Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №27/2001

НОВОСТИ НАУКИ

И.Э. ЛАЛАЯНЦ

Меланин нам помогал

Почему человекообразные обезьяны имеют темную окраску кожи, несмотря на волосяной покров, который вроде бы защищает их от солнечного ультрафиолета? На эти вопросы попытался ответить Джеймс Маккинтош из Сиднейского университета. Его статья опубликована в журнале «Теоретическая биология».
Прежде всего Маккинтош пытается развеять старый миф о том, что образование меланина связано только с защитой от ультрафиолетовых лучей солнца. В частности он указывает на то, что темную окраску имеют носовые ходы, горло и гениталии животных, которые не подвергаются действию прямого солнечного света.
Далее Маккинтош проводит параллель между меланином и защитными ферментами протеазами, которые разрушают чужеродные белки различных патогенов, попадающих внутрь клетки. Под микроскопом видно, что меланин образует капсулы вокруг внутриклеточных включений. Он также является естественным противомикробным «антибиотиком» у насекомых.
У млекопитающих меланин находится, например, в клетках иммунной системы в меланосомах — «тельцах» цитоплазмы, функции которых сходны с функциями лизосом. В культуре меланосомы хорошо подавляют рост микробных колоний – совсем как пенициллин и стрептомицин. По своим физическим свойствам меланин – весьма «липучая» молекула, которая прямо-таки «приваривается» к поверхности микробных и грибковых клеток.
По этому свойству меланин весьма сходен с белком аттрактином, который притягивает иммунные клетки. Этот белок одновременно регулирует меланизацию, т.е. потемнение кожных покровов и тканей, и иммунный ответ. Маккинтош считает, что меланисты живут там, где высокая температура и влажность, т.е. в условиях, весьма благоприятных для развития различных патогенных вирусов, грибков и микроорганизмов.
Неудивительно поэтому, что первобытный человек «бежал» из Африки. И в Европе, холодной и сухой, он быстро утерял темную окраску. У европейцев ген меланина активируется только летом, когда создаются благоприятные условия для развития разных микробов и вирусов, а также паразитов.
«Бегут» из благословенной Африки и птицы, которые вполне могли бы прокормиться в долинах Нила или реки Конго. Однако слабые птенцы не могут развиваться в столь агрессивной среде, поэтому птицы и летят на север и юг, в приполярные области. Слабы в борьбе за жизнь и альбиносы, которые вообще утеряли ген меланина. Так что вполне возможно, что Маккинтош прав...

New Scientist. № 22878. Р. 7

Эликсир молодости

В майском номере «Журнала Федерации американских обществ экспериментальной биологии» за этот год были опубликованы результаты исследований группы ученых Сеульского университета в области восстановления функциональной активности клеток.
Исследователи установили, что в стареющих клетках содержится гораздо меньше белка амфифизина, чем в молодых клетках. От наличия этого белка зависит интенсивность внутриклеточного обмена веществ. В экспериментах на фибробластах человека ученым с помощью инъекций амфифизина удалось активировать внутриклеточный обмен старых клеток и довести его до уровня обмена молодых клеток. При этом восстанавливались и другие функции клеток. Пока это первый способ регуляции процессов, связанных со старением клеток. Если надежды исследователей оправдаются, то откроется возможность противостоять как самому старению оранизма, так и целому ряду заболеваний, связанных с ним.

Думать – тяжелая работа

Группа ученых из университета штата Вирджиния (США) провела исследования на крысах, чтобы выяснить, как изменяется уровень глюкозы в мозге при интенсивном мышлении. Они обнаружили, что напряженное думание или запоминание большого объема информации может приводить к истощению запасов глюкозы в некоторых областях головного мозга.
Один из исследователей, Юан Мак-Ней, говорит, что глюкоза является топливом для мозга. В опытах на крысах у молодых животных дефицит глюкозы в некоторых областях мозга возникает при напряженной мозговой деятельности. Например, при определении пути в лабиринте уровень глюкозы в областях мозга, ответственных за запоминание местоположений, падал на 30%. Однако в областях мозга, не связанных с решением конкретной задачи, уровень глюкозы не изменялся.
У старых животных даже при выполнении задач, не приводивших к изменениям уровня глюкозы в мозге молодых животных, содержание глюкозы в мозге значительно снижалось. При решении той же задачи с лабиринтом снижение уровня глюкозы достигало 48%.
Способность обеспечивать мозг глюкозой коррелировала со способностью животных решать те или иные задачи. При этом оказалось, что мыслительные способности можно стимулировать с помощью инъекций глюкозы. Д-р Т.Шарма из Института психиатрии считает, что скорость мышления в большой степени зависит от уровня сахара в крови.
Несмотря на то что перенесение на человека данных, полученных на животных, всегда не бесспорно, исследователи считают, что, например, для повышения эффективности обучения необходимо при составлении меню и распорядка питания школьников учитывать расписание занятий.

Отходы – в дело

В слоновьем питомнике в Лампанге (Таиланд) содержатся 40 слонов, которые производят ежедневно около 2 т экскрементов. Утилизация этих отходов представляет собой довольно серьезную проблему. В начале июня 2001 г. ученые Таиланда сообщили, что им удалось разработать уникальную технологию переработки слоновьих экскрементов в неокрашенную оберточную бумагу, не имеющую запаха. По качеству эта бумага похожа на бумагу, традиционно изготовляемую на севере страны из тутового дерева. Кроме того, ученые показали, что возможно и традиционное использование экскрементов для использования в качестве топлива в быту и для силовых установок, вырабатывающих электроэнергию.

Курица или яйцо?

В теории добиологической эволюции издавна оставался нерешенным вопрос о том, что появилось раньше: белки или нуклеиновые кислоты? «За» и «против» были в пользу и того, и другого ответа. Эту дискуссию многие сравнивали со спорами о курице и яйце. Однако многое изменилось после того, как в начале 1980-х гг. были открыты так называемые рибозимы – молекулы РНК, обладающие ферментативными свойствами.
До этого открытия большинство ученых считали, что РНК выполняет в клетке важные, но довольно пассивные функции, и вся клеточная активность обеспечивается белками, в основном – ферментами. Такое разделение функций способствовало их развитию до предельного совершенства. Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение наследственной информации, а ее реализация невозможна без белков. С другой стороны, белки могут воспроизводить информацию, но плохо приспособлены для ее хранения. С открытием рибозимов точка зрения ученых на роль нуклеиновых кислот на ранних этапах эволюции изменилась.
Оказалось, что рибонуклеиновых кислот достаточно, чтобы обеспечить и хранение, и реализацию наследственной информации. Таким образом, до возникновения клетки эволюция могла идти в так называемом мире РНК, в котором на фоне неактивных или малоактивных полипептидов и ДНК главную роль играли рибозимы. Но ученым предстоит ответить еще на многие вопросы, прежде чем окончательно принять эту гипотезу.
Так, рибозимы – неэффективные катализаторы. Кроме того, в природе известно только восемь рибозимов – этого количества явно недостаточно, чтобы обеспечить все многообразие необходимых для биосинтеза реакций. Что касается низкой эффективности катализа рибозимами, то у эволюции было достаточно времени и ее начальные стадии могли проходить неспешно. В то же время раньше, возможно, рибозимов было гораздо больше, а затем они исчезли в процессе эволюционного отбора наиболее эффективных способов хранения и обработки наследственной информации.
Чтобы проверить последнее предположение, у исследователей нет другого пути, как искусственно синтезировать рибозимы, обладающие новыми свойствами, и попытаться воспроизвести с их помощью основные стадии биосинтеза. Это очень трудоемкий путь, но другого пока не видно.
В журнале «Science» 18 мая 2001 г. опубликована статья Д.П. Бартела и его коллег, посвященная синтезу новых типов рибозимов. Ученым удалось получить рибозим, катализирующий синтез копии РНК на матричной РНК. При этом точность воспроизведения составляла 95%. Оказалось также, что этот рибозим способен добавлять до 14 нуклеотидов к вновь синтезированной молекуле РНК, что могло бы играть существенную роль в эволюции мира РНК, поскольку обеспечивало больше возможностей для изменчивости и отбора. До сих пор в лабораториях не удавалось получить рибозим, способный к точному копированию матричной РНК.
В работе был использован метод эволюции искусственного мира РНК в пробирке. Эффективность такого подхода Д.Бартел доказал около 10 лет назад. Тогда, синтезировав около 1018 молекул РНК, он с коллегами выделил 65 новых рибозимов. Подвергнув их искусственной эволюции, ученые получили в 100 раз более эффективных потомков. Три года назад в лаборатории Д.Бартела был получен рибозим, способный воспроизводить части самого себя.
Полученный в последней работе рибозим способен синтезировать РНК как на коротких, так и на длинных матрицах. Ученые надеются, что, увеличив активность рибозима, они смогут получить полностью самовоспроизводящийся рибозим. Таким образом на вопрос, поставленный в заголовке этой статьи, ответом, скорее всего, будет «яйцо».

По материалам сайтов

 

Рейтинг@Mail.ru