И не хочешь — уколешься
Группа профессора Хонкуна Парка из Гарварда предложила простой способ ввести «почти любую молекулу в практически любую клетку». Несмотря на уклончивость формулировки, достижение для биологии значительное.
Многим микробиологам приходится вводить в клетки необходимые молекулы, белки или гены. Однако сделать это не так просто, как кажется. Часто для того, чтобы проникнуть за пределы мембраны, приходится использовать вирусы и прочие «агенты». Например, для создания стволовых клеток или тестирования лекарств. При этом методы не всегда безопасны, или же подходят только для определенного типа клеток, либо позволяют вводить только те или иные вещества. Универсального подхода нет, но, кажется, его удалось найти.
Ученые вырастили нужные клетки на подложке, покрытой иголками из вертикально торчащих кремниевых нанопроводков. Оказалось, что клетки совершенно спокойно утапливают в своем теле крошечные иголки, позволяя их поверхности взаимодействовать со своими внутренностями. Для того чтобы нужное вещество очутилось внутри определенной клетки, достаточно покрыть им нанопроводки.
------------------------------------------
Не счесть алмазов в газовых планетах
Айсберги из алмаза, плавающие по поверхности алмазных морей, могут существовать в глубинах парочки планет-гигантов. Так считает опирающаяся на данные новых экспериментов группа физиков из нескольких университетов США и Ливерморской национальной лаборатории, опубликовавшая материалы в «Nature Physics».
Алмаз нельзя превратить напрямую в жидкость простым нагревом, даже без доступа воздуха, чтобы не сгорел. Необходимо еще и прикладывать огромное давление, причем делать это надо очень быстро, иначе алмаз сначала обращается в графит, а тот уже тает. И хотя такой трюк – прямое «сжижение» алмаза – уже был «провернут» несколько лет назад в лаборатории Сандия, точного значения температуры перехода измерить не удалось.
Между тем уточнение формы кривых на диаграмме фазовых состояний углерода при больших значениях давления и температуры важно для понимания процессов, идущих в недрах газовых гигантов, а именно на Уране и Нептуне. Там, по оценкам ученых, могут существовать весьма необычные углеродные океаны. Такой вывод был сделан после того, как физики подробно изучили смену фазовых состояний углерода и впервые уточнили температуру плавления алмаза.
Для этого природные алмазы подвергали действию ударных волн, возникающих в толще материала при облучении высокоинтенсивным лазером. Так удалось измерить параметры и описать поведение кристаллического и жидкого углерода при давлении вплоть до 40 миллионов атмосфер и температурах более 50 тысяч кельвинов.
Опыт, в частности, показал, что после шокового расплавления образцов при последующем падении давления ниже 6—11 миллионов атмосфер крошечные кристаллы алмаза начали появляться из жидкости. И это, мол, говорит о том, что в глубинах газовых гигантов алмазы вполне могут существовать в стабильном состоянии.
Однако самое удивительное заключалось в том, что в данных условиях алмаз превращается в жидкость более плотную, чем сам кристалл, кстати, металлическую. То есть при больших давлениях алмаз ведет себя подобно воде: его «лед» менее плотный, чем жидкая фаза. Это значит, что на поверхности слоев жидкого углерода могут плавать алмазные айсберги. Ученые полагают, что металлический углеродный океан с его течениями может быть ответствен за несовпадение магнитных полей и осей вращения Урана и Нептуна.
------------------------------------------
Есть в аллигаторе что-то птичье
Аллигаторы используют свои легкие необычным и эффективным способом. Больше всего он напоминает дыхание динозавров и современных птиц, сообщают в «Science» биологи из университета Юты.
Поясним, что в отличие от аллигаторов у млекопитающих каждый вдох несет воздух в пузырьковидные образования в легких – альвеолы. У птиц альвеол нет. Кислород поступает в их кровь через стенки тонких трубок – парабронхов. Причем благодаря разветвленной системе воздушных каналов и дополняющих легкие воздушных мешков воздух через парабронхи движется непрерывно и однонаправленно, что на вдохе, что на выдохе. Это помогает птицам получать больше кислорода.
Новое исследование доказывает, что суперлегкие трудятся и в груди аллигаторов. Известно, что у них имеются парабронхи. Но теперь выяснилось, что воздух в легких рептилий движется по петле, а его однонаправленное перемещение обеспечивает аэродинамический клапан. В отличие от птиц у них нет воздушных мешков, но это компенсируется многокамерной структурой самих легких.
Скорее всего, дыхательный аппарат такого типа возник еще у общих предков птиц, динозавров и аллигаторов – группы ящеров, известных как архозавры, живших от 251 до 199 миллионов лет назад. Примерно в то же время в воздухе Земли было меньше кислорода, и очевидное преимущество тогда имели те живые существа, чья дыхательная система была более эффективна и экономична.
------------------------------------------
Ну, паразит, опять сбежал!
Фредерик Муратори и его коллеги из бельгийского Католического университета Левена выявили первого паразита, который сбегает от своего хозяина, когда тому угрожает смерть.
Героем нынешнего исследования стала муха вида Endaphis fugitiva, обнаруженная биологами относительно недавно. Личинки мухи вылупляются из яиц на листьях растений, затем они отыскивают себе свободных тлей-хозяев, забираясь к ним в тело через сочленение ноги и туловища. В теле жертвы паразитоид растет и развивается, поедая окружающие ткани. После он покидает хозяина, а стадию куколки проходит уже в почве, превращаясь в конце концов в муху.
Чтобы понять, что происходит, биологи намеренно ранили хозяина мухи – банановую тлю или предоставляли возможность напасть на нее насекомому гемеробу. Как только это происходило, личинки E. fugitiva почти сразу же «вылуплялись» из тела пораженной тли.
Ученые проследили за развитием паразита. Оказалось, что спешно покинувшие «тонущий корабль» особи вырастали до таких же размеров, что и их «не ускоренные» атакой собратья. Правда, поторопившиеся мушки проводили чуть больше времени в стадии куколки.
Муха, скорее всего, определяет атаку либо по химическим соединениям, выбрасываемым в кровь жертвы-хозяина, например по гормонам стресса, либо непосредственно по механическому воздействию, пишут Муратори и его коллеги в статье, опубликованной в «Proceedings of the Royal Society B».
------------------------------------------
Крылатые «мыслители»
Ученые давно установили, что вoроны в дикой природе применяют палочки и листики для выуживания насекомых из трещин и глубоких отверстий в дереве. Однако до сих пор самые яркие трюки птицы демонстрировали в лабораторных условиях. Именно таким образом выяснилось, что новокаледонские вoроны (Corvus moneduloides) могут учиться использованию инструментов друг у друга, что они умеют применять набор из двух предметов и даже осваивать сложную последовательность работы тремя разными прутками.
Оставалось неясным, насколько пернатые того же вида, обитающие в дикой природе, глупее или умнее своих собратьев в неволе. Чтобы это выяснить, Алекс Касельник и его коллеги из университетов Оксфорда и Бирмингема установили в естественных условиях камеры. Аппаратурой оснастили семь «рыбных» мест — у деревьев, изъеденных жуками. В результате выяснилось, что за 111 дней эксперимента 14 индивидуально опознанных птиц посетили данные участки 317 раз, при этом в 150 визитах использовались «орудия лова».
Анализ кадров показал, что питающиеся уже самостоятельно, но еще совсем юные вoроны очень много времени проводят у деревьев с палочками в клювах, но при этом они в разы менее результативны в добыче личинок, чем их взрослые собратья. Это говорит о большой роли обучения в овладении навыком. Кроме того, оказалось, что при применении инструментов менее чем в половине всех попыток с их помощью все птахи на круг раздобыли 25 личинок против 10 штук, вытащенных клювом.
После съемок биологи собрали инструменты воронов, оставленные в отверстиях деревьев. Анализ 193 таких предметов открыл закономерность: в более глубоких ходах жуков в среднем применялись и более длинные орудия, что свидетельствует об определенном уровне рассуждений крылатых «мыслителей». При этом птицы не перебирали в случайном порядке весь мусор около места охоты, а предпочитали чаще брать стебли, нежели прутки.
------------------------------------------
Смешной вопрос: для чего рыбе жабры?
Новое исследование, проведенное биологами из канадского университета Брэндона, добавило свидетельств в пользу гипотезы, утверждающей, что жабры изначально понадобились рыбам не для того, чтобы извлекать растворенный в воде кислород. Питер Ромбо и Кларис Фу предполагают, что эволюции жабр способствовала необходимость поддерживать химический баланс с внешней средой.
Объясним на примере: если человек будет долго держать ладони или ступни в воде, то они довольно скоро станут сморщенными, нечто похожее могло бы произойти и с рыбой, если бы не было постоянного обмена ионами натрия и калия между организмом и водой. Именно для этих целей рыбы могли «изобрести» жабры еще в древности.
Новое исследование предоставило первое прямое физиологическое доказательство гипотезы. В качестве подопытного выступила радужная форель. Ее личинки должны были показать, какая активность появляется раньше – обмен кислородом или ионами. Эти данные свидетельствовали бы о том, что было эволюционно первичным.
Личинок поместили в сосуд с двумя отделениями: в одном расположилась передняя часть туловища, где развиваются жабры, во втором – хвост. При этом измерялся уровень обмена ионами Na+ и кислородом. К пятнадцатому дню выяснилось, что жабры производили обмен ионами куда более активно, нежели хвостовая часть туловища, а именно кожа. И лишь спустя еще 10 дней то же самое стало верно для обмена кислородом. Из чего Ромбо и Фу сделали вывод, что основной функцией жабр является все же обмен ионами натрия.
