Журнал SCIENCE январь 2021: Главные материалы

Главные темы нового номера — ученые проследили за развитием слуховой и зрительной систем у млекопитающих, чтобы понять, когда между нейронами начинают появляться различия; на примере мозга мышей ученые выяснили, что за социальную передачу боли отвечает передняя поясная кора и ее проекции на прилежащее ядро; глицилирование тубулина влияет на биение жгутиков сперматозоидов и удерживает показатель фертильности у самцов; SARS-CoV-2 может передаваться не только от человека к животным, но и в обратную сторону; паттерны развития ВИЧ и его антител схожи между собой даже у разных видов; изменение климата ведет к расширению морских кислорододефицитных зон, в тонущих частицах которых происходит загадочное микробное сульфатное восстановление.

PHOTO: SCIENCE

Ботаника

Новое исследование демонстрирует, что гены арабидопсиса, ответственные за развитие эндодермы корней, вносят значительный вклад в формирование микробиома растения. Изучив 19 растений с мутациями диффузного барьера и присутствующую при них микробиоту, а также проанализировав более 400 видов бактерий на предмет влияния на пояски Каспари, ученые пришли к выводу, что регуляторные механизмы диффузии растения влияют на состав микробиоты, отдельные представители микробиоты же, в свою очередь, могут влиять на пропускную способность эндодермы, а также установили зависимость этого влияния от абсцизовой кислоты. — Multikingdom diffusion barrier control, Coordination between microbiota and root endodermis supports plant mineral nutrient homeostasis

Нейробиология

Попытки локализовать область мозга, отвечающую за сопереживание, появились давно, однако до сих пор они были в основном приблизительными. В ходе очередной попытки отследить эмпатию у мышей при кратких социальных взаимодействиях было установлено, что за социальную передачу боли или морфинового обезболивания отвечает передняя поясная кора (ППК) и ее проекции на прилежащее ядро, а страх передавался проекциями ППК на миндалину. — How mice feel each other's pain or fear, Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia

Иммунология, ВИЧ

Еще одно исследование посвящено коэволюции белков вирусной оболочки ВИЧ и антител носителя и такой же коэволюции SHIV (комбинированного вируса из ВИЧ и вируса иммунодефицита обезьян) у макак-резусов. Оно приходит к выводу, что паттерны развития антител и вируса схожи между собой даже у разных видов: например, в вирусе происходят те же аминокислотные замены, а антитела изменяют структуру похожим образом и нацеливаются на сходные области. Макаки, зараженные SHIV, стали первой модельной системой, в которой можно наблюдать подобную коэволюцию, что поможет при создании вакцин. — Recapitulation of HIV-1 Env-antibody coevolution in macaques leading to neutralization breadth

Клеточная биология

Посттрансляционные модификации цитоскелета микротрубочек являются ключевыми регуляторами клеточных функций, и их нарушения связаны с множеством патологий человека. Глицилирование тубулина модифицирует микротрубочки только в ресничках и жгутиках, но его роль была ранее неясной. В этом исследовании ученые создали модельных мышей с «выключенным» глицилированием тубулина, что вызывало снижение фертильности у самцов из-за нарушений биения жгутиков у сперматозоидов. Криоэлектронная микроскопия показала, что оно вызвано нарушением конформации диенина в осевых нитях жгутиков. — Tubulin glycylation controls axonemal dynein activity, flagellar beat, and male fertility

COVID-2019

Эксперименты показали, что риску заражения SARS-CoV-2 подвержены многие животные, включая хомяков и кошек. Помимо этого вирус был обнаружен и у других животных — например, собак или норок, на которых и концентрируется это исследование. Изучив вспышки коронавируса на 16 норковых фермах, ученые приходят к выводу, что передача вируса происходила не только от человека к норкам, но и в обратную сторону. Это заключение основывается на анализе последовательностей генетического материала коронавируса, полученного у работников ферм и норок. — SARS-CoV-2 spillover events, Transmission of SARS-CoV-2 on mink farms between humans and mink and back to humans

Нейробиология

При формировании практически всех нейронов происходят общие процессы, однако нейроны в конечном итоге различаются по функции. Чтобы поймать тот момент, когда между нейронами начинают появляться различия, ученые проследили за развитием слуховой и зрительной систем у млекопитающих. Так, например, разнообразие нейронов выше в зрительной системе, что заставляет сигналы адгезии играть более важную роль, в то время как в слуховой системе для установления расположения между нейронами более важным окажется движение мышц. — Making sense of neural development by comparing wiring strategies for seeing and hearing

Экология

Изменение климата ведет к расширению морских кислорододефицитных зон, что может изменить глобальные циклы углерода, серы, азота и микроэлементов. Однако в настоящее время нам не хватает понимания того, как дефицит кислорода влияет на круговорот органического углерода. Статья показывает, что в тонущих частицах из Восточной тропической Северо-Тихоокеанской кислорододефицитной зоны происходит загадочное микробное сульфатное восстановление. Сульфуризация, происходящая в частицах, может сохранять углерод в отложениях под морскими кислорододефицитными зонами и служить стабилизирующей обратной связью между расширяющимися аноксическими зонами и атмосферным углекислым газом. Подобный механизм может помочь объяснить случаи сохранения органического углерода при морской аноксии. — Microbial sulfate reduction and organic sulfur formation in sinking marine particles

Источники: Science, Биомолекула