25.06.2022
Blue Red Green

Болезни, в которых виновата бытовая химия

Жизнь современного человека невозможна без разных примочек - средств для мытья посуды, стекол, чистки унитаза. Порошки, спреи, гели… Они все делают наш быт удобнее. Но мало кто задумывается о том, что за эту приятную простоту мы часто платим своим здоровьем.

Аллергии непонятного происхождения, кожные заболевания, повреждения дыхательных путей, гипертония - это только малая часть проблем, которые возникают из-за интенсивного использования бытовой химии. Каждый день мы контактируем более чем с 500 различными химическими соединениями, и все они так или иначе влияют на наше самочувствие.

- Самые опасные в доме - все средства в виде спреев и стиральные порошки, - отмечает токсиколог, ассистент кафедры токсикологии и аналитической химии Львовского национального медицинского университета Зофия Кубрак. - Первые вредны не только потому, что содержат различные химические соединения. Распылители создают мелкие капли, которые довольно долго могут висеть в воздухе и попадать на слизистые рта, носа, глаз, вызывая при этом раздражения и воспаления. Поэтому постарайтесь свести к минимуму использование любых аэрозолей, в том числе освежителей воздуха и дезодорантов. Если вы не можете отказаться от спреев (например, для мытья окон), обязательно экипируйтесь - надевайте резиновые перчатки, респиратор или марлевую повязку и очки. После уборки хорошенько проветрите помещение. Это не шутки. Все очень серьезно. Если вы хотите пользоваться бытовой химией - учитесь правильно защищаться.

В стиральных порошках много вредных фосфатов. Альтернатива - жидкие моющие средства, концентраты. В них нет фосфатов. Еще одна серьезная угроза - средства для мытья посуды. Там много вредных веществ, которые остаются на тарелках, сколько бы вы ее ни полоскали. Обязательно пользуйтесь перчатками, это уменьшит риск развития аллергии и дерматитов.

Конечно, мы не предлагаем выбросить все из ваших шкафчиков с чистящими средствами в урну. Но если в семье есть дети, люди, страдающие от аллергии, часто болеющие

ОРВИ, а также с хроническими заболеваниями, откажитесь хотя бы от средств, которые содержат хлор и его соединения, фосфаты и фосфонаты. Эти вещества самые вредные. Причем не только для здоровья, но и для экологии.

Покупая в магазинах бытовую химию, не ленитесь прочитать состав. Этикетка может о многом вам рассказать. Вот список ингредиентов, которые являются главными врагами здоровья:

Хлор и его соединения (в том числе отбеливатель sodium hypochlorite). Содержатся в средствах для очистки и дезинфекции разных поверхностей. Хлор - канцероген, может стимулировать развитие онкологической патологии. Кроме того, может также стать причиной болезней сердечно-сосудистой системы, атеросклероза, анемии, гипертонии, заболеваний кожи и волос.

Фосфаты и фосфонаты. Их много в стиральных порошках. Провоцируют аллергические реакции кожи и поражение дыхательных путей.

Анионные ПАВ. Основной ингредиент моющих средств и стиральных порошков. ПАВ (поверхностно-активные вещества) бывают трех видов: анионные, катионные и неионогенные. Анионные - наиболее опасны, так как могут вызывать иммунные расстройства, аллергию, повреждение тканей легких, мозга, печени и почек.

Нашатырный спирт часто встречается в средствах для мытья зеркал и стекол. Может раздражать слизистые глаз и дыхательных путей и к тому же вызывает головные боли.

Нитробензол. Содержится в полиролях. Канцероген. Вызывает одышку и рвоту. В большом количестве может даже привести к гибели человека.

Формальдегид. Часто используется как консервант. Канцероген. Вызывает сильное раздражение глаз, горла, кожи, дыхательных путей и легких.

МНЕНИЕ

Павел ГРИШИЛО, аллерголог, к.м.н.:

- Каждый год становится все больше людей с аллергией. И бытовая химия здесь играет не последнюю роль. Если есть аллергия на химикаты, спасет человека только здоровый оптимизм и отсутствие контакта с чистящими и моющими средствами. Такому пациенту придется даже нанимать человека, который бы убирал в доме! Другие способы просто не эффективны. Людям, страдающим от астмы, можно наводить чистоту только гелями. А те, у кого аллергический контактный дерматит, должны исключить соприкосновение с химическими веществами - использовать перчатки и защитные кремы. Хотя часто бывает, что такой дерматит возникает из-за проблем в работе каких-то органов (почек, печени, желчевыводящих путей и т.д.). Стоит вылечить основную болезнь, и проблема с кожей тоже решится.

ВАЖНО

Состав средств для мытья посуды почти такой же, как и у стирального порошка - ПАВ, ароматизаторы, красители, иногда глицерин для смягчения кожи рук, консерванты. Увы, но полностью эти химикаты вода не смывает. Специалисты отмечают, что наименьший вред приносит гель для посуды, в котором содержание ПАВ не превышает 5%.

О ЧЕМ ДОЛОЖИТ УПАКОВКА

На импортных, а также на некоторых отечественных средствах вы можете найти такие значки. Вот что они означают:

Оранжевый квадрат - раздражающий

Часто встречается на упаковках чистящих и моющих средств. Может вызывать зуд и раздражение при попадании на кожу, а также раздражать дыхательные пути.

Желтый квадрат - вредный

Можете увидеть его на растворителях, лаках и красках. Такой продукт обычно содержит токсические вещества.

tab122.jpgЕдкий

Помещается на средствах, очищающих канализационные трубы и содержащих щелочь или кислоту. Попав на кожу, может вызвать тяжелые ожоги и серьезные повреждения кожи и слизистой.

 


tab123.jpgОпасный для окружающей среды

В составе такого средства могут быть опасные соединения для живых организмов.

БУДЬ В КУРСЕ

Натуральные средства для уборки и гигиены

Уксус с легкостью справляется с удалением известкового налета в кухне и ванной. Чистый уксус смело можно использовать для мытья унитаза, а разбавленный - для мытья окон и полоскания вещей.

Перекись водорода продезинфицирует, удалит плесень и пятна с одежды.

Пемза, натертая на терке, отличный абразив, очистит даже застарелый известковый налет.

Сода - мягкий абразив, пригодный для чистки любых поверхностей, в том числе хромированных. Также она очищает и дезодорирует холодильник.

Соль также хороший абразив и антибактериальное средство к тому же. Очищает и обеззараживает разные поверхности, при этом не царапая их.

Горчица поможет смыть жир.

Сок лимона хорошо удаляет ржавчину, полирует столовое серебро, удаляет пятна с алюминия, одежды и фарфора.

Кожура цитрусовых (лимона, лайма, апельсина или грейпфрута) - хорошее средство для отбеливания разделочных досок, кухонной посуды, раковины, к тому же хороший освежитель воздуха.

Эфирные масла можно использовать для ароматизации помещений. Особенно для этих целей хороши эвкалиптовое, лавандовое, сосновое и масло чайного дерева. Однако здесь следует быть осторожными - масла частенько провоцируют аллергию.

Источник

Ожирение — враг мозга

Ожирение вредит не только фигуре. Собственно говоря, внешний вид — только вершина айсберга. А «под водой» скрыто очень многое. Так, американским ученым удалось доказать, что подростковое ожирение способно вторгаться в функции мозга, вызывая серьезные нарушения.

Есть такое невеселое понятие — МБС. Метаболический синдром сегодня поразил 35% взрослых американцев, сколько еще подобрались в нему вплотную из-за избыточного веса — в исследовании не уточняется. Ведь МБС — это не только какое-то количество лишних килограммов, но и повышенное кровяное давление, высокий уровень холестерина, а также другие факторы, слишком часто перерастающие в ишемическую болезнь сердца, диабет второго типа и даже инсульт. Исследователи предполагали: чтобы «дослужиться» до такого списка, нужно быть тучным достаточно долгое время. Также считалось, что подростковый организм лучше сопротивляется лишним килограммам, однако, согласно недавнему исследованию, оказалось, что интеллектуальные способности у тучных молодых людей ниже, чем у их стройных собратьев. Само собой разумеется, ученые сделали все, чтобы исключить влияние таких искажающих факторов, как , например, социально-экономическая картина. Подростки, принятые к рассмотрению, были в равных условиях. Они прошли ряд нейропсихологических тестов, исследование эндокринной системы и магнитно-резонансное сканирование. А потом отправились на обычное тестирование интеллектуальных способностей, включающее секции из самых разных областей знаний.

На тестировании тучные подростки продемонстрировали куда более скромный результат, чем те добровольцы, чей вес был в пределах нормы (с допустимыми небольшими отклонениями в обе стороны), Участники с МБС были менее внимательными, их интеллектуальная гибкость оставляла желать лучшего. Общие баллы по всем секциям были значительно ниже, чем у здоровых коллег. Помимо этого, обнаружилось уменьшение объёма гиппокампа, а также — сокращение микроструктурной целостности в большинстве участков белого вещества. Ученые заметили закономерность: чем дальше зашел МБС, тем серьезнее были указанные проблемы.

Ученые сделали вывод: даже несколько лет, проведенных с большим количеством «лишних кг» на плечах, способны внести неприятные коррективы в работу мозга. Теперь ученые подумывают о том, чтобы исследовать тех, кому удалось значительно похудеть, вернуться в норму и поправить здоровье.

Источник

Геном денисовского человека отсеквенирован с высокой точностью

Мы не знаем, как выглядела доисторическая девочка из Денисовой пещеры. Фаланга мизинца — это всё, что от нее осталось. Но генетические данные показали, что она, скорее всего, была темноволосой, темнокожей и кареглазой. А еще мы знаем, что в геномах коренных жителей Австралии (слева) и Новой Гвинеи (справа) сохранилось до 6% «денисовских» примесей. Изображения с сайтов farm4.static.flickr.com и assets.survivalinternational.org.

 

Геном денисовского человека, прочтенный вчерне в 2010 году, удалось отсеквенировать «набело» (с 30‑кратным покрытием) благодаря новым методам работы с древней ДНК. Анализ денисовского генома подтвердил, что сапиенсы после своего выхода из Африки скрещивались с архаичным евразийским населением — неандертальцами и денисовцами. Исследование также показало, что денисовцы были малочисленной популяцией с крайне низким уровнем генетического разнообразия. Важнейшим результатом является составление подробного каталога генетических изменений, закрепившихся у сапиенсов после их отделения от общих с денисовцами предков. Некоторые из этих изменений затронули гены, влияющие на работу нейронов и развитие мозга. Это значит, что между психикой сапиенсов и денисовцев могли быть генетически обусловленные различия.

1. От «черновика» к «чистовику»

В 2010 году были отсеквенированы ядерные геномы представителей двух вымерших человеческих популяций — неандертальцев и денисовцев (см. Геном неандертальцев прочтен: неандертальцы оставили след в генах современных людей, «Элементы», 10.05.2010;Прочтен ядерный геном человека из Денисовой пещеры, «Элементы», 23.12.2010). Оба прочтенных генома, неандертальский и денисовский, были «черновыми». Это значит, что для большинства участков генома нуклеотидную последовательность удалось восстановить на основании лишь очень небольшого количества отсеквенированных фрагментов древней ДНК. Для денисовского генома, основанного на ДНК из найденной в Денисовой пещере фаланги мизинца девочки, удалось получить «покрытие» (coverage), равное 1,9, то есть каждый участок генома был прочтен в среднем 1,9 раз. Опубликованный неандертальский геном имеет среднее покрытие около 1,3 и составлен из фрагментов ДНК трех индивидуумов. Этого достаточно, чтобы охарактеризовать геном в самых общих чертах, но слишком мало для решения многих интересных задач. В частности, по такому «черновому» геному невозможно понять, насколько отличались друг от друга гены, полученные денисовской девочкой от отца и матери, а без этих данных ничего нельзя сказать о генетическом разнообразии денисовцев и их популяционной истории.

30 августа на сайте журнала Science появилась долгожданная статья, в которой коллектив палеогенетиков, возглавляемый Сванте Пяабо из института Эволюционной антропологии им. Макса Планка в Лейпциге, сообщил, что им удалось радикально повысить качество прочтения денисовского генома. Теперь он отсеквенирован со средним покрытием 31 (99,4% нуклеотидов прочтено не менее 10 раз, 92,9% — не менее 20) и не уступает по качеству отсеквенированным геномам ныне живущих людей. Правда, это относится лишь к наиболее «осмысленной» части генома (размером в 1,86 миллиардов пар нуклеотидов из примерно трех миллиардов), в которой преобладают уникальные последовательности (а не повторы). Дело в том, что ДНК сохраняется в ископаемых костях в основном в виде коротеньких обрывков длиной в несколько десятков нуклеотидов. Если последовательность нуклеотидов в таком обрывке не уникальна, то ее нельзя «картировать», то есть привязать к какому-то конкретному месту в геноме.

Тем не менее, содержательная часть денисовского генома, к которой принадлежат практически все белок-кодирующие гены и важнейшие регуляторные участки, теперь реконструирована с поразительной точностью. Этого удалось добиться благодаря новой методике работы с древней ДНК, которую изобрел первый автор статьи Маттиас Майер (Matthias Meyer). По его словам, «никто не ожидал, что удастся получить такой высококачественный геном древнего человека. Все были шокированы результатом, включая меня».

2. Новый способ секвенирования древней ДНК

Ископаемые кости обычно сильно загрязнены современной ДНК, в основном бактериальной, так что доля подлинной древней ДНК составляет всего несколько процентов. В фаланге из Денисовой пещеры содержание древней ДНК исключительно высокое (70%), однако в распоряжении исследователей был лишь крошечный фрагмент этой косточки, поэтому было очень важно ничего не потерять.

До сих пор палеогенетики пользовались технологиями секвенирования, разработанными для современных организмов. Эти методы ориентированы на работу с молекулами ДНК в их «стандартной» конфигурации, то есть в форме двойной спирали. Однако многие фрагменты древней ДНК, выделенные из ископаемых костей, частично или полностью распадаются на одиночные нити, или одна из нитей двойной спирали оказывается повреждена. До сих пор в ходе палеогенетических исследований такие фрагменты терялись. Разработанная Мейером методика позволяет их поймать и отсеквенировать наряду с обычными, двухнитевыми фрагментами. Для этого к 3’‑концам одноцепочечных фрагментов древней ДНК присоединяют биотинилированные (то есть связанные с биотином, см. biotinylation) олигонуклеотиды — «адаптеры». Адаптер затем используется в качестве праймера (затравки) для синтеза недостающей комплементарной цепи ДНК на матрице исходного одноцепочечного фрагмента, который в итоге становится двухцепочечным, после чего его можно секвенировать стандартными методами (подробное описание методики приведено в дополнительных материалах к обсуждаемой статье). Новая методика позволила на порядок увеличить количество древней ДНК, доступной для секвенирования, что и обеспечило успех предприятия.

3. Новые датировки

Для сравнения авторы отсеквенировали (с покрытием от 24 до 33) геномы 11 современных людей: пятерых африканцев, двух европейцев, трех азиатов и южноамериканского индейца. Сравнение всех этих геномов между собой и с геномом денисовской девочки показало, что предки сапиенсов и денисовцев отделились друг от друга в промежутке от 170 до 700 тысяч лет назад. Столь низкая точность связана с тем, что недавние исследования заставили усомниться в имеющихся оценках скорости мутирования у людей, а не зная скорость мутирования, нельзя откалибровать «молекулярные часы», используемые для вычисления времени расхождения популяций.

Авторы обнаружили, что денисовский геном чуть больше похож на геном шимпанзе, чем геномы современных людей (между геномами денисовца и шимпанзе на 1,16% меньше различий). Скорее всего, это объясняется тем, что у современных людей было больше времени на накопление отличий от шимпанзе, чем у денисовской девочки, жившей несколько десятков тысячелетий назад. Если это так и если скорость накопления изменений в ДНК была примерно постоянной (допущение, лежащее в основе принципа «молекулярных часов»), то данную величину (1,16%) можно использовать для датирования денисовской фаланги. Если предки людей и шимпанзе разделились 6,5 млн лет назад и от этого момента до смерти денисовской девочки прошло на 1,16% меньше времени, чем до современности, то получается, что возраст находки — примерно 75 тысяч лет. Это, пожалуй, первая серьезная попытка использовать палеогенетические данные для датировки ископаемых остатков, и мы пока ничего не можем сказать о надежности такого метода. Материалы из Денисовой пещеры пока не удается датировать с достаточной точностью стандартными способами. До сих пор возраст слоя, в котором была найдена фаланга, приблизительно оценивался в 30–50 тысяч лет (см. Человек из Денисовой пещеры оказался не сапиенсом и не неандертальцем, «Элементы», 27.03.2010). Если дальнейшие исследования подтвердят, что возраст косточки ближе к 75 000 лет, чем к 50 000, это станет серьезным аргументом в пользу правомочности нового «палеогенетического» метода датирования.

4. Новые данные о гибридизации сапиенсов с архаичными евразийскими популяциями

Анализ подтвердил, что некоторые популяции древних сапиенсов, а именно предки современных папуасов и австралийцев, скрещивались с денисовцами и унаследовали от них до 6% своей ДНК. В геномах других азиатских народов заметных денисовских примесей не обнаружено.

Некоторые результаты оказались неожиданными. Так, авторы обнаружили, что у жителей Северного и Южного Китая, а также у южноамериканского индейца больше общих аллелей с денисовцами, чем у европейцев. При этом большая часть «избыточных» архаичных аллелей в геномах жителей Восточной Азии роднит их не только с денисовцами, но и с неандертальцами, поскольку эти аллели одинаковы у неандертальцев и денисовцев. Таким образом, они указывают скорее на неандертальскую, чем на денисовскую примесь. Ранее было установлено, что внеафриканские сапиенсы скрещивались с неандертальцами вскоре после своего выхода из Африки. Было это, скорее всего, на Ближнем Востоке. Новые данные позволяют предположить дополнительный (второй) эпизод гибридизации сапиенсов с неандертальцами в Восточной Азии, в котором участвовали предки современных китайцев и индейцев. Для окончательного прояснения этого вопроса, по-видимому, придется подождать, пока Пяабо и его коллеги отсеквенируют неандертальский геном так же качественно, как денисовский.

Еще один неожиданный результат состоит в том, что в геноме папуаса участки денисовского происхождения на Х‑хромосоме встречаются реже, чем на остальных хромосомах (аутосомах). Этот факт можно объяснить по-разному. Он может означать, что в гибридизации принимали участие со стороны сапиенсов в основном женщины, а со стороны денисовцев — мужчины, или что между двумя популяциями в то время уже существовала частичная генетическая несовместимость, и поэтому естественный отбор впоследствии удалил из папуасского генофонда значительную часть денисовских фрагментов Х‑хромосомы (внутригеномные конфликты сильнее проявляются и потому «заметнее» для отбора, если конфликтующие гены сидят на Х‑хромосоме).

5. Денисовцы были малочисленны и генетически однообразны

Высокий уровень «покрытия» при секвенировании денисовского генома позволил авторам с большой точностью оценить степень гетерозиготности денисовской девочки, то есть уровень различий между генами, полученными ею от отца и матери. Этот уровень оказался впятеро ниже, чем у современных африканцев, вчетверо ниже, чем у современных европейцев и азиатов, и почти втрое ниже, чем у южноамериканского индейца (народность каритиана, к которой принадлежит этот индеец, отличается крайне низким уровнем гетерозиготности). Короче говоря, родители денисовской девочки генетически очень мало отличались друг от друга.

Теоретически, этот результат можно было бы объяснить тем, что девочка родилась от близкородственного брака. Но тогда в ее геноме присутствовали бы многочисленные длинные участки, полностью лишенные гетерозиготных локусов, чего не наблюдается. Следовательно, дело тут не в близком родстве родителей девочки, а в крайне низком уровне генетического разнообразия популяции денисовцев.

Недавно были разработаны статистические методы, позволяющие на основе анализа одного-единственного генома оценить изменения численности популяции в прошлом (Li, Durbin, 2011. Inference of human population history from individual whole-genome sequences //Nature. V. 475. Pp. 493–496). Применив эти методы к анализируемым геномам, авторы пришли к выводу, что численность предков современных людей и денисовцев в глубокой древности (500 тысяч и более лет назад) менялась синхронно. Очевидно, это была одна и та же, еще не разделившаяся популяция. Позже, примерно 250–125 тысяч лет назад, численность предков современных народов стала быстро расти, а предки денисовцев, напротив, сократились в числе и оставались малочисленными вплоть до эпохи, когда жила денисовская девочка. Примерно 100–50 тысяч лет назад предки нынешних европейцев и азиатов прошли через «бутылочное горлышко», то есть испытали резкое снижение численности, соответствующее выходу из Африки небольшой группы мигрантов — предков современного внеафриканского человечества. Предки современных африканских народов, оставшиеся на родине, в это время испытали менее выраженное снижение численности.

Если денисовцы действительно были малочисленнее древних сапиенсов, это должно было отразиться на эффективности действовавшего на них отбора. Известно, что в маленьких популяциях естественный отбор хуже справляется с отбраковкой слабовредных мутаций. Эффективность этой отбраковки можно оценить по соотношению значимых и незначимых (синонимичных) нуклеотидных замен в белок-кодирующих генах. Слабый очищающий отбор должен приводить к ускоренному накоплению значимых замен (потому что большинство значимых мутаций, как известно, вредны). Следовательно, если денисовцы были малочисленнее сапиенсов, то у первых доля значимых замен должна быть выше, чем у вторых. Так и оказалось: у денисовцев отношение значимых замен к незначимым в белок-кодирующих последовательностях в 1,5–2,5 раза выше, чем у сапиенсов. Этот результат — дополнительное свидетельство в пользу низкой численности популяции денисовцев.

6. Каталог различий

В геноме человека известны полиморфные нуклеотидные позиции (нуклеотиды, которые могут быть разными у разных индивидов), по которым можно судить о таких фенотипических признаках, как цвет кожи, волос и глаз. Если соотношение между этими генетическими вариантами и внешними признаками у денисовцев было таким же, как у сапиенсов (что весьма вероятно, хотя и не известно наверняка), то девочка из Денисовой пещеры была брюнеткой с карими глазами и смуглой кожей без веснушек.

Авторам удалось показать, что у денисовцев, как и у сапиенсов, было 23 пары хромосом, а не 24, как у шимпанзе и других человекообразных обезьян. Известно, что вторая хромосома человека возникла путем слияния двух предковых хромосом. Следы этого события сохранились в структуре второй хромосомы: в ее средней части имеются две сомкнутые повторяющиеся последовательности, характерные для теломер — концевых участков хромосом. Этот уникальный стык двух теломерных последовательностей обнаружен и в денисовском геноме. Следовательно, две предковые хромосомы слились еще до разделения линий сапиенсов и денисовцев.

Пожалуй, самым важным результатом исследования является составление полного каталога генетических изменений, которые произошли у наших предков-сапиенсов после их отделения от предков денисовцев. В каталог попали те нуклеотидные позиции, которые у денисовцев остались в «предковом» состоянии (как у шимпанзе), а у современных сапиенсов изменились, причем эти изменения либо зафиксировались в человеческой популяции, либо почти зафиксировались, то есть достигли высокой частоты (имеются у большинства современных людей). Аналогичный список уникальных «продвинутых» аллелей был составлен и для денисовского генома, но он не так ценен, потому что нам пока известен геном только одного денисовца и мы не можем отличить аллели, характерные для всех денисовцев, от индивидуальных генетических особенностей одной конкретной девочки.

Каталог наших недавних генетических «приобретений», составленный авторами, включает 111 812 однонуклеотидных замен и 9499 вставок (инсерций) или выпадений (делеций). Это то, что отличает современных людей от общих с денисовцами предков, живших несколько сотен тысячелетий назад. Подавляющее большинство этих мутаций затронули участки генома, не имеющие существенного функционального значения. Лишь 260 из них привели к замене аминокислоты в белке, еще 72 могли повлиять на сплайсинг; наконец, 35 мутаций находятся в известных регуляторных участках и могли повлиять на регуляцию работы генов.

Но даже и из этого весьма небольшого числа потенциально важных мутаций большая часть, скорее всего, не оказала заметного влияния на фенотип. По-настоящему важными могут оказаться 23 мутации, затронувшие наиболее консервативные участки белок-кодирующих последовательностей (то есть такие участки, которые в ходе эволюции приматов менялись очень редко или не менялись вовсе). Интересно, что 8 из этих 23 специфичных для нашего вида мутаций закрепились в генах, связанных с развитием нервной системы, передачей нервных импульсов и работой мозга. В частности, у наших предков после их отделения от предков денисовцев изменились гены ADSL иCNTNAP2, для которых показана связь с аутизмом. Ген CNTNAP2 также связан с нарушениями речи и находится под контролем знаменитого гена-регулятора FOXP2 (см. «Ген речи» FOXP2 оказался регулятором высокого уровня, «Элементы», 18.11.2009). Это позволяет предположить, что какие-то наши умственные и психические особенности еще продолжали эволюционировать после разделения предков сапиенсов и денисовцев и что мы, следовательно, чем-то отличаемся от денисовцев в этом плане.

Изменения также произошли в нескольких генах, связанных со зрением, кожей и зубами. Детальный анализ и выявление функциональной роли выявленных генетических изменений — дело будущего. Это поможет понять, почему сапиенсы в итоге заселили весь мир, а денисовцы и неандертальцы вымерли, оставив лишь маленький след в генофонде современного человечества.

Источники:
1) Matthias Meyer, Martin Kircher, Marie-Theres Gansauge, et al. A High-Coverage Genome Sequence from an Archaic Denisovan Individual //Science. Published Online August 30, 2012.
2) Ann Gibbons. A Crystal-Clear View of an Extinct Girl's Genome // Science. 2012. V. 337. P. 1028–1029.

См. также:
1) Прочтен ядерный геном человека из Денисовой пещеры, «Элементы», 23.12.2010.
2) Человек из Денисовой пещеры оказался не сапиенсом и не неандертальцем, «Элементы», 27.03.2010.
3) Геном неандертальцев прочтен: неандертальцы оставили след в генах современных людей, «Элементы», 10.05.2010.
4) Наши предки заимствовали у неандертальцев и денисовцев важные гены для защиты от вирусов, «Элементы», 07.10.2011.

Александр Марков

Злокачественные опухоли и их метастазы не только растут, но и активно изменяются независимо друг от друга


Рис. 1. Электронная микрофотография раковой опухоли легкого на ранней стадии роста. Изображение из журнала National Geographic

Одна из самых важных задач при лечении злокачественных опухолей — борьба с метастазами. Существование непролеченных метастаз может свести на нет все успехи в лечении онкологического заболевания. Особенно осложняет ситуацию то, что первичная опухоль и метастазы могут иметь разную чувствительность к тем или иным препаратам, в результате чего лекарства, которые хорошо справляются с первичной опухолью, могут оказаться бессильны против метастаз, и наоборот. Поэтому одной из важных областей онкологии является изучение процесса метастазирования, его молекулярных и генетических механизмов. В том числе, многое может дать поиск мутаций, общих для раковых опухолей и их метастазов. Тщательное исследование таких мутаций позволит найти эффективные методы диагностики и лечения рака.

Распространение клеток первичной опухоли в другие органы и ткани организма и их размножение там (метастазирование) является наиболее опасным процессом с точки зрения лечения злокачественных опухолей. Клетки первичной опухоли, возникшей в каком-либо органе, отделяются от опухоли и переносятся с током крови, лимфы, цереброспинальной жидкости (по каналу между головным и спинным мозгом) в другие органы и ткани и образуют там метастазы — вторичные опухоли. Метастазирование свойственно многим типам рака. Однако простым переносом и размножением клеток в местах новой дислокации процесс не ограничивается: клетки опухоли и метастазов продолжают активно изменяться. В частности, об этом свидетельствуют результаты двух недавно опубликованных работ.

В первой из них была исследована медуллобластома — наиболее часто встречающаяся у детей форма рака мозга. Большая группа исследователей (Wu et al) из Канады, США и Европы провела детальное исследование медуллобластомы и ее метастазов на мышах и на аналогичном материале от больных. С помощью мутагена-транспозона «спящая красавица» (Sleeping Beauty, SB) авторы ввели случайные мутации в клетки-предшественники головного мозга мышей.

Транспозон — один из так называемых мобильных элементов генома, он может самопроизвольно покинуть занимаемое место в ДНК и случайным образом внедриться в другой участок генома. Если точка внедрения — это ген, кодирующий какой-либо белок, его структура или работа могут быть нарушены. В результате возникает мутация. Современные методы исследования позволяют определить локализацию возникших мутаций. Таким образом, появляется возможность связать изменения в развитии и метастазировании опухолей с теми или иными белками.

Полученную линию мышей скрестили с двумя другими линиями, уже предрасположенными к возникновению опухолей мозга. В итоговой линии резко возросла частота возникновения медуллобластом, сократился период их возникновения. В отличие от родительских линий, у которых опухоли обычно четко локализованы, у гибридов происходило распространение клеток опухоли через цереброспинальную жидкость, и метастазы образовывались в тех же участках оболочки головного и спинного мозга, что и у больных.

С помощью новых методов широкомасштабного секвенирования — определения последовательности нуклеотидов ДНК — авторы смогли проследить точки внедрения транспозона SB и идентифицировали много генов, которые могут быть вовлечены в образование опухоли. Удалось найти ряд новых генов, связанных с медуллобластомой.

Полученные модели позволили проследить мутации, имеющиеся как в первичных опухолях, так и в метастазах. К удивлению исследователей, оказалось, что, как правило, только немногие мутации были общими для первичных опухолей и метастазов каждой исследованной мыши. В то же время, набор мутаций в различных метастазах был очень сходным. Аналогичные результаты дали также анализ распределения метилированных динуклеотидов CpG (см. CpG site), с которым обычно связано подавление активности генов, и анализ потерь и увеличения количества копий различных участков генома. Эти же закономерности наблюдались и у пациентов, больных медуллобластомой: существенные генетические различия первичной опухоли и метастазов, гораздо большее сходство метастазов между собой, чем с первичной опухолью. Тем не менее, требуются дополнительные исследования с целью установить, насколько сходны биологические свойства и клинические характеристики медуллобластомы и ее метастазов у человека и мыши.

Авторы приходят к выводу, что образовывать метастазы способны лишь некоторые клетки опухоли на ранней стадии ее развития (ранняя опухоль). Затем и в первичной опухоли, и в метастазах независимо накапливаются новые мутации. Наиболее важный с практической точки зрения вопрос, возникающий по результатам этой работы, таков: в какой мере генетические различия первичной опухоли и метастазов приведут к различиям в чувствительности их к средствам противораковой терапии? Авторы приводят данные, свидетельствующие о том, что она может быть различна. Мутации некоторых генов, идентифицированные авторами, могут нарушать пути метаболизма и передачи сигналов, и эти пути могут служить мишенями для эффективной терапии. Таких мутаций оказалось довольно много, и еще предстоит определить, какие из них существенны для развития опухоли, насколько часто такие мутации возникают в опухолях человека, в какой мере они помогут определить возможные мишени для терапии. Разумеется, наиболее эффективными мишенями будут общие для первичной опухоли и метастазов.

Другая группа исследователей (Gerlinger et al.) провела широкомасштабное секвенирование экзомов (см. exome sequencing) ДНК, выделенной из первичных опухолей метастазирующего рака почки человека и их метастазов. Экзом (см. exome) представляет собой набор фрагментов генома, кодирующих белки (эти фрагменты называются «экзоны») и другие функционально важные продукты (рибосомные РНК, транспортные РНК). Примерно 20 000 генов человека включают в себя ~200 000 экзонов, занимающих ~1,5% генома. Набор мутаций в различных участках опухолей оказался весьма различным, а в метастазах он отличался еще больше. Авторы построили филогенетическое дерево различных частей опухолей и метастазов.

Филогенетическое дерево дает графическое представление об эволюции: его «листья» соответствуют состоянию различных частей опухолей и метастазов в момент исследования, они «растут» из общего корня — первичной опухоли.

Метастазы «ответвлялись» от первичных опухолей довольно рано, а затем и опухоли, и метастазы эволюционировали независимо друг от друга, накапливая различные мутации. Только 30–37% мутаций оказались общими для всех секвенированных проб. Гетерогенность опухолей подтвердили также данные количественного анализа профилей мРНК, соответствующих большому количеству генов (этот параметр показывает, насколько сильно экспрессируется тот или иной ген), и данные по дисбалансу аллелей: пары хромосом из клеток разных частей опухолей содержали разное количество копий определенных участков ДНК. Неожиданной оказалась находка на разобщенных ветвях филогенетического дерева независимо возникших, но аналогичных друг другу мутаций. То есть, несмотря на генетическую дивергенцию в процессе прогресса опухоли, происходила также фенотипическая конвергенция — независимое появление сходных признаков.

Филогенетическое дерево злокачественной опухоли почки и ее метастазов

Рис. 2. Филогенетическое дерево злокачественной опухоли почки и ее метастазов.Т — различные области опухоли, М — различные метастазы. Длина ветвей пропорциональна накоплению различающихся мутаций. Стрелками с названиями генов обозначены независимо возникшие «конвергентные» мутации в этих генах. Изображение из обсуждаемой статьи в The New England Journal of Medicine, с изменениями

Полученные результаты свидетельствуют, что анализ геномов из отдельных образцов опухоли может быть недостаточен для оценки всего набора мутаций. В то же время реконструкция филогенетического дерева опухоли позволит найти «стволовые» мутации — то есть те, которые возникли на ранних стадиях развития опухоли и были унаследованы всеми или многими частями зрелой опухоли и метастазами. Это позволит найти информативные маркеры для диагностики рака и определить наиболее эффективные пути терапии.

С практической точки зрения результаты обоих исследований означают, что для эффективной терапии рака следует тщательно и индивидуально анализировать опухоли и метастазы с помощью современных методов, подбирать средства, воздействующие на различные пути метаболизма и передачи сигналов. Это сложная и дорогостоящая работа.

Источники: 
1) Xiaochong Wu, Paul A. Northcott, Adrian Dubuc, et alClonal selection drives genetic divergence of metastatic medulloblastoma // Nature.2012. V. 482. P. 529–533.
2) Marco Gerlinger, Andrew J. Rowan, Stuart Horswell, et alIntratumor heterogeneity and branched evolution revealed by multiregion sequencing // The New England Journal of Medicine. 2012. V. 366. P. 883–892.

Вячеслав Калинин

Получены кристаллы, которые могут открыть новую эру в индустрии компьютерной памяти

Получены кристаллы, которые могут открыть новую эру в индустрии компьютерной памяти. Они недороги, просты в производстве и, главное, проявляют нужные свойства при комнатной температуре.

Класс органических материалов, полученных в лабораториях Северо-Западного университета Иллинойса (США), открывает новые, захватывающие дух возможности в практическом использовании сегнетоэлектриков – самополяризующихся кристаллов, для которых характерно явление гистерезиса, или памяти о предыдущем состоянии. Эти свойства помогут в разработке новых энергонезависимых устройств памяти для компьютеров, мобильных устройств и больших дата-центров, реализующих облачные вычисления.

Команда химиков, работающая под руководством Сэмюэла Стаппа, смогла синтезировать большеразмерные кристаллы с сегнетоэлектрическими свойствами, используя в качестве строительных блоков всего два типа относительно несложных органических молекул. Последние самособираются посредством водородных связей в высокоупорядоченную кристаллическую структуру, способную к спонтанной электрической поляризации, когда одна сторона кристаллического образца несет слабый положительный, а другая – слабый отрицательный заряд (впервые этот эффект, аналогичный явлению ферромагнетизма, был открыт и исследован в 1920 году на кристаллах сегнетовой соли – тетрагидрате двойной натриево-калиевой соли винной кислоты).

Поляризацией кристалла можно управлять, прилагая к нему внешнее электрическое поле.

Если электрическое поле убрать, кристалл «запомнит» последнюю поляризацию. Это свойство делает сегнетоэлектрики очень перспективным материалом в разработке устройств энергонезависимой компьютерной памяти, ведь одну конфигурацию диполя (базовой ячейки памяти) можно принять за условную «единицу», а другую – за условный «ноль».

Между тем найти сегнетоэлектрик, относительно дешевый в производстве и, главное, работающий при комнатной температуре, оказалось не так-то просто.

Собственно, команда Стаппа решила обе задачи сразу.

В качестве сырья для производства кристаллов с сегнетоэлектрическими свойствами был использован пиромелит диазена (C10H4N2O4), молекулы которого играют в кристаллической трехмерной решетке роль электронных акцепторов. Вторым компонентом кристалла могут быть молекулы нафталена (C10H8), пирена (C16H10) или тетратиафульвалена ((H2C2S2C)2), играющие в 3D-решетке роль электронных доноров. Получившиеся кристаллы проявляли свойства сегнетоэлектриков при комнатной температуре, в отличие от конкурентов из других лабораторий, которые «соглашаются» быть сегнетоэлектриками лишь в присутствии криогенных установок.

Для сегмента органической химии, изучающей этот перспективный класс веществ, это настоящий прорыв.

В кристаллах обмен электронами происходит между расположенными поочередно «партнерскими» молекулами – донорами и акцепторами. Под действием электрического поля партнерские связи мгновенно перестраиваются, поляризация меняется на противоположную и сохраняется, даже если поле убрать.

В общей сложности группа Стаппа изучила десять разновидностей сегнетоэлектриков, полученных по технологии самосборки, и описала три из них в статье, опубликованной сегодня в Nature. По заявлению авторов, использованная ими технология позволит «создавать почти неограниченные библиотеки сегнетоэлектрических материалов», что открывает, по мнению одного из комментаторов статьи, «настоящий ящик Пандоры в области сегнетоэлектроники».

Технические же преимущества последней весьма заманчивы.

Так, устройства энергонезависимой памяти на основе таких кристаллов частично решат проблему энергопотребления не только в гаджетах, но и в «облачных» дата-центрах, тратящих все больше и больше энергии для хранения огромных массивов данных в полупроводниковых устройствах типа RAM на основе кремния, которые теряют информацию при выключении питания. Дальнейшие исследования органических кристаллов на основе пиромелита диазена должны показать, насколько перспективна эта технология с точки зрения эксплуатации и массового производства и составит ли она конкуренцию энергонезависимым модулям памяти на основе ферромагнетиков, стоимость которых остается пока высокой.

Источник

  • Ха

  • Тренды

  • Знания

  • Эмоции

  • Техно

  Хорошая была газета)))

  Поиск