Научный дайджест: микробиомы - новые секреты Леонардо да Винчи

Среди научных новостей недели:

Работы да Винчи открывают секреты микробиома

Леонардо да Винчи оставил в своих работах столько загадок, что раскрывать его секреты, видимо, предстоит еще не одному поколению искусствоведов, и не только. Как показали недавние исследования, его рисунки и эскизы буквально кишат жизнью.

Дело в том, что на протяжении веков творения мастера обзавелись собственным микробиомом - сообществом живых организмов, уникальным для каждого из этих произведений.

На первых порах исследователи проверили только семь работ, открыв целую коллекцию биологического материала, живого и мертвого.

В своей работе они использовали метод генетического секвенирования под названием Nanopore, который позволяет быстро выделять и анализировать генетический материал с целью его дальнейшего подробного изучения.

Микробиологи обнаружили на бумаге множество разных микробов, грибков и человеческих ДНК. Это вполне объяснимо: микроорганизмы поедают бумагу, чтобы от них избавиться, требуется реставрация, отсюда фрагменты ДНК людей, которые работали с этими произведениями, или их владельцев - а их было немало.

Большая часть биоматериала попала на рисунки и эскизы уже после смерти художника, так что его собственные следы там вряд ли обнаружатся. Зато ученых удивило преобладание бактерий над грибками. Обычно в старой бумаге селятся именно грибки, но в случае с этими микробиомами там доминировали человеческие бактерии и бактерии насекомых (кто бы мог подумать, что шедевры Леонардо были засижены мухами).

"Насекомые, реставраторы, места, где хранились работы, - все это оставило на рисунках невидимые человеческому глазу, но многочисленные следы, - пишут авторы исследования в журнале Frontiers in Microbiology. - Однако мы пока затрудняемся сказать, сохранились ли они с тех самых пор, когда рисунки только создавались, или появились позже".

Теперь микробиологи и искусствоведы надеются создать каталог микробиомов, чтобы с его помощью выявлять подделки или, напротив, уверенно аттрибутировать работы, авторство которых находилось под сомнением.

Зачем чайкам знать школьное расписание?

Они давно следят за нами, изучают наши привычки, знают наши маршруты, они - настоящие охотники … за нашей едой.

О том, что чайки предпочитают ту же пищу, что и люди, причем желательно украденную у нас из-под носа, давно известно. Однако недавно ученые из Бристольского университета (результаты их исследования опубликованы в издании Ibis) выяснили, что эти смышленые птицы умеют даже подстраиваться под расписание школьных обедов.

Бристоль - очень удобное место для наблюдений, ведь здесь самая большая концентрация чаек во всем Соединенном Королевстве.

Так вот, во время большой перемены, когда школьники начинают разворачивать свертки со своими обедами, чайки устраивают большой слет любителей поживиться на дармовщинку.

"Когда мы в первый день пришли, чтобы посчитать чаек, школьники стали наперебой рассказывать, как много птиц слетается на обед", - говорит доктор Анук Спелт, которая изучает поведение городских чаек.

Мы знаем, что чайки - бесстрашные оппортунисты, которые не гнушаются никакими методами, готовы рыться на помойках, выпрашивать, запугивать и просто нагло вырывать еду из рук, но при этом нам почти ничего не известно о том, как мы сами влияем на их жизнь.

Еще летом 2018 года исследователи снабдили десяток клуш (это вид крупной чайки Larus fuscus) электронными датчиками GPS и в течение месяца отслеживали их передвижения, обращая особое внимание на места кормления поблизости от их гнезд - парк, свалку и школу.

"В школе и на свалке чайки сидели на крышах и ждали школьной перемены или прибытия мусорных машин, то есть сознательно готовились к моменту кормления, - пишут авторы исследования. - Временная предсказуемость пищи заставляла птиц не активно заниматься ее поиском, а выжидать, экономя при этом энергию".

При этом в выходные, когда ни школы, ни свалки не работают, чайки с электронными метками редко посещали эти точки.

Зато поиск пищи в парке, напрямую не связанный с человеческим расписанием, происходил по законам дикой природы: чайки наведывались туда рано утром в поисках земляных червей и насекомых. Хотя, если предоставлялась возможность украсть у зазевавшегося посетителя бутерброд, она тоже не упускалась.

Но особенно заинтересовало ученых то, с какой точностью чайки оказывались у каждого из трех источников пищи - в парке, школе и на свалке. Не исключено, что чайки составляли в уме расписание приемов пищи и потом строго ему следовали.

Разумеется, обилие корма по расписанию может быть не главным и не единственным фактором, заставляющим чаек селиться вблизи человеческого жилья: города могут предоставить им много удобных мест для строительства гнезд, защиту от хищников и укрытие от непогоды.

И хотя большинство чаек пока что по-прежнему предпочитает дикую среду обитания, может статься, что внешние факторы, и в первую очередь потеря кормовой базы и среды обитания, рано или поздно заставят их окончательно переселиться в города. Так что самые продвинутые из них уже вовсю начали адаптироваться, став горожанками.

Что получится, если поставить 640 слонов на пуанты?

Формирование алмаза естественным путем - процесс длительный, занимающий сотни миллионов лет, да к тому же требующий огромного давления и сверхвысоких температур. Неудивительно, что ученые давно уже работают над созданием этого ценнейшего материала в лабораторных условиях и сильно в этом преуспели. Однако им до сих пор приходилось долго ждать формирования кристаллов под воздействием высоких температур. И вот теперь, похоже, наметился настоящий прорыв: международная группа исследователей предложила новый способ выращивания алмазов за считанные минуты и при комнатной температуре.

Свой прорыв ученые из Австралийского национального университета (ANU) и Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT) (их отчет опубликован в жунале Small) осуществили с помощью так называемых ячеек с алмазными наковальнями - устройств, известных еще с 1950-х годов, в которых между двумя алмазами конической формы создавалось сверхвысокое давление. Этот метод использовался для создания сверхпрочных материалов, но не получил распространения, поскольку тогда было весьма сложно рассчитать нужное давление.

Австралийцы же в этой наковальне не только приложили к углероду давление, примерно равное тому, что могли бы оказать 640 африканских слонов, вставших на одни пуанты, но еще и вызвали неожиданную реакцию в атомах углерода.

"Вся изюминка заключалась в том, как именно мы приложили силу, - поясняет профессор ANU Джоди Брэдби. - Помимо высокого давления мы применили так называемую технику сдвига, скручивающую силу, заставляющую атомы углерода сдвигаться в нужную решетку, образуя обычный и гексагональный алмаз - лонсдейлит".

Если с обычными алмазами все понятно - возьмите, к примеру, любое обручальное кольцо, - то лонсдейлит встречается намного реже, обычно его находят в местах падения метеоритов.

Изучив полученные образцы под электронным микроскопом, ученые обнаружили, что алмазы формировались полосами, которые они сравнили с алмазными реками, причем на снимках было хорошо заметно, что при новом методе обычные алмазы формируются лишь внутри "рек" лонсдейлита.

Ученые надеются, что новая технология позволит создавать искусственные алмазы, в особенности лонсдейлит, который примерно на 60% превышает по твердости обычный алмаз, в промышленных масштабах. Этот супералмаз нашел бы широкое применение в режущих и буровых инструментах, когда возникает необходимость работы со сверхтвердыми материалами и породами.

Как разглядеть в себе хромосому?

Миллионам школьников и студентов, изучавших биологию, знаком внешний вид хромосомы: сразу после репликации ДНК, но еще до деления клетки она напоминает букву Х.

Увы, эту картинку теперь придется забыть, потому что, как утверждают специалисты-медики из Гарвардского университета, в 90% случаев хромосомы выглядят иначе.

В своей работе, опубликованной в специализированном издании Cell, они предлагают совершенно иное трехмерное изображение хроматина - нуклеопротеида, составляющего основу хромосом. Причем дело не только в картинке, но и в новом, более глубоком понимании биохимии человеческой клетки.

"Точное представление о трехмерной структуре чрезвычайно важно для понимания молекулярных механизмов работы клетки и функций самого генома", - подчеркивает один из автров работы, старший научный сотрудник кафедры химии и биохимии Гарвардского университета Сяовэй Чжуан.

Применив новую систему трехмерной визуализации с высоким разрешением, совмещающую множественные снимки геномных локусов (местоположений определённых генов на генетической карте хромосомы) с цепочками ДНК, ученые практически смогли рассмотреть хромосомы в упор. И теперь, судя по всему, придется переписывать все учебники, ну или по крайней мере уточнять, что хромосомы обычно выглядят совсем иначе.

"Мы ожидаем самое широкое применение нашей новой технологии детальной визуализации, которая рисует комплексную картину структуры хроматин в их природной функциональной среде", - отмечают специалисты, что в переводе с научного языка означает, что мы теперь можем лучше рассмотреть сами себя в мельчайших деталях, причем, так сказать, живьем.