Первое исследование микробиоты московского метро

Некоторые штаммы Mycobacterium tuberculosis географически изолированы, другие широко распространены. Предполагалось, что изолированные штаммы лучше заражают людей, проживающих на «их» территориях, но доказать это сложно. В новой работе исследователи из Гарвардской медицинской школы и коллабораторы проанализировали медицинские данные 2279 человек из Нью-Йорка, Амстердама и Гамбурга, заразившихся туберкулезом, а также 12 749 их близких контактов. Авторы также секвенировали патоген и определяли вероятность его передачи.

Оказалось, что у контактных лиц риск заражения был на 14% ниже, а риск заболевания — на 45% ниже в случае географически изолированного штамма, если сравнивать с широко распространенной линией. Географически изолированный штамм бактерии скорее заразит человека из того же географического региона. Так, если человек, с которым контактирует носитель микобактерии, родом из того же региона, что и штамм патогена, вероятность заражения выше на 38% по сравнению со случаем, когда контактное лицо из другого региона. Если же мать и отец человека родились в одном регионе, а сам человек в другом, важно происхождение родителей. По мнению авторов, это указывает на существование совместной эволюции между людьми и микробами.

Лучшим предиктором того, заразит ли пациент контактное лицо, считается бактериальная нагрузка в дыхательной системе. Но совпадение места происхождения контактного лица и штамма бактерии было еще лучшим предиктором. Оно даже перевешивало наличие таких факторов риска, как диабет и другие хронические заболевания.

Роберт Фитак (Университет Центральной Флориды, Орландо) — сторонник гипотезы, согласно которой МТБ могут быть симбионтами животных, способных ориентироваться по геомагнитному полю. Он провел поиск в Архиве прочтений последовательностей (Sequence Read Archive, SRA) созданном Национальным центром биотехнологической информации. Этот общедоступный репозиторий недавно сделал возможными крупномасштабные интерактивные запросы через облачные среды и теперь предоставляет также информацию о таксономической принадлежности ридов. Фитак получил набор данных, который включает сотни миллионов последовательностей, принадлежащих 214 таксонам МТБ. Находки были ассоциированы с различными группами животных; особенно богатыми МТБ оказались рептилии и плоские черви.

Сейчас Фитак и его студенты ищут последовательности МТБ у зеленых и головастых морских черепах, которые ориентируются по магнитному полю во время миграций. У черепах исследуют «слезы» (секрет окологлазных солевых желез), так как их легко собирать, а протоки расположены близко к нервам.

В тропических лесах Малайзии обитает летучая мышь Dyacopterus spadiceus — единственный известный вид млекопитающих, самцы которых способны производить молоко. Ученые предполагают, что вскармливание только одним из родителей может быть эволюционной стратегией, сдерживающей распространение патогенных микроорганизмов среди млекопитающих.

При вскармливании новорожденных молоком происходит вертикальная передача микроорганизмов от родителя к потомству. Авторы статьи в Nature Communications построили математическую модель, с помощью которой показали, что такая передача от двух родителей позволяет патогенам распространяться в популяции хозяев. При этом передача только от одного родителя предотвращает подобное распространение. Поскольку передача микроорганизмов у плацентарных млекопитающих происходит во время рождения от матери к детенышу, последующая передача микробиома через молоко также должна происходить от матери — это объясняет, почему у млекопитающих происходит отбор против лактации самцов. Таким образом, патогенные бактерии способствуют отбору генов млекопитающих, поддерживающих передачу микробиоты только от одного из родителей.

Исследователи отредактировали геном тихоходки с помощью метода DIPA-CRISPR (direct parental CRISPR). Они работали с видом Ramazzottius varieornatus, который состоит только из самок, размножающихся бесполым способом. Авторы хотят выявить гены, отвечающие за высокую устойчивость тихоходки к стрессорам. Подробнее.

При анализе современных и исторических геномов бактерии Pseudomonas viridiflava, патогена Arabidopsis thaliana, ученые обнаружили, что она способна «захватывать» гены бактериофагов, кодирующие токсин. Это помогает ей контролировать численность других близкородственных бактерий. При этом токсин не влияет на потенциально полезные бактерии растений. Авторы считают, что это открытие поможет подобрать альтернативу антибиотикам. Подробнее.

Для начала движения клетке необходимо нарушить симметрию. Чтобы изучить этот процесс, исследователи получили круглую минимальную синтетическую клетку с двойной мембранной, фосфолипидами, очищенными белками, солями и АТФ. В центр клетки поместили белок FKBP, а на мембрану — FRB; они работают как молекулярные переключатели. Под действием рапамицина FKBP связывает FRB и запускает полимеризацию актина. Клетка приобретает вытянутую форму. Авторы планируют дать клетке возможность двигаться. Подробнее. 

Мышам с опухолями не давали есть в течение 24 часов дважды в неделю. Это не снизило их вес, но сильно повлияло на естественные киллеры. Они «научились» использовать жирные кислоты как альтернативу глюкозе в качестве источника энергии. Это значительно оптимизировало их противораковую реакцию, так как опухолевое микроокружение также богато липидами. Более того, перепрограммирование естественных киллеров под действием голодания позволило им вырабатывать больше цитокинов, находясь в опухоли. Подробнее. 

Ученые выявили у мышей 2700 энхансеров, которые влияют на экспрессию генов, отвечающих за рост. У человека подобных энхансеров обнаружилось 2400. Для поиска они использовали метод, позволяющий получить мышиные эмбрионы с флуоресцентными костями. Подробнее. 

Даже после очистки сточных вод антибиотики попадают в реки и озера, где могут влиять на здоровье животных. Исследователи показали, что под действием антибиотика у большого прудовика (пресноводного моллюска) начинаются проблемы с памятью. Сначала прудовиков обучали, что любимый им морковный сок содержит неприятное для них вещество — хлорид калия. Живущие в чистой воде прудовики быстро обучались, а живущие в воде, загрязненной антибиотиком, продолжали пытаться выпить сок. Авторы связывают это явление с нарушением микробиоты прудовиков. Подробнее.

Приблизительно каждая сороковая клетка костного мозга человека содержит значительные хромосомные перестройки, не вызывая, по-видимому, заболевания или аномалии. У людей старше 60 число таких клеток увеличивается, что может быть еще одним механизмом развития болезней, ассоциированных со старением. По словам авторов исследования, все мы являемся мозаиками. И разница между геномами двух клеток одного организма может быть больше, чем между клетками двух организмов. Подробнее. 

До того, как дети учатся называть различные цифры, они могут проходить стадию, когда они издают необходимое число звуков голосом. Оказалось, что черная ворона (Corvus corone) тоже способна на такой счет. Ученые натренировали трех ворон, чтобы те издавали от одной до трех вокализаций в ответ на визуальные (цветные числа) или звуковые стимулы (определенные звуки). В конце вокализаций ворона должна была клюнуть цель. Действительно, вороны издавали нужное число вокализаций в ответ на стимулы. Подробнее. 

ИИ-модель Dev-ResNet может отследить, что происходит во время эмбрионального развития, анализируя видео. В качестве предмета исследователи выбрали большого прудовика. Dev-ResNet различает ключевые события, такие как начало работы сердца, формирование раковины, вылупление и даже гибель. Уже сейчас модель показала влияние температуры на различные процессы, о котором авторы и не подозревали. Подробнее. 

Диапауза (торможение обмена веществ) характерна для эмбрионов многих позвоночных, живущих в засушливых условиях. Особенность эмбриона рыбы нотобранх Фурцера (Nothobranchius furzeri), живущей в Мозамбике и Зимбабве, состоит в том, что он входит в диапаузу на более поздних стадиях и может пребывать в этом состоянии до двух лет. Ученые охарактеризовали гены, позволяющие рыбе пережить засуху. Они показали, что диапауза у этих рыб развилась 18 млн лет назад, но гены, отвечающие за ее работу, намного древнее — им уже 473 млн лет. Схожие паттерны экспрессии выявили у других животных во время диапаузы, например, у мышей. Подробнее.