ответ на изменения в окружающей среде.

Бактериальный жгутиковый двигатель также используется для других целей, помимо передвижения. Например, он играет важную роль в процессе секреции белков, помогая транспортировать их через клеточную стенку.

На видео представлена модель жгутикового мотора Salmonella enterica ser. Typhimurium. Для создания 3D модели и визуализации структур ученые использовали криоэлектронную микроскопию.

Они воссоздали работу жгутикового двигателя, а именно комплекса переключателей, также известного как С-кольцо. Он состоит из белков FliG, FliM и FliN. Комплекс, состоящий из 6 С-колец, был воссоздан при работе как по часовой стрелке (CW), так и против часовой стрелки (CCW).


Этапы на видео:
1. Жгутиковый двигатель, в котором белок MotAB (коричневый) вращает кольца и стержень (серый) против часовой стрелки (CCW). Затем MotAB перемещается внутрь колец, поворачивая весь двигатель уже по часовой стрелке (CW).

2. Оба кольца, CCW и CW, содержат белковые субъединицы FliF (синий), FliG (красный), FliM (желтый) и FliN (фиолетовый).

3. Несколько белков MotAB (коричневые) регулируют поток крутящего момента в зависимости от условий окружающей среды или нагрузки, взаимодействуя с белком FliG (красный).

BIO

#микробиология #клеточнаябиология #биология #молекулярнаябиология

Птица-хло́пок

Шима-энага – это подвид длиннохвостой синицы (Aegithalos caudatus), который обитает исключительно на острове Хоккайдо в Японии.

При определенном ракурсе, эта птичка может показаться практически ровным белым шариком хлопка, из которого торчит только длинный хвост.

Взрослые особи достигают длины примерно 15 см, из которых 11 см составляет хвост, и весят не более 10 граммов. Оперение у них белое и пушистое, что помогает им выжить зимой. Особенностью шима-энага является отсутствие черных "бровей" вокруг глаз, что отличает их от ближайших родственных видов.

Шима-энага живут стаями по 20-30 особей в лиственных и смешанных лесах острова. Они проводят большую часть времени в поисках пищи, часто вися вниз головой на ветках. Рацион этих птиц состоит в основном из членистоногих, включая яйца гигантских мотыльков и бабочек, а также иногда растительной пищи.

Эти птички могут переносить экстремальные зимние температуры, однако их маленький размер может стать угрозой при длительных периодах холода. Однако, популяция поддерживается благодаря высокой плодовитости самок, позволяющей восстановить потери численности после зимы.

Размножение у этого вида происходит весной, и самки откладывают от 7 до 10 яиц за один сезон. Инкубационный период длится от 10 до 12 дней, после чего птенцы остаются в гнезде еще некоторое время, пока не смогут самостоятельно искать пищу. У этих птиц воспитанием молодняка занимаются несколько взрослых особей, обеспечивая птенцам необходимую заботу и питание.

Японцы питают особую любовь к шима-энаге. Ее образ часто используется в национальной символике, и она встречается на многих японских товарах. Особенно популярны мягкие игрушки в виде этой милой птички.

BIO

#орнитология #биология #Хоккайдо