Минсельхоз США представляет новый план исследований генома животных

Пол детенышей большинства черепах зависит от температуры почвы, в которой инкубируются яйца: в теплых местах выводятся самки, а в прохладных — самцы. Согласно исследованию эволюционных биологов из Университета штата Айова, за это отвечают первичные реснички на поверхности клеток, которые служат «антеннами» для восприятия внешних стимулов.

В ходе эволюции у некоторых видов черепах появились половые хромосомы. Ученые исследовали транскрипционные факторы вместе с группами генов, активность которых они регулируют, у двух видов — расписных черепах Chrysemys picta с температурным определением пола и колючего трионикса Apalone spinifera, у которого есть половые хромосомы типа ZZ/ZW. Их задачей было выяснить, какие белки и структуры могут опосредовать влияние температуры на пол потомства.

У расписных черепах и триониксов обнаружили 89 общих транскрипционных факторов, 50 из них регулировали одни и те же наборы генов. Те транскрипционные факторы, у которых генные наборы и их функции существенно изменились, влияли в том числе на экспрессию термочувствительных генов, связанных с первичными ресничками. Некоторые гены-мишени у расписных черепах обеспечивали функциональность чувствительной реснички, а у триониксов — ее структуру и формирование.

Первичные реснички воспринимают стимулы из окружающей среды, в том числе изменения температуры, и управляют сигнальными путями, изменяющими активность генов. Известно, что первичные реснички участвуют в развитии мочеполовой системы млекопитающих. Многие из выявленных транскрипционных факторов также связаны с половым развитием. Однако для подтверждения гипотезы о том, что клеточные реснички играют роль в определении пола у черепах, необходимы дальнейшие исследования на большем количестве видов. Их результаты могут быть важны и для здоровья человека, отмечается в пресс-релизе. Дисфункция ресничек связана не только с гипогонадизмом и нарушениями мочеполовой системы, но и с многими другими заболеваниями, включая рак.

Здоровые низкоуглеводные диеты способствуют снижению веса и контролю уровня сахара в крови, однако их воздействие на уровень липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) — фактора риска сердечно-сосудистых патологий — оставалось неоднозначным. У некоторых людей концентрация холестерина ЛПНП на такой диете резко возрастает. Согласно данным, представленным на конференции NUTRITION 2026 в США, этот эффект зависит от генетической предрасположенности.  

В рандомизированное контролируемое исследование пригласили более 600 взрослых, которые в течение года придерживались здоровой низкоуглеводной либо здоровой низкожировой диеты. Снижение веса в обеих группах было сопоставимым, однако изменения уровня ЛПНП в крови варьировали. Ученые рассчитали полигенные индексы риска, чтобы оценить общую склонность каждого участника к снижению или повышению холестерина (генетические данные были доступны для 431 участника). При большей чувствительности к насыщенным жирам, то есть при более высоком генетическом риске, вероятность скачка холестерина в крови была выше. На низкожировой диете подобной взаимосвязи не наблюдалось.

Авторы призывают учитывать, что последствия диеты могут меняться от человека к человеку, и не ждать одинакового результата для всех. Они рассчитывают, что в перспективе врачи смогут использовать полигенный индекс для выявления людей, подверженных риску повышения ЛПНП при изменениях в рационе. 

Для выращивания основных сельскохозяйственных культур, таких как пшеница и кукуруза, необходимы дорогостоящие азотные удобрения. Почвенные бактерии рода Rhizobium, фиксирующие атмосферный азот, могли бы решить эту проблему, если бы вступали в симбиоз с широким спектром растений — в природе их хозяевами главным образом являются бобовые. Авторы статьи в Current Biology показали, как придать способность к азотфиксации бактериям, обитающим на зерновых культурах.

Ризобии способны инициировать формирование клубеньков на корнях растения-хозяина и фиксировать азот в качестве эндосимбионта. Ключевую роль в таком эндосимбиозе играют гены, входящие в состав особой группы мобильных генетических элементов — «островков симбиоза». Ученые вносили островки симбиоза в штаммы, изначально неспособные образовывать клубеньки, и оказалось, что этого было достаточно для получения эндосимбионтов de novo. 

Около трети модифицированных бактерий стали азотфиксирующими мутуалистами — они приобретали не только способность формировать клубеньки, но и эту черту метаболизма. Перенос островков симбиоза от близкородственных штаммов приводил к более активной фиксации азота, чем в случаях, когда штамм-донор и штамм-реципиент были филогенетически далеки друг от друга. Ограничений, которые приводили бы к несовместимости донора и реципиента, авторы не обнаружили. Работа демонстрирует, как горизонтальный перенос мобильных генетических элементов расширяет экологическую нишу бактерий и влияет на растение-хозяина. 

Авторы статьи в PNAS исследовали, как влияют на здоровье неприятные люди (hasslers) — индивиды из ближнего круга общения, которые создают проблемы или усложняют жизнь. Согласно их данным, такие люди токсичны в прямом смысле — они наносят измеримый вред здоровью тех, кто вынужден их терпеть.

В исследовании участвовало более 2000 жителей штата Индиана. Люди, которые «часто досаждают и осложняют жизнь», имелись в кругу общения примерно у трети. Чаще среднего о подобных контактах сообщали женщины, курильщики, люди с более слабым здоровьем и те, кто пережил неблагоприятные события в детстве.

Для измерения биологического возраста и темпов старения у участников брали образцы слюны и анализировали паттерны метилирования с помощью эпигенетических часов старения, таких как DunedinPACE и учитывающие ускоренное старение GrimAge2. Анализ показал, что каждый дополнительный неприятный человек связан с более быстрым биологическим старением (в среднем 1,5%-ное повышение скорости старения, увеличение биологического возраста примерно на 9 месяцев). Если это член семьи, эффект особенно сильно выражен. Отмечены статистически значимые ухудшение психического здоровья, увеличение индекса массы тела и отношения объема талии к объему бедер, связанные с большим числом неприятных контактов.

«Негативные социальные связи являются хроническими стрессорами, которые формируют траектории старения, что подчеркивает необходимость вмешательств, направленных на снижение вредного социального воздействия», — пишут авторы. В то же время они отмечают, что вред одиночества для здоровья также доказан и не любое взаимодействие, которое респондент описывает как «придирки» или «токсичность», на самом деле является таковым. В своей работе они постарались учесть возможные помехи, например, более сильную раздражительность (и ускоренное старение) больных людей или негативное влияние изоляции во время пандемии.

Бывает ли сложное социальное поведение обусловлено генетически? Авторы статьи в Nature Communications отвечают на этот вопрос утвердительно. Они выявили у медоносной пчелы (Apis mellifera) ген, который регулирует социальное поведение трутней и позволяет им просить пищу у рабочих пчел.

Трутни неспособны переваривать пыльцу, и чтобы получить необходимый белок, они вынуждены просить частично переваренную пищу у рабочих пчел. Исследуя генетику, лежащую в основе кооперативного поведения, ученые выявили транскрипционный фактор fruitless (fru), который специфично экспрессируется в нервной системе самцов. Нейроны, экспрессирующие fru, участвуют в обработке и интеграции сенсорной информации. 

Трофаллаксис, то есть обмен пищей, требует четкой последовательности социальных взаимодействий. Его инициирует трутень, который касается головы рабочей пчелы своими усиками и просит пищу. После этого он протягивает хоботок, чтобы рабочая пчела-кормилица дала ему обогащенный белками жидкий мед из своего медового зоба. Наблюдение за трутнями с мутацией, приводящей к потере функции fru, показало, что у них нарушалась правильная последовательность действий, кроме того, они реже приближались к рабочим пчелам за пищей. Таким образом, fruitless регулирует участие пчел в коллективном питании.