Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №15/2001

НОВОСТИ НАУКИ

 

Мышьяк ядовит не для всех

Pteris vittata хорошо растет в домашних условиях

Pteris vittata хорошо растет в домашних условиях

Давно известно, что некоторые организмы являются своеобразными депо различных химических элементов. Например, в крови некоторых асцидий вместо железа содержится ванадий, что послужило основанием для разработки промышленных методов их разведения с целью получения этого редкого металла.

Не так давно мы писали о способности многих растений накапливать большие количества соли при росте на засоленных почвах. Это их свойство уже используется для восстановления плодородия почв. В настоящее время известно около 400 растений, накапливающих различные токсины. Многие из них также используются для восстановления почв, не пригодных для земледелия, – так называемой фиторемедиации почв. Этот метод восстановления плодородия почв становится все более популярным: оборот предприятий, занимающихся фиторемедиацией в 1998 г. вырос с 16,5 до 29,5 млн долларов, а к 2005 г. может составить 210–370 млн долларов.

Совсем недавно группа ученых из университета штата Флорида во главе с д-ром Леной Ма обнаружила, что папоротник Pteris vittata способен накапливать в листьях и стеблях мышьяк до концентрации в 200 раз превышающих концентрацию мышьяка в почве. В листьях папоротника, росшего на незагрязненной мышьяком почве, содержалось 0,011–0,064 мг/кг мышьяка, а на загрязненной почве в центральной Флориде содержание мышьяка в его листьях составляло 1,4–7,5 мг/кг. Накопление мышьяка происходит очень быстро: в лабораторных условиях менее чем за неделю содержание мышьяка в папоротнике увеличилось в 126 раз.

Этот папоротник – многолетник, произрастающий в Африке, Азии и Австралии, а в последнее время распространяющийся и в районах Северной и Южной Америк с теплым и умеренным климатом. Он очень вынослив и быстро растет практически на любых (щелочных) почвах, предпочитая открытые солнечные участки, что необычно для папоротников.

По своим свойствам этот папоротник представляется очень перспективным для фиторемедиации почв и вод, загрязненных мышьяком. Во Флориде в начале ХХ в. фермеры широко использовали пестициды на основе мышьяка для борьбы с паразитами крупного рогатого скота. В результате только в этом штате сейчас известно более 3500 участков плодородных почв, не пригодных для земледелия из-за высокого содержания мышьяка. Другой пример – в республике Бангладеш с населением в 125 млн человек от 35 до 77 млн человек подвергаются риску отравления мышьяком, содержащимся в воде. Это связано с тем, что вода поступает в водоемы из рек, протекающих по естественным месторождениям мышьяка.

Использование папоротника для детоксикации почв и вод порождает новую проблему, хотя и другого порядка, – как утилизировать зеленую массу, обогащенную мышьяком. Предполагается, что будут разработаны способы сжигания растительного сырья с одновременным извлечением из него мышьяка, который в дальнейшем может быть использован в различных отраслях промышленности.

Как отремонтировать мозг

«Нервные клетки не восстанавливаются» – каждый хотя бы раз в жизни произносил эту фразу. Однако исследования, проведенные в последнее десятилетие, показали, что это утверждение не так уж верно, как мы привыкли считать. Речь идет о возможности восстановления поврежденных участков нервной системы с помощью недифференцированных нейрональных стволовых клеток (НСК). Эти клетки способны преодолевать большие расстояния до места повреждения и исправлять дефекты нервных сетей.

Стволовые, или камбиальные, клетки – клетки-родоначальники в обновляющихся тканях животных. Впервые они были обнаружены в крови, кишечнике и коже, где происходит наиболее быстрое обновление клеток в организме и поэтому содержатся самые большие запасы НСК; открыты они и в некоторых других органах и тканях. Однако до недавнего времени, а именно до 1990-х гг., ученые были абсолютно уверены, что в головном мозге такие клетки отсутствуют. Считалось, что делящиеся недифференцированные мозговые клетки есть лишь в некоторых мозговых структурах плода (в возрасте 9–15 недель их количество составляет 4–8% от общего количества клеток) и у детей в первые два года жизни. Затем деление прекращается и наступает период дифференциации и образования многочисленных межклеточных синапсов.

И вот стволовые клетки обнаружены в головном мозге, а именно, в области боковых желудочков. Правда их количество ничтожно мало и составляет 0,001–0,01% от всех клеток мозга (всего в головном мозге взрослого человека находится около 1014 клеток), именно поэтому их не хватает для того, чтобы вовремя заняться исправлением возникшего дефекта.

После установления этого факта перед учеными возникла задача научиться выращивать культуру стволовых клеток, которые в дальнейшем можно было бы трансплантировать в зону повреждения мозга. Несколько лабораторий США и Европы решили эту задачу путем пересадки в выделенные стволовые клетки фрагментов генома вирусов, создав таким образом «самокопирующуюся систему». Однако такие генетически измененные клетки можно использовать в опытах на животных, но не в клинической практике.

Российские ученые из Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН научились выращивать культуру клеток без изменения генома и способности к неконтролируемому делению. В одном варианте НСК делятся прямо в суспензии, в другом они образуют колонии на вспомогательных клетках. Образующиеся НСК почти ничем не отличаются от стволовых клеток, находящихся в боковых желудочках мозга и являются идеальным материалом для трансплантации. При пересадке в мозг пациента они должны мигрировать в поврежденный участок и восстанавливать поврежденную нейронную сеть.

Основная трудность на данном этапе – научиться сохранять нейрональные стволовые клетки так, чтобы они не прикреплялись к стенкам лабораторной посуды. Если это происходит, клетки быстро превращаются в нейроны. В дальнейшем стоит задача создать самовоспроизводящиеся клоны НСК. Их можно будет замораживать и хранить в жидком азоте.

В настоящее время этому методу нет альтернативы – не существует эффективной лекарственной терапии при необратимой утрате клеток мозга. Поэтому восстановление нервной ткани с помощью НСК, вероятно найдет широкое применение в клинической практике. Ученые и медики надеются, что этот метод даст возможность лечить такие распространенные заболевания мозга как инсульты, рассеянный склероз, детский церебральный паралич и многие другие.

Обнаружен ископаемый лес

На территории североамериканского штата Мичиган обнаружен прекрасно сохранившийся хвойный лес, росший здесь в конце ледникового периода. Ученые и раньше находили в этих местах стволы древних деревьев, но впервые появилась возможность увидеть целый ископаемый лес в том виде, какой он имел около 10 тыс лет назад. Лес занимает площадь примерно 2 га и представлен не только стволами деревьев, сохранились даже мох, росший на нижних частях стволов, и осыпавшаяся хвоя. В обычных условиях к нашему времени от древнего леса не осталось бы и следа. Он сохранился благодаря тому, что был погребен, как бы мумифицирован, под толстым слоем песка.

Лес начал расти на территории, освободившейся из-под отступающего ледника. Однако ледник далеко не ушел и примерно через 145 лет под действием наступающего потепления начал быстро таять, затопив при этом лес. Через некоторое время резкое потепление опять ускорило таяние ледника, и бурлящие потоки воды принесли массу песка, «законсервировавшего» лес в том виде, в котором его обнаружили ученые.

Изучив собранные образцы, ученые пришли к выводу, что древний лес ничем особенным не примечателен. И это само по себе удивительно, так как он рос во времена значительных климатических изменений. Потепление должно было отразиться на ширине годичных колец и росте деревьев. Однако, этого не произошло: на спилах стволов видно, что деревья росли медленно, примерно с такой же скоростью, с какой растут сегодня деревья севернее Гудзонова залива. Это позволило предположить, что потепление наступило быстро, без «предварительного уведомления».

Лес был обнаружен рабочими, работавшими в песчаном карьере. Они заметили верхушки деревьев, торчащие из песка. Для того, чтобы откопать деревья, пришлось выстроить земляные дамбы. Однако ученые успели взять лишь некоторое количество образцов древесины, как начались проливные дожди, земляные дамбы были размыты и лес вновь оказался погребен под слоем песка – теперь уже, видимо, навсегда.

По материалам сайтов:

www.bbc.co.uk;
www.scietechlibrary.com;
www.vc.nsu.ru ;
www.km.ru

 

Рейтинг@Mail.ru