Новости Науки

[Consta]

СТАРТУЕТ МЕЖДУНАРОДНЫЙ МОЛОДЕЖНЫЙ НАУЧНЫЙ ФОРУМ «ЛОМОНОСОВ — 2022»


12 апреля, в День космонавтики, в Интеллектуальном центре - Фундаментальной библиотеке МГУ ректор МГУ Виктор Садовничий дал старт работе XVIII Международного молодежного научного форума «Ломоносов — 2022».

Ректор МГУ Виктор Садовничий: «Проходящий по инициативе Московского университета ежегодный форум «Ломоносов» — это крупнейшая в мире площадка для молодых ученых и исследователей, представителей нового поколения научных школ, университетских научных команд, всех, кто связывает свой завтрашний день с познанием мира. Для десятков и сотен тысяч молодых ученых форум «Ломоносов» — это возможность высказаться, найти единомышленников, сопоставить свои научные достижения с результатами коллег из других университетов и стран. Форум является точкой притяжения огромной аудитории, открывает новые возможности для научной кооперации, формулирует новые идеи для исследований, создает уникальную среду взаимодействия тех, кто уже делает науку сегодня и определит ее лицо завтра».




«В Московском университете научная молодежь находится на острие научного прогресса, занимается самыми актуальными научными проблемами, участвует в решении задачи импортозамещения. На базе Долины МГУ — Инновационного научно-технологического центра МГУ «Воробьевы горы» — с участием молодых ученых сегодня активно формируются команды стартапов. Совсем недавно были объявлены компании-резиденты первой очереди научно-технологической долины МГУ — инновационного ядра будущего Московского университета», — подчеркнул ректор Виктор Садовничий.

В рамках форума также запланирована работа традиционной Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», которая началась 11 апреля и продолжится до 22 апреля. Уже в 29 раз она пройдет в смешанном формате по 42 секциям, отражающим все основные направления современной науки.

Международный молодежный научный форум «Ломоносов» и ежегодная конференция «Ломоносов» направлены на развитие творческой активности молодых ученых, привлечение их к решению актуальных задач современной науки, укрепление единого международного научно-образовательного пространства и установление контактов между будущими коллегами.

В форуме «Ломоносов-2022» принимают участие 14 тысяч молодых ученых России и других стран. Форум пройдет на 9 региональных площадках в рамках научно-образовательного консорциума «Вернадский», а также во всех филиалах МГУ и университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. В торжественной церемонии открытия приняли участие 800 человек в актовом зале и 13 тысяч в формате онлайн.

В программе форума запланированы работа научно-популярного лектория форума «Ломоносов», международный конкурс инновационных проектов и стартапов «Потенциал будущего», конференция «Образование в условиях стремительно меняющегося мира», Международный конгресс молодых ученых. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

[Consta]

СПАСУТ ЛИ НАС ТИХОХОДКИ ОТ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ?

Ученые Сектора молекулярной генетики клетки Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований изучают, как действует особый белок тихоходок, который защищает этих уникальных существ от радиации, на модельные организмы — плодовую мушку и культуру клеток человека. В перспективе такие исследования могут помочь в разработке эффективных методов защиты живых организмов, в том числе человека, от ионизирующего излучения.



Тихоходки — это микроскопические, не более 1,5 мм, беспозвоночные животные, которые смогли заселить практически все биомы на Земле, в том числе те, которые принято считать экстремальными для выживания. Эти животные в состоянии анабиоза могут выживать как минимум 30 лет без пищи и воды (более длительные эксперименты пока не проводились). Их сопротивляемость радиации — радиорезистентность — рекордная среди всех живых организмов на Земле: некоторые виды тихоходок выдерживают дозу ионизирующего излучения до 10000 грей. Для сравнения, смертельная доза излучения для человека всего 3-5 грей. Именно поэтому тихоходки стали модельным организмом для изучения возможностей живых организмов сопротивляться радиации.

Прорыв в исследованиях тихоходок произошел в 2016 г., когда японскими учеными был расшифрован геном самого радиорезистентного вида тихоходок Ramazzottius varieornatus. В ходе сравнения генома этих тихоходок со всеми уже известными геномами других организмов был обнаружен уникальный белок, который назвали Damage suppressor, или сокращенно Dsup.

В Объединенном институте ядерных исследований уже ведутся работы по изучению влияния радиации, и особенно космического излучения, на когнитивные функции и морфологические особенности живых организмов. Результаты неутешительные — это влияние разрушительно, и это уже поставило под вопрос возможность дальних космических полетов. Надежда на изучение функций Dsup, что в перспективе может дать нам способ снизить пагубные последствия радиации. Возможно, этот белок позволит повысить уровень радиорезистентности организма, или защитить окружающие опухоль ткани при радиотерапии, или выступить в качестве ДНК-протектора при длительной криоконсервации биологических материалов. Ученые ЛЯП ОИЯИ изучают механизмы действия белка Dsup, чтобы оценить перспективы его использования для повышения радиорезистентности многоклеточных сложных организмов. Посвященный этой тематике научный проект стартовал в институте в январе прошлого года. До этого подобное исследование проводилось лишь на культуре клеток человека HEK293 в Японии с использованием рентгеновских лучей.

В качестве исследуемых объектов ученые ЛЯП ОИЯИ выбрали плодовых мушек Drosophila melanogaster и культуру клеток человека HEK293 — человеческую эмбриональную почку. Благодаря исследованиям, проведенным в Японии, последовательность гена, который кодирует белок Dsup, уже была известна, и специалисты ЛЯП произвели его химический синтез. После этого ген был полностью секвенирован и оптимизирован под используемый объект. “В Лаборатории была совершена микроинъекция раствора, содержащего нужную ДНК, в эмбрионы дрозофил, — рассказывает начальник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ Елена Кравченко. — Из эмбрионов выросли взрослые особи с необходимой генетической вставкой, которая теперь передается следующим поколениям”. После такой процедуры специалисты получают огромную популяцию плодовых мушек со встроенным геном Dsup, с которого в каждой клетке организма синтезируется белок Dsup.

Чтобы понять, как новые линии дрозофил переносят радиацию, образцы были облучены гамма-квантами с энергией 1-10 МэВ в дозе 500 грей на ускорителе Микротрон МТ-25 в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. И результаты показали увеличение радиорезистентности у особей с встроенным в ДНК белком Dsup (изображение 1).

Клетки HEK293 облучались на Фазотроне ЛЯП протонами в дозе 4 Гр с энергией 150 МэВ. Как видно на изображении 2, выживаемость клеток, экспрессирующих Dsup, значительно выше, чем у клеток контрольной линии.

Таким образом, ученые ОИЯИ смогли доказать, что белок Dsup работает в ДНК и плодовых мушек, и в культуре клеток человека HEK293, то есть обладает универсальностью. Исследование также показало, что радиорезистентность повышается при воздействии разных видов излучения.

Однако остается немаловажный вопрос — как этот белок влияет на другие системы организма. Для этого специалисты ЛЯП ОИЯИ выполнили транскриптомный анализ, то есть, по сути, проверили активность всех генов, вовлеченных во все биологические процессы дрозофилы.

Выяснилось, что больше 1000 генов, вовлеченных в важнейшие процессы организма, изменили свою активность. Например, снизилась активность генов, вовлеченных в организацию хроматина, регуляцию транскрипции, функционирование нервной системы и т.д., т.е. снизилась активность процессов, связанных с “обслуживанием” ДНК и считыванием информации с нее. Это значит, что необходимо найти способ избежать подобных негативных последствий использования Dsup. По словам специалистов ЛЯП ОИЯИ, в проведенных экспериментах этот ген работает постоянно с очень высокой активностью, в течение всей жизни особи. Поэтому возможным решением проблемы может стать функция включения и выключения этого гена. Для этого возможно настроить работу гена Dsup таким образом, чтобы он включался и выключался при добавлении определенного вещества и работал только в нужное время, например, во время космического полета. Проверка этой гипотезы — одна из следующих целей научной команды этого исследования.

Научная группа проекта также работает над определением структуры белка Dsup, чтобы детально понять механизм его действия. Эта задача потребовала синтезировать Dsup в больших количествах, что заняло у коллаборации ученых ЛЯП и ЛНФ несколько месяцев. В результате специалистам удалось приблизиться к пониманию вторичной структуры (трехмерной формы локальных сегментов белков) Dsup с помощью таких методов, как малоугловое рентгеновское рассеяние SAXS (исследования велись в ЛНФ ОИЯИ, российском МФТИ и ESRF, Гренобль, Франция), малоугловое нейтронное рассеяние SANS, динамическое рассеяние света DLS (ЛНФ ОИЯИ). Так, установлен размер белка (примерно 200 на 66 ангстрем). Также доказано, что он не глобулярный (т.е. полипептидные цепи не свернуты в глобулы), и для него показано присутствие вторичной структуры.

Для уточнения вторичной структуры Dsup ученым будет необходимо провести измерения с помощью методов кругового дихроизма, DLS и SAXS в нативных и денатурирующих условиях, когда проверяется нарушение структуры под действием различных факторов. Такие эксперименты уже запланированы на 2023 год с использованием установок ЛНФ ОИЯИ (XEUSS 3.0) и МФТИ (J-1100 CD Spectrometer). Еще одной задачей на следующий год станет оценка метаболической активности и индукции апоптоза (программируемая клеточная гибель) в клетках культуры человека HEK293, экспрессирующих Dsup, а также определение уровня клеточного кислорода.

*

Информация и фото предоставлены пресс-службой Объединенного института ядерных исследований

[Consta]

УЧЕНЫЕ ФИЦ БИОТЕХНОЛОГИИ РАН ОПРЕДЕЛИЛИ, КАКИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ ЛУЧШЕ ВСЕГО ОЧИЩАЮТ СТОЧНЫЕ ВОДЫ ГОРОДА МОСКВЫ

Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН определили группы микроорганизмов, населяющих активный ил девяти крупных очистных сооружений Москвы и обеспечивающих стадию биологической очистки сточных вод. Очистные установки используют разные методики, а потому и составы популяции микробов на них отличались, равно как и эффективность. Результаты работы, опубликованной в журнале Scientific Reports, помогут разработать рекомендации для подбора оптимального подхода к очистке воды и обогащения активного ила определенными штаммами.




Вода, которая используется в быту, сельском хозяйстве и на различных предприятиях, неизбежно загрязняется, и возвращать ее в таком виде в природу опасно как для экологии, так и для людей, которые так или иначе ее используют и даже просто находятся рядом. Именно поэтому все сточные воды, поступающие в городскую канализацию, проходят многоступенчатую очистку: механическую, биологическую, физико-химическую и дезинфекционную.

Биологическая обработка происходит при помощи микроорганизмов в составе так называемого активного ила и предполагает удаление органических веществ и биогенных элементов — углерода, азота и фосфора. Микробы используют компоненты сточных вод для получения энергии и постройки своих клеток, заодно превращая их в безвредные или менее опасные соединения.

«В зависимости от того, что содержится в среде, какова температура и технология обработки, а также загруженность очистного сооружения, в активном иле будут преобладать те или иные группы микроорганизмов. Поскольку ряд штаммов нельзя культивировать в условиях лаборатории, мы многого не знаем о том, кто помогает нам очищать сточные воды. Это очень важно как для подбора оптимальных технологий очистки сточных вод, так и для оценки эффективности работы очистных сооружений», — рассказывает научный сотрудник центра метагеномики и инженерии микробных сообществ ФИЦ Биотехнологии РАН Шахжахон Бегматов.

Сотрудники Института биоинженерии имени К.Г. Скрябина и Института микробиологии имени С.Н. Виноградского, входящих в состав ФИЦ Биотехнологии РАН (Москва), в ходе выполнения проекта Российского научного фонда (№*21-64-00019) отобрали пробы активного ила из девяти крупнейших очистных сооружений Москвы и проанализировали гены 16S рРНК их микробных обитателей. Благодаря особенностям своей структуры этот фрагмент ДНК используется для определения систематического и эволюционного положения микроорганизма. В данной работе авторы сосредоточились на принадлежности микробов к разным таксономическим и физиологическим группам, чтобы понять, как различные подходы к очистке влияют на популяцию активного ила, а тот — на эффективность процесса. Хотя в целом микробное население разных очистных сооружений было схоже, обнаружились и отличия, обусловленные используемыми на очистных установках методами.

Анализ показал, что лучше всего работала технология, разработанная в Кейптаунском университете, суть которой заключается в определенном чередовании кислородных и бескислородных условий, что обеспечивает эффективное удаление микроорганизмами органики, углерода, азота и фосфора. Как и ожидали авторы, основу популяции на установках с такой методикой составляли нитрифицирующие, денитрифицирующие и фосфат-аккумулирующие бактерии, с которыми другие штаммы не очень уживаются — им нужны особые условия среды.

Очистка методом нитрификации-денитрификации эффективно удаляла только органику и азот — соответственно, в иле были обнаружены микроорганизмы - нитрификаторы и денитрификаторы. Вместе с тем фосфат-аккумуляторов было мало, и фосфор оставался в системе; легко расщепляемую органику успешно перерабатывали гетеротрофы.

Худшие результаты эффективности очистки от органики и аммиака показали очистные установки, где применялась традиционная аэробная система. Здесь не получили большого распространения обитатели бескислородных областей, однако из-за неидеального обеспечения реакторов кислородом (возможно, плохого перемешивания) внутри комков отходов все же образовывались анаэробные участки. Здесь начинали действовать «поедающие» органику денитрификаторы, способные переработать лишь часть азотсодержащих соединений.

Также ученые проверили, насколько микробиомы активного ила московских очистных сооружений схожи с описанными в других странах. Оказалось, что они не похожи на европейские или иные группы и образуют отдельный кластер на «глобальном дереве». Вероятно, составы микробиомов в большей степени обусловлены характеристиками сточных вод, которые определяются экологическими, экономическими и культурными особенностями каждого конкретного города, чем особенностями используемой технологии очистки. Например, в Москве цены на воду для использования в быту относительно низки, можно не экономить, и в канализацию поступают довольно разбавленные растворы органики, а потому ее концентрация оказывается ниже, чем в других крупных городах мира.

«Результаты нашей работы помогут улучшить технологии очистки сточных вод с учетом особенностей региона. Мы надеемся, что наша работа способствует пересмотру подходов на конкретных очистных сооружениях и их замене на более эффективные и безопасные для природы и людей», — подводит итог научный сотрудник центра метагеномики и инженерии микробных сообществ Шахжахон Бегматов.

*

Информация и фото предоставлены пресс-службой ФИЦ Биотехнологии РАН Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

[Consta]

ВИКИНГИ ЖИЛИ В СЕВЕРНОЙ АМЕРИКЕ 1001 ГОД НАЗАД

Последние исследования показали, что викинги населяли Северную Америку ровно 1001 год назад. Исследования проводились в знаменитом памятнике Л’Анс-о-Медоуз на севере Ньюфаундленда (Канада). Как учёным удалось это определить, узнай из публикации…👇🏻




Дендрохронологическая датировка показывает, что деревянные предметы, ранее найденные на археологических раскопках в северной части полуострова Ньюфаундленд, были сделаны из деревьев, срубленных в 1021 году. Это самая древняя точная дата нахождения европейцев в Америке и единственная до прибытия туда Христофора Колумба в 1492 году. Исследование проводили геологи Марго Куйтемс, Майкл Ди и их коллеги, которые сообщили о результатах исследования в журнале Nature.

Исследователи предположили, что норвежские викинги построили поселение и жили в нём на месте под названием Л’Анс-о-Медоуз (L'Anse aux Meadows) примерно 1000 лет назад. Ранние попытки более точно датировать поселение, которое включало три жилища и другие постройки из дерева и дерна (ныне поселение является историческим памятником ЮНЕСКО), не увенчались успехом. Доказательства возможного второго поселения викингов на Ньюфаундленде около 1000 лет назад также остаются не до конца подтверждёнными.

Новое исследование было сосредоточено на четырёх деревянных предметах, найденных в поселении Л’Анс-о-Медоуз, впервые раскопанное в 1960-х годах. Неясно, как использовались обнаруженные предметы, однако известно, что каждый из них был вырезан металлическими инструментами.

На трёх находках Куйтемс, Ди и их команда определили годовые кольца роста деревьев, в которых наблюдался характерный всплеск уровня радиоуглерода. Учёные датируют этот всплеск 993 годом, когда волна космических лучей от солнечной активности обрушилась на Землю и увеличила уровень радиоактивного углерода в атмосфере планеты.

Подсчёт годичных колец каждого деревянного предмета, начиная с кольца 993 года, дал тот же возраст — 1021 год.

Несмотря на точность, эта дата не отвечает, когда викинги впервые ступили на территорию Америки. Л’Анс-о-Медоуз вполне мог быть частью Винланда, региона на территории современной восточной Канады, который описан в исландских текстах 13-го века как заселённый викингами.

_______________________________

M. Kuitems et al. Evidence for European presence in the Americas in AD 1021. Nature. Published October 20, 2021. doi:10.1038/s41586-021-03972-8.