Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Naukowcy z New York Medical College odkryli, dlaczego ptaki, w przeciwieństwie do ssaków, nie są w stanie wydajnie wytwarzać ciepła w tkance tłuszczowej. Być może odkrycie to nie byłoby tak pasjonujące gdyby nie fakt, że przyczyna tego zjawiska może być zarazem jednym z powodów... wyginięcia dinozaurów.

Ludzie, podobnie jak pozostałe ssaki, wytwarzają w swoich organizmach dwa rodzaje tkanki: żółtą i brunatną. Pierwsza z nich jest dobrze znana wszystkim - to w niej odkłada się nadmiar energii zmagazynowanej w postaci cząsteczek tłuszczu. Drugi typ tkanki tłuszczowej ma inną funkcję. Zachodzi w niej produkcja białka zwanego termogeniną, należącego do grupy tzw. rozprzęgaczy. Ich rola polega na blokowaniu powstawania związków wysokoenergetycznych, które mogłyby zostać następnie zużyte jako nośnik energii. Zamiast tego dochodzi do rozproszenia energii w postaci ciepła. Z tego powodu nie powinien dziwić fakt, że najwięcej brunatnej tkanki tłuszczowej wytwarzają organizmy narażone na wychłodzenie, przede wszystkim niedźwiedzie brunatne. U ludzi brunatna tkanka tłuszczowa występuje u noworodków oraz - w znacznie mniejszej ilości - u dorosłych.

Gen kodujący termogeninę zwany jest UCP1. Stwierdzono, że choć występuje on u ssaków, u ptaków został w drodze ewolucji wyeliminowany. Podobna sytuacja ma miejsce u jaszczurek. Porównanie tych danych z danymi na temat historii ewolucji kolejnych gatunków wykazało, że do usunięcia wspomnianego genu niemal na pewno doszło u wspólnego przodka jaszczurek i ptaków. Wiadomo także, że ten sam przodek w drodze ewolucji dał początek linii rozwojowej dinozaurów. Oznacza to, że najprawdopodobniej także te wielkie gady były pozbawione zdolności syntezy termogeniny. Gdyby rzeczywiście tak było, oznaczałoby to znacznie wyższą podatność na spadek temperatury otoczenia, np. w wyniku pojawienia się na niebie gęstych chmur po uderzeniu w powierzchnię Ziemi meteorytu.

Szczegóły wykonanych badań opisano w najnowszym numerze czasopisma BMC Biology.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
odkryli, dlaczego ptaki, w przeciwieństwie do ssaków, nie są w stanie wydajnie wytwarzać ciepła w tkance tłuszczowej

 

Bo codziennie chodzą ubrane w kombinezon z pierza 8)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jak przykryjesz żółwia kołdrą to go za bardzo nie ogrzejesz. Sama izolacja termiczna nie daje nic.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Końcowa teza artykułu zdaje sie nie mieć sensu. Ptaki jakoś nie wyginęły w K-T, podobnie zresztą jak jaszczurki ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ale termogenina nie jest genem stałocieplności! Ona jedynie jakby wspomaga to zjawisko, tzn. jest w stanie intensywnie wytwarzać ciepło w sytuacji zagrożenia wychłodzeniem.

 

Ptaki mogły nie wyginąć, bo mają naturalną, stałą temperaturę ciała około 40-42 stopni Celsjusza (przynajmniej te żyjące obecnie). Jaszczurki są ciekawsze, bo ciężej wyjaśnić ich przeżycie. Być może przeżyły dlatego, że po prostu potrzebowały mniej jeść, a większe gady po prostu padły z głodu? Tego nie wiem.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Jak przykryjesz żółwia kołdrą to go za bardzo nie ogrzejesz. Sama izolacja termiczna nie daje nic.

 

Zgoda ale warunkiem jest brak ruchu, jak się zacznie ruszać to się przegrzeje. 8)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Tak, a szczególnie, gdy przebiegnie maraton londyński. Przypominam, że rozmawiamy o żółwiach.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Każdy ruch jest związany z wydzielaniem ciepła, nawet  jak żółwik będzie kręcił głową. Stałocieplność bez futra , pierza itd. wymaga osobnego mechanizmu i sporo energii. 8)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Zmieniasz temat. Wyszliśmy od Twojego stwierdzenia, że ptak nie wytwarza termogeniny, bo ma pierze. A to wcale nie jest prawdą. Tylko tyle chciałem napisać.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
restabilizacja przemian genotorowych.

Jednostka ZEROPOLARNA [względem poziomu nasycenia oktetu= 13,530861]±

 

Chcesz powiedzieć względem pełnego nasycenia elektronami genomu??

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Proszę o deskodyfikację pojęcia "meridany"

 

Sieć kanałów zbudowanych z subtelnej substancji okrywająca od zewnątrz biologiczny żyjący organizm wymieniana w tradycji Chinskiej medycyny naturalnej. 8)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
proszę o wyskalowanie pojęcia RODZAJ

 

To co stanowi cechę wspólną różnych przedmiotów ,istot , związków itd.  coś co może stanowić podstawę do odróżnienia od pozostałych (rozpoznania) jest nazywane rodzajem (np: kolor, kształt , możliwości techniczne, budowa wewnętrzna , własności chemiczne , itd... ).

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Zatem: WSZYSTKO jest jednego RODZAJ'u ?

 

To zależy wg. czego podział na rodzaje zachodzi . Jeśli podzielimy wg. duch i materia to oficjalnie wszystko jest z materii (składającej się 2 rodzajów z 16 (teoretycznie możliwych))

Dla Duch brak oficjalnego naukowego wyjaśnienia (a wiec dla nauki nie istnieje) jest kwestią dowierzania ;D.

 

Na poziomie ogólnym ta materia jest dzielona na wiele rodzajów (praktycznych podziałów) w celach komunikacji między ludzkiej.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Być może z pewnością ku czemuś zmierzamy.

 

Niewątpliwie. Ku śmierci.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
SKLASYFIKUJMY POJĘCIE KLASYCZNE "RODZAJ".

 

Nazwa tego hasła odnosi się do więcej niż jednego pojęcia.

rodzaj - jedna z kategorii systematycznych

rodzaj - kategoria gramatyczna

rodzaj literacki - jednostka systematyki literackiej

rodzaj - polski odpowiednik angielskiego "gender" w naukach społecznych

 

Rodzaj (biologia)

Z Wikipedii

Rodzaj (łac. genus) - obowiązkowa kategoria systematyczna, której nazwa wchodzi w skład nazwy gatunkowej i jest niezbędna do jednoznacznego jego określenia. Do rodzaju zaliczany jest gatunek lub monofiletyczna grupa gatunków (Wiley, 1981).

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Jednostka ZEROPOLARNA [względem poziomu nasycenia oktetu= 13,530861]±

 

Jednostka ZEROPOLARNA [względem poziomu nasycenia oktagonalnego heksadrafu=13,530864198?]

 

13,530861 jest różne od 13,530864198

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Dr Krzysztof Deoniziak z Uniwersytetu w Białymstoku (UwB) zbada u ptaków ciche dźwięki o niskiej amplitudzie. Naukowiec podkreśla, że dotąd badania nad ptasim śpiewem skupiały się na strukturze akustycznej i funkcji głośnych dźwięków o wysokiej amplitudzie. Dźwięki te są słyszalne z dużych odległości i pełnią kluczowe w życiu zwierząt funkcje, [takie] jak wabienie partnera, obrona zasobów czy utrzymywanie interakcji socjalnych.
      Dr Deoniziak opowiada, że dźwięki o niskiej amplitudzie, które znajdują się w repertuarze wielu gatunków zwierząt, zwykle wiążą się z zachowaniami godowymi, agresywnymi interakcjami czy sygnalizacją zagrożenia. Nie jest jasne, dlaczego dobór naturalny promował ewolucję sygnałów o niskiej amplitudzie w tak wielu różnych kontekstach i dlaczego zwierzęta decydują się komunikować w ten szczególny sposób.
      W ramach projektu zostaną zbadane gatunki ptaków zamieszkujące siedliska/ekosystemy różniące się uwarunkowaniami akustycznymi, np. łąki i lasy. Zaplanowano eksperymenty typu playback, polegające na odtwarzaniu na terytorium samca specjalnie przygotowanego śpiewu. Przyglądając się reakcjom głosowym i innym zachowaniom ptaków-odbiorców, dr Deoniziak chce sprawdzić, czy cichy śpiew spełnia wszystkie kryteria definiujące sygnały jako agresywne. Reakcje wokalne zostaną zarejestrowane za pomocą macierzy mikrofonowej, a odpowiedzi wizualne (ruchy) za pomocą kamer 4K.
      Jak tłumaczy dr Deoniziak, uzyskane wyniki pozwolą lepiej zrozumieć sygnalizację dźwiękową u ptaków, mechanizmy zapewniające wiarygodność sygnału [...], a także ewolucję komunikacji za pomocą sygnałów o niskiej amplitudzie u różnych grup zwierząt.
      W ramach projektu zostanie zbadana struktura akustyczna cichego śpiewu. W komunikacie UwB zaznaczono, że należy też ustalić, w jakim stopniu taka sygnalizacja jest wykorzystywana u ptaków podczas zachowań agonistycznych, czyli agresywnych, związanych z odstraszaniem, demonstracją siły lub np. wycofaniem się z konfrontacji.
      Oprócz tego naukowiec z Wydziału Biologii UwB zamierza się zająć hipotezą, zgodnie z którą choć cichy śpiew pojawia się w agresywnym kontekście, sam w sobie nie jest jednak sygnałem agresywnym. Hipoteza ta mówi nam, że cichy śpiew jest wykorzystywany przez terytorialne samce jako taktyczna zagrywka, aby upewnić się, czy rywal, który niedawno był obecny na „cudzym” terytorium, ciągle na nim przebywa. W ten sposób terytorialne samce próbują wywołać u rywala reakcję, aby go zlokalizować i poznać jego intencje - tłumaczy uczony.
      Projektowi pt. „Cicha groźba czy wabik? Określenie funkcji sygnałów o niskiej amplitudzie wykorzystywanych przez ptaki podczas zachowań agonistycznych” przyznano finansowanie w ramach konkursu SONATA 18.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Turbiny wiatrowe zabijają wiele ptaków. Opublikowane w 2021 roku przez American Bird Conservancy szacunki mówią, że tylko w USA w wyniku kolizji z turbinami ginie około 1,17 milionów ptaków rocznie. To co prawda kilkadziesiąt razy mniej niż liczba ptaków zabijanych przez samochody i kilkaset razy mniej niż zabijają koty, jednak wraz z rozwojem energetyki wiatrowej należy spodziewać się wzrostu liczby ptasich ofiar turbin wiatrowych. Zdaniem Grahama Martina z University of Birmingham i Alexa Banksa z Natural England, problemu tego można uniknąć – przynajmniej w przypadku ptaków morskich – malując turbiny w biało czarne pasy.
      Wzrok ptaków morskich nie ewoluował z uwzględnieniem istnienia stałych przeszkód nad powierzchnią wody. Naukowcy zwracają uwagę, że obecnie turbiny wiatrowe malowane są na biało po to, by były one jak najmniej widoczne dla ludzi na tle nieba. Jednak dla ptaków to śmiertelne zagrożenie. Biały kolor jest często słabo widoczny zarówno na tle nieba jak i wody. Zmiana koloru turbin mogłaby spowodować, że ptaki będą je dobrze widziały. Należałoby znaleźć taki kolor, który będzie dobrze dla nich widoczny w różnych warunkach oświetleniowych i przy różnym kolorze nieba czy wody.
      Martin i Banks powołują się na eksperyment przeprowadzony w Norwegii, który został opisany w literaturze naukowej w 2020 roku. W eksperymencie wykorzystano cztery umieszczone na lądzie turbiny. Jedną z łopat każdej z nich pomalowano na czarno. Reszta turbiny była biała. To wystarczyło, by liczba zabitych ptaków zmniejszyła się podczas 10-letnich badań aż o 70%. Wśród badanych 19 gatunków ptaków największy spadek liczby zabitych osobników zaobserwowano wśród bielików. Jastrzębiowate najbardziej skorzystały na przemalowaniu turbin prawdopodobnie dlatego, że ich wzrok jest słabo przystosowany do patrzenia na wprost podczas polowania. Co ciekawe, przez te 10 lat w wyniku kolizji z turbiną zginęła tylko 1 mewa.
      Brytyjscy naukowcy, bazując na tym i wcześniejszych badaniach oraz na wiedzy z zakresu widzenia ptaków, mówią, że wspomniany wynik 70% jeszcze można poprawić. Większość ptaków nie widzi zbyt wielu szczegółów, szczególnie w porównaniu z ludźmi, więc to nie może być skomplikowany wzór, mówi Martin. Do wielu zderzeń dochodzi w słabym świetle, więc proponowany wzór musi być widoczny w ciemności. Musi odznaczać się też wysokim kontrastem, by był dobrze widoczny zarówno przy pochmurnym niebie, jak i w pełnym słońcu. Dlatego też najlepszym wyborem są biało-czarne pasy.
      Naukowcy nie przetestowali jeszcze swojego pomysłu. Mają jednak nadzieję, że znajdą się producenci turbin, którzy zdecydują się na wdrożenie ich pomysłu. Tym bardziej, że to łatwa w zastosowaniu i tania metoda. Warto spróbować, tym bardziej, że ptaki morskie mają niewiele młodych i powoli dojrzewają, więc zmniejszenie liczby zabitych zwierząt o setki tysięcy rocznie będzie miało olbrzymi wpływ na ich populację.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Zespół dr. Krzysztofa Deoniziaka z Uniwersytetu w Białymstoku (UwB) przeprowadził pierwsze w Polsce badania dot. spożycia mikroplastiku przez ptaki. Naukowcy zbadali dwa gatunki: kosa i śpiewaka. Okazało się, że mikroplastik znajdował się w przewodzie pokarmowym wszystkich zbadanych zwierząt.
      Niestety, obecnie produkowane tworzywa sztuczne nie ulegają biodegradacji w rozsądnym czasie w warunkach naturalnych. Ulegają za to rozpadowi i degradacji do mikroskopijnych cząstek określanych jako mikroplastiki (mniejsze niż 5 mm w jednym wymiarze) i dalej do nanoplastików (mniejsze niż 0,1 μm) - tłumaczy dr Deoniziak. Cząstki te stopniowo akumulują się w środowisku i stanowią problem dla żyjących w nim organizmów, poczynając od roślin i małych bezkręgowców, a kończąc na nas samych, ludziach. Ostatnie badania wykazały, że mogą utrudniać i uniemożliwiać poruszanie się, a po połknięciu mogą powodować uszkodzenia i niedrożność przewodów pokarmowych, co może prowadzić do zaburzeń łaknienia czy śmierci – dodaje.
      Większość badań dotyczących mikroplastiku prowadzona jest w środowiskach wodnych. Problem zanieczyszczenia lądów nie jest tak dobrze zbadany, mimo że istnieją dane sugerujące, iż jest on bardzo poważny. Mikroplastik znaleziono na Antarktydzie czy w Himalajach.
      Poznanie skali zanieczyszczenia lądów mikroplastikiem wymaga stworzenia wielkoobszarowych programów monitoringu różnych ekosystemów. Mogą w tym pomóc ptaki. Zwierzęta te są wykorzystywane jako wskaźniki bioróżnorodności, zanieczyszczeń i zmian środowiskowych. Najlepsze w tym celu byłyby gatunki występujące na obszarach całych kontynentów i w różnych środowiskach, od centrów miast po obszary naturalne.
      Dlatego też zespół doktor Deoniziaka wybrał przedstawicieli drozdowatych – kosa i śpiewaka. Drozdy wydają się być potencjalną grupą ptaków, która może być wykorzystana jako wskaźnik zanieczyszczenia mikroplastikiem w ekosystemach lądowych. To dlatego, że mają wyjątkowo lądowy tryb życia, szeroki zasięg występowania wielu gatunków, a także ze względu na rolę, którą pełnią w środowisku. Do badań wykorzystaliśmy ptaki, które zginęły w wyniku kolizji z infrastrukturą antropogeniczną, taką jak budynki, ekrany akustyczne, linie wysokiego napięcia. Ptaki były zbierane przez członków zespołu oraz wolontariuszy, w ramach projektów monitoringu przyrodniczego oraz nauki obywatelskiej (tzw. citizen science) w różnych miejscach województwa podlaskiego, wyjaśnia naukowiec.
      Uczeni przeanalizowali układ pokarmowy 16 kosów i 18 śpiewaków. U wszystkich zwierząt znaleziono mikroplastik. W sumie połknęły one 1073 kawałków. Były to głównie włókna o wielkości mniejszej niż 1 mm. Większość była przezroczysta, co sugeruje, że pochodził on z folii do pakowania lub plastiku jednorazowego użytku. U każdego śpiewaka znaleziono średnio 40 kawałków mikroplastiku, a u kosa – 21. Średnia liczba mikroplastiku stwierdzona w przewodach pokarmowych naszych drozdów była zatem wyższa niż wykazana dla któregokolwiek z wcześniej badanych gatunków ptaków lądowych, a także wyższa niż podawana dla ptaków morskich, komentuje dr Deoniziak.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Pomoc ptakom często kojarzy z dokarmianiem zimą. Należy jednak pamiętać, że podczas upalnego lata bardzo ważny jest dostęp do wody. W European Zoological Journal ukazał się jakiś czas temu artykuł pt. „Summer water sources for temperate birds: use, importance, and threats”, którego autorzy sprawdzali, jakie miejsca ptaki wykorzystują do wodopoju i kąpieli.
      Lato to dla licznych młodych osobników czas tuż po opuszczeniu gniazda. Ptasi rodzice są zaś zmęczeni prokreacją i opieką nad potomstwem (aktywnością rozrodczą). Zważywszy że już wczesną jesienią wiele gatunków czeka wędrówka na zimowiska, trzeba najpierw odpocząć i nabrać sił. Nic więc dziwnego, że w upalne dni tak ważny jest dostęp do wody.
      Wody jest niestety jest coraz mniej, zwłaszcza w miastach, gdzie w wielu miejscach króluje najzwyczajniej betonoza. Dlatego też chcieliśmy zobaczyć, jakie miejsca ptaki wykorzystują do wodopoju i kąpieli. Prace miały charakter wielkoprzestrzenny i objęły teren całej Polski, a w zbieranie materiałów było zaangażowanych kilkanaście osób z wielu instytucji - opowiada prof. Piotr Tryjanowski z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu (UPP).
      Sporym zaskoczeniem było to, jak wiele gatunków korzysta z drobnych pojników. Łącznie stwierdziliśmy bowiem 2335 ptaków, aż z 51 gatunków – dodaje prof. Łukasz Jankowiak z Uniwersytetu Szczecińskiego, który odpowiadał za archiwizację i analizę danych.
      Prof. Jacek J. Nowakowski z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie wyjaśnia, że prace zespołu są kolejnym przyczynkiem do zrozumienia, jak ptaki reagują na wysokie temperatury.
      Ptaki cechują się wysoką temperaturą ciała (sięga ona nawet 44°C). Gdy jest gorąco, regulacja temperatury odbywa się przede wszystkim przez parowanie wody, co oznacza, że musi ona być dostępna w środowisku. Kluczem jest nie tylko obecność wody, ale też bezpieczeństwo miejsca picia i kąpieli. Ptaki są naprawdę niezwykle plastyczne w odnajdowaniu i wykorzystywaniu zasobów wodnych. Za pojnik czy miejsce kąpieli może służyć miska z wodą, kałuża w lesie czy na polu, fontanna, woda cieknąca z węża ogrodowego, kranu czy pompy - mówi prof. Tryjanowski.
      Autorzy badań zauważyli, że wśród wyróżnionych typów pojników pojniki o cechach kojarzących się z naturalnymi źródłami wody - a więc kałuże, zbiorniki przeciwpożarowe czy otoczenie fontann - były przez ptaki wybierane chętniej od pojników wystawionych przez człowieka, np. misek czy kuwet. Wg naukowców, można to próbować wyjaśnić większą ilością wody w pojnikach pierwszego rodzaju; niewykluczone jednak, że woda w mniejszych pojnikach po prostu szybciej się nagrzewa i/lub brudzi, a korzystanie z nich wiąże się też z większym zagrożeniem drapieżnictwem. Warto zwrócić uwagę, że na miejskich osiedlach odnotowano np. pojniki ustawione w pobliżu pojemników z jedzeniem dla psów u kotów. Jak można się domyślić, ptaki boją się korzystać z takiego źródła wody.
      Naukowcy ustalili, że ptakom korzystającym z pojników zagraża kilka rodzajów (grup) niebezpieczeństw. W przypadku kałuż na poboczach problemem są, oczywiście, szybko poruszające się auta. Pojnik może też wyschnąć. Oprócz tego mówi się o narastającym problemie drapieżnictwa.
      Przyszłe badania pozwolą zapewne dokładniej określić rolę małych zbiorników wodnych podczas upałów, ale autorzy artykułu z European Zoological Journal już teraz dają miłośnikom ptaków parę wskazówek. [...] Warto w ogrodzie, a nawet na balkonie postawić pojnik dla ptaków, oddalić go od miejsc dokarmiania domowych pupili, zadbać o czystość i bezpieczeństwo pojnika, a obserwacje ptaków z niego korzystających będą fantastycznym przeżyciem estetycznym. Przy okazji można sięgnąć po zeszyt ćwiczeń prof. Tryjanowskiego i dr. n. med. Sławomira Murawca „Analiza szczegółów i dostrzeganie całości” [PDF].

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Szybką i bezbłędną klasyfikację białek, wykrywanie w nich miejsc wiążących potencjalne leki, identyfikowanie białek występujących na powierzchni wirusów, a także badania np. RNA, umożliwia nowe narzędzie bioinformatyczne opracowane przez naukowców z Wydziału Biologii UW.
      BioS2Net, czyli Biological Sequence and Structure Network, jest zaawansowanym algorytmem wykorzystującym uczenie maszynowe, pozwalającym na klasyfikację nowo poznanych białek nie tylko na podstawie podobieństwa sekwencji aminokwasowych, ale także ich struktury przestrzennej. Publikacja na jego temat ukazała się na łamach pisma International Journal of Molecular Sciences.
      Narzędzie opracował zespół kierowany przez dr. Takao Ishikawę z Zakładu Biologii Molekularnej Wydziału Biologii UW we współpracy z naukowcem z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW. Jak mówią sami autorzy, jego głównym zastosowaniem jest usprawniona klasyfikacja białek, ponieważ obecnie stosowany system klasyfikacji strukturalnej opiera się na żmudnej pracy polegającej na porównywaniu struktur nowych białek do tych już skategoryzowanych.
      Istnieje co prawda jego zautomatyzowany odpowiednik, jednak jest on bardzo restrykcyjny i bierze pod uwagę wyłącznie podobieństwo sekwencji białek, całkowicie pomijając ich strukturę. Takie narzędzie jak BioS2Net potencjalnie ma szansę znacząco usprawnić cały proces – wyjaśnia dr Ishikawa. Dodatkowo opracowana przez nas architektura może zostać użyta (po niewielkich przeróbkach) do innych zadań, niekoniecznie związanych z klasyfikacją. Przykładowo można by jej użyć do wykrywania w białku miejsc wiążących potencjalne leki lub do identyfikacji białek występujących na powierzchni wirusów.
      Można sobie np. wyobrazić sytuację, w której dotychczas zaklasyfikowane do innych grup białka, dzięki zastosowaniu BioS2Net zostaną skategoryzowane jako bardzo podobne do siebie pod względem budowy powierzchni, mimo innego zwinięcia łańcucha białkowego wewnątrz struktury. I wówczas niewykluczone, że cząsteczka oddziałująca z jednym białkiem (np. jako lek) okaże się także skutecznym interaktorem dla drugiego – wymienia dalsze potencjalne zastosowania praktyczne narzędzia dr Ishikawa. Innym ciekawym zastosowaniem mogłoby być np. wykrywanie miejsc wiążących w białkach, które mogą stanowić albo cel dla leków, albo punkt interakcji z białkiem wirusowym.
      Działanie BioS2Net opiera się na wykonywanych po sobie operacjach matematycznych, które bazują na danych o konkretnym białku. Do pracy narzędzie potrzebuje tychże danych (im więcej, tym lepiej), odpowiedniego oprogramowania zdolnego do wykonywania skomplikowanych obliczeń związanych z treningiem sieci neuronowej oraz sporej ilości czasu.
      W efekcie BioS2Net tworzy unikatową reprezentację każdego białka w postaci wektora o stałym rozmiarze. Można to porównać do czegoś w rodzaju kodu kreskowego opisującego każde z poznanych białek – tłumaczy dr Ishikawa. Narzędzie świetnie nadaje się do klasyfikacji białek na podstawie sekwencji aminokwasowej oraz struktury przestrzennej. Szczególnie istotne jest to, że można dzięki niemu wykryć białka o podobnej strukturze trójwymiarowej, ale o odmiennym „foldzie”, czyli innym sposobie zwinięcia łańcucha białkowego.
      Dotychczas stosowane metody przydzielałyby takie białka do osobnych grup. Tymczasem znane są przypadki, gdy tego typu cząsteczki pełnią podobne funkcje. I do wykrywania takich grup białek może się przydać BioS2Net – dodaje.
      Jak mówi naukowiec, nowe białka odkrywa się cały czas. Zdecydowana większość z nich, jeśli już ma opisaną strukturę przestrzenną, jest deponowana w bazie danych Protein Data Bank, do której każdy ma dostęp przez Internet. Warto jednak zwrócić uwagę, że proces odkrywania nowych białek rozpoczyna się o wiele wcześniej, już na etapie sekwencjonowania genomu. W bazach danych genomów często można spotkać się z adnotacją ’hypothetical protein’ (pol. hipotetyczne białko). Istnieją algorytmy komputerowe, które na podstawie sekwencji nukleotydowych w zsekwencjonowanym genomie przewidują obszary przypominające geny, które potencjalnie kodują informację o białkach. I takich potencjalnych białek znamy bardzo wiele. Ich funkcje można częściowo przewidzieć na podstawie podobieństwa do cząsteczek już wcześniej opisanych, ale do pełnego poznania takiej roli i mechanizmu działania często jednak należy najpierw ustalić ich strukturę, co wymaga miesięcy lub lat eksperymentów – opowiada badacz z UW.
      W przypadku białek podobna sekwencja aminokwasów z reguły przekłada się na podobną strukturę. Do niedawna był to wręcz dogmat w biologii strukturalnej. Dzisiaj jednak wiadomo – mówi dr Ishikawa – że wiele białek jest inherentnie nieustrukturyzowanych (IDP; ang. intrinsically disordered protein) albo przynajmniej zwiera w sobie tego typu rejony. Takie białka mogą przyjmować różne struktury w zależności od tego z jakimi innymi białkami w danym momencie oddziałują.
      Dodatkowo bardzo istotny jest cały kontekst, w jakim białko ulega pofałdowaniu. Przykładowo, obecność tzw. białek opiekuńczych, czy nawet samo tempo syntetyzowania białka w komórce, może mieć niemały wpływ na ostateczny jego kształt, a zatem też na funkcje. Nie zmienia to jednak faktu, że cechą fundamentalną każdego białka jest jego sekwencja aminokwasowa – podkreśla.
      A dlaczego w ogóle poznanie dokładnej budowy cząsteczki białka jest takie ważne? Autor publikacji wyjaśnia, że białka, realizując swoje zadania w komórce, zawsze przyjmują określoną strukturę. Np. jeśli chcemy zaprojektować nowy lek, który będzie oddziaływał z określonym białkiem, to fundamentalne znaczenie ma określenie struktury tego drugiego. W trakcie pandemii SARS-CoV-2 trzeba było np. określić strukturę wirusowego białka S (tzw. kolca) m.in. po to, aby można było zaproponować cząsteczkę swoiście z nim oddziałującą, a przez to zmniejszyć wydajność zakażania komórek człowieka – mówi. Podsumowując: badanie struktury białek ma ogromne znaczenie dla poznania ich funkcji i mechanizmu działania, a także innych cząsteczek z nimi oddziałujących.
      Jeśli chodzi o sam BioS2Net, to najpierw należy ściągnąć z bazy danych i przetworzyć informacje o danym białku. Przetwarzanie służy temu, aby wszystkie cechy białka, takie jak współrzędne atomów, rodzaje aminokwasów, profil ewolucyjny itd., zamienić na liczby, które będą zrozumiałe dla komputera. Każdy pojedynczy atom cząsteczki jest opisywany przez kilkadziesiąt liczb, które wyrażają wspomniane cechy.
      Następnie liczby te wprowadza się do sieci neuronowej, która analizuje każdy z atomów oraz ich najbliższych sąsiadów, biorąc pod uwagę zarówno ich ułożenie przestrzenne, jak i sekwencyjne. Kolejny etap to łączenie grup atomów w jeden „superatom”, który zawiera w sobie całą wyuczoną lokalną informację. Proces ten powtarza się do momentu aż ów „superatom” będzie zawierał zagregowane informacje o całym białku. To jest nasz kod kreskowy, który wykorzystujemy potem do klasyfikacji białka, używając standardowych sieci neuronowych – zaznacza dr Ishikawa.
      Zapytany o dokładność nowego narzędzia biolog wyjaśnia, że jeśli chodzi o wytworzenie unikatowego wektora reprezentującego poszczególne białka, to BioS2Net robi to bezbłędnie, tzn. że każde białko jest reprezentowane w jedyny możliwy sposób i żadna inna cząsteczka nie będzie opisana w taki sam sposób.
      Natomiast, gdy zastosowaliśmy BioS2Net do klasyfikacji białek, osiągnęliśmy wynik nawet 95,4 proc. trafności w porównaniu do obowiązującej klasyfikacji wg bazy danych. Oznacza to, że w ponad 95 przypadków na 100 BioS2Net był w stanie prawidłowo przyporządkować białko do danej grupy. Tutaj jednak warto wspomnieć, że ta obowiązująca klasyfikacja opiera się na podobieństwie sekwencji aminokwasowych i pomija informacje strukturalne – tłumaczy autor publikacji.
      Naukowcy podkreślają, że poza głównym zastosowaniem, czyli klasyfikacją białek, BioS2Net będzie mógł służyć także do analizowania innych cząsteczek biologicznych, w tym RNA. Uważamy, że narzędzie można by też wykorzystywać do klasyfikacji zupełnie innych danych biologicznych, np. map chromosomów w jądrze komórkowym. Właściwie to nasza architektura może być przydatna wszędzie tam, gdzie jest zdefiniowana struktura i sekwencja – mówią.
      Dr Ishikawa dodaje, że BioS2Net powstał w ramach pracy licencjackiej pierwszego autora (jego Alberta Roethla) wykonanej pod kierunkiem. Warto to podkreślić, bo to ważny sygnał, że licencjat niekoniecznie jest pracą dyplomową, którą po prostu trzeba zrobić, ale czymś, co ma potencjał naukowy i może zostać opublikowane w międzynarodowym czasopiśmie – zaznacza naukowiec.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...