Znajdź zawartość

Historia Kaspara Hausera, zwanego „sierotą Europy”, rozpalała w XIX wieku wyobraźnię całej Europy. Ten niezwykle zagadkowy mężczyzna, jego tajemnicze życie i śmierć od dwóch wieków są inspiracją dla artystów. O pochodzeniu Kaspara nie wiadomo nic pewnego, mimo że jego postać to jedna z najgłośniejszych tajemnic XIX wieku. Popularna teoria głosi, że był synem księcia Badenii, który jako dziecko został podmieniony i przetrzymywany w izolacji, by wprowadzić na tron boczną linię rodziny książęcej. Na łamach iScience opisano właśnie wyniki badań materiału genetycznego Kaspara. W maju 1828 roku na ulicach Norymbergi pojawił się młody nędznie ubrany w podartych butach i z poranionymi stopami. Kontakt z nim był bardzo trudny. Zainteresował się nim lokalny szewc. Przy chłopaku znaleziono dwa listy. Jeden adresowany był do rotmistrza Fryderyka von Wesseninga, dowódcy szwadronu szwoleżerów. Ich autor stwierdzał, że jest ubogim parobkiem i zajmował się chłopakiem od 1812 roku, gdy ten, jako niemowlę, został oddany mu pod opiekę. Chłopak miał umieć czytać i pisać, ale ponoć rzadko wychodził z domu. Autor prosi Wesseninga, by przyjął chłopca do wojska lub go zabił. Wessening nie chciał mieć ze znajdą nic wspólnego, więc ten trafił na policję. Tam znaleziono przy nim drugi list, napisany rzekomo przed 16 laty przez matkę chłopca. Była tam informacja, że chłopiec nazywa się Kaspar, a jego matka pisze, że nie może się nim opiekować i prosi, by w wieku 17 lat oddać go od regimentu, w którym służył jego ojciec. Cała sprawa od początku była podejrzana. Widać było, że oba listy napisała ta sama osoba, tym samym atramentem na papierze pochodzącym z tej samej wytwórni. Charakter pisma i styl wypowiedzi nie pasowały też do osoby z niskich klas społecznych. Chłopak powtarzał tylko, że chce być kawalerzystą, jak jego ojciec. Policjanci dali mu papier, na którym ten napisał „Kaspar hauser”. Stał się więc znany pod takim nazwiskiem. Znajda przez jakiś czas był przetrzymywany w areszcie. Miał tam zachowywać się jak niedorozwinięte dziecko, jadł tylko chleb i wodę. Stało się o nim głośno, odwiedzały go wycieczki ciekawskich. Po kilku tygodniach zamieszkał z rodziną strażnika więziennego. Był okazem zdrowia, blada skóra wskazywała na brak kontaktu ze słońcem. Badający go lekarz stwierdził, że chłopiec jest dzikim dzieckiem, które wychowywano w izolacji od ludzi. Kaspar budził zaciekawienie gawiedzi. Wszystko zmieniło się, gdy ktoś dopatrzył się jego podobieństwa do zmarłego przed laty księcia Badenii Karola Ludwika. Pierworodny syn księcia zmarł jako niemowlę w 1812 roku. To zgadzało się z rokiem urodzenia Kaspara zawartym w liście od rzekomej matki. W czasie, gdy w Norymberdze pojawił się Hauser, na tronie Badenii zasiadał wujek Karola Ludwika, ostatni męski przedstawiciel tej samej linii rodu. Ludwik I był bezdzietny, a po jego śmierci tron miał objąć syn Karola Fryderyka, który z powodu mezaliansu popełnionego przez ojca, został wyłączony z sukcesji. Śmierć dziecka Karola Ludwika była więc na rękę tej gałęzi rodziny, z której pochodził Karol Fryderyk. Pojawiły się pogłoski, że to żona Karola Fryderyka stała za podmienieniem syna Karola Ludwika na martwe niemowlę. I oto prawdziwy następca tronu, w osobie Kaspara Hausera, pojawił się na ulicach Norymbergi. Oliwy do ognia dolewały pogłoski o porwanym księciu, które od dawna krążyły w Niemczech. Kaspar Hauser wkroczył więc w świat polityki. Nagle zaczął nadrabiać opóźnienia intelektualne, spisywał wspomnienia ze swojego uwięzienia w ciemnej piwnicy. Jego historia stawała się coraz bardziej podejrzana. Gdy zainteresowanie nim przygasło, znaleziono go w piwnicy z raną ciętą głowy. Miał zostać zaatakowany przez nieznanego napastnika. Dzieje Kaspara są pełne zwrotów akcji i niezwykle podejrzane. Kilka lat później doszło do kolejnego – rzekomego a może i nie – zamachu na jego życie. Trzy dni później Kaspar Hauser zmarł i wciąż pozostaje tajemnicą. Tajemnicę tę próbuje się rozwiązać od 200 lat. Już w 1996 roku przeprowadzono pierwsze badania genetyczne i stwierdzono, że Kaspar nie był powiązany z domem panującym w Badenii. Jednak sposób przeprowadzenia badań – wykorzystanie tylko 1 próbki – został skrytykowany przez ekspertów. Od tamtej pory prowadzono liczne badania genetyczne. Dawały one sprzeczne wyniki, a autentyczność niektórych próbek była kwestionowana. Teraz rozwiązanie zagadki Kaspara Hausera wziął się niemiecko-austriacki zespół naukowy, w którego pracach wzięła udział profesor Turi King. To ona przed 10 laty zidentyfikowała pochowane pod parkingiem szczątki Ryszarda III, jedynego króla Anglii, którego miejsce pochówku pozostawało nieznane. Badacze wykorzystali nowoczesne metody analityczne oraz różne próbki przypisywane Kasparowi Hauserowi. Były to włosy Kaspara z czasów gdy żył oraz zachowane po jego śmierci oraz krew mężczyzny pobrana z jego ubrań przechowywanych w poświęconym mu muzeum. Upewnili się, że mitochondrialne DNA próbek było identyczne i w ten sposób – po raz pierwszy – udowodnili ich autentyczność. Jednocześnie dowiedli, że mDNA jest wyraźnie różne od mDNA rodu Baden. Tym samym obalili hipotezę, jako Kaspar Hauser pochodził z linii książęcej. Pracowałam nad dwoma przypadkami identyfikacji osób potencjalnie pochodzących z rodów królewskich: Ryszarda III i Kaspara Hausera. W pierwszym z tych przypadków okazało się, że mamy do czynienia z królem. W drugim udowodniliśmy, że to nie książę, mówi profesor King. Uczona dodaje, że wciąż nie wiadomo, kim był Kaspar Hauser. Jego mDNA wskazuje na pochodzenie z zachodniej części Eurazji. Jednak dokładniejszego regionu geograficznego nie udało się ustalić. Kaspar Hauser wciąż pozostaje więc tajemnicą. « powrót do artykułu

Naukowcy z Danii i Wielkiej Brytanii pozyskali DNA z cegły sprzed 2900 lat. Analiza, opublikowana przez nich na łamach Nature Scientific Reports, dostarcza informacje na temat roślin uprawianych w państwie nowoasyryjskim i pokazuje, że dzięki rozwojowi technologii możemy badać przeszłość tak, jak nigdy wcześniej. Możliwe bowiem stało się pozyskiwanie informacji genetycznych zamkniętych w materiałach budowlanych sprzed tysiącleci. Kto wie, co w przyszłości znajdziemy w budowlach starożytnego Rzymu, Chin czy Indii. Wspomniana cegła znajduje się w zbiorach Narodowego Muzeum Danii. Pochodzi z pałacu Aszurnasirpala II, który panował w latach 883–859 przed Chrystusem i uczynił z Asyrii jedną z największych światowych potęg. Budowa pałacu w Kalhu rozpoczęła się około 879 roku p.n.e. Na cegle znajduje się inskrypcja wykonana pismem klinowym w języku akadyjskim. Dowiadujemy się z niej, że cegła „jest własnością pałacu Ashurnasirpala, króla Asyrii". Dzięki niej możemy datować ją na lata 879–869 p.n.e. Cegła trafiła do duńskiego muzeum w 1958 roku w dwóch kawałkach.W 2020 roku, podczas projektu digitalizacji zabytków, jej dolna część pękła. Naukowcy wykorzystali okazję i pobrali próbkę z wnętrza, które przez tysiąclecia było chronione przed zanieczyszczeniem. Pobrany materiał został zbadany pod kątem występującego w nim DNA, które następnie zsekwencjonowano. Naukowcy zidentyfikowali 34 taksony roślin. Najczęściej występujący materiał genetyczny należał do rodziny kapustowatych (Brassicaceae) oraz wrzosowatych (Ericaceae). Odnotowano też obecność brzozowatych (Betulaceae), wawrzynowatych (Lauraceae) oraz dzikich traw (Triticeae), do których należy np. pszenica. Zespół złożony z asyriologów, archeologów, biologów i genetyków dokonał następnie porównania znaleziska z danymi botanicznymi ze współczesnego Iraku oraz z asyryjskimi opisami roślin. Głównym materiałem, z jakiego powstała cegła, była glina z brzegu Tygrysu, wymieszana ze słomą, sieczką lub zwierzęcymi odchodami. Całość wkładano do formy, następnie odciskano na nim napis i pozostawiano na słońcu do wyschnięcia. Cegła nie była wypalana, co pomogło w zachowaniu materiału genetycznego. Glina w różnych postaciach jest bardzo często spotykana na stanowiskach archeologicznych na całym świecie. Najnowsze osiągnięcie pokazuje, że możemy z niej pozyskać niezwykle pożyteczne informacje dotyczące flory i fauny. Autorzy najnowszych badań skupili się jedynie na opisie DNA roślin, gdyż było go najwięcej i najlepiej się zachowało. Uważają jednak, że – w zależności od próbki – można będzie z gliny pozyskać o wiele więcej informacji, w tym i takie dotyczące kręgowców oraz bezkręgowców. To pozwoli na lepsze opisanie bioróżnorodności sprzed tysiącleci, zrozumienie dawnych cywilizacji i zachodzących zmian w świecie roślinnym oraz zwierzęcym. Szczególnie cenny może być taki materiał, jak opisana cegła, którą można było bardzo precyzyjnie datować. « powrót do artykułu

Zachowana historia imperiów to przede wszystkim historia ich elit. To po nich pozostają wspaniałe zabytki archeologiczne czy zabytki pisane. Nie inaczej jest w przypadku państwa Inków. Jednym z najbardziej znanych stanowisk archeologicznych związanych z Inkami jest Machu Picchu, pałac rodziny królewskiej, centrum ceremonialne i gospodarcze. Niedawno przeprowadzone w nim badania sugerują, że powstało dekady wcześniej, niż dotychczas przypuszczano i należy zmienić chronologię historii Inków. Teraz zaś naukowcy wykorzystali DNA by określić miejsce pochodzenia służby królewskiej, yanacona i aclla, przebywającej w Machu Picchu. Podobnie jak w innych posiadłościach królewskich, tak i w Machu Picchu mieszkały nie tylko elity, ale również pracownicy. Wielu z nich przebywało tam przez cały czas, nie tylko podczas wizyty władcy. Archeolodzy od dawna przypuszczali, że osoby z niższych warstw społecznych niekoniecznie musiały pochodzić z okolicy. Świadczyło o tym np. zróżnicowanie wyposażenia grobów. Jednak jednak ostatecznym dowodem mogło być tylko badanie DNA. Dzięki niemu możemy dowiedzieć się czegoś nie o elitach i rodzie królewskim, ale o ich służbie, mówi profesor Jason Nesbitt, który badał DNA z pochówków osób zatrudnionych w Machu Picchu. Uczeni porównali genomy 34 osób pochowanych w Machu Picchu z innymi pochówkami rozsianymi po Imperium Inków oraz z genomami współcześnie żyjących osób. Okazało się, że służba królewska pochodziła z całego Imperium, niektórzy przybyli nawet z Amazonii. Co więcej, tylko niektórzy byli ze sobą spokrewnieni. A to wskazuje, że trafili do Machu Picchu pojedynczo, a nie wraz z całymi grupami rodzinnymi. Widzimy tutaj, że mieli różne pochodzenie i przybyli z różnych części Imperium. Badania te wzmacniają wcześniejsze przypuszczenia, mówi Nesbitt. Uczony ma na myśli dotychczasowe wyniki badań archeologicznych oraz analizy dokumentacji, które sugerowały zróżnicowane pochodzenie osób z niższych warstw społecznych. Na przykład z XVI-wiecznych dokumentów wynika, że Cusco było zróżnicowane etnicznie, można więc było przypuszczać, że podobnie było w innych miejscach państwa Inków, jednak brak było dostatecznego dowodu. Badacz zwraca też uwagę na fakt, że w samym materiale genetycznym nie ma niczego, co wskazywałoby, że ludzie ci stanowili służbę w pałacu. Dowodów na to dostarczyły badania archeologiczne oraz analiza informacji historycznych. Rodowi królewskiemu służyli tzw. yanacona. Byli to mężczyźni, którzy nie byli etnicznymi Inkami. Pochodzili z podbitych terenów, skąd byli zabierani przez samego władcę lub przekazywani mu w prezencie przez lokalnych możnych. Yanacona za żony dostawali aclla – „wybrane kobiety” – które również zabrano z ich grup etnicznych i specjalnie szkolono do służby przy rodzinie królewskiej. Cmentarze służby znajdowały się poza murami Machu Picchu. Analizy osteologiczne wskazują też, że yanacona i aclla prowadzili dość wygodne życie w porównaniu z resztą społeczeństwa. Nie pracowali na roli ani w budownictwie, u zbadanych szkieletów nie widać ran spowodowanych działaniami wojennymi, ani deformacji czy chorób wywołanych niedożywieniem i chorobami w dzieciństwie. Wielu z nich dożyło dorosłości, a znacząca liczba przekroczyła 50. rok życia. Należeli więc do warstw niższych, ale nie najniższych, a władcy o nich dbali. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science Advances. « powrót do artykułu

Ludwig van Beethoven, jeden z największych kompozytorów wszech czasów, wcześnie zaczął tracić słuch i z czasem cierpiał na całkowitą głuchotę. Naukowcy z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka postanowili znaleźć przyczynę schorzenia. Naszym głównym celem było rzucenie światła na problemy zdrowotne Beethovena, w tym na słynną postępującą utratę słuchu, która rozpoczęła się gdy miał około 25 lat i w wyniku której do roku 1818 stał się całkowicie głuchy, mówi Johannes Krause. W 1802 roku kompozytor zażyczył sobie, by po jego śmierci jego choroby dokładnie opisano, a opis upubliczniono. Od tamtej pory biografowie Beethovena zaproponowali wiele różnych hipotez dotyczących chorób, na jakie cierpiał, oraz ich przyczyn. Naukowcy z Instytutu im. Maxa Plancka, Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn, University of Cambridge czy Uniwersytetu Katolickiego w Leuven przeanalizowali DNA kompozytora, uzyskane z pukli jego włosów. Nie byliśmy w stanie znaleźć genetycznej przyczyny dla utraty słuchu przez Beethovena i dla jego kłopotów z układem pokarmowym. Stwierdziliśmy jednak, że Beethoven miał genetyczną predyspozycję do chorób wątroby. Analizy metagenomiczne wykazały również, że w ostatnich miesiącach przed śmiercią cierpiał na wirusowe zapalenie wątroby typu B. Biorąc pod uwagę jego genetyczną predyspozycję do chorób wątroby oraz zamiłowanie do alkoholu, możemy z dużą dozą prawdopodobieństwa założyć, że choroba ta stała się przyczyną jego śmierci, czytamy w opublikowanym na łamach Cell Current Biology artykule Genomic analyses of hair from Ludwig van Beethoven. Badacze odkryli również, że gdzieś na przestrzeni 7 pokoleń pomiędzy żyjącym w XVI wieku Aertem van Beethovenem, a urodzinami Ludwiga van Beethovena (ur. 1770) jedno z dzieci w rodzinie van Beethovenów urodziło się ze związku pozamałżeńskiego, a Ludwig był potomkiem tego dziecka. Autorzy analizy przypominają, że głośne wcześniej badania wskazujące, iż kompozytor zmarł w wyniku zatrucia ołowiem opierały się na próbkach, które nie należały do Beethovena, a pochodziły od kobiety. « powrót do artykułu

Łuskowce to niezwykłe zwierzęta. Wyglądają trochę jak skrzyżowanie mrównika afrykańskiego z pancernikiem. Ich najbliższymi krewnymi są m.in. koty i... nosorożce. Łuskowce to słabo poznana, trudna do badania grupą zwierząt. Są zagrożone, głównie przez kłusownictwo. Nic więc dziwnego, że naukowcy usiłują jak najlepiej je poznać, by opracować odpowiednie metody ochrony. Uczeni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) donieśli właśnie, że łuskowce są jeszcze bardziej niezwykłe, niż się wydawało. Uczeni odkryli, że łuskowiec białobrzuchy jest ssakiem o drugiej największej liczbie chromosomów. Okazuje się, że samice tego gatunku mają 114 chromosomów. Więcej, bo 118, zidentyfikowano jedynie u palczatka boliwijskiego (Dactylomys boliviensis). U człowieka zaś znajdziemy jedynie 46 chromosomów. To jednak nie jedyne zaskoczenie, jakie czekało na uczonych. Samce łuskowców białobrzuchych mają bowiem... 113 chromosomów, a więc mniej niż samice. Zwykle obie płci w ramach jednego gatunku mają tyle samo chromosomów. Na naszej planecie nie ma żadnych podobnych im stworzeń. Tworzą własny rząd i własną rodzinę, mówi Jen Tinsman z UCLA. Łuskowce trudno jest badać. Bardzo źle znoszą niewolę, jedynie kilka ogrodów zoologicznych na świecie nauczyło się je w niej utrzymywać. W naturze zaś trudno je znaleźć, a technologie monitorowania często zawodzą. Łuskowce potrafią pozbyć się z ciała urządzeń monitorujących, ocierając się o drzewa. Łuskowce kopią w ziemi i za pomocą swoich długich języków polują na mrówki, termity i inne owady. Niektóre gatunki, jak łuskowiec białobrzuchy, żyją na drzewach. Inne zamieszkują nory wykopane w ziemi. Gdy czują się zagrożone, zwijają się w kulę otoczoną twardymi łuskami. Widywano lwy, które – nie wiedząc co zrobić z łuskowcem w pozycji obronnej – toczyły taką kulkę. Łuskowce giną w dużej mierze z powodu przesądów i niewiedzy. W tzw. tradycyjnej medycynie, od Chin po Nigerię, wykorzystuje się ich łuski. Są też zabijane dla mięsa. Na lokalnych rynkach osiągają cenę około 10 USD, w handlu międzynarodowym, tam, gdzie bogaci tzw. smakosze chcą spróbować czegoś nowego, egzotycznego, osiągają cenę ponad 1000 USD. Przemyt łuskowców to równie dobry biznes, co handel bronią, narkotykami czy fałszywymi dowodami tożsamości. Badania genetyczne mają pomóc w uratowaniu tych niezwykłych zagrożonych zwierząt. Zrozumienie ich chromosomów i struktury genetycznej jest ważne dla ich ochrony. Może bowiem wpływać na sposób zarządzania populacją. Jeśli znajdziemy duże różnice genetyczne pomiędzy dwiema grupami, możemy dostosować ochronę do ich potrzeb, mówi profesor Ryan Harrigan. Obecnie zagrożone są wszystkie gatunki łuskowców. « powrót do artykułu

Od dawna wiemy, że zaburzenia pracy centralnego układu nerwowego, objawiające się chorobami neurologicznymi i psychicznymi, są często dziedziczne. W wielu przypadkach udało się zidentyfikować genetyczne czynniki ryzyka tych schorzeń. Jednak wielką niewiadomą powstaje ich ewolucja. Można bowiem zadać sobie pytanie, dlaczego genetyczne czynniki ryzyka takich chorób nie zostały wyeliminowane w toku ewolucji. Odpowiedzi na tę zagadkę szukali naukowcy z Uniwersytetu w Tartu w Estonii we współpracy z kolegami z Niemiec i Holandii. Każdy z nas ma w sobie coś z neandertalczyka. Gdy Homo sapiens wyszedł z Afryki, napotkał w Eurazji H. neanderthalensis, z którym zaczął się krzyżować. Dlatego też około 2% DNA współczesnego mieszkańca innego kontynentu niż Afryka pochodzi od neandertalczyków. Mieszkańcy Afryki mają wielokrotnie mniej neandertalskiego DNA, ale i tak – co się niedawno okazało – jest go zaskakująco dużo. Człowiek współczesny nabył neandertalskie DNA przed zaledwie kilkudziesięcioma tysiącami lat. Jest to więc świeża domieszka genetyczna. Co więcej, niektóre z genów neandertalczyków są szczególnie rozpowszechnione wśród niektórych nieafrykańskich populacji, co wskazuje, że posiadanie tych genów mogło – przynajmniej w pewnym okresie – nieść ze sobą jakieś korzyści. Badanie wariantów genów odziedziczonych po neandertalczykach jest wyjątkowo interesujące, gdyż geny te występują u wszystkich nieafrykańskich populacji, zatem ich wzajemne powiązania sporo mogą zdradzić o populacjach o różnym pochodzeniu. Estońsko-niemiecko-holenderski zespół wykorzystał informacje z badań asocjacyjnych całego genomu (GWAS) z banków danych genetycznych do sprawdzenie powiązań pomiędzy występowaniem neandertalskich genów a chorobami neurologicznymi, psychicznymi oraz cechami i zachowaniami, takimi jak chronotyp, używanie tytoniu, alkoholu i odczuwanie bólu. Najpełniejsze dane pochodziły z bazy UK Biobank, z której wykorzystano dane ponad 360 000 osób. Z Biobank Japan pochodziły dane kolejnych 165 000 osób, a z Netherlands Study of Depression and Anxiety (NESDA) uzyskano GWAS dotyczące około 2000 osób. Okazało się, że istnieje korelacja pomiędzy neandertalskimi genami, a używaniem tytoniu i alkoholu, odczuwaniem bólu oraz chronotypem. Najsilniejszy związek zauważono pomiędzy paleniem tytoniu a spuścizną genetyczną neandertalczyków. Istnienie tego związku stwierdzono zarówno na próbce z UK Biobank, jak i Biobank Japan. Autorzy badań informują, że nie znaleziono jednoznacznych związków pomiędzy posiadaniem genów odziedziczonych po neandertalczykach, a chorobami psychicznymi i neurologicznymi. Warto w tym miejscu jednak przypomnieć, że liczne badania wiązały w przeszłości te cechy i zachowania z chorobami centralnego układu nerwowego, zatem nie można wykluczyć pośredniego wpływu genów neandertalczyków na choroby psychiczne czy neurologiczne. Nie wiadomo, dlaczego niektóre neandertalskie geny występują u H. sapiens częściej niż inne. Takimi genami są te powiązane z naszym zegarem biologicznym. Być może, gdy H. sapiens wyszedł z Afryki i krzyżował się z neandertalczykami, posiadanie neandertalskiego chronotypu okazało się korzystne, gdyż pozwalało lepiej dostosować się do poziom promieniowania UV oraz wzorców dnia i nocy obecnych na terenie Europy i Azji Zachodniej. Z kolei neandertalskie geny powiązane z paleniem tytoniu i używaniem alkoholu mogły zachować się w związku z nagradzającym dla mózgu używaniem substancji psychotropowych. Inna hipoteza mówi, że może tutaj istnieć związek z naturalnymi środkami uśmierzającymi ból, które często również mają działanie odurzające. Osoby, które chcą zgłębić temat, znajdą szczegóły badań na łamach Translatonal Psychiatry. « powrót do artykułu

We wrześniu rozpoczyna się projekt „Biodiversity Genomics Europe”. Będzie on realizowany przez konsorcjum 33 instytucji naukowych z 21 krajów (19 europejskich, Kanady i USA). Polskę reprezentuje zespół badawczy pod kierownictwem prof. Michała Grabowskiego, składający się z naukowców z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii oraz Pracowni BioBank z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego (UŁ). Do celów BGE należą: 1) intensyfikacja oraz międzynarodowa koordynacja badań genetycznych i genomowych nakierowanych na dokumentację różnorodności biologicznej w Europie, 2) zrozumienie ewolucyjnych mechanizmów, które ją ukształtowały, 3) monitorowanie zmian bioróżnorodności (biomonitoring ekosystemów) związanych z antropopresją, np. globalnym ociepleniem, a także 4) opracowanie strategii zapobiegających jej utracie. W ramach projektu powstaną referencyjne biblioteki barkodów DNA oraz rozpoznany zostanie poziom różnorodności genetycznej organizmów kluczowych dla ochrony przyrody. Eksperci skupią się na gatunkach słabo rozpoznanych, np. zapylaczy, gatunkach inwazyjnych, chronionych, bezkręgowców słodkowodnych oraz na tzw. dark taxa, czyli drobnych i trudno rozróżnialnych stawonogach, które zwykle są pomijane w badaniach. Przyjrzą się też gatunkom szczególnie interesującym pod względem biogeograficznym i przyrodniczym. Systemem barkodów zostaną też objęte okazy muzealne, czy to gatunki wymarłe, zagrożone, czy okazy typowe, na podstawie których opisano dany gatunek. Uczeni stworzą też bibliotekę referencyjną całych genomów organizmów modelowych, gatunków krytycznie zagrożonych wymarciem lub unikatowych pod względem biologicznym oraz opracują jednolite standardy badań bioróżnorodności za pomocą metod opartych o barkody DNA. Opracowane zostaną standardy dla wszystkich etapów prac, od metod pobierania i dokumentowania materiału badawczego w terenie, przez protokoły laboratoryjne, po metody gromadzenia, weryfikacji i udostępniania danych. Wypracowany zostanie też model tworzenia narodowych inicjatyw barkodingowych i koordynowania gromadzenia danych na poziomie krajowym. Efektem prac ma być powstanie sieci naukowej, które będzie integrowała instytucje zajmujące się barkodingiem oraz koordynującej barkodowanie bioróżnorodności Europy. Polska została wybrana jako kraj modelowy do rozwinięcia krajowej sieci barkodingowej (Polish Barcode of Life, PolBOL). Działania te będą oparte o krajowy punkt kontaktowy sieci International Barcode of Life (iBOL), a w ich ramach zostanie wdrożony w naszym kraju biomonitoring bazujący na DNA. Polski zespół zbuduje też bibliotekę barkodów DNA organizmów żyjących w Polsce. Jak poinformował nas jego lider, profesor Grabowski, uczeni skupią się na faunie wodnej, dark taxa oraz cennych okazach muzealnych, a w dalszej perspektywie będą też barkodowali inne grupy organizmów, w tym grzyby czy rośliny. Polacy wyznaczą też – oczywiście we współpracy z innymi członkami konsorcjum naukowego – gatunki i obszary szczególnie cenne dla Europy oraz wezmą udział w badaniach różnorodności genetycznej w tych regionach. W ramach tego zadania będą kontynuowali trwającą już do kilku lat współpracę z Charkowskim Uniwersytetem Narodowym im. Wasyla Karazina, polegającą na badaniu ekosystemów wodnych stepu czarnomorskiego. « powrót do artykułu

Naukowcy z Uniwersytetu Yale i Uniwersytetu w Ottawie wykazali, że najmniejsza biochemiczna zmiana w jednym z białek jest kluczowym elementem dla replikacji i naprawy DNA u wszystkich roślin i zwierząt. Odkrycie rzuca nowe światło na histony, które wchodzą w skład chromatyny i odgrywają ważną rolę w upakowaniu DNA w chromosomach. Histony to białka niezwykle konserwatywne ewolucyjnie, a H3 należą do najbardziej konserwatywnych. Naukowcy od dawna zastanawiali się, dlaczego histon H3.1 różni się zaledwie jednym aminokwasem od identycznego poza tym histonu H3.3. Okazało się, że ta minimalna różnica odgrywa kolosalną rolę. Histon H3.1 występuje u wszystkich roślin i zwierząt. Dlatego też naukowcy przypuszczali, że w jakiś sposób jest on powiązany z replikacją DNA podczas podziału komórkowego. Nie wiedzieli jednak, na czym polega jego rola. Yannick Jacob z Yale University i jego zespół wykorzystali rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) jako modelową roślinę podczas swoich badań nad tym zagadnieniem. Manipulując genomem rośliny wykazali, że zmiana pojedynczego aminokwasu w histonie H3.1 wpływa na zdolność naprawy DNA podczas podziału komórkowego. H3.1 służy jako znacznik, wskazujący miejsce i czas naprawy. Powoduje on, że szlak naprawy DNA jest aktywny wyłącznie w czasie podziału, mówi Jacob. Naukowcy, by potwierdzić swoje spostrzeżenie, prowadzili podziały komórek pozbawionych H3.1. Zauważyli, że w takim wypadku w komórkach pojawiały się mutacje, dochodziło do aktywacji alternatywnych szlaków naprawy DNA oraz licznych błędów rozwojowych komórki. Zrozumieniu roli H3.1 i zmian we wspomnianym aminokwasie może pomóc w opracowaniu nowatorskich metod walki z wieloma różnymi chorobami, w tym z nowotworami. Pokazuje również, że nawet minimalna zmiana w budowie białka może mieć olbrzymie konsekwencje dla całej ewolucji życia na Ziemi. « powrót do artykułu

Powszechnie spotykany rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) może znacząco zmienić nasze rozumienie mechanizmów ewolucyjnych, pomóc w opracowaniu lepszych roślin uprawnych czy w walce z rakiem. To modelowa roślina wykorzystywana do badań w botanice (m.in. w genetyce). A najnowsze badania nad nią przyniosły zaskakujące informacje. Zawsze sądziliśmy, że mutacje DNA przytrafiają się losowo na całej jego długości. Okazuje się, że mutacje nie są aż tak bardzo przypadkowe i nie jest przypadkiem, gdy pomagają roślinom. To prowadzi co całkowitej zmiany myślenia o mutacjach, mówi profesor Grey Monroe z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Uczony wraz z kolegami pracowali przez trzy lata nad skewencjonowaniem DNA setek rzodkiewników pospolitych. Genom tej rośliny jest stosunkowo nieduży, zawiera 120 milionów par bazowych. Genom człowieka ma 3 miliardy par. I to właśnie z powodu tej prostoty rzodkiewnik jest rośliną modelową. Prace zaczęły się w Instytucie im. Maxa Plancka, gdzie w warunkach laboratoryjnych hodowano rzodkiewniki. Roślinom zapewniono bardzo dobre warunki. Tak dobre, że egzemplarze, które w naturze by nie przetrwały z powodu różnego rodzaju defektów, mogły nadal rosnąć. Gdy następnie zskewencjonowano genom setek rzodkiewników, znaleziono w nich ponad milion mutacji. I – wbrew temu czego się spodziewano – okazało się, że mutacje istnieje nielosowy wzorzec mutacji. Na pierwszy rzut oka to, co odkryliśmy, wydaje się przeczyć obowiązującym teoriom mówiącym, że mutacje są całkowicie losowe i jedynie dobór naturalny decyduje o tym, która mutacja się utrzyma, mówi jeden z głównych autorów badań, Detlef Weigel z Instytutu im. Maxa Plancka. Okazało się bowiem, że istnieją całe fragmenty DNA, w których do mutacji dochodzi rzadko. We fragmentach tych odkryto nadreprezentację najbardziej istotnych genów, odpowiedzialnych np. za wzrost komórek czy ekspresję genów. To bardzo ważne fragmenty genomu. Obszary, które są najważniejsze są chronione przed mutacjami, mówi Monroe. Jako, że są to regiony wrażliwe, mechanizmy naprawy DNA muszą być tam szczególnie efektywne, dodaje Weigel. Badacze zauważyli, że sposób, w jaki DNA jest zawinięte wokół różnych rodzajów białek wydaje się dobrym wskaźnikiem tego, czy dany fragment będzie ulegał mutacjom. "To oznacza, że jesteśmy w stanie przewidzieć, które geny są bardziej narażone na mutacje, a które mniej. A to daje nam całkiem dobre pojęcie o tym, co się dzieje", stwierdza niemiecki uczony. Odkrycie nabiera szczególnego znaczenia na gruncie teorii ewolucji. Oznacza ono bowiem, że rzodkiewnik ewoluował tak, by chronić swoje geny przed mutacjami. To niezwykle ekscytujące odkrycie, gdyż możemy zacząć zastanawiać się, w jaki sposób chronić ludzkie DNA przed mutacjami, cieszy się Weigel. Jeśli będziemy wiedzieli, dlaczego jedne obszary DNA są bardziej podatne na mutacje niż inne, możemy spróbować rozwijać rośliny o pożądanych cechach. A także opracować metody ochrony przed mutacjami prowadzącymi do nowotworów. Nasza praca daje szerszy obraz sił stojących za naturalną bioróżnorodnością. Może ona zainspirować teoretyczne i praktyczne badania nad ewolucyjną rolą mutacji, czytamy w podsumowaniu badań. « powrót do artykułu

Nowe mutacje, które nie zostały odziedziczone ani po matce, ani po ojcu, mogą prowadzić do niepłodności u mężczyzn. Naukowcy z Newcaslte University odkryli nieznany dotychczas mechanizm genetyczny, który może powodować poważne formy męskiej niepłodności. Jego lepsze zrozumienie może pomóc w opracowaniu sposobów leczenia tej przypadłości. Uczeni zauważyli, że mutacje w czasie reprodukcji, do których dochodzi w procesie replikacji DNA rodziców, mogą powodować u ich syna niepłodność. To całkowicie zmienia nasze rozumienie męskiej niepłodności. Większość badań skupia się nad recesywnie dziedziczonymi przyczynami niepłodności, gdy oboje rodzice są nosicielami zmutowanego genu, a do niepłodności dziecka dochodzi, gdy ich syn otrzyma obie zmutowane kopie, zauważa główny autor badań, profesor Joris Veltman, dyrektor Instytutu Nauk Biologicznych. Nasze badania pokazały jednak, że znaczącą rolę w niepłodności odgrywają mutacje, do których dochodzi w czasie replikowania DNA. Obecnie nie rozumiemy większości przyczyn niepłodności u mężczyzn. Mamy nadzieję, że badania te spowodują, że będziemy w stanie pomóc większej liczbie pacjentów. Naukowcy analizowali DNA 185 niepłodnych mężczyzn i ich rodziców. Zidentyfikowali 145 rzadkich mutacji, które prawdopodobnie odpowiadają za niepłodność. Aż 29 z nich to mutacje dotykające genów bezpośrednio zaangażowanych w spermatogenezę i inne procesy komórkowe związane z reprodukcją. U wielu z badanych zauważono mutację w genie RBM5. Z badań na myszach wiemy zaś, że gen ten odgrywa ważną rolę w pojawieniu się niepłodności. Co bardzo ważne, mutacje te zwykle powodują dominującą formę niepłodności, do pojawienia się której potrzebny jest jeden zmutowany gen. W takim wypadku istnieje aż 50% ryzyko, że mutacja ta trafi do potomka mężczyzny w przypadku wykorzystywania technik wspomaganego rozrodu. Obecnie dzięki technikom tym rodzą się miliony dzieci na całym świecie. A najnowsze odkrycie pokazuje, że mogą one odziedziczyć niepłodność po swoim ojcu. Jeśli będziemy w stanie uzyskać diagnozę genetyczną, to zaczniemy lepiej rozumieć problem męskiej niepłodności oraz to, dlaczego niektórzy niepłodni mężczyźni nadal wytwarzają spermę, którą można wykorzystać podczas wspomaganego rozrodu. Dzięki naszym badaniom i badaniom prowadzonym przez innych, lekarze mogą poprawić współpracę z parami zmagającymi się z niepłodnością, dodaje profesor Veltman. Teraz autorzy odkrycia chcą w ramach międzynarodowego konsorcjum powtórzyć swoje badania z udziałem tysięcy pacjentów i ich rodziców. Szczegóły badań opublikowano na łamach Nature Communications. « powrót do artykułu

Analizy DNA z jednego z najlepiej zachowanych neolitycznych grobowców z terenu Wielkiej Brytanii ujawniły, że większość pochowanych tam osób to przedstawiciele pięciu pokoleń jednej rodziny. Opublikowane na lamach Nature badania to pierwsza praca, która tak dokładnie opisuje strukturę rodziny epoki kamienia, a jej autorzy mówią, że rzuca ona nowe światło na rodzaje pokrewieństwa oraz praktyki grzebalne neolitu. Archeolodzy z Newcastle University oraz genetycy z Uniwersytetu Kraju Basków. Uniwersytetu Wiedeńskiego oraz Uniwersytetu Harvarda przeanalizowali DNA z kości i zębów 35 osób pochowanych w grobowcu Hazleton North w regionie Cotswolds-Severn. Okazało się, że 27 osób było blisko ze sobą spokrewnionych. Wszyscy żyli mniej więcej w latach 3700–3600 p.n.e., czyli około 100 lat po pojawieniu się rolnictwa na Wyspach Brytyjskich. Naukowcy wykazali, że większość zmarłych to potomkowie czterech kobiet, które miały wszystkie dzieci z tym samym mężczyzną. Hazleton North składa się z dwóch komór grobowych w kształcie litery L usytuowanych na północy i południu od głównej osi całej struktury. Zmarłych po śmieci składano wewnątrz jednej z komór. Badania wykazały,że mężczyźni byli chowani wraz z ojcami i braćmi, co wskazuje na dziedziczenie w linii męskiej. Późniejsze pochowane pokolenia są powiązane z pierwszym pokoleniem wyłącznie za pośrednictwem mężczyzn. W grobowcu pochowano też dwie dziewczynki z tej rodziny. Brak jednak dorosłych córek pochowanych tutaj mężczyzn, co wskazuje, że prawdopodobnie pochowano je z mężczyznami, z którymi miały dzieci lub jeszcze gdzieś indziej. Co interesujące, mimo że prawo do używania grobowca było dziedziczone w linii męskiej, wybór co do pochówku w południowej lub północnej komorze zależał początkowo od kobiety z pierwszej generacji, która była przodkiem zmarłych. To zaś sugeruje, że kobieta ta była ważną osobą we wspólnej pamięci tej społeczności. Badania te dały nam wyjątkowy wzgląd w organizację rodzinną neolitycznych społeczności. Grobowiec Hazleton North ma dwie oddzielne komory. Do jednej można się dostać przez wejście południowe, do drugiej przez północne. A jednym z najbardziej niezwykłych odkryć było, że początkowo każda z komór była wykorzystywana do chowania zmarłych z jednej gałęzi tej samej rodziny. Odkrycie to ma bardzo ważne szerokie implikacje, gdyż sugeruje, że budowa innych neolitycznych grobowców może zdradzić nam, w jaki sposób spokrewnione były osoby tam pochowane, mówi doktor Chris Fowler z Newcastle University. Odkryto też wskazówki sugerujące, że do rodziny przyjmowano pasierbów. Znaleziono bowiem szczątki mężczyzn, których matka również była pochowana w grobowcu, ale nie było tam zwłok ich ojca. Natomiast ich matka miała też dzieci z mężczyzną z tej rodziny. Ponadto osiem pochowanych osób nie było spokrewnionych z resztą, co może wskazywać, że pokrewieństwo nie było jedynym elementem dającym prawo do pochówku w tym grobowcu. Trzy z tych osób to kobiety. Być może ich partnerzy należeli do rodziny i są tam pochowani, jednak pary te albo nie miały dzieci, albo były to córki, które dożyły do dorosłości i opuściły społeczność, dlatego brak ich ciał. Ron Pinhasi z Uniwersytetu Wiedeńskiego stwierdził, że jeszcze kilka lat temu trudno było sobie wyobrazić, że kiedykolwiek poznamy strukturę neolitycznej rodziny. To dopiero początek. Bez wątpienia pozostało nam wiele do odkrycia na innych stanowiskach na terenie Wielkiej Brytanii, atlantyckiego wybrzeża Francji i w innych miejscach. A David Reich z Uniwersytetu Harvarda uważa, że tak właśnie będzie wyglądała przyszłość badań archeologicznych. Archeolodzy będą mogli przeprowadzić analizy DNA o tak dużej rozdzielczości, że poznają odpowiedzi na naprawdę interesujące pytania. Hazleton North to bardzo ważne stanowisko archeologiczne, które przyniosło wiele istotnych informacji. To tam znaleziono najstarszy bezpośredni dowód na spożycie mleka przez ludzi. « powrót do artykułu

Już około 7,5 tys. sekwencji, reprezentujących ponad 1,3 tys. gatunków zwierząt liczy biblioteka barkodów DNA, czyli tzw. genetycznych kodów kreskowych dla Polski, którą tworzą naukowcy z Uniwersytetu Łódzkiego w ramach członkostwa w międzynarodowej sieci badawczej. Sieć ta – International Barcode of Life (iBOL) – zajmuje się badaniem różnorodności gatunkowej zwierząt i roślin na podstawie określonych fragmentów genomu, czyli tzw. genetycznych kodów kreskowych – barkodów DNA. Polska inicjatywa w ramach tej sieci nosi nazwę Polish Barcode of Life (PolBOL) i została zainicjowana, jeszcze przed pandemią COVID-19, przez grupę naukowców z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii UŁ, pod kierownictwem prof. Michała Grabowskiego. Zwierzęta różnią się wyglądem, zachowaniem, środowiskiem i trybem życia. Wszystkie te różnice zapisane są w ich kodzie genetycznym. Dzięki tym różnicom każdemu gatunkowi możemy przypisać określoną sekwencję DNA i użyć jej do identyfikacji tego gatunku, dokładnie w taki sposób, w jaki produkty w sklepach identyfikowane są za pomocą kodów kreskowych – wyjaśnił prof. Grabowski. Jak poinformowała PAP Honorata Ogieniewska z UŁ, badacze rozpoczęli działalność PolBOL od budowy biblioteki referencyjnej kodów kreskowych DNA fauny krajowej, na potrzeby przyszłych standardów biomonitoringu środowiska. Obecnie biblioteka barkodów dla Polski liczy około 7,5 tys. sekwencji, reprezentujących ponad 1,3 tys. gatunków zwierząt. W dalszej kolejności biblioteka ta zostanie rozszerzona również na inne grupy organizmów – podała Ogieniewska. W jednym ze swoich pierwszych projektów zespół skupił się opracowaniu takiej biblioteki dla bioróżnorodności przykładowej rzeki nizinnej i jej doliny. Tą rzeką jest Grabia – płynąca niedaleko Łodzi czysta i naturalna rzeka, której dolina objęta została ochroną w ramach sieci Natura 2000. Jest ona znana łódzkim biologom, którzy badają ją już od prawie 100 lat. W informacji prasowej przypomniano, że kody kreskowe DNA umożliwiają nie tylko identyfikację całych osobników, ale również ich fragmentów (np. włosów, piór), a także śladów biologicznych pozostawionych w środowisku. Ta nowatorska metoda umożliwiająca nowoczesne identyfikowanie i szeregowanie gatunków za pomocą sekwencji nukleotydów DNA została opracowana w 2003 r. przez prof. Paula Heberta z University of Guelph w Kanadzie. Kieruje on obecnie Center for Biodiversity Genomics (CBG), które jest sercem konsorcjum iBOL i zajmuje się opracowywaniem nowych technik szacowania i monitoringu bioróżnorodności na podstawie DNA oraz rozwijaniem i zarządzaniem ogólnoświatowej, publicznie dostępnej biblioteki referencyjnej kodów kreskowych DNA – Barcode of Life Datasystems (BOLD). Sieć iBOL-BIOSCAN obejmuje już ponad 40 krajów. Przed rokiem europejskie instytucje zainteresowane wykorzystaniem barkodingu powołały europejski węzeł iBOL – BIOSCAN Europe. Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ jest wśród jego założycieli. « powrót do artykułu

Szympansy to najbliżsi żyjący krewni Homo sapiens. Linie ewolucyjne obu gatunków rozeszły się przed około 6 milionami lat, dzięki czemu obecnie istnieją Pan troglodytes i Homo sapiens. Nasze DNA jest bardzo do siebie podobne, a naukowcy z Uniwersytetu w Lund postanowili dowiedzieć się, które fragmenty DNA odpowiadają za to, że nasze mózgi pracują odmiennie. Do pracy przystąpili zaś w sposób odmienny od innych grup naukowych. Zamiast badać żyjących ludzi i szympansy, wykorzystaliśmy komórki macierzyste. Zostały one pozyskane z komórek skóry i przeprogramowane przez naszych kolegów w Niemczech, USA i Japonii. My rozwinęliśmy je w komórki mózgowe, a następnie je badaliśmy, mówi profesor Johan Jakobsson, który kierował pracami. Uczeni porównali wyhodowane przez siebie komórki mózgowe człowieka i szympansa i zauważyli, że oba gatunki w odmienny sposób wykorzystują część DNA, co wydaje się odgrywać znaczącą rolę w rozwoju mózgu. Naukowcy ze zdumieniem zauważyli, że różnice występowały w strukturalnych wariantach DNA, zwanych „śmieciowym DNA”. To DNA niekodujące, długie powtarzalne sekwencje o których przed długi czas sądzono, że nie odgrywają żadnej funkcji. DNA niekodujące stanowi aż 98% naszego genomu. Nie koduje ono białek, mRNA, tRNA ani rRNA. Wydaje się całkowicie bezużyteczne, co jest o tyle zaskakujące, że nawet u bakterii DNA niekodujące stanowi zaledwie 20% genomu. U nas zaś niemal cały genom. W ostatnich latach kolejne badania pokazują, że odgrywa ono jednak pewną rolę, w związku z czym termin „śmieciowe DNA” jest coraz rzadziej używany. Dotychczas naukowcy szukali odpowiedzi na postawione przez nas pytania w tej części DNA, w której kodowane są białka. Badali więc te pozostałe 2% DNA oraz same białka, poszukując w nich odpowiedzi, dodaje Jakobsson. To wskazuje, że genetyczne podstawy ewolucji ludzkiego mózgu są znacznie bardziej złożone, niż sądzono i że odpowiedź nie leży w 2% naszego DNA. Uzyskane przez nas wyniki sugerują, że to, co odpowiada za ewolucję naszego mózgu, jest ukryte w słabo badanych dotychczas 98%. To zaskakujące odkrycie, dodają naukowcy. Profesor Jakobsson mówi, że porównując komórki mózgu człowieka i szympansa chciałby się dowiedzieć, dlaczego nasze mózgi pozwoliły nam na budowę społeczeństw czy stworzenie zaawansowanych technologii. Uczony wierzy, że kiedyś się tego dowiemy, a wiedza ta pomoże w zwalczaniu takich chorób jak np. schizofrenia. Przed nami jednak bardzo długa droga, gdyż wygląda na to, że odpowiedzi musimy poszukać nie w 2% DNA, a w pełnych 100%. A to znacznie trudniejsze zadanie, stwierdza uczony. « powrót do artykułu

W naszych organizmach bez przerwy znajdują się tysiące komórek, w których DNA pojawiły się błędy mogące powodować nowotwory. Jednak tylko w rzadkich przypadkach rzeczywiście dochodzi do rozwoju choroby. Standardowe wyjaśnienie tego fenomenu jest takie, że potrzebna jest odpowiednia liczba konkretnych mutacji, by pojawił się nowotwór. Nauka zna jednak liczne przypadki, gdy ten sam zestaw mutacji raz powoduje nowotwór, a raz nie. Dobrym przykładem takiego zjawiska są pieprzyki na skórze. Komórki, z których one powstają, nie są normalne pod względem genetycznym. Często zawierają one zmutowany gen BRAF, który – gdy znajdzie się w komórkach poza pieprzykiem – często powoduje czerniaka. Jednak zdecydowana większość pieprzyków u zdecydowanej większości ludzi nigdy nie zamienia się w guzy nowotworowe. Na łamach Science opublikowano właśnie artykuł, z którego dowiadujemy się, że powstanie czerniaka zależy od czegoś, co autorzy badań nazwali „kompetencją onkogeniczną”. Jest ona wynikiem współpracy pomiędzy mutacjami DNA w komórce a konkretnym zestawem genów, które są w niej aktywowane. Jak się okazało, komórki posiadające kompetencję onkogeniczną do utworzenia czerniaka mają dostęp do zestawu genów, które normalnie są nieaktywne w dojrzałych melanocytach. Odkrycie to wyjaśnia, dlaczego jedne komórki tworzą guzy nowotworowe, a inne nie. Pewnego dnia odkrycie to może zostać wykorzystane do walki z nowotworami. Dotychczas sądzono, że do rozwoju nowotworu konieczne jest pojawienie się dwóch mutacji DNA: aktywny onkogen i nieaktywny antyonkogen. Teraz naukowcy ze Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) odkryli trzeci element. Zauważyli bowiem, że do pojawienia się czerniaka potrzebny jest dostęp do genów, które są zwykle wyłączone w dojrzałych melanocytach. Aby ten dostęp mieć, komórki potrzebują specyficznych protein. Bez nich guz się nie utworzy, nawet jeśli występują powiązane z nowotworem mutacje DNA. Przed ponad 10 laty profesor Richard White badał rozwój czerniaka u danio pręgowanego. To złośliwy nowotwór skóry i błon śluzowych wywodzący się z komórek pigmentowych, melanocytów. Przeprowadzone wówczas analizy wykazały, że w guzach aktywne są liczne geny charakterystyczne bardziej dla komórek embrionalnych, a nie dojrzałych melanocytów. Zaczęliśmy się więc zastanawiać, dlaczego geny te zostały włączone. Czy są one ważne dla rozwoju guza, a jeśli tak, to w jaki sposób, mówi White. Naukowcy wzięli na warsztat gen BRAF, którego zmutowana forma jest obecna w połowie przypadków czerniaka. Gen ten aktywowano w komórkach danio na trzech różnych etapach ich rozwoju. Na etapie grzebienia nerwowego (NC), z którego rozwija się wiele różnych komórek, w tym melanocyty; na etapie melanoblastu (MB), czyli komórki prekursorowej melanocytu, oraz na etapie dojrzałego melanocytu (MC). Okazało się, że do rozwoju guzów doszło tylko u tych ryb, u których zmutowana forma BRAF została aktywowana na etapie NC i MB. Następnie uczeni wprowadzili zmutowany BRAF do ludzkich macierzystych komórek pluripotencjalnych znajdujących się na tych samych trzech stadiach rozwoju, co komórki badane u ryb, i wszczepili je myszom. I znowu okazało się, że tylko w przypadku komórek w dwóch stadiach rozwoju, NC i MB, pojawiły się guzy nowotworowe. Badacze zaczęli więc poszukiwać różnic molekularnych pomiędzy komórkami. Zauważyli, że różnica dotyczy genu ATAD2, który kontroluje dynamikę chromatyny, substancji występującej w jądrze komórkowym. Gen ten był aktywny w komórkach NC i MB, ale nie MC. Gdy naukowcy usunęli ATAD2 z podatnych na czerniaka danio pręgowanych, guzy nie powstały. Gdy zaś wprowadzili aktywny ATAD2 do dojrzałych melanocytów (MC), komórki zyskały zdolność tworzenia guza. Autorzy badań przeanalizowali następnie dane kliniczne zarówno pacjentów Memorial Sloan Kettering Cancer Center jak i dane dostępne w Cancer Genome Atlas. Zauważyli, że ATAD2 jest ważnym czynnikiem rozwoju czerniaka. Okazało się bowiem, że pacjenci, u których gen ten był bardziej aktywny, mieli mniejsze szanse przeżycia. Wydaje się więc, że jest on istotny dla rozwoju nowotworu. Mutacje DNA są jak zapalniczka. Jeśli masz nieodpowiednie drewno lub jest ono mokre, może powstać iskra, ale nie będzie ognia. Jeśli jednak drewno jest odpowiednie, wszystko zaczyna się palić", mówi doktor Arianna Baggiolini. Technika pracy z pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi, która została opracowana na potrzeby badań nad czerniakiem, może zostać wykorzystana podczas spersonalizowanego leczenia nowotworu. Richard White i Lorenz Studer z MSK uzyskują z krwi pacjentów pluripotencjalne komórki macierzyste. Następnie są w stanie wprowadzać do tych komórek specyficzne mutacje, charakterystyczne dla guza nowotworowego każdego pacjenta. W ten sposób tworzony jest indywidualny model choroby, na którym można testować wiele różnych leków, by sprawdzić, które dadzą najlepsze efekty u danej osoby. Wykorzystując pluripotencjalne komórki macierzyste możemy próbować stworzyć indywidualne modele choroby dla każdego pacjenta i każdego rodzaju tkanki. Mam nadzieję, że z czasem stanie się to standardową metodą leczenia nowotworów, mówi Studer. « powrót do artykułu

W Niemczech stworzono algorytm, który identyfikuje geny biorące udział w powstawaniu nowotworów. Naukowcy zidentyfikowali dzięki niemu 165 nieznanych dotychczas genów zaangażowanych w rozwój nowotworu. Co bardzo istotne, algorytm ten identyfikuje również geny, w których nie doszło do niepokojących zmian w DNA. Jego powstanie otwiera nowe możliwości w walce z nowotworami i personalizowanej medycynie. W nowotworach komórki wyrywają się spod kontroli. Rozrastają się i rozprzestrzeniają w niekontrolowany sposób. Zwykle jest to spowodowane mutacjami w DNA. Jednak w przypadku niektórych nowotworów mamy do czynienia z bardzo małą liczbą zmutowanych genów, co sugeruje, że w grę wchodzą tutaj inne przyczyny. Naukowcy z Instytutu Genetyki Molekularnej im. Maxa Plancka oraz Instytut Biologii Obliczeniowej Helmholtz Zentrum München opracowali algorytm maszynowego uczenia się, który zidentyfikował 165 nieznanych dotychczas genów biorących udział w rozwoju nowotworów. Wszystkie nowo odkryte geny wchodzą w interakcje z dobrze znanymi genami pronowotworowymi. Algorytm EMOGI (Explainable Multi-Omics Graph Integration) potrafi też wyjaśnić związki pomiędzy elementami odpowiedzialnymi za powstanie nowotworu. Powstał on na podstawie dziesiątków tysięcy danych zgromadzonych w ramach badań nad nowotworami. Są tam informacje o metylacji DNA, aktywności poszczególnych genów, mutacjach, interakcji białek itp. itd. Na podstawie tych danych algorytm głębokiego uczenia się opracował wzorce oraz nauczył się rozpoznawania sygnałów molekularnych prowadzących do rozwoju nowotworu. Ostatecznym celem takiego algorytmu byłoby stworzenie dla każdego pacjenta całościowego obrazu wszystkich genów zaangażowanych w danym momencie w rozwój nowotworu. W ten sposób położylibyśmy podwaliny pod zindywidualizowaną terapię przeciwnowotworową, mówi Annalisa Marsico, która stoi na czele zespołu badawczego. Jej celem jest wybranie najlepszej terapii dla każdego pacjenta czyli takiego leczenia, które u konkretnej osoby da najlepsze wyniki i będzie miało najmniej skutków ubocznych. Co więcej, pozwoli nam to identyfikować nowotwory na wczesnych fazach rozwoju dzięki ich charakterystyce molekularnej. Dotychczas większość badaczy skupia się na patologicznych zmianach w sekwencjach genetycznych. Tymczasem w ostatnich latach coraz bardziej oczywiste staje się, że do rozwoju nowotworów mogą prowadzić również zaburzenia epigenetyczne czy rozregulowanie aktywności genów, stwierdza Roman Schulte-Sasse, doktorant współpracujący z Marsico. Dlatego właśnie naukowcy połączyli informacje o błędach w genomie z informacjami o tym, co dzieje się wewnątrz komórek. W ten sposób najpierw zidentyfikowali mutacje w genomie, a później znaleźli geny, które mają mniej oczywisty wpływ na rozwój nowotworu. Na przykład znaleźliśmy geny, których DNA jest niemal niezmienione, ale mimo to geny te są niezbędne do rozwoju guza, gdyż regulują dostarczanie mu energii, dodaje Schulte-Sasse. Tego typu geny działają poza mechanizmami kontrolnymi, gdyż np. doszło w nich do chemicznych zmian w DNA. Zmiany te powodują, że co prawda sekwencja genetyczna pozostaje prawidłowa, ale gen zaczyna inaczej działać. Takie geny to bardzo obiecujący cel dla terapii przeciwnowotworowych. Problem jednak w tym, że działają one w tle i do ich zidentyfikowania potrzebne są złożone algorytmy, dodaje uczony. Obecnie naukowcy wykorzystują swój algorytm do przeanalizowania związku pomiędzy proteinami a genami. Związki te można przedstawić w formie matematycznych grafów, stwierdza Schulte-Sasse. Dopiero współczesna technika pozwala na prowadzenie tego typu analiz. Schulte-Sasse już uruchomił algorytm, który analizuje dziesiątki tysięcy takich grafów z 16 różnych typów nowotworów. Każdy z grafów składa się z od 12 000 do 19 000 punktów z danymi. Już teraz zaczynamy zauważać pewne wzorce zależne od typu nowotworu. Widzimy dowody na to, że rozwój guzów jest uruchamiany za pomocą różnych mechanizmów molekularnych w różnych organach, wyjaśnia Marsico. Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach Nature Machine Intelligence. « powrót do artykułu

W „księżycowej arce” ukrytej w jaskiniach lawowych pod powierzchnią Srebrnego Globu naukowcy chcieliby umieścić materiał genetyczny 6,7 miliona znanych gatunków zamieszkujących Ziemię. Materiał byłby przechowywany w warunkach kriogenicznych w laboratorium zasilanym za pomocą paneli słonecznych. Sam transport wymagałby co najmniej 250 lotów na Księżyc. Autorzy pomysłu sądzą, że księżycowa arka pozwoliłaby uchronić życie przez kataklizmami naturalnymi oraz spowodowanymi przez człowieka. Koncepcję arki przedstawili podczas IEEE Aeropace Conference naukowcy z Space and Terrestrial Robotic Exploration (SpaceTREx) Laboratory na University of Arizona. Istnieje bardzo silny związek pomiędzy ludźmi a naturą. Naszym obowiązkiem jest strzeżenie bioróżnorodności i jej zachowanie, mówi główny autor badań, Jekan Thanga. Księżycowa arka miałaby umożliwić odrodzenie ziemskiej bioróżnorodności po apokaliptycznym wydarzeniu, jak erupcja superwulkanu, globalna wojna atomowa, uderzenie asteroidy, pandemia, zmiany klimatyczne czy potężna burza słoneczna. Lubię używać analogii z dziedziny IT. To jak skopiowanie plików i dokumentów z dysku na domowym komputerze i umieszczenie ich na innym dysku, na wypadek, gdyby coś poszło nie tak. Koncepcja arki z materiałem genetycznym nie jest niczym nowym. Na Svalbardzie istnieje Globalny Bank Nasion, w którym przechowywany jest materiał genetyczny roślin z całego świata i który już był wykorzystywany do reintrodukcji niektórych gatunków. Niedawno informowaliśmy, że rozpoczęto w nim eksperyment, który potrwa 100 lat. Jednak, jak mówią naukowcy z Arizony, jedynie umieszczenie podobnego laboratorium gdzieś poza Ziemią da pewność, że nie ulegnie ono zniszczeniu podczas kataklizmu na naszej planecie. Oczywistym wyborem jest Księżyc. Znajduje się niedaleko i istnieją na nim olbrzymie jaskinie lawowe, które mogą chronić arkę zarówno przed uderzeniami meteorytów, jak i przed szkodliwym dla DNA promieniowaniem kosmicznym. Jaskinie są na tyle duże, że pojawiają się też koncepcje wykorzystania ich jako miejsca dla baz księżycowych a nawet całych miast. Thanga i jego zespół mówią, że może istnieć co najmniej 200 jaskiń nadających się na arkę. Naukowcy proponują wysłanie na Srebrny Glob robotów, które poszukują jaskiń, przeprowadzą ich eksplorację i stworzą mapy. Gdy już znajdziemy odpowiednią jaskinię, można będzie przystąpić do budowy arki. Będzie się ona składała z dwóch głównych sekcji. Wewnątrz jaskini znajdzie się kriogeniczne laboratorium połączone z powierzchnią za pomocą wind. Na powierzchni zaś powstaną panele słoneczne zasilające laboratorium, moduł łączności oraz śluza powietrzna, dająca dostęp ludziom. Zdaniem naukowców, najbardziej kosztownym i wymagającym elementem stworzenia arki nie będzie jej zbudowanie, ale transport próbek. Uczeni wyliczają, że do reintrodukcji gatunku konieczne jest co najmniej 50 próbek, jednak w rzeczywistości – by mieć pewność, że reintrodukcja się uda – musimy dysponować 500 próbkami dla każdego gatunku. To będzie wymagało olbrzymiej liczby lotów na Księżyc. Zbudowanie arki i przetransportowanie tam materiału genetycznego będzie kosztowało setki miliardów dolarów. Jednak nie jest to czymś nieosiągalnym dla całej ludzkości, stwierdza Thanga. Istnieje jednak pewien poważny problem. Próbki muszą być przechowywane w temperaturze od -180 do -196 stopni Celsjusza. Zdaniem Amerykanów, przy tak olbrzymim przedsięwzięciu, tak wielkiej liczbie próbek, wykorzystanie ludzi do sortowania, układania i wyjmowania próbek byłoby niepraktyczne. Dlatego trzeba by do tego wykorzystać roboty. Problem jednak w tym, że roboty przymarzłyby do podłoża. Rozwiązaniem byłaby... kwantowa lewitacja. To teoretyczne rozwiązanie nie jest obecnie dostępne. Jednak autorzy pomysłu uważają, że w ciągu 30 lat ludzkość zacznie wykorzystywać kwantową lewitację. Chyba, że nagle okaże się, iż z jakiegoś powodu trzeba przyspieszyć prace nad tą technologią. Myślę, że w razie pilnej potrzeby, ludzkość jest w stanie opanować kwantową lewitację w ciągu 10–15 lat, mówi Thanga.   « powrót do artykułu

Wystarczy jeden dzień kontaktu z powietrzem zanieczyszczonym przez spaliny samochodowe czy dymy z pożarów lasów, by nasze dziecko było w przyszłości narażone na większe ryzyko chorób serca i innych schorzeń. Badania przeprowadzone m.in. przez naukowców z Uniwersytetu Stanforda są pierwszymi, podczas których oceniono wpływ zanieczyszczenia powietrza na pojedyncze komórki, a jednocześnie zbadano jego wpływ na układy krążenia i odporności u dzieci. Badania te potwierdzają, że zanieczyszczone powietrze wpływa na sposób działania naszych genów w sposób, który ma negatywne długoterminowe skutki zdrowotne. Mamy tutaj wystarczające dowody, by powiedzieć pediatrom, że zanieczyszczenie powietrza wpływa nie tylko na astmę i choroby układu oddechowego, ale również na układy krwionośny i odpornościowy, mówi główna autorka badań, Mary Prunicki. Wygląda na to, że nawet krótkie wystawienie dziecka na oddziaływanie zanieczyszczonego powietrza zmienia regulację oraz ekspresję genów i być może ciśnienie krwi, kładąc w ten sposób podstawy pod zwiększone ryzyko chorób serca w późniejszym życiu. Naukowcy zbadali dzieci w wieku 6–8 lat mieszkające we Fresno w Kalifornii. Powietrze w tym mieście należy – ze względu na okoliczną działalność rolniczą, przemysłową, pożary lasów i inne czynniki – do najbardziej zanieczyszczonych w całych USA. Uczeni wykorzystali dane z monitoringu powietrza do oceny średniej ekspozycji na zanieczyszczenie, którą obliczono dla każdego z dzieci na 1 dzień, 1 tydzień oraz 1, 3, 6 i 12 miesięcy przed rozpoczęciem badań. Po raz pierwszy też przy takich badaniach wykorzystano spektrometrię mas do oceny komórek układu odpornościowego. Wnioski z badań są alarmujące. Okazało się, że wystawienie na oddziaływanie pyłu zawieszonego PM2.5, tlenku azotu oraz ozonu są powiązane ze zwiększoną metylacją DNA. To zmienia aktywność genów, a zmiana ta może być przekazywana kolejnym pokoleniom. Naukowców zauważyli też korelację pomiędzy zanieczyszczeniem powietrza a wzrostem liczby monocytów, które biorą udział w odkładaniu się blaszek miażdżycowych w naczyniach krwionośnych. To może narażać dziecko na większe ryzyko chorób serca w przyszłości. W badaniach brały udział przede wszystkim dzieci o hiszpańskich korzeniach. Z innych badań wiemy, że z jednej strony są one narażone na ponadprzeciętne poziomy zanieczyszczeń powietrza spalinami samochodowymi, z drugiej zaś, że dorośli o hiszpańskich korzeniach częściej niż inne grupy etniczne cierpią na nadciśnienie. Wiemy też, że choroby układu oddechowego każdego roku zabijają coraz więcej osób i są drugą najczęstszą przyczyną zgonów na całym świecie. To problem każdego z nas. Niemal połowa Amerykanów i większość ludzi na świecie oddycha niezdrowym powietrzem. Poradzenie sobie z tym problemem może ocalić życie wielu osobom, mówi profesor Kari Nadeau. « powrót do artykułu

Rogoząb australijski (Neoceratodus forsteri) to zwierzę o najdłuższym zsekwencjonowanym dotąd genomie. Ten najbardziej pierwotny gatunek ryby dwudysznej ma DNA wielokrotnie dłuższe od DNA człowieka. Należy do grupy mięśniopłetwych, które w dewonie wyszły na ląd i dały początek czworonogom. Siegfried Schloissnig i jego koledzy z austriackiego Instytutu Badawczego Patologii Molekularnej poinformowali, że genom rogozęba składa się z 43 miliardów par bazowych, czyli jest 14-krotnie dłuższy od genomu Homo sapiens. Jest też o 30% dłuższy od dotychczasowego rekordzisty, genomu axolotla, który został zsekwencjonowany w 2018 roku przez ten sam zespół naukowy. Podczas badań uczeni wykorzystali komputer o wysokiej wydajności, by poskładał analizowane fragmenty DNA w jedną całość. Genom rogozęba australijskiego był bowiem sekwencjonowany we fragmentach. Co więcej, by wyeliminować błędy, jakie wprowadza sekwencer, naukowcy użyli wielu kopii genomu. Złożeniem wszystkich części w całość zajął się komputer. Rogoząb australijski żyje w południowo-wschodnim Queensland. Zwierzę niewiele się zmieniło od czasu, kiedy przed milionami lat przeszło przeobrażenia umożliwiające mu oddychanie powietrzem atmosferycznym. Rogoząb ma dobrze rozwinięte płetwy piersiowe i brzuszne, które przypominają łapy. Ma też pojedyncze prymitywne płuco, przekształcone z pęcherza pławnego. W czasie suszy, gdy zanikają zbiorniki wodne, rogoząb oddycha powietrzem atmosferycznym. Dotychczas nie było jasne, czy z kręgowcami lądowymi jak ptaki i ssaki bliżej spokrewniony jest rogoząb czy też prymitywne ryby z rzędu celakantokształtnych, z których najbardziej znane są latimerie. Obecnie wykonana analiza jednoznacznie wykazała, że to rogozęby są bliżej spokrewnione ze zwierzętami czworonożnymi. Celakantokształtne oddzieliły się wcześniej, natomiast drogi rogozęba i linii ewolucyjnej, która dała początek lądowym czworonogom rozeszły się około 420 milionów lat temu. Żeby wyjść z wody, musisz przygotować się do życia na lądzie. Musisz być w stanie oddychać powietrzem oraz czuć zapachy, mówi Schloissnig. Uczony dodaje, że rogoząb jest podobny płazów pod względem liczby genów związanych z rozwojem płuc, kończyn oraz zdolności do odbierania zapachów z powietrza. Jeśli popatrzymy na rogozęba z perspektywy genetycznej, to znajduje się on w połowie drogi pomiędzy rybami a kręgowcami lądowymi, stwierdza uczony. Szczegóły pracy Austriaków poznamy na łamach Nature. « powrót do artykułu

Ponad dekadę temu genetycy roślin zauważyli coś dziwnego. Badając szczepione rośliny stwierdzili, że w komórkach każdej z nich istnieją sygnały wskazujące, że doszło między nimi do wymiany dużych ilości DNA. Samo w sobie nie jest to niczym dziwnym, nie od dzisiaj wiemy o horyzontalnym transferze genów. Jednak w tym wypadku wydało się, że doszło do transferu całego nietkniętego genomu chloroplastów. To już była zagadka, gdyż komórki roślinne otoczone są ochronną ścianą i nie ma oczywistego sposobu wymiany tak dużej ilości DNA. Potrzeba było ponad 10 lat, by rozwiązać tę zagadkę. Naukowcy z Instytutu Molekularnej Fizjologii Roślin im. Maxa Plancka w Poczdamie zarejestrowali właśnie film dokumentujący taki transfer genów. Okazało się, nie tylko, że ściany komórkowe roślin są czasem bardziej porowate niż sądziliśmy, ale że istnieje mechanizm, dzięki całe organelle wędrują pomiędzy sąsiadującymi komórkami. Nowością jest tutaj wykazanie, że całe fizyczne organelle przemieszczają się pomiędzy komórkami. Dwie różne rośliny mogą wymienić organelle, mówi Charles Melnyk z Uniwersytetu Nauk Rolniczych w Uppsali. Szczepienie roślin jest stosowane co najmniej od czasów starożytnego Rzymu. Technika ta pozwala np. młodym roślinom na wcześniejsze owocowanie i poprawia ich odporność. Do zaszczepienia może też dojść w sposób naturalny. Przed około dekadą Ralph Bock z Instytutu Molekularnej Fizjologii Roślin, zaszczepił dwa gatunki tytoniu, a następnie zsekwencjonował geny rośliny z obu stron modzela, czyli miejsca połączenia roślin. Okazało się, że rośliny wymieniły całe genomy chloroplastów. Tego się nie można było spodziewać, mówi Pal Maliga, genetyk roślin z Rutgers University, który niezależnie znalazł dowody na transfer chloroplastów i mitochondriów. Komórki roślinne otoczone są sztywnymi ścianami, więc wyobrażałem sobie komórki roślinne jako cytoplazmę w klatce, z której nie może się wydostać, mówi Maliga. Dowody na wymianę dużej ilości materiału genetycznego stanowiły się prawdziwą zagadkę dla specjalistów. Jedynymi znanymi otworami w ścianie komórek roślinnych były niewielkie plazmodesmy, pomosty o średnicy około 0,05 mikrometra, dzięki którym sąsiadujące komórki mogą wymieniać proteiny i molekuły RNA. Tymczasem typowy chloroplast ma zaś średnicę około 5 mikrometrów. Jest więc zdecydowanie zbyt duży, by przedostać się przez plazmodesmę. Zagadkę udało się rozwiązać, gdy Bock rozpoczął współpracę z Alexandrem Hertlem, który specjalizuje się w obrazowaniu komórek w czasie rzeczywistym. Najpierw naukowcy zauważyli, że otwory w komórkach mogą mieć średnicę nawet 1,5 mikrometra. To jednak nadal zbyt mało, by przedostał się przez nie chloroplast. Naukowcy przyjrzeli się też komórkom w modzelu i wówczas zauważyli przemieszczający się chloroplast. Okazało się, że niektóre chloroplasty mogą zmieniać się w bardziej prymitywne proto-plastydy, których średnica może wynosić jedynie 0,2 mikrometra. Naukowcy ze zdumieniem obserwowali, jak takie proto-plastydy przemieszały się się w kierunku właśnie odkrytych większych otworów w ścianach komórkowych. Przeciskały się się przez nie i powracały do normalnych rozmiarów dla chloroplastów. Hertle przyznaje, że naukowcy nie rozumieją dobrze metamorfozy chloroplastów, jednak wydaje się, że jest to reakcja na niedobór węgla i zmniejszoną fotosyntezę. Gdy bowiem wyłączano światło, zaobserwowano aż 5-krotny wzrost transferu organelli. To, jak dobrze plastydy funkcjonują w nowej roślinie, zależy od tego, na ile rośliny są spokrewnione genetycznie. Im są sobie bliższe, tym lepiej plastydy działają. Maliga podejrzewa, że proto-plastydy mogą zawierać lub wytwarzać molekuły sygnałowe, które pomagają w leczeniu miejsca szczepienia. Wydaje się też, że powstające duże otwory w ścianach komórkowych również są efektem reakcji rośliny na szczepienie. Nie można jednak wykluczyć, że formują się też na którymś z etapów normalnego wzrostu rośliny, uważa uczony. Swoje badania naukowcy opisali na łamach Science Advances. « powrót do artykułu

DNA komórek macicy kobiet cierpiących na endometriozę wykazuje inne wzorce metylacji, niż DNA kobiet zdrowych, donoszą naukowcy z zespołu Lindy C. Giudice z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco. Być może w przyszłości te różnice w metylacji będą używane do diagnozowania endometriozy i do rozwoju zindywidualizowanych planów leczenia pacjentek, mówi doktor Stuart B. Moss. Okazało się, że nie tylko istnieją różnice w metylacji pomiędzy kobietami zdrowymi a chorymi, ale różnice te widoczne są również w zależności od stopnia rozwoju choroby, a poddane metylacji regiony kodu genetycznego w różny sposób reagują na hormony związane z cyklem menstruacyjnym. Endometrioza to choroba, w wyniku której wyściółka macicy osadza się poza macicą. Jej komórki trafiają do jajników, pęcherza, osadzają się na jelitach czy organach wewnętrznych. Jednym z głównych jej objawów jest silny ból, szczególnie podczas miesiączkowania, kiedy to również złuszcza się nieprawidłowo osadzona tkanka i dochodzi do krwawień z miejsc, w których się ona znajduje. Endometrioza często powoduje bezpłodność, dochodzi również do uszkodzeń organów wewnętrznych, poważnych zaburzeń hormonalnych i wielodniowych epizodów olbrzymiego bólu. Podczas najnowszych badań naukowcy skupili się na fibroblastach zrębu błony śluzowej macicy. Komórki te regulują pracę komórek wyściełających macicę. Uczeni porównywali metylację w różnych regionach DNA oraz sprawdzili różnice w funkcjonowaniu genów w komórkach u kobiet, które nie mają endometriozy ani żadnej innej choroby ginekologicznej z kobietami z I i IV stadium endometriozy. Zbadali również, jak przebiega proces metylacji i jak działają genu po poddaniu komórek działaniu samego estradiolu, samego progesteronu oraz mieszanki obu hormonów. Poziomy hormonów dobrano tak, by odpowiadały one ich zmianom w czasie cyklu menstruacyjnego. Uczeni stwierdzili m.in., że widoczne różnice w metylacji i funkcjonowaniu genów pomiędzy I a IV stadium endometriozy mogą oznaczać, że mamy do czynienia z dwoma różnymi podtypami, a nie różnymi stadiami rozwoju choroby. Uzyskane przez nas dane wskazują, że prawidłowa interakcja hormonów oraz wzorce metylacji DNA są kluczowe, dla normalnego funkcjonowania macicy. Zmiany, jakie zaobserwowaliśmy, mogą odgrywać kluczową rolę w rozwoju bezpłodności, która często towarzyszy endometriozie, stwierdził główny autor badań, Sahar Houshdaran. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach PLOS Genetics. « powrót do artykułu

Zespół naukowców Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem dr hab. Joanny Kowalskiej opublikował na łamach czasopisma Nucleic Acids Research artykuł opisujący syntezę i zastosowanie fluorowanych cząsteczek DNA do badań funkcji i właściwości kwasów nukleinowych z wykorzystaniem fluorowego magnetycznego rezonansu jądrowego. Publikacja ta została uznana przez recenzentów za Breakthrough Paper – artykuł przełomowy dla rozwoju nauki. Zespół naukowców z Wydziału Fizyki UW oraz Centrum Nowych Technologii UW, który tworzą: dr hab. Joanna Kowalska, dr Marcin Warmiński, prof. Jacek Jemielity oraz Marek Baranowski, opublikował na łamach prestiżowego czasopisma naukowego Nucleic Acids Research (NAR) wyniki eksperymentów dotyczące syntezy i charakterystyki oligonukleotydów znakowanych atomem fluoru na jednym z końców nici kwasu nukleinowego (DNA) oraz ich zastosowań w badaniach metodą fluorowego jądrowego rezonansu magnetycznego (19F NMR). Opisane związki stanowią nowy rodzaj sond molekularnych do prostego wykrywania różnych wariantów przestrzennych DNA (tzw. struktur drugorzędowych), takich jak fragmenty dwuniciowe (dupleksy), a także bardziej nietypowe struktury – tzw. struktury niekanoniczne (G-kwadrupleksy i i-motywy). Znakowane fluorem fragmenty DNA umożliwiają badanie tych struktur za pomocą wrażliwej na zmiany strukturalne metody, jaką jest spektroskopia 19F NMR. Publikacja badaczy Uniwersytetu Warszawskiego otrzymała od recenzentów czasopisma Nucleic Acids Research status Breakthrough Paper – artykułu przełomowego dla rozwoju nauki. Recenzenci docenili połączenie prostego i wydajnego podejścia syntetycznego, umożliwiającego otrzymanie fluorowanych cząsteczek DNA, z wykorzystaniem metody 19F NMR. Połączenie to zaowocowało opracowaniem metody badawczej o szerokim spektrum zastosowań: od śledzenia zmian strukturalnych dupleksów DNA do monitorowania oddziaływań pomiędzy kwasem nukleinowym, a białkami i małymi cząsteczkami. Rezultaty opisane w publikacji otwierają nowe możliwości w badaniach poznawczych kwasów nukleinowych, a także mogą znaleźć zastosowanie w odkrywaniu leków oddziałujących, poprzez specyficzne wiązanie, z określonymi sekwencjami lub strukturami przestrzennymi w DNA. Większość opracowywanych dotychczas leków działa poprzez oddziaływanie z białkami. Leki oddziałujące z DNA są natomiast mało selektywne, a przez to toksyczne. Opracowanie metod umożliwiających odkrywanie cząsteczek oddziałujących tylko z wybranymi sekwencjami DNA otwiera drogę do powstania leków charakteryzujących się znacznie mniejszą toksycznością – komentuje dr hab. Joanna Kowalska z Wydziału Fizyki UW, współautorka artykułu. Nucleic Acids Research to czasopismo naukowe, którego celem jest popularyzacja najwyższej jakości badań, których rezultaty oceniane są przez grono naukowców-recenzentów w zakresie biologii molekularnej i komórkowej. Status Breakthrough Paper otrzymują publikacje opisujące badania, które rozwiązują istniejący od dawna problem lub wskazują nowe możliwości i kierunki rozwoju nauki. « powrót do artykułu

Częściowo odczytane najstarsze ludzkie DNA wskazuje, że żyjący przed 800 000 lat kanibal Homo antecessor był bliżej spokrewniony z neandertalczykiem i człowiekiem współczesnym niż z H. erectus. Dotychczas nie wszyscy specjaliści zgadzali się co sklasyfikowania tego gatunku. Teraz okazuje sie, że co prawda H. antecessro miał duże zęby jak H. erectus, ale bliżej mu było do nas, denisowian czy neandertalczyków. Stanowił naszą siostrzaną linię rozwojową, ale nie był naszym bezpośrednim przodkiem. W 1994 roku archeolodzy pracujący w górach Atapuerca w Hiszpanii znaleźli skamieniałe szczątki należące do gatunku Homo, jednak niepodobne do innych znanych jego przedstawicieli. Kości nosiły ślady cięcia i celowego łamania, co wskazywało na praktyki kanibalistyczne. Największe fragmenty należały co najmniej do 6 osobników i liczyły sobie co najmniej 800 000 lat. Nowy gatunek nazwano Homo antecessor. Jako, że były to jedne z najstarszych szczątków Homo znalezionych w Europie pojawiły się sugestie, że możemy mieć do czynienia ze wspólnym przodkiem H. sapiens, H. neandertalensis i denisowian. Przed kilkoma dniami na łamach Nature ukazał się artykuł opisujący niezwykłe badania. Naukowcom udało się zsekwencjonować proteiny znalezione na szkliwie jednego z zębów i odczytać część kodu genetycznego H. antecessor. Po porównaniu tych informacji z młodszymi danymi genetycznymi innych gatunków Homo naukowcy doszli do wniosku, że DNA H. antecessor było zbyt różne, by mógł on należeć do tej samej gałęzi drzewa ewolucyjnego co człowiek współczesny, neandertalczyk i denisowianin. Jestem szczęśliwy, że nasze badania wykazały, iż Homo antecessor może być blisko spokrewniony z ostatnim wspólnym przodkiem H. sapiens, neandertalczyków i denisowian. Wyraźnie tutaj widać, że wspólne cechy dzielone przez H. antecessor z tymi homininami pojawiły się wcześniej niż dotychczas sądzono, mówi współautor badań, José María Bermúdez de Castro. Autorzy badań wykorzystali paleoprotenomikę, czyli metodę badań starożytnych protein. Za pomocą spektrometrii mas naukowcy są w stanie zidentyfikować konkretne proteiny w próbce. Jako, że organizm tworzy białka zgodnie z instrukcją zawartą w DNA, indentyfikując układ aminokwasów w białku możemy zidentyfikować też wzorzec nukleotydów w kodzie genetycznym. Paleoprotemika jest niezwykle przydatnym narzędziem, gdyż DNA dość szybko ulega degradacji. Najstarsze zsekwencjonowane ludzkie DNA pochodzi sprzed 430 000 lat. Tymczasem proteiny mogą przetrwać bardzo długo, Dzięki sekwencjonowaniu protein badano już kod genetyczny nosorożca żyjącego przed 1,77 milionem lat czy małpy sprzed 1,9 miliona lat. Proteiny pozwalają więc zajrzeć znacznie dalej w przeszłość. Jednak trafność obecnych badań jest ograniczona wielkością próbki. Jako, że zbadano proteiny tylko jednego osobnika, mamy tutaj do czynienia z najbardziej prawdopodobnym, a nie pewnym wynikiem. Różne typy komórek tworzą różne proteiny. Jeśli uda się pozyskać proteiny z innych komórek, nie tylko ze szkliwa, będziemy mieli bardziej kompletny genom H. antecessor. « powrót do artykułu

Biologicznie istotne zmiany w DNA, obserwowane u osób palących tytoń, występują też u ludzi korzystających z e-papierosów, czytamy w piśmie Epigenetics. Naukowcy z Keck Schoold of Medicine University of Southern California, zauważyli zmiany epigenetyczne w całym genomie i w jego poszczególnych częściach. Tego typu zmiany mogą doprowadzić do nieprawidłowego działania genów i są obecne u niemal wszystkich osób cierpiących na nowotwory, a także u zmagających się z innymi poważnymi problemami zdrowotnymi. Badania prowadził zespół naukowy pracujący pod kierunkiem profesora Ahmada Besaratinii. Wzięły w nich udział trzy grupy osób, które dopasowano pod względem wieku, płci i rasy. Do jednej grupy trafiły osoby, które używają wyłącznie e-papierosów, do drugiej ludzie, którzy palą wyłącznie papierosy, a w grupie kontrolne byli ludzi, którzy ani nie palili papierosów, ani e-papierosów. Od wszystkich uczestników badania pobrano krew i poszukiwano w niej dwóch czynników, o których wiadomo, że wpływają na aktywność i funkcjonowanie genów: 1) grup metylowych w specyficznej sekwencji DNA zwanej retrotranspozonem LINE1 oraz 2) grup hydroksymetylowych w całym genomie. Okazało się, że w obu grupach palaczy – zarówno używającej e-papierosów jak i tradycyjnych papierosów – doszło do znaczącego zmniejszenia poziomów obu czynników w porównaniu z grupą kontrolną. To pierwsze badania, które wykazały, że u osób używających e-papierosów występują, podobnie jak u palaczy, tego typu zmiany w ilości takiej, że można je wykryć w badaniach krwi. To nie oznacza, że u tych ludzi rozwinie się nowotwór, zastrzega Besaratinia. Jednak widzimy tutaj, że te same wykrywalne znaczniki, które widzimy w guzach nowotworowych są obecne też u ludzi palących papierosy i e-papierosy. Przyczyną takiego stanu rzeczy są prawdopodobnie substancje rakotwórcze obecne w dymie papierosowym oraz, w znacznie mniejszej ilości, w dymie z e-papierosów. W ubiegłym roku ten sam zespół naukowy badał zmiany w ekspresji genów w komórkach nabłonkowych pobranych z ust takich osób i porównywano je z grupą kontrolną. Wówczas okazało się, że u osób palących papierosy i e-papierosy występuje nieprawidłowa ekspresja wielu genów powiązanych z rozwojem nowotworów. « powrót do artykułu

Naukowcy odkryli setki gigantycznych bakteriofagów, wirusów zabijających bakterie. Okazało się, że mają one cechy przynależne żywym organizmom, co zaciera granicę pomiędzy mikroorganizmami a wirusami. Ich rozmiary i złożoność budowy dorównują strukturom, które bezspornie uznajemy za żywe. W nowo odkrytych bakteriofagach znaleziono geny typowe dla bakterii, które bakterie używają przeciwko swoim gospodarzom. Niezwykłego odkrycia dokonali uczeni z University of California, Berkeley (UCB). Najpierw pobrali oni liczne próbki z 30 różnych ziemskich środowisk, od przewodu pokarmowego wcześniaków i ciężarnych kobiet, przez tybetańskie gorące źródło, południowoafrykański bioreaktor po pokoje szpitalne, oceany, jeziora obszary położone głęboko pod ziemią. Na podstawie tych próbek utworzyli wielką bazę DNA i zaczęli ją analizować. Analiza wykazała obecność 351 różnych gatunków gigantycznych bakteriofagów. Każdy z nich miał genom co najmniej 4-krotnie dłuższy niż genom przeciętnego znanego dotychczas bakteriofaga. Rekordzistą był tutaj bakteriofag o genomie złożonym z 735 000 par bazowych. To 15--krotnie więcej niż genom przeciętnego faga. Ten genom jest bardziej rozbudowany niż genomy wielu bakterii, którymi żywią się fagi. Badamy mikrobiomy Ziemi i czasem znajdujemy coś niespodziewanego. Te gigantyczne fagi zacierają różnice pomiędzy bakteriofagami, które nie są uważane za organizmy żywe, a bakteriami i archeonami. Natura znalazła sposób na istnienie czegoś, co jest hybrydą pomiędzy tego, co uznajemy za tradycyjne wirusy, a tradycyjne żywe organizmy, mówi profesor Jill Banfield. Innym zdumiewającym odkryciem było spostrzeżenie, że w DNA tych olbrzymich fagów znajdują się fragmenty CRISPR, czyli systemu używanymi przez bakterie do obrony przed bakteriofagami. Prawdopodobnie gdy fag wprowadza swoje DNA do wnętrza bakterii jego system CRISPR zwiększa możliwość bakteryjnego CRISPR, prawdopodobnie po to, by lepiej zwalczać inne fagi. Te fagi tak przebudowały system CRISPR, który jest używany przez bakterie i archeony, by wykorzystać go przeciwko własnej konkurencji i zwalczać inne fagi, mówi Basem Al-Shayeb, członek zespołu badawczego. Okazało się również, że jeden z nowo odkrytych fagów wytwarza proteinę analogiczną do Cas9, proteiny wykorzystywanej w unikatowej technologii edycji genów CRISPR-Cas9. Odkrywcy nazwali tę proteinę Cas(fi), gdyż grecką fi oznacza się bakteriofagi. Badając te wielkie fagi możemy znaleźć nowe narzędzia, które przydadzą się na polu inżynierii genetycznej. Znaleźliśmy wiele nieznanych dotychczas genów. Mogą być one źródłem nowych protein dla zastosowań w przemyśle, medycynie czy rolnictwie, dodaje współautor badań Rohan Sachdeva. Nowe odkrycie może mieć też znaczenie dla zwalczania chorób u ludzi. Niektóre choroby są pośrednio wywoływane przez fagi, gdyż fagi są nosicielami genów powodujących patogenezę i antybiotykooporność. A im większy genom, tym większa zdolność do przenoszenia takich genów i tym większe ryzyko, że takie szkodliwe geny zostaną przez fagi przeniesione na bakterie żyjące w ludzkim mikrobiomie. Jill Banfield od ponad 15 lat bada różnorodność bakterii, archeonów i bakteriofagów na całym świecie. Teraz, na łamach Nature, poinformowała o zidentyfikowaniu 351 genomów bakteriofagów o długości ponad 200 kilobaz. To czterokrotnie więcej więc długość genomu przeciętnego bakteriofaga. Udało się też określić dokładną długość 175 nowo odkrytych genomów. Najdłuższy z nich, i absolutny rekordzista w świecie bakteriofagów, ma 735 000 par bazowych. Uczeni sądzą, że genomy, których długości nie udało się dokładnie ustalić, mogą być znacznie większe niż 200 kilobaz. Większość z genów nowo odkrytych bakteriofagów koduje nieznane białka. Jednak naukowcom udało się zidentyfikować geny kodujące proteiny niezbędne do działania rybosomów. Tego typu geny nie występują u wirusów, a u bakterii i archeonów. Tym co odróżnia cząstki nie będące życiem od życia jest posiadanie rybosomów i związana z tym zdolność do translacji białek. To właśnie jedna z najważniejszych cech odróżniających wirusy od bakterii, czyli cząstki nie będące życiem od organizmów żywych. Okazuje się, że niektóre z tych olbrzymich fagów posiadają znaczną część tej maszynerii, zatem nieco zacierają te granice, przyznaje Sachdeva. Naukowcy przypuszczają, że olbrzymie fagi wykorzystują te geny do pokierowania bakteryjnymi rybosomami tak, by wytwarzały kopie protein potrzebnych fagom, a nie bakteriom. Niektóre z tych fagów posiadają tez alternatywny kod genetyczny, triplety, które kodują specyficzne aminokwasy, co może zmylić bakteryjne rybosomy. Jakby tego było mało, nowo odkryte bakteriofagi posiadają geny kodujące różne odmiany protein Cas. Niektóre mają też macierze CRISPR, czyli takie obszary bakteryjnego genomu, gdzie przechowywane są fragmenty genomu wirusów, służące bakteriom do rozpoznawania i zwalczania tych wirusów. Uczeni stwierdzili, że fagi z wielkimi genomami są dość rozpowszechnione w ekosystemach Ziemi. Ich obecność nie ogranicza się do jednego ekosystemu. Odkryte wielkie fagi zostały przypisane do 10 nowych kladów. Każdy z nich posiada w nazwie słowo „wielki” w języku jednego z autorów badań. Te nowe klady to Mahaphage (z sanskrytu), Kabirphage, Dakhmphage i Jabbarphage (z arabskiego), Koydaiphage (japoński), Biggiephage (angielski z Australii), Whopperphage (angielski z USA), Judaphage (chiński), Enormephage (francuski) oraz Keampephage (duński). « powrót do artykułu

W DNA mieszkańców Afryki znaleziono zadziwiająco dużo DNA neandertalczyków. Odkrycie zaskoczyło naukowców, gdyż neandertalczycy nie mieszkali w Afryce. Jednak z najnowszych badań dowiadujemy się, że ich kod genetyczny trafił na Czarny Ląd wraz z migrującymi tam Homo sapiens. Stwierdzenie, że przepływ genów od neandertalczyków jest widoczny u wszystkich współczesnych ludzi, zarówno poza Afryką jak i w samej Afryce, to nowe odkrycie, mówi antropolog Michael Petraglia z Instytutu Historii Człowieka im. Maxa Plancka. Nowe badania, których wyniki opublikowano w piśmie Cell, mogą też wyjaśnić inną tajemnicę – dlaczego wśród mieszkańców Azji Wschodniej jest więcej DNA neandertalczyków niż u Europejczyków. Wiemy, że H. sapiens wyszedł z Afryki, w Eurazji krzyżował się z neandertalczykami, a później część z tej populacji trafiła do Afryki. Dotychczas jednak sądzono, że migracja ta przyniosła ze sobą jedynie ledwie zauważalny ślad DNA neandertalczyków. Sądzono, że – generalnie rzecz ujmując – w Afryce DNA neandertalczyków niemal nie występuje. Joshua Akey z Princeton University, chcąc sprawdzić to przypuszczenie, porównał zsekwencjonowany w 2013 roku genom neandertalczyka z gór Ałtaj, z 2504 genomami współczesnych ludzi z całego świata. Genomy te reprezentowały m.in. 5 subpopulacji z Afryki. Z badań wynika, że przeciętny mieszkaniec Afryki ma znacznie więcej neandertalskiego DNA niż dotychczas sądzono. To aż 17 megabaz (Mb), czyli 0,3% genomu. Znaleziono też wskazówki, że część neandertalskich genów mogło podlegać selekcji już po trafieniu na teren Afryki. To m.in. geny odpowiedzialne za wzmocnienie układu odpornościowego i ochronę przed promieniowaniem ultrafioletowym. Badania Akeya są zgodne z oczekującymi na publikację badaniami Sarah Tishkoff, genetyk ewolucyjnej w University of Pennsylvania. Również ona zauważyła większy niż spodziewany odsetek neandertalskiego DNA w Afryce. Model, który najlepiej wyjaśnia obecność takiej ilości DNA neandertalczyków w Afryce mówi, że połowa z tego genomu trafiła na czarny ląd gdy dotarli tam mieszkańcy Europy. Ludzie ci od tysięcy lat krzyżowali się z neandertalczykami, a do Afryki przybyli przed 20 000 lat. Model ten stwierdza również, że pozostała część genomu wspólnego dla Afrykańczyków i neandertalczyka z Ałtaju może nie być genomem neandertalskim. Może bo być genom wczesnych H. sapiens pochodzący z nieudanej migracji z Afryki na Bliski Wschód, która miała miejsce ponad 100 000 lat temu. Genom ten zachował się u mieszkańców Afryki i Eurazji, a nieudana migracja doprowadziła do jego pojawienia się u neandertalczyków. Badania Akeya mogą też wyjaśniać inną tajemnicę. Jak zauważyła biolot Kelley Harris z University of Washngton, dotychczasowe badania wskazywały, że mieszkańcy Azji Wschodniej mają o 20% więcej DNA neandertalczyków niż Europejczycy. Było to zaskakujące, gdyż szczątki neandertalczyków są znajdowane przede wszystkim w Europie, a więc to mieszkańcy Starego Kontynentu powinni mieć z nimi więcej wspólnego. Dotychczas naukowcy sądzili, że wspólne dla Europejczyków i Afrykańczyków sekwencje neandertalskiego DNA mają współczesne pochodzenie, więc nie brali ich pod uwagę. Skoro jednak wiemy, że jest to stare DNA, wprowadzone do Afryki już przed 20 000 lat, należy brać je pod uwagę. A jeśli nie będziemy go eliminowali z obliczeń to okaże się, że mieszkańcy Europy i Azji odziedziczyli po neandertalczykach niemal taką samą – 51 i 55 Mb – ilość DNA. To przekonujące i eleganckie wyjaśnienie, mówi Harris. « powrót do artykułu