РНК-інтерференція: клин клином…

Одного разу науковцям із США спало на думку зробити квіти петуніїї більш пурпуровими. Щоб досягти мети, вони ввели додаткові копії гену, який кодує пігмент, і отримали неочікуваний результат: квіти не стали пурпуровішими, а навпаки, посвітліли. Тобто штучно введений ген якимось чином «вимкнув» ген петунії. Але чому це відбулося?

Пригадаймо шкільну програму із біології: більшість життєвоважливих функцій у нашому організмі виконують білки, а генетична інформація про їхню структуру закодована в ДНК, яка міститься у ядрі. Три види молекул РНК (мРНК – матрична, тРНК – транспортна та рРНК – рибосомна) слугують посередниками між ДНК та білком.

Насправді, спектр функцій РНК значно ширший: вона може не лише використовувати генетичну інформацію з ДНК для синтезу протеїнів, а й регулювати експресію певних генів, а отже, і синтез білку, і навіть брати участь у механізмах імунного захисту від вірусів. Ці функції РНК забезпечуються дивовижним явищем - РНК-інтерференцією. Відбувається цей процес приблизно так: коли дволанцюгова РНК потрапляє в цитоплазму клітини (на цьому етапі вона називається міРНК – мала інтерферуюча), білок Dicer розрізає її на дрібніші одноланцюгові шматочки – мікроРНК, яка зв’язується із білковим комплексом RISC. Цей білковий комплекс шукатиме матричні РНК, комплементарні мікроРНК, і знищуватиме їх. Тобто ген, ідентичний міРНК та мікроРНК, не працює, і білок не синтезується – саме це і відбулося в експерименті з петунією.

З’ясувалося, що цей механізм працює не лише в рослинах, а й у всіх еукаріотичних клітинах. Дволанцюгова РНК характерна для деяких вірусів, тому в найпростіших рослин і безхребетних організмах РНК-інтерференція забезпечує захист від цих патогенів, знищуючи вірусні гени, щоб ті не могли виробляти вірусний білок. Також мікроРНК може синтезуватися клітиною, якщо потрібно припинити синтез певного білку, адже РНК-інтерференція – специфічний механізм, який вимикає лише конкретно визначений ген, не впливаючи інші.

Сьогодні здатність РНК-інтерференції вибірково вимикати певний ген широко застосовується в біотехнології. Більшість рослин, стійких до комах та шкідників, модифікували саме за допомогою РНК інтерференції. Цим же методом створені дерева з низьким вмістом лігніну і високим — целюлози. Технологія виробництва паперу з таких дерев дешевша і екологічніша. Використання РНК-інтерференції допомогло створити тютюн без нікотину, каву без кофеїну, збагачені поживними речовинами плоди та гіпоалергенні продукти. Окрім цього, досліджуюються перспективи застосування цього методу для лікування сліпоти, гіпертонії, раку, а також створення вакцин від ВІЛ, гепатитів С і В та грипу.
#генетика

На скільки відсотків ти вірус? 🤔🦠🔬

Шляхом секвенування людського геному, американські вчені дійшли до висновку, що в тобі міститься приблизно 8% (до 100 000 елементів ДНК 🤯) ендогенних ретровірусів - генетичних паразитів, які можуть збільшувати число своїх копій у геномі і вбудовувати їх у нові місця в господарській ДНК, призводячи як до корисних, так і шкідливих мутацій 🧬

Вони, на думку вчених, стали з’являтися в нашому геномі від 10 до 50 млн. років тому, шляхом інфікування зародкових клітин наших попередників, і з того часу стали частиною генетичного коду сучасної людини 🤓✨

Окрім ендогенних ретровірусів, у геномі людей і тварин з часом з‘явилися генетичні послідовності таких смертельно небезпечних вірусів, як Ебола і Марбург, а зокрема в людській ДНК, ще й вірус хвороби Борна 🌡

Вчені припускають, що перед ретровірусами постав вибір: або, зберегши свою паразитичну сутність, продовжити поширюватись серед різних видів тварин і з часом зникнути, або залишитись розмножуватись всередині одного генома, створивши симбіоз. Обравши друге, вони не тільки вберегли себе від вимирання, а ще й допомогли видам набути певних особливостей і ознак, за якими ми зараз їх описуємо і характеризуємо 🧫🦠☝🏻
#вірусологія #еволюція #генетика

«Хижі» рослинки

Рослини-автотрофи, по-науковому "producers", мають першорядне значення в харчовому ланцюжку. А яким чином деякі рослини не змирилися, стали "consumers", пристосувалися до однієї із форм гетеротрофного харчування і тим самим очолили харчовий ланцюг?

Багатьом відомо, що більшість рослин ведуть "мирний" спосіб життя, тобто отримують поживні речовини (вуглеводи) шляхом фотосинтезу, а також споживають з ґрунту азот й інші мінерали, що необхідні їм для синтезу амінокислот, білків і нуклеїнових кислот. Такий тип харчування називається автотрофним - тобто організм рослини самостійно синтезує органічні речовини з неорганічних. Додатково, у процесі еволюції, їм потрібно було або залучити комах-запилювачів, або використовувати для розмноження природні умови (вітрозапильні рослини).

Однак не всі рослини змогли існувати з автотрофним типом живлення. На зміну способу життя вплинула бідність на поживні речовини ґрунтів, наприклад піщаних, заболочених ділянок, гір, прісних водойм, тропічних лісів тощо. У процесі еволюції, поїдаючи комах та іншу живність, рослини-хижаки вижили й очолили харчовий ланцюг.

Однією з найбільших хижих рослин, що відома на сьогодні, є Nepenthes attenboroughii (Напентес Аттенборо). Він досягає 1.5 м у висоту і має пастку 30 см діаметром. Харчується така хижа рослинка щурами та іншими маленькими тваринами. Її можна зустріти в Новій Гвінеї, на схилах гори Вікторія.

Одним з перших, хто описував і вивчав хижі рослини, був Чарльз Дарвін. Також він написав книгу "Insectivorous Plants, 1875" (”Комахоїдні рослини”), в якій проводив експерименти над тим, як рослини приманюють і перетравлюють тварин.

Ось такі вони, хижі та ненажерливі рослинки!
#ботаніка

Наука? Креатив? Хм... А як щодо... Науки креативу?

🔥Усе цікаве про мережу віртуальних світів, чому SMM важливий для науки та як правильно заявити про себе

UkrTeenScience запускає серію надзвичайно цікавих та корисних ефірів "Наука креативу"!🤩

Доведемо: дизайн – це важлива складова розвитку науки. Ви дізнаєтесь як народжуються геніальні ідеї, техніки для розвитку креативного мислення та багато іншого!

🫂На тебе чекають не лише круті теми для спілкування, але й багато цікавих спікерів. Клич друзів, щоб не пропустити цю легендарну подію!

Обіцяймо: ми повністю перевернемо ваш світ!🌎

Аби не пропустити підписуйтесь на нас в Instagram: https://instagram.com/ukrteenscience?igshid=NjZiMGI4OTY=

Усвідомлені сновидіння - містика, чи науково обґрунтоване явище?

Чи вмієте Ви, глядач своїх сновидінь, контролювати все, що трапляється уві сні, чинити все, що вам заманеться у власно згенерованій біологічній реальності всередині вашого мозкового комп’ютера? Якщо так - ви щасливчик, адже лише 23% людей бачать такі сни хоча б раз на місяць; і  лише 56% людей бачили такий сон хоча б раз у житті.

Пролити світло на природу усвідомлених сновидінь удалося нейрофізіологам з Університету Ґете у Франкфурті в співпраці з фахівцями Гарвардської медичної школи в Бостоні.

Факт, але природа сновидінь досі не до кінця проясніла в колах науковців.

Чим відрізняються усвідомлені сновидіння від звичайних? Під час звичайних сновидінь мозок перебуває в первинному стані свідомості: сприймається саме те, що відбувається тут і зараз, а пам'ять про минуле та планування майбутнього недоступні.  Коли людина прокидається, миттєво включаються когнітивні функції вторинного, вищого порядку: людина усвідомлює себе у часі та просторі, використовує минулий досвід, передбачає майбутні події, виявляє свободу волі та здатна до рефлексії.

Під час усвідомлених сновидінь наявні елементи вторинної свідомості вищого порядку, тому людина поводиться не як пасивний, а як активний суб'єкт того, що відбувається.  Вона знає, що вона спить, та водночас може взяти те, що відбувається уві сні, під власний контроль.

Електричні хвилі, які генерує мозок, спеціалісти поділяють на кілька діапазонів частот.  Фахівці з'ясували, що усвідомлені сновидіння супроводжуються синхронізацією активності різних областей мозку та появою ритмів дуже високої частоти (близько 40 Гц) у гамма-діапазоні в лобових і скроневих областях.

Такі високочастотні гамма-ритми вчені пов'язували лише зі станом активного неспання, інтенсивної інтелектуальної діяльності.  Несподівано було знайти їх у стані сну.

З'ясувалося, що стимуляція з частотою 40 Гц не порушує нормальних ознак REM-сну (REM – rapid eye movement – фаза сну, що характеризується підвищеною активністю головного мозку). Проте ця стимуляція призводить до того, що мозок сам починає генерувати високочастотні хвилі гамма-діапазону (37-43 Гц). Вчені вважають, що за таких умов нейрони починають синхронізовано випускати електричні імпульси з цією частотою.

Через кілька секунд після закінчення подачі струму піддослідних будили й запитували їх про сновидіння. Виявилося, що стимуляція на частотах 40 і 25 Гц викликала в добровольців усвідомлені сновидіння, які ті могли контролювати.

Таким чином, вчені знайшли ключову електрофізіологічну ознаку усвідомлених сновидінь і навчилися викликати їх штучно.
#нейробіологія