Журнал SCIENCE декабрь 2020: Главные материалы

Микробиота кишечника определяет наш ужин, амортизация жуков-носорогов решает проблемы бионики, лекарственные мишени SARS-CoV-2 становятся точнее.

Теория игр стала решением для моделирования формирования корней растений; работа крыльев жуков-носорогов при столкновениях вдохновила ученых на создание миниатюрного крылатого робота с амортизацией; новое исследование показало роль микробиоты кишечника в адаптации разных популяций человека к диетам; описан механизм естественного отбора, который подстегивает скорость выработки приспособлений у «сильных» популяций бактерий; близка возможность восстановления зрения с помощью стимуляции зрительной коры мозга электричеством; ученые выделили около 70 соединений в организме человека, которые могут повлиять на размножение коронавирусов, что позволяет гораздо точнее определить лекарственные мишени.

PHOTO: SCIENCE

Физиология растений

Корни растений скрыты под землей, и это сильно осложняет наблюдение за подземной частью биомассы. Новое исследование вводит теорию игр для моделирования формирования корней. С помощью компьютерной модели ученые исследовали, как корни разных растений взаимодействуют между собой. В результате такого эксперимента наружу показались соревновательные детали подземной жизни растений: корни стараются перерасти друг друга и постоянно ищут баланс между нужным объемом корневой системы. Более того, присутствие растения-соседа «подстегивает» корневую систему быстрее отращивать боковые корни. — Constraints on selfish behavior in plants, The exploitative segregation of plant roots.

Антропология, эволюция

Новое исследование рассказывает о роли микробиоты кишечника в адаптации популяций человека. Разные популяции людей могут быть лучше или хуже приспособлены к диетам. Например, европейцы обычно не страдают от непереносимости лактозы. Большую роль на диету оказывает микробиота человека, которая помогает или усложняет усваивание конкретных соединений. Обзор Science посвящен взаимосвязи и совместной эволюции отдельных представителей микробиоты и генов человека. — The role of the microbiota in human genetic adaptation

Бионика

Работа крыльев жуков-носорогов при взаимостолкновениях вдохновила ученых на создание миниатюрного крылатого робота. В основании крыльев жуков-носорогов располагаются складки, с помощью которых жуки располагают крылья под надкрыльями. Также эти складки служат амортизаторами в случае столкновения крыльев в полете. Ученые смогли воссоздать этот механизм в небольшом роботе, который передвигается за счет аналогичных взмахов крыльев. — Miniaturization of robots that fly on beetles' wings, Mechanisms of collision recovery in flying beetles and flapping-wing robots.

Киберпротезирование

Новая статья Science также посвящена восстановлению зрения, однако с помощью другого механизма. Так, электрическая стимуляция макак позволила воссоздать в их мозге изображения, которые животные считывали с камеры. О способности электричества стимулировать зрительную кору известно уже давно, однако предшествующие попытки доказать это экспериментальным путем не удались. Совершенствование техники и миниатюризация микросхем помогла ученым передать изображение с камеры, пусть и нечеткое, в мозг макак-резусов. Эксперимент показал, что макаки могли различать простые формы объектов и их движение. — Stimulating the brain to restore vision, Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex

Эволюция

Новая статья проливает свет на механизм естественного отбора, который подстегивает эволюционную способность. В ходе эксперимента популяции Escherichia coli, экспрессирующие желтый флуоресцентный белок, подвергали селекции в течение четырех поколений. Из потомков выбрали тех особей, которые выработали способность к зеленому свечению. Следующий виток эксперимента — дальнейший селекционный отбор среди клеток-потомков с GFP, в результате которого отобрали наиболее приспособленных к экспрессии нового гена особей. В итоге удалось сравнить скорость выработки приспособлений между «слабыми» и «сильными» популяциями бактерий и выявить их взаимосвязь с приобретением вредных мутаций. — Selection enhances protein evolvability by increasing mutational robustness and foldability.

SARS-CoV-2, вирусология

Был проведен сравнительный анализ взаимодействия SARS-CoV-2, SARS-CoV-1 и MERS-CoV с белками человека, в ходе которого подобрали основные мишени для лекарств против некоторых представителей коронавирусов. Ученые выделили около 70 соединений в организме человека, которые могут значительно повлиять на размножение коронавирусов, что позволяет гораздо точнее определить лекарственные мишени. — Comparative host-coronavirus protein interaction networks reveal pan-viral disease mechanisms

Источники: Science, Биомолекула