Науказбс
Этот канал читает много людей, как просто интересующихся наукой, так и занимающихся ею профессионально. Давайте совместим интересы одних и знания других.
Работаешь над самым крутым проектом (а иначе зачем вообще заниматься наукой?) и хочешь рассказать о нем миру? Напиши мне через бота @TagiltsevSupportBot.
Интересные проекты опубликую на этом канале (анонимно или с указанием имени — по желанию автора). Отличный шанс прорекламировать свое исследование для одних и узнать, на какие это разработки мы отдаем налоги, для других.
Можно отправлять не только фундаментальную науку. Создаешь мудреные нейросетки? Запускаешь ракеты в космос? — все это подходит.
Что писать в сообщении:
1. Тему проекта
2. Краткое описание
3. Добавь фразу “науказбс” в тексте первого сообщения, чтобы я мог искать по тексту
Выберу интересное, дальше вместе напишем текст и оформим в виде поста. Отбор будет жестче, чем на обложку Nature. Чтобы не забивать канал, подобные посты будут выходить 1-3 раза в месяц.
Посты по этой теме будут отмечаться хештегом #науказбс.
Ну и в кои-то веки картинка в тему. Эта размытая серая клякса привела к одному из основных научных открытий 20го века. Кто знает, что это такое? Расскажу в следующем посте.
Всем добра,
Тг
Этот канал читает много людей, как просто интересующихся наукой, так и занимающихся ею профессионально. Давайте совместим интересы одних и знания других.
Работаешь над самым крутым проектом (а иначе зачем вообще заниматься наукой?) и хочешь рассказать о нем миру? Напиши мне через бота @TagiltsevSupportBot.
Интересные проекты опубликую на этом канале (анонимно или с указанием имени — по желанию автора). Отличный шанс прорекламировать свое исследование для одних и узнать, на какие это разработки мы отдаем налоги, для других.
Можно отправлять не только фундаментальную науку. Создаешь мудреные нейросетки? Запускаешь ракеты в космос? — все это подходит.
Что писать в сообщении:
1. Тему проекта
2. Краткое описание
3. Добавь фразу “науказбс” в тексте первого сообщения, чтобы я мог искать по тексту
Выберу интересное, дальше вместе напишем текст и оформим в виде поста. Отбор будет жестче, чем на обложку Nature. Чтобы не забивать канал, подобные посты будут выходить 1-3 раза в месяц.
Посты по этой теме будут отмечаться хештегом #науказбс.
Ну и в кои-то веки картинка в тему. Эта размытая серая клякса привела к одному из основных научных открытий 20го века. Кто знает, что это такое? Расскажу в следующем посте.
Всем добра,
Тг
Торнадо
В прошлом году я запустил серию постов #науказбс, где вы можете рассказать про свои научные проекты (тык). Несколько человек захотели поучаствовать, и вот наконец я получил первый текст. Сегодня о своей работе расскажет Максим Норкин. На самом деле мы с Максом знакомы уже лет 10. Сейчас он заканчивает аспирантуру в EPFL в Швейцарии. Слово Максу:
Всем привет! Меня зовут Максим. Сегодня я расскажу вам про свою работу, а также дальнейшие планы по ее применению в медицине.
Вы слышали про стволовые клетки? Это такие “недозрелые” клетки, которые могут превращаться в клетки разных органов. Так в нашем организме формируются нейроны, клетки мышц, и тд. Этот процесс называется дифференцировкой.
Проблема в том, что стволовые клетки могут превращаться в раковые (cancer stem cells или CSCs). У таких раковых клеток есть несколько особенностей: они делятся быстрее других раковых клеток, чаще формируют метастазы, более резистентны к лекарствам, и тд. То есть такой рак сложнее лечить.
Один из методов борьбы с CSCs — искусственно превратить (дифференцировать) эти клетки в менее злокачественные раковые клетки, которые в свою очередь лучше поддаются химиотерапии. Есть примеры уже успешно работающей дифференцированной терапии. Например, применение ретиноидов в остром миелоидном лейкозе дает более 90% случаев выздоровления.
В нашей лабе мы занимаемся раком кишечника. У больных с метастазами пока не существует эффективного лечения, и 70% больных не проживают больше года после постановки диагноза. Конкретнее мы разрабатываем систему скрининга, которая позволяет проверить большое количество потенциальных лекарств, и определить, какое из них действительно запускает дифференцировку раковых клеток.
Для скрининга мы используем органоиды — искусственные системы клеток, похожие на раковую опухоль. Положительный результат — когда при добавлении лекарства органоид дифференцировался. Проверить дифференцировку можно, посмотрев на изменение синтеза генов органоида (РНК-секвенирование). Основная загвоздка в том, что существующие методы анализа синтеза генов дорогие: $400 за образец. Для анализа всего лишь 1000 лекарств с репликами выходит уже больше миллиона долларов, что неподъемная сумма для одного проекта.
Есть решение: вместо прочтения десятков тысяч генов прочесть 100-200 наиболее важных. В нашем проекте мы тщательно отобрали 200 важных генов для наблюдения за дифференцировкой раковых клеток и впервые применили этот метод к системе органоидов (аббр. TORNADO-seq 🌪). После такой оптимизации стоимость нашего метода составила $5 за образец. Далее мы проверили этим методом 2000 лекарств и отобрали из них 30 кандидатов. Результаты опубликовали в Cell Reports.
Следующий шаг — проверить потенциальные лекарства на живой системе (на мышках), чем я сейчас и занимаюсь. Если все получится, то найденные лекарства для дифференцировки в комбинации с существующими методам химиотерапии должны повысить эффективность лечения и уменьшить побочные эффекты.
Если есть вопросы, можете написать на мой линкдин.
Всем добра,
Макс
#науказбс
В прошлом году я запустил серию постов #науказбс, где вы можете рассказать про свои научные проекты (тык). Несколько человек захотели поучаствовать, и вот наконец я получил первый текст. Сегодня о своей работе расскажет Максим Норкин. На самом деле мы с Максом знакомы уже лет 10. Сейчас он заканчивает аспирантуру в EPFL в Швейцарии. Слово Максу:
Всем привет! Меня зовут Максим. Сегодня я расскажу вам про свою работу, а также дальнейшие планы по ее применению в медицине.
Вы слышали про стволовые клетки? Это такие “недозрелые” клетки, которые могут превращаться в клетки разных органов. Так в нашем организме формируются нейроны, клетки мышц, и тд. Этот процесс называется дифференцировкой.
Проблема в том, что стволовые клетки могут превращаться в раковые (cancer stem cells или CSCs). У таких раковых клеток есть несколько особенностей: они делятся быстрее других раковых клеток, чаще формируют метастазы, более резистентны к лекарствам, и тд. То есть такой рак сложнее лечить.
Один из методов борьбы с CSCs — искусственно превратить (дифференцировать) эти клетки в менее злокачественные раковые клетки, которые в свою очередь лучше поддаются химиотерапии. Есть примеры уже успешно работающей дифференцированной терапии. Например, применение ретиноидов в остром миелоидном лейкозе дает более 90% случаев выздоровления.
В нашей лабе мы занимаемся раком кишечника. У больных с метастазами пока не существует эффективного лечения, и 70% больных не проживают больше года после постановки диагноза. Конкретнее мы разрабатываем систему скрининга, которая позволяет проверить большое количество потенциальных лекарств, и определить, какое из них действительно запускает дифференцировку раковых клеток.
Для скрининга мы используем органоиды — искусственные системы клеток, похожие на раковую опухоль. Положительный результат — когда при добавлении лекарства органоид дифференцировался. Проверить дифференцировку можно, посмотрев на изменение синтеза генов органоида (РНК-секвенирование). Основная загвоздка в том, что существующие методы анализа синтеза генов дорогие: $400 за образец. Для анализа всего лишь 1000 лекарств с репликами выходит уже больше миллиона долларов, что неподъемная сумма для одного проекта.
Есть решение: вместо прочтения десятков тысяч генов прочесть 100-200 наиболее важных. В нашем проекте мы тщательно отобрали 200 важных генов для наблюдения за дифференцировкой раковых клеток и впервые применили этот метод к системе органоидов (аббр. TORNADO-seq 🌪). После такой оптимизации стоимость нашего метода составила $5 за образец. Далее мы проверили этим методом 2000 лекарств и отобрали из них 30 кандидатов. Результаты опубликовали в Cell Reports.
Следующий шаг — проверить потенциальные лекарства на живой системе (на мышках), чем я сейчас и занимаюсь. Если все получится, то найденные лекарства для дифференцировки в комбинации с существующими методам химиотерапии должны повысить эффективность лечения и уменьшить побочные эффекты.
Если есть вопросы, можете написать на мой линкдин.
Всем добра,
Макс
#науказбс
Push me
And then just touch me…
Сегодняшний пост #науказбс написал я сам, так как мой приятель и коллега Джордж Хит (один из авторов работы) не говорит по-русски. Я расскажу про новый метод, который изобрели в нашей лабе: локализационную атомно-силовую микроскопию (Localization AFM). Звучит сложно, но на самом деле это очень крутая штука.
Наша лаба занимается атомно-силовой микроскопией (АСМ): мы разрабатываем для нее новые примочки и применяем это в изучении биологии.
Коротко, что такое АСМ:
Представьте, что вы с завязанным глазами пытаетесь нащупать дорогу при помощи трости. То, как четко вы “видите” дорогу, зависит от нескольких факторов: острота трости, чувствительность руки и твердость поверхности.
Так и устроена АСМ: острая иголка прикреплена к чувствительной руке (cantilever). Вы водите этой иголкой по поверхности образца и по отклонениям руки вычисляете 3D-изображение этой поверхности. Так достаточно острые иголки (с несколькими атомами на конце) позволяют “видеть” поверхность белков и ДНК, а иногда даже атомов.
Теперь про Localization AFM:
Попробуйте с закрытыми глазами нащупать очертания стакана пальцем или карандашом: это не так сложно. А теперь повторите то же самое теннисным мячиком: скорее всего в стакан он не влезет, и вы не сможете нащупать дно. Единственная часть стакана, которую вы можете достоверно нащупать любым предметом — это его края, потому что они находятся наверху стакана.
В АСМ вы не знаете точную форму иглы, поэтому достоверными можно считать только верхние точки на 3D-изображении. Чем ниже точка, тем меньше вероятность того, что она определена правильно. Другими словами высота каждой точки на АСМ-изображении пропорциональна вероятности того, что эта точка “правдива” (это не совсем так, есть нюансы).
Теперь представьте, что вы сканируете АСМ-иглой один и тот же образец много раз подряд и получаете много похожих 3D-изображений. Эти изображения немного разные из-за внутреннего шума микроскопа и теплового движения атомов образца. Дальше используя нехитрые вычисления можно составить карту наиболее правдивых точек на 3D-изображении и определить их правдивость. В этом и заключается метод Localization AFM.
Данным методом Джордж смог получить 3D-изображение поверхности белка аквапорин Z с разрешением 0,4нм — даже можно разглядеть отдельно торчащие аминокислоты! Помню, когда Джордж показал идею проекта у нас в лабе, я подумал: “Это же бомба! Ну почему это придумал не я…”
Эта работа — пример того, как можно добиться революционных результатов на микроскопе, который изобрели еще 2000х, используя простой вычислительный метод из другого микроскопа, который изобрели еще в 90е. Точно это одна из самых резонансных публикаций в биофизике в последние годы. И это только начало: метод все больше будет развиваться и применяться.
Результаты опубликованы в Nature (бесплатно можно прочитать тут). Визуальное объяснение работы на видео внизу поста.
Пост Джорджа про данную работу (на английском): тык.
ЗЫ. Раньше я рассказывал, как похожим на АСМ методом смогли записать память на один атом: тык.
ЗЫЫ. Про свой проект я тоже как-нибудь расскажу, но его сначала доделать надо:)
Всем добра,
Тг
#науказбс
And then just touch me…
Сегодняшний пост #науказбс написал я сам, так как мой приятель и коллега Джордж Хит (один из авторов работы) не говорит по-русски. Я расскажу про новый метод, который изобрели в нашей лабе: локализационную атомно-силовую микроскопию (Localization AFM). Звучит сложно, но на самом деле это очень крутая штука.
Наша лаба занимается атомно-силовой микроскопией (АСМ): мы разрабатываем для нее новые примочки и применяем это в изучении биологии.
Коротко, что такое АСМ:
Представьте, что вы с завязанным глазами пытаетесь нащупать дорогу при помощи трости. То, как четко вы “видите” дорогу, зависит от нескольких факторов: острота трости, чувствительность руки и твердость поверхности.
Так и устроена АСМ: острая иголка прикреплена к чувствительной руке (cantilever). Вы водите этой иголкой по поверхности образца и по отклонениям руки вычисляете 3D-изображение этой поверхности. Так достаточно острые иголки (с несколькими атомами на конце) позволяют “видеть” поверхность белков и ДНК, а иногда даже атомов.
Теперь про Localization AFM:
Попробуйте с закрытыми глазами нащупать очертания стакана пальцем или карандашом: это не так сложно. А теперь повторите то же самое теннисным мячиком: скорее всего в стакан он не влезет, и вы не сможете нащупать дно. Единственная часть стакана, которую вы можете достоверно нащупать любым предметом — это его края, потому что они находятся наверху стакана.
В АСМ вы не знаете точную форму иглы, поэтому достоверными можно считать только верхние точки на 3D-изображении. Чем ниже точка, тем меньше вероятность того, что она определена правильно. Другими словами высота каждой точки на АСМ-изображении пропорциональна вероятности того, что эта точка “правдива” (это не совсем так, есть нюансы).
Теперь представьте, что вы сканируете АСМ-иглой один и тот же образец много раз подряд и получаете много похожих 3D-изображений. Эти изображения немного разные из-за внутреннего шума микроскопа и теплового движения атомов образца. Дальше используя нехитрые вычисления можно составить карту наиболее правдивых точек на 3D-изображении и определить их правдивость. В этом и заключается метод Localization AFM.
Данным методом Джордж смог получить 3D-изображение поверхности белка аквапорин Z с разрешением 0,4нм — даже можно разглядеть отдельно торчащие аминокислоты! Помню, когда Джордж показал идею проекта у нас в лабе, я подумал: “Это же бомба! Ну почему это придумал не я…”
Эта работа — пример того, как можно добиться революционных результатов на микроскопе, который изобрели еще 2000х, используя простой вычислительный метод из другого микроскопа, который изобрели еще в 90е. Точно это одна из самых резонансных публикаций в биофизике в последние годы. И это только начало: метод все больше будет развиваться и применяться.
Результаты опубликованы в Nature (бесплатно можно прочитать тут). Визуальное объяснение работы на видео внизу поста.
Пост Джорджа про данную работу (на английском): тык.
ЗЫ. Раньше я рассказывал, как похожим на АСМ методом смогли записать память на один атом: тык.
ЗЫЫ. Про свой проект я тоже как-нибудь расскажу, но его сначала доделать надо:)
Всем добра,
Тг
#науказбс
YouTube
Localization Atomic Force Microscopy
A visual description of our recent work on improving Atomic Force Microscopy image resolution using localization methods. For full details of our work please see the publication Heath et. al., Localization Atomic Force Microscopy. Nature, 594, pages 385–390…
Окно в мозг
Продолжаем серию постов #науказбс. Сегодня о своей работе расскажет Аня Груздева. Аня изучает нейронауки в аспирантуре Корнеллского университета. Слово Ане:
Привет! Меня зовут Аня. Я занимаюсь исследованиями механизмов памяти. Мне интересно, как мозг хранит воспоминания, как происходит обучение, и почему некоторые вещи мы помним хорошо, а некоторые не очень.
Обучение и память — это динамические процессы. Чтобы их изучать, надо выбрать подходящую обучающуюся систему (например, мышку). Дальше можно сравнить эту систему до и после обучения, или наблюдать изменения в динамике.
Один из подходов — дать задание мыши (например, пройти лабиринт) и параллельно следить за активностью нейронов в мозгу. За активностью нейронов можно следить по-разному. Например, можно создать мышь со специальной мутацией: у нее в активных нейронах светится специальный белок. Или можно заразить обычную мышь специальным вирусом, который заставит активные нейроны светиться. Так можно увидеть какие нейроны и в какой последовательности активируются в мозгу.
Проблема в том, что голова у мышей непрозрачная. Поэтому, чтобы увидеть свечение нейронов внутри головы, часть черепа мыши заменяют на стеклышко — получается настоящее окно в мозг. Дальше через стеклышко можно фотографировать светящиеся (активные) нейроны, прикрепив к голове мыши специальный маленький микроскоп (называется миниэндоскоп). Но для более высокого пространственного разрешения лучше использовать полноразмерный микроскоп. Так как микроскоп не может бегать за мышью, обычно голову фиксируют. Как в таких условиях мышь может чувствовать себя нормально и вообще чему-то обучаться?
При помощи субъективной реальности! Хоть голова и зафиксирована, сама мышь стоит/бежит на подвижной платформе, а вокруг нее расположены экраны, на которых отображается лабиринт. Компьютер следит за передвижением платформы и обновляет картинку лабиринта на экране (см видео). Как в компьютерной игре!
В подобной установке уже было показано что мыши могут обучаться, ориентироваться и запоминать пространство. А микроскоп регистрирует, какие нейроны и в каком порядке активируются в процессе обучения.
Конкретно в своих исследованиях я изучаю связь голода и памяти. Для этого можно использовать похожую установку. Только вместо экранов мышь ориентируется по тактильным стимулам на поверхности беговой дорожки. Когда мышь находит на ощупь правильный стимул, ей через трубочку подается вода с сахаром. Параллельно я могу вживую следить какие именно нейроны при этом работают. Сейчас я только провожу подготовительные эксперименты. Но надеюсь, в скором времени мы будем лучше понимать, как голод связан с памятью.
Если есть вопросы, можете задать на моем канале @vkusniahi_from_Ann.
Всем добра,
Аня
#науказбс
Продолжаем серию постов #науказбс. Сегодня о своей работе расскажет Аня Груздева. Аня изучает нейронауки в аспирантуре Корнеллского университета. Слово Ане:
Привет! Меня зовут Аня. Я занимаюсь исследованиями механизмов памяти. Мне интересно, как мозг хранит воспоминания, как происходит обучение, и почему некоторые вещи мы помним хорошо, а некоторые не очень.
Обучение и память — это динамические процессы. Чтобы их изучать, надо выбрать подходящую обучающуюся систему (например, мышку). Дальше можно сравнить эту систему до и после обучения, или наблюдать изменения в динамике.
Один из подходов — дать задание мыши (например, пройти лабиринт) и параллельно следить за активностью нейронов в мозгу. За активностью нейронов можно следить по-разному. Например, можно создать мышь со специальной мутацией: у нее в активных нейронах светится специальный белок. Или можно заразить обычную мышь специальным вирусом, который заставит активные нейроны светиться. Так можно увидеть какие нейроны и в какой последовательности активируются в мозгу.
Проблема в том, что голова у мышей непрозрачная. Поэтому, чтобы увидеть свечение нейронов внутри головы, часть черепа мыши заменяют на стеклышко — получается настоящее окно в мозг. Дальше через стеклышко можно фотографировать светящиеся (активные) нейроны, прикрепив к голове мыши специальный маленький микроскоп (называется миниэндоскоп). Но для более высокого пространственного разрешения лучше использовать полноразмерный микроскоп. Так как микроскоп не может бегать за мышью, обычно голову фиксируют. Как в таких условиях мышь может чувствовать себя нормально и вообще чему-то обучаться?
При помощи субъективной реальности! Хоть голова и зафиксирована, сама мышь стоит/бежит на подвижной платформе, а вокруг нее расположены экраны, на которых отображается лабиринт. Компьютер следит за передвижением платформы и обновляет картинку лабиринта на экране (см видео). Как в компьютерной игре!
В подобной установке уже было показано что мыши могут обучаться, ориентироваться и запоминать пространство. А микроскоп регистрирует, какие нейроны и в каком порядке активируются в процессе обучения.
Конкретно в своих исследованиях я изучаю связь голода и памяти. Для этого можно использовать похожую установку. Только вместо экранов мышь ориентируется по тактильным стимулам на поверхности беговой дорожки. Когда мышь находит на ощупь правильный стимул, ей через трубочку подается вода с сахаром. Параллельно я могу вживую следить какие именно нейроны при этом работают. Сейчас я только провожу подготовительные эксперименты. Но надеюсь, в скором времени мы будем лучше понимать, как голод связан с памятью.
Если есть вопросы, можете задать на моем канале @vkusniahi_from_Ann.
Всем добра,
Аня
#науказбс
YouTube
Memory and the Virtual Mouse Maze
Working with dot-counting mice running through a virtual-reality maze, scientists from Harvard Medical School have found that in order to navigate space rodent brains rely on a cascade of neural signals that culminate in a single decision that prompts the…
Сахарная лихорадка
Сегодня пост из серии науказбс. О своей PhD работе расскажет Екатерина Осипова. Мы с Катей знакомы еще с ХимФака МГУ. После этого она закончила аспирантуру в Институте Макса Планка в Дрездене и недавно переехала на постдока в Гарвард. Слово Кате:
Привет! У многих организмов отсутствуют некоторые заболевания, присущие человеку. Часто это происходит засчет физиологических особенностей их организма. Я исследовала один из таких случаев.
Представьте, что на завтрак, обед и ужин вы выпиваете по 70 литров фруктового сока. Последствия потребления такого количества сахара не заставят себя ждать: диабет 2-го типа не за горами. Тем не менее, существуют птицы, которые вполне приспособились к подобной диете.
Это колибри, самые маленькие птицы на планете — вес самой маленькой колибри едва превышает 2 г. Они питаются цветочным нектаром и могут выпивать в день массу нектара в пять раз превышающую их собственный вес. В дополнение к этому, колибри - единственные птицы, способные к зависающему полету (hovering flight), что позволяет им, подобно насекомым, держаться в воздухе перед цветами и быстро перемещаться во всех направлениях, даже назад (ссылка на youtube). В момент такого зависания, колибри машут крыльями с частотой 88 раз в секунду. Неудивительно, что на такой полет им необходимо огромное количество энергии, которую они получают налету, из только что поглощенного нектара.
Как колибри приспособились к эффективному потреблению такого количества сахара и научились мгновенно его перерабатывать для получения энергии для своего полета? Мы искали ответы на эти вопросы в их геномах, сравнивая их с геномами других птиц.
Существует более 300 видов колибри, и мы начали с того, что прочитали геном одного из видов колибри, который раньше всех ответвился от других птиц. Таким образом, мы могли отследить изменения, произошедшие в генах предка всех колибри. Мы нашли, что в процессе эволюции колибри потеряли ген FBP2, участвующий в анаболизме глюкозы в мышцах. Потеря гена в этом случае была обусловлена инактивирующими мутациями, которые не позволяют производить функциональный белок. Мы также установили примерное время, когда этот ген был потерян. Сопоставив датировку с существующими на сегодняшний день ископаемыми колибри и их ближайших родственников стрижей, мы установили, что потеря FBP2 совпала по времени с эволюцией нектароядности и зависающего полета.
Чтобы понять, могла ли потеря FBP2 участвовать в эволюции этих уникальных особенностей колибри, мы удалили ген в мышечной клеточной линии, используя систему CRISPR-Cas. Получилась такая упрощенная модель, где мы могли проверить, что происходит с метаболизмом в клетках без функционального гена FBP2. Мы нашли, что эти клетки могут более эффективно переваривать сахар (через гликолиз) и синтезируют больше митохондрий, являющихся главными в производстве энергии в клетке в присутствии кислорода. Таким образом, мы смогли сделать вывод, что потеря гена FBP2 могла быть одним из ключевых событий, повлиявших на эволюцию уникальных адаптаций колибри. Результаты опубликованы в журнале Science.
Мы можем узнать многое о заболеваниях человека, в том числе таких, как диабет и метаболический синдром, если будем изучать геномы организмов, научившихся преодолевать эти заболевания в ходе эволюции.
Если хотите обсудить работу или просто хотите познакомиться, можете написать в мой LinkedIn.
Всем добра,
Катя
ЗЫ. Это опять Гриша. Я уже год как в Мюнхене. Если кто-то тоже здесь — предлагаю встретиться. Напишите боту TagiltsevSupportBot, и там сорганизуемся.
#науказбс
Сегодня пост из серии науказбс. О своей PhD работе расскажет Екатерина Осипова. Мы с Катей знакомы еще с ХимФака МГУ. После этого она закончила аспирантуру в Институте Макса Планка в Дрездене и недавно переехала на постдока в Гарвард. Слово Кате:
Привет! У многих организмов отсутствуют некоторые заболевания, присущие человеку. Часто это происходит засчет физиологических особенностей их организма. Я исследовала один из таких случаев.
Представьте, что на завтрак, обед и ужин вы выпиваете по 70 литров фруктового сока. Последствия потребления такого количества сахара не заставят себя ждать: диабет 2-го типа не за горами. Тем не менее, существуют птицы, которые вполне приспособились к подобной диете.
Это колибри, самые маленькие птицы на планете — вес самой маленькой колибри едва превышает 2 г. Они питаются цветочным нектаром и могут выпивать в день массу нектара в пять раз превышающую их собственный вес. В дополнение к этому, колибри - единственные птицы, способные к зависающему полету (hovering flight), что позволяет им, подобно насекомым, держаться в воздухе перед цветами и быстро перемещаться во всех направлениях, даже назад (ссылка на youtube). В момент такого зависания, колибри машут крыльями с частотой 88 раз в секунду. Неудивительно, что на такой полет им необходимо огромное количество энергии, которую они получают налету, из только что поглощенного нектара.
Как колибри приспособились к эффективному потреблению такого количества сахара и научились мгновенно его перерабатывать для получения энергии для своего полета? Мы искали ответы на эти вопросы в их геномах, сравнивая их с геномами других птиц.
Существует более 300 видов колибри, и мы начали с того, что прочитали геном одного из видов колибри, который раньше всех ответвился от других птиц. Таким образом, мы могли отследить изменения, произошедшие в генах предка всех колибри. Мы нашли, что в процессе эволюции колибри потеряли ген FBP2, участвующий в анаболизме глюкозы в мышцах. Потеря гена в этом случае была обусловлена инактивирующими мутациями, которые не позволяют производить функциональный белок. Мы также установили примерное время, когда этот ген был потерян. Сопоставив датировку с существующими на сегодняшний день ископаемыми колибри и их ближайших родственников стрижей, мы установили, что потеря FBP2 совпала по времени с эволюцией нектароядности и зависающего полета.
Чтобы понять, могла ли потеря FBP2 участвовать в эволюции этих уникальных особенностей колибри, мы удалили ген в мышечной клеточной линии, используя систему CRISPR-Cas. Получилась такая упрощенная модель, где мы могли проверить, что происходит с метаболизмом в клетках без функционального гена FBP2. Мы нашли, что эти клетки могут более эффективно переваривать сахар (через гликолиз) и синтезируют больше митохондрий, являющихся главными в производстве энергии в клетке в присутствии кислорода. Таким образом, мы смогли сделать вывод, что потеря гена FBP2 могла быть одним из ключевых событий, повлиявших на эволюцию уникальных адаптаций колибри. Результаты опубликованы в журнале Science.
Мы можем узнать многое о заболеваниях человека, в том числе таких, как диабет и метаболический синдром, если будем изучать геномы организмов, научившихся преодолевать эти заболевания в ходе эволюции.
Если хотите обсудить работу или просто хотите познакомиться, можете написать в мой LinkedIn.
Всем добра,
Катя
ЗЫ. Это опять Гриша. Я уже год как в Мюнхене. Если кто-то тоже здесь — предлагаю встретиться. Напишите боту TagiltsevSupportBot, и там сорганизуемся.
#науказбс
YouTube
Hummingbirds - Slow Motion and Normal Speed
In this video I'm sharing videos of hummingbirds visiting a flower in both slow motion and regular speed. Love these little critters. Be sure to watch the end where the hummer shakes his head and leaves the frame. Just too cool.
Дискурсивная дисфункция
To whoever stole my thesaurus, you made my day bad. I hope bad things happen to you. You're a bad person.
— этот бородатый анекдот про меня. С детства у меня была довольно скудная речь. Как только я открывал рот мое хроническое многословие тут же спотыкалось о скромный словарный запас, из-за чего плыло содержание. Это безобразие вылилось в патологическую дискурсивную дисфункцию, унесшую последние надежды на связное повествование.
Сейчас по роду деятельности я должен уметь лаконично артикулировать мысли. Во-первых, это позволяет прибраться в собственных идеях, задавать вопросы точнее. Иначе научный проект рискует превратиться в “Пойди туда — не знаю куда”. Во-вторых, ученый должен ясно коммуницировать сразу на нескольких уровнях: общение с коллегами, обучение студентов/научное руководство, общественно-политическое мнение.
С первым все понятно: другие ученые не смогут работать с вашей наукой, если не поймут ее. Второй пункт — работа со студентами — связан с первым, но включает еще и менторство — направляя, наставник должен помогать находить новые смыслы. Что касается последнего, ученые являются первоисточником по многим общественным вопросам: от прививок до климата. Авторитетное мнение должно быть членораздельным.
Несложно проследить профнепригодность “меня” из первого абзаца на основе требований из абзаца второго. Но мне повезло. Сам того не осознавая, я попал в хорошую аспирантуру.
Наш факультет в Корнелле мог бы просто загнать нас в лаборатории и скинуть всю рутину на дешевых аспирантов. Но вместо этого координаторы программы уделяли много времени менторству, объясняя, что должен уметь “ученый” помимо исследовательской работы, и давали возможность практиковаться. Среди важных умений была артикуляция мыслей.
Мы много читали/слушали. К счастью Корнелл мог пригласить любого спикера: от видных ученых до топов больших компаний. А культура общения в кампусе подталкивала к чтению большого числа статей. По инерции я стал копаться в хороших текстах, читать художку.
Мы много говорили. Давали много презентаций — часто не по своей теме, чтобы выйти из зоны комфорта. Несколько раз в год три случайно назначенных профессора оценивали презентации безотносительно самого проекта, давали рекомендации по улучшениям. Плюс бонусы типа three minute thesis — считаю, что каждый аспирант должен в таком поучаствовать.
Мы много писали. Во основном гранты (по правилам NIH) — как-будто нам завтра открывать свою лабораторию. А еще этот блог появился в моей жизни именно аспирантуре. Для меня письмо стало ключевым фактором для выправления речи. Подолгу двигая сырой текст, ковыряясь в словарях синонимов типа thesaurus можно острее выточить формулировки. Все как у Маяковского: Изводишь единого слова ради тысячи тонн словесной руды.
Мне повезло — моя аспирантура указала на слабые стороны и предоставила возможности для их исправления. Но среди вышеперечисленного нет ничего, что нельзя натренировать самому (намек молодым ученым).
Кстати, это юбилейный пост — недавно блогу исполнилось 5 лет. Над качеством текста мне еще работать и работать. Но если пролистать в начало блога, прогресс за 5 лет очевиден. Надеюсь, это послужит наглядной мотивацией, чтобы начать. Здесь стоит напомнить про серию постов #науказбс: если вы занимаетесь чем-то интересным и хотите об этом написать, можете предложить тему поста боту (тык). Подробнее о формате здесь.
ЗЫ. Старый пост в тему: Аффтар, выпей йаду.
Всем добра,
Тг
#научпоп
#карьера
#советдня
To whoever stole my thesaurus, you made my day bad. I hope bad things happen to you. You're a bad person.
— этот бородатый анекдот про меня. С детства у меня была довольно скудная речь. Как только я открывал рот мое хроническое многословие тут же спотыкалось о скромный словарный запас, из-за чего плыло содержание. Это безобразие вылилось в патологическую дискурсивную дисфункцию, унесшую последние надежды на связное повествование.
Сейчас по роду деятельности я должен уметь лаконично артикулировать мысли. Во-первых, это позволяет прибраться в собственных идеях, задавать вопросы точнее. Иначе научный проект рискует превратиться в “Пойди туда — не знаю куда”. Во-вторых, ученый должен ясно коммуницировать сразу на нескольких уровнях: общение с коллегами, обучение студентов/научное руководство, общественно-политическое мнение.
С первым все понятно: другие ученые не смогут работать с вашей наукой, если не поймут ее. Второй пункт — работа со студентами — связан с первым, но включает еще и менторство — направляя, наставник должен помогать находить новые смыслы. Что касается последнего, ученые являются первоисточником по многим общественным вопросам: от прививок до климата. Авторитетное мнение должно быть членораздельным.
Несложно проследить профнепригодность “меня” из первого абзаца на основе требований из абзаца второго. Но мне повезло. Сам того не осознавая, я попал в хорошую аспирантуру.
Наш факультет в Корнелле мог бы просто загнать нас в лаборатории и скинуть всю рутину на дешевых аспирантов. Но вместо этого координаторы программы уделяли много времени менторству, объясняя, что должен уметь “ученый” помимо исследовательской работы, и давали возможность практиковаться. Среди важных умений была артикуляция мыслей.
Мы много читали/слушали. К счастью Корнелл мог пригласить любого спикера: от видных ученых до топов больших компаний. А культура общения в кампусе подталкивала к чтению большого числа статей. По инерции я стал копаться в хороших текстах, читать художку.
Мы много говорили. Давали много презентаций — часто не по своей теме, чтобы выйти из зоны комфорта. Несколько раз в год три случайно назначенных профессора оценивали презентации безотносительно самого проекта, давали рекомендации по улучшениям. Плюс бонусы типа three minute thesis — считаю, что каждый аспирант должен в таком поучаствовать.
Мы много писали. Во основном гранты (по правилам NIH) — как-будто нам завтра открывать свою лабораторию. А еще этот блог появился в моей жизни именно аспирантуре. Для меня письмо стало ключевым фактором для выправления речи. Подолгу двигая сырой текст, ковыряясь в словарях синонимов типа thesaurus можно острее выточить формулировки. Все как у Маяковского: Изводишь единого слова ради тысячи тонн словесной руды.
Мне повезло — моя аспирантура указала на слабые стороны и предоставила возможности для их исправления. Но среди вышеперечисленного нет ничего, что нельзя натренировать самому (намек молодым ученым).
Кстати, это юбилейный пост — недавно блогу исполнилось 5 лет. Над качеством текста мне еще работать и работать. Но если пролистать в начало блога, прогресс за 5 лет очевиден. Надеюсь, это послужит наглядной мотивацией, чтобы начать. Здесь стоит напомнить про серию постов #науказбс: если вы занимаетесь чем-то интересным и хотите об этом написать, можете предложить тему поста боту (тык). Подробнее о формате здесь.
ЗЫ. Старый пост в тему: Аффтар, выпей йаду.
Всем добра,
Тг
#научпоп
#карьера
#советдня
Пост в трех актах
После долгого перерыва написал пост, который скорее интересен только биологам. Но это мой блог: непоследовательный и нерегулярный — поэтому вот.
Акт 1. Мотивация
К концу учебы на ХимФаке у меня назрело много претензий к химии. Вот одна из них: все эксперименты проводятся на больших группах (aka ансамблях) молекул, и выводы о поведении этих молекул делаются по среднему измерению по больнице.
Так скорость движения молекул в комнате называется температурой. Но когда в комнате всего одна молекула, ее скорость температурой назвать нельзя. Возникает логичный вопрос: для какого количества молекул можно адекватно использовать слово “температура”? И как быть с молекулами, которых не достаточно много для “температуры”?
Этот вопрос становится очень даже злободневным в живых клетках. Многие объекты в них так разрозненны и неоднородны, что не всегда понятно, где начинается “концентрация”.
Этот диссонанс привел меня в аспирантуру. Я нашел профессора с похожим видением этой проблемы и подходящими методами для ее решения. Про мой диссер можно почитать тут, но сегодня я хочу рассказать про другое исследование.
Акт 2. Новая биология
Перенесемся на несколько лет вперед — середина моей аспирантуры, незадолго до начала ковида. Помню, был дождливый вторник, 9.30 утра. Мы собрались на летучку за овальным столом в нашей нью-йоркской лабе. Все угрюмо обнимали кружки с кофе. Лишь один человек ехидно улыбался — Шифра Лански (Shifra Lansky). В этот день она планировала показывать новые результаты.
Это была запись с атомно-силового микроскопа. На видео две тетрамерные молекулы одного ионного канала сталкивались и превращались в один пентамер и один покосившийся тример.
Видимо еще не проснулся — подумал я. Но она показала еще одно похожее видео… и еще…. и еще… К этому моменту проснулись уже все. Стало понятно — перед нами какая-то новая биология.
Акт 3. Догма пала
Что за ионные каналы такие, и кого вообще волнуют эти пента-хрента-меры?
Ионные каналы это такие белки, которые формируют поры в мембранах клеток. Эти поры могут открываться и закрываться. В открытом состоянии они пропускают ионы сквозь мембрану. Разные ионные каналы открываются и начинают пропускать ионы при изменении температуры, натяжения мембраны и тп. Так ионные каналы активируют в нас чувства температуры, осязания, боли, запускают сердцебиение и вообще регулируют кучу процессов в нашем организме. То есть штука важная.
Считалось, что каждый конкретный ионный канал вызывает один и тот же эффект: один канал -> один сигнал.
Шифра исследовала один из ионных каналов, запускающих чувство температуры (называется TRPV3). Ее наблюдение показывает, что этот канал может менять стехиметрию (из тетрамер в пентамер), менять проводимость (пентамер увеличивает размер поры в мембране), и вообще в учебниках биологии такого нет.
Тогда после летучки в дождливый вторник к нам медленно стало приходить осознание того, что с новыми результатами придется пересматривать многие “изученные вещи”. После публикации статьи на прошлой неделе это осознание пришло многим ученым в этой области.
Послесловие
Чувствую, что людям не из этой темы может быть не очень понятно и совсем не интересно. Но это очень крутое открытие, которое сильно резонирует с моей мотивацией в науке из акта 1. Так что мне надо было выговориться.
Результаты этого остросюжетного триллера можно прочитать в новом выпуске Nature. Новостная статья с объяснением результатов тут.
Всем добра,
Тг
#науказбс
После долгого перерыва написал пост, который скорее интересен только биологам. Но это мой блог: непоследовательный и нерегулярный — поэтому вот.
Акт 1. Мотивация
К концу учебы на ХимФаке у меня назрело много претензий к химии. Вот одна из них: все эксперименты проводятся на больших группах (aka ансамблях) молекул, и выводы о поведении этих молекул делаются по среднему измерению по больнице.
Так скорость движения молекул в комнате называется температурой. Но когда в комнате всего одна молекула, ее скорость температурой назвать нельзя. Возникает логичный вопрос: для какого количества молекул можно адекватно использовать слово “температура”? И как быть с молекулами, которых не достаточно много для “температуры”?
Этот вопрос становится очень даже злободневным в живых клетках. Многие объекты в них так разрозненны и неоднородны, что не всегда понятно, где начинается “концентрация”.
Этот диссонанс привел меня в аспирантуру. Я нашел профессора с похожим видением этой проблемы и подходящими методами для ее решения. Про мой диссер можно почитать тут, но сегодня я хочу рассказать про другое исследование.
Акт 2. Новая биология
Перенесемся на несколько лет вперед — середина моей аспирантуры, незадолго до начала ковида. Помню, был дождливый вторник, 9.30 утра. Мы собрались на летучку за овальным столом в нашей нью-йоркской лабе. Все угрюмо обнимали кружки с кофе. Лишь один человек ехидно улыбался — Шифра Лански (Shifra Lansky). В этот день она планировала показывать новые результаты.
Это была запись с атомно-силового микроскопа. На видео две тетрамерные молекулы одного ионного канала сталкивались и превращались в один пентамер и один покосившийся тример.
Видимо еще не проснулся — подумал я. Но она показала еще одно похожее видео… и еще…. и еще… К этому моменту проснулись уже все. Стало понятно — перед нами какая-то новая биология.
Акт 3. Догма пала
Что за ионные каналы такие, и кого вообще волнуют эти пента-хрента-меры?
Ионные каналы это такие белки, которые формируют поры в мембранах клеток. Эти поры могут открываться и закрываться. В открытом состоянии они пропускают ионы сквозь мембрану. Разные ионные каналы открываются и начинают пропускать ионы при изменении температуры, натяжения мембраны и тп. Так ионные каналы активируют в нас чувства температуры, осязания, боли, запускают сердцебиение и вообще регулируют кучу процессов в нашем организме. То есть штука важная.
Считалось, что каждый конкретный ионный канал вызывает один и тот же эффект: один канал -> один сигнал.
Шифра исследовала один из ионных каналов, запускающих чувство температуры (называется TRPV3). Ее наблюдение показывает, что этот канал может менять стехиметрию (из тетрамер в пентамер), менять проводимость (пентамер увеличивает размер поры в мембране), и вообще в учебниках биологии такого нет.
Тогда после летучки в дождливый вторник к нам медленно стало приходить осознание того, что с новыми результатами придется пересматривать многие “изученные вещи”. После публикации статьи на прошлой неделе это осознание пришло многим ученым в этой области.
Послесловие
Чувствую, что людям не из этой темы может быть не очень понятно и совсем не интересно. Но это очень крутое открытие, которое сильно резонирует с моей мотивацией в науке из акта 1. Так что мне надо было выговориться.
Результаты этого остросюжетного триллера можно прочитать в новом выпуске Nature. Новостная статья с объяснением результатов тут.
Всем добра,
Тг
#науказбс
Иммунитет бактерий
Сегодня расскажу лучшую научную историю, которую я слышал за последнее время.
Недавно я побывал на лекции Ротема Сорека (Rotem Sorek) из Института Вейцмана. В микробиологии он уже суперзвезда, но я от этой области далек, поэтому раньше о нем не слышал. Ротем показал работу, которая рискует превратиться в целый раздел микробиологии.
Завязка: CRISPR
Напомню, что это такое: в бактериях есть такой механизм защиты от вирусов — CRISPR. В этом процессе бактерии запоминают куски геномов предыдущих вирусных инфекций. Если такой же вирус атакует вновь, специальный белок Cas его нейтрализует, используя геном из памяти.
На основе системы CRISPR-Cas удалось придумать один из самых популярных на сегодняшний день методов редактирования генов. За этот метод Дудна и Шарпентье в 2020 году получили Нобелевскую по химии.
Развитие: Защитные островки
Итак, мы открыли CRISPR и еще пару защитных механизмов в бактериях. Что дальше? Если посмотреть на геном бактерий, оказывается, что гены, кодирующие эти механизмы, находятся в геноме близко друг к другу. Эти участки генома назвали защитными островками (defense islands).
Ок, нашли мы эти островки, что дальше? Если защитные гены в бактериях и правда кучкуются вместе, логично посмотреть на гены с неизвестной функцией рядом с этими островками, и проверить, вызывают ли они защитную реакцию от вирусов.
Кульминация: 100+ новых механизмов
Ротем Сорек и компания начал раскапывать все непонятные гены в районе защитных островков, и… Нашли больше сотни новых защитных механизмов у бактерий!!! 100+, Карл!!!
Что еще интереснее, у этих механизмов очень разная биохимия. То есть у всего этого разнообразия есть шанс перекочевать из бактерий в лаборатории и найти применение — как на основе защитного механизма CRISPR научились по-новому редактировать гены.
Развязка
Думаю, до развязки еще далеко. Сейчас можно наслаждаться кульминацией в моменте. Эта работа уже нашла куча новой биологии. На основе этой биологии — кучу новой биохимии. Что-то из этого гарантированно превратится в новые методы. Думаю, это серьезная заявка на Нобелевскую 2030-2035.
Кто сейчас в поисках себя в науке, например выбирает тему будущей аспирантуры в микробиологии — обратите внимание на эту область. Работы в этой теме еще непаханое поле. При этом ученики Сорека расползаются по всему миру и открывают новые лаборатории. Насколько я знаю, в этом году откроется еще пара лаб. Всем им нужны аспиранты и постдоки, так что предложение по этой теме будет активно расти в ближайшие годы. Сейчас — лучшее время для входа, пока область на стадии раннего, но уже активного роста.
Послесловие: почему мы до сих пор не вымерли?
Глядя на эти сумасшедшие биохимические арсеналы нападения и защиты между конкурирующими организмами, опять всплывает философский вопрос: почему живые организмы до сих пор друг друга не переубивали? С одной стороны можно подумать, что биология настолько точно сбалансирована, что эта борьба арсеналов происходит в равновесии. С другой стороны больше 99% когда-либо существовавших видов вымерли. Даже видов людей было несколько, остался один. С учетом новых данных вопрос становится все интереснее.
P.S. Лекцию Ротема Сорека можно посмотреть тут: тык.
Всем добра,
Тг
#науказбс
Сегодня расскажу лучшую научную историю, которую я слышал за последнее время.
Недавно я побывал на лекции Ротема Сорека (Rotem Sorek) из Института Вейцмана. В микробиологии он уже суперзвезда, но я от этой области далек, поэтому раньше о нем не слышал. Ротем показал работу, которая рискует превратиться в целый раздел микробиологии.
Завязка: CRISPR
Напомню, что это такое: в бактериях есть такой механизм защиты от вирусов — CRISPR. В этом процессе бактерии запоминают куски геномов предыдущих вирусных инфекций. Если такой же вирус атакует вновь, специальный белок Cas его нейтрализует, используя геном из памяти.
На основе системы CRISPR-Cas удалось придумать один из самых популярных на сегодняшний день методов редактирования генов. За этот метод Дудна и Шарпентье в 2020 году получили Нобелевскую по химии.
Развитие: Защитные островки
Итак, мы открыли CRISPR и еще пару защитных механизмов в бактериях. Что дальше? Если посмотреть на геном бактерий, оказывается, что гены, кодирующие эти механизмы, находятся в геноме близко друг к другу. Эти участки генома назвали защитными островками (defense islands).
Ок, нашли мы эти островки, что дальше? Если защитные гены в бактериях и правда кучкуются вместе, логично посмотреть на гены с неизвестной функцией рядом с этими островками, и проверить, вызывают ли они защитную реакцию от вирусов.
Кульминация: 100+ новых механизмов
Ротем Сорек и компания начал раскапывать все непонятные гены в районе защитных островков, и… Нашли больше сотни новых защитных механизмов у бактерий!!! 100+, Карл!!!
Что еще интереснее, у этих механизмов очень разная биохимия. То есть у всего этого разнообразия есть шанс перекочевать из бактерий в лаборатории и найти применение — как на основе защитного механизма CRISPR научились по-новому редактировать гены.
Развязка
Думаю, до развязки еще далеко. Сейчас можно наслаждаться кульминацией в моменте. Эта работа уже нашла куча новой биологии. На основе этой биологии — кучу новой биохимии. Что-то из этого гарантированно превратится в новые методы. Думаю, это серьезная заявка на Нобелевскую 2030-2035.
Кто сейчас в поисках себя в науке, например выбирает тему будущей аспирантуры в микробиологии — обратите внимание на эту область. Работы в этой теме еще непаханое поле. При этом ученики Сорека расползаются по всему миру и открывают новые лаборатории. Насколько я знаю, в этом году откроется еще пара лаб. Всем им нужны аспиранты и постдоки, так что предложение по этой теме будет активно расти в ближайшие годы. Сейчас — лучшее время для входа, пока область на стадии раннего, но уже активного роста.
Послесловие: почему мы до сих пор не вымерли?
Глядя на эти сумасшедшие биохимические арсеналы нападения и защиты между конкурирующими организмами, опять всплывает философский вопрос: почему живые организмы до сих пор друг друга не переубивали? С одной стороны можно подумать, что биология настолько точно сбалансирована, что эта борьба арсеналов происходит в равновесии. С другой стороны больше 99% когда-либо существовавших видов вымерли. Даже видов людей было несколько, остался один. С учетом новых данных вопрос становится все интереснее.
P.S. Лекцию Ротема Сорека можно посмотреть тут: тык.
Всем добра,
Тг
#науказбс
YouTube
Rotem Sorek talk at the 22nd HFSP Awardees Meeting
The 2023 HFSP Nakasone Laureate Rotem Sorek delivered the HFSP Nakasone Lecture at the 2023 HFSP Awardees Meeting. The event happened from 6 to 8 December 2023 in Cape Town, South Africa.
The video shows the Laudation of the 2023 HFSP Nakasone Awardee by…
The video shows the Laudation of the 2023 HFSP Nakasone Awardee by…