Группа американских генетиков решила устроить генеральную уборку в нашем геноме.

 

Группа американских генетиков во главе с аспирантом Юлином Чжаном и профессором Прией Мурджани решила устроить генеральную уборку в нашем геноме.

В процессе она выяснила, что мы все — этакие генетические «сборные солянки», в которых помимо всем знакомых неандертальцев и денисовцев затесались как минимум ещё две совершенно неизвестные науке «линии-призрака».

Сенсационное открытие, опубликованное 30 июля в журнале Science, исследователи сделали без единого древнего зуба или берцовой кости — исключительно благодаря новому вычислительному методу под названием TRACE («Отслеживание архаичных вкладов через оценку графов рекомбинации предков»).

В отличие от традиционного подхода, который требует найти и секвенировать ДНК из ископаемых костей (задача, сродни поиску иголки в стоге сена, особенно когда сену миллион лет), метод TRACE — это чистая математическая магия. Он не нуждается ни в эталонном геноме древнего родственника, ни в данных так называемой «непримешанной» популяции.

Вместо этого алгоритм строит сложнейшие графы предковой рекомбинации (ancestral recombination graphs) — подробнейшие карты того, как наши ДНК-участки передавались, мутировали и перемешивались на протяжении сотен тысяч лет. А затем он ищет в этих картах аномалии: фрагменты, чьи родословные уходят в прошлое подозрительно глубоко, намного дальше, чем у основной массы генов, которые сходятся к общему предку примерно 100-200 тысяч лет назад.

TRACE словно детектив, который находит отпечатки пальцев там, где, казалось бы, никто никогда не жил. Для проверки метод прогнали на компьютерных моделях, где ответ был известен заранее, — точность составила около 92%, а вероятность ложной тревоги — меньше 0,25%. После этого алгоритм выпустили в «дикую природу» данных проекта «1000 геномов», охватывающих сотни людей со всего мира.

И тут началось самое интересное. TRACE блестяще подтвердил уже известные факты: у европейцев и азиатов он нашёл те самые 1-2% неандертальской ДНК, а у жителей Океании — примесь денисовцев. Однако на этом сюрпризы не закончились. Алгоритм выявил две ранее невидимые линии.

Первая — глобальная «линия-призрак» — отделилась от нашего общего с неандертальцами и денисовцами предка примерно 800 000 лет назад. Эта загадочная популяция встретилась и скрестилась с предками современных Homo sapiens более 50 000 лет назад, причём ещё на территории Африки, до того, как наши предки отправились в своё победное шествие по планете. В результате каждый из нас, от аборигена Австралии до жителя Мурманска, носит в своей ДНК примерно 0,5–1% генов этого «призрака».

Вторая находка — это настоящий генетический «дедушка» возрастом 1,7–1,8 миллиона лет, так называемая «суперархаичная» линия. Эта группа, вероятно, была связана с азиатскими Homo erectus, и она не скрещивалась с нами напрямую. Её путь был хитрее: сначала эти «супер-древние» смешались с денисовцами в Евразии, а уже те, позже встретившись с нашими предками, передали эстафету дальше. Поэтому самые яркие следы этой запредельной древности сегодня находят у жителей Океании и Меланезии, в чьих геномах денисовского наследия больше всего.

Но и это не всё. Учёных ждал ещё один сюрприз, связанный с так называемыми «генетическими пустынями» — длинными участками ДНК, которые, как считалось, естественный отбор полностью очистил от примесей неандертальцев и денисовцев.

Так вот, TRACE нашёл там ДНК именно этих «призрачных» предков. Особенно впечатляют цифры: возле гена FOXP2, который критически важен для развития речи, доля такой «призрачной» ДНК достигает 13,3%, а в некоторых других участках — почти 20%. Получается, наш организм — не просто бездумный мусорщик древних генов, а избирательный коллекционер, который вычищал одни варианты, но бережно сохранял другие, возможно, дававшие эволюционные преимущества. Например, многие из этих древних фрагментов находятся в генах, отвечающих за иммунитет и метаболизм — видимо, скрещивания с «призраками» помогали нашим предкам справляться с новыми болезнями и непривычной едой по мере расселения по миру.

Источник: Zhang, Y. Recovering signatures of archaic hominin introgression using ancestral recombination graphs / Y. Zhang, A. Biddanda, S. A. Johnson, C. O'Dushlaine, P. Moorjani // Science. – 2026. – 30 Jul. – DOI: 10.1126/science.aef8874.

https://tinyurl.com/4afu46fz

Любопытные вопросы - 2

 

Источник:

Andreas Berheide via Legion Media

Каким может быть кислород?

У него есть три формы

До недавнего времени науке были известны только две модификации молекул кислорода. Первая — О2 является не чем иным, как кислородом, который все живые организмы используют для дыхания. Такой кислород — самый распространенный элемент на Земле. Он составляет 85% гидросферы, почти половину литосферы, и лишь в атмосфере, где кислород находится в свободном состоянии, он занимает второе место после азота — 23%.

О3 — это озон, который располагается преимущественно в верхних слоях атмосферы и защищает Землю от избыточной радиации. Озон образуется из О2 под действием солнечного излучения или электрического разряда. Он окисляет почти все металлы и большинство других элементов. Допустима лишь очень малая его концентрация, так как озон значительно более ядовит, чем угарный газ. Предельно допустимая концентрация — 0,00001%.

Существование модификации молекулы кислорода, состоящей из четырех атомов, эмпирическим путем было предсказано еще в 1920-е годы. Но получить такой кислород на практике удалось лишь в конце XX века. Для его создания ученые Римского университета заставили взаимодействовать парные молекулы кислорода и положительно заряженные ионы. В результате образовался положительный ион О4. А после добавления к полученному иону электрона была получена нейтральная молекула.

Для доказательства стабильности молекулы 4-атомного кислорода был использован метод спектрометрии, для проведения которого молекулу вновь разделили на ионы, предварительно удалив электрон. Эти вновь полученные частицы полностью соответствовали ионам первоначальной молекулы кислорода. Получение 4-атомного кислорода открывает перспективы для использования его в качестве активного окислителя ракетного топлива, что позволит увеличить вес полезного груза ракеты за счет сокращения массы окислителя.

https://tinyurl.com/47t4ufb3

Кто из живых самый «простой»?

Nanoarchaeum equitans — это единственный официально описанный вид ультрамелких морских архей из типа Nanoarchaeota, открытый в 2002 году немецким микробиологом Карлом Штеттером в гидротермальных источниках у побережья Исландии. Этот организм уникален тем, что является самым маленьким известным паразитическим или симбиотическим микроорганизмом на Земле и обладает одним из самых компактных геномов.

Ключевые биологические особенности

·        Экстремально малый размер: Диаметр клеток N. equitans составляет всего 0,35–0,50 мкм. Объём его клетки в 100 раз меньше, чем у обычной кишечной палочки.

·        Минимальный геном: Кольцевая ДНК содержит всего 490 885 пар нуклеотидов. В геноме полностью отсутствуют гены, отвечающие за синтез аминокислот, нуклеотидов, липидов и коферментов. Более 95% ДНК кодирует белки или стабильные РНК, что делает геном невероятно плотным. [1]

·        Облигатный паразитизм: Из-за неспособности самостоятельно синтезировать базовые органические компоненты, эта архея не может существовать и размножаться в чистой культуре. Она живет исключительно на поверхности клеток-хозяев — термофильных архей рода Ignicoccus (в частности, Ignicoccus hospitalis).

·        Образ жизни: Обычно на одной клетке хозяина прикрепляется от 2 до 4 (иногда больше) «карликовых» клеток N. equitans. Они буквально «оседлывают» хозяина, забирая у него питательные вещества и энергию.

Среда обитания: Является гипертермофилом. Оптимально развивается при температуре около 80 °C в горячих серных источниках на морском дне.]

Официальные англоязычные источники для детального изучения:

·        Научная работа о расшифровке генома в журнале PNAS / PubMed

·        Подробный разбор биологии микроба на MicrobeWiki

·        Обзорная статья на портале ScienceDirect [1, 2, 3]

 

Однако в 2025 году ученые открыли еще более мелкий организм - Sukunaarchaeum mirabile

Candidatus Sukunaarchaeum mirabile — это уникальный микроорганизм из домена архей с рекордно малым геномом размером всего 238 тысяч пар оснований (238 кбп), открытие которого в 2025 году размыло границу между классическими живыми клетками и вирусами. [1, 2]

Находка принадлежит международной группе биологов из Канады и Японии под руководством эволюционного микробиолога Рё Харады (Ryo Harada) из Университета Далхаузи и Такуро Накаямы (Takuro Nakayama) из Университета Цукубы. [1, 2]

---

1. Как было сделано открытие

Ученые обнаружили Sukunaarchaeum случайно во время метагеномного анализа морского планктона, собранного в океане. Они секвенировали ДНК одноклеточной водоросли-динофлагеллята Citharistes regius, известной своими внутренними бактериями-симбионтами. [1, 2]

Среди ожидаемых цепочек генов исследователи наткнулись на странную крошечную кольцевую молекулу ДНК, длина которой составляла всего 5% от размера генома кишечной палочки (E. coli). Поначалу её приняли за артефакт секвенирования, но многократные перепроверки подтвердили: внутри планктона живет совершенно новая, автономно реплицирующаяся клеточная сущность. [1]

Свое название микроорганизм получил в честь Сукуна-бико-на — карликового божества из японской мифологии, а mirabile переводится с латыни как «удивительный» или «чудесный». [1, 2]

---

2. Главные особенности Sukunaarchaeum mirabile

• Отсутствие метаболизма: У этого существа практически полностью удалены гены, отвечающие за выработку энергии, синтез аминокислот, углеводов и витаминов. Он не умеет самостоятельно питаться или дышать. [, 2]
• Чистый репликативный коралл (Replicative Core): Геном содержит всего 189 генов, кодирующих белки. Почти все они сжаты до выполнения одной задачи — копирования собственной ДНК, транскрипции РНК и сборки белков. [, 2, 3]
• Отличие от вирусов: Вирусы не имеют собственного аппарата для синтеза белка. Sukunaarchaeum, напротив, сохранил гены для построения собственных рибосом, транспортных и матричных РНК. То есть структурно это полноценная клетка, но функционально ведущая себя как вирус. [, 2, 3, 4]
• Новая ветвь эволюции: Филогенетический анализ показал, что паразит является не просто «ужавшейся» версией известных микробов, а представляет собой древнюю, глубоко обособленную эволюционную ветвь внутри древа архей, которую выделили в отдельный тип. [1, 2]
• Глобальное присутствие: Проверив общедоступные базы биоинформатических данных (Environmental Sequence Data) со всего мира, авторы открытия обнаружили, что похожие на Sukunaarchaeum фрагменты ДНК массово встречаются в морской воде по всей планете. Эта скрытая экосистема ультрамалых паразитов раньше просто игнорировалась фильтрами оборудования. [1]

На западном берегу Нила нашли древнюю столицу Египта

 

Фото: Egypt’s Ministry of Tourism and Antiquities

Археологи уже называют эту находку второй по важности после гробницы Тутанхамона.

Археологи в Египте обнаружили 3000-летний «затерянный город», похороненный под песками в Луксоре, где находится знаменитая Долина царей.

Город, известный как «Возвышение Атона», восходит к правлению Аменхотепа III, которое началось около 1390 г. до н.э. Позже он использовался преемниками фараона, включая Тутанхамона.

«Открытие этого затерянного города — второе по значимости археологическое открытие после гробницы Тутанхамона. Оно предлагает редкую возможность заглянуть в жизнь древних египтян в то время, когда империя была наиболее развита», — Бетси Брайан, профессор египетского искусства и археологии Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе.

Раскопки, проведенные группой под руководством египетского археолога Захи Хавасса, начались в сентябре 2020 года. Археологи нашли большой, хорошо сохранившийся город с неповрежденными стенами, пекарней и печами, гробницами и комнатами, заполненными инструментами, а также кольцами, скарабеями и цветными керамическими изделиями.

Также были обнаружены свидетельства существования нескольких отраслей, включая прядильную и ткацкую, металлообрабатывающую и стекольную. Миссия проводилась совместно с Министерством туризма и древностей Египта.

Постройки сохранились в очень хорошем состоянии

Фото: Egypt’s Ministry of Tourism and Antiquities

Исторические записи предполагают, что поселение включало три королевских дворца, принадлежащих Аменхотепу III, а также являлось административным и промышленным центром империи. Глиняные кирпичи с печатью фараона подтвердили датировку города.

К северу от города археологи нашли кладбище, оно пока не изучено. Также ученые обнаружили несколько высеченных в скале гробниц разного размера. Исследователи надеются найти нетронутые захоронения.

Один из артефактов, найденных в городе

Фото: Egypt’s Ministry of Tourism and Antiquities

По словам Брайан, дальнейшие раскопки должны дать ответ на величайшую загадку той эпохи: почему Эхнатон, сын Аменхотепа III, и его жена Нефертити перенесли столицу династии в новое место в Амарне?

Город располагается на западном берегу Нила в районе Луксора и простирается к западу, вплоть до некрополя Дейр-эль-Медина.

https://bit.ly/3uGSzQX

Из пучины в Тихом океане подняли микробов, которых не видит иммунитет человека

 

Иллюстративное фото бактерии Moritella: Yuichi Nogi/Infection

На глубине более 3000 м около островов Феникс в центральной части Тихого океана обнаружены бактерии, которых врожденный человеческий иммунитет просто не видит – настолько эти два вида чужеродны друг другу. Об этом в журнале Science Immunology пишет группа биологов Бостонского университета и Гарвардской медшколы, которая работала совместно с экипажем научного судна от Института океана Шмидта.

Ученые пишут о представителях рода Moritella из класса грамотрицательных морских гамма-протеобактерий.

Внешнее покрытие бактерий состоит из липополисахаридной (ЛПС) пленки: другие организмы распознают микробов по определенным лигандам (участкам молекул) этих веществ. Но ЛПС-рецепторы в культуре клеток человека, мышей и краба не смогли "засечь" 80% поднятых с глубины бактерий.

Это открытие расшатывает общепринятое убеждение, что наш иммунитет практически универсален, то есть может распознавать любые микроорганизмы, с которыми столкнется, в том числе из окружающей среды, с которой человек никогда не встречается.

Авторы пишут, что никто толком не проверял универсальность этого правила, и для обнаруженных ими глубоководных бактерий "люди – марсиане, и наоборот".

Они считают, что открытие может дать толчок к созданию новых биоинструментов и терапий. Например, использовать бактерии-"невидимки" для точечной доставки лекарств в органы или иммунной терапии.

 

Иллюстративное фото бактерии Moritella: Leibniz-Institut DSMZ

К гамма-протеобактериям относят чрезвычайно большое количество патогенных, вроде сальмонеллы, кишечной и чумной палочек, возбудителя брюшного тифа и холерный вибрион.

https://bit.ly/3rUrGIw

500 млн лет назад существовали животные, которые соединялись в единый организм!

Окаменелые нити? некоторые длиной до четырех метров? соединяют организмы, известные как Rangeomorphs, которые доминировали в океанах Земли полмиллиарда лет назад.

Некоторые из первых животных на Земле были связаны сетями нитевидных нитей. Найдено самое раннее доказательство их существования учеными из Кембриджа и Оксфорда. Такие организмы жили полмиллиарда лет назад. Об этом сообщает журнал Current Biology.

КсенияСуворова

Ученые из университетов Кембриджа и Оксфорда обнаружили окаменелые нити, некоторые длиной до четырех метров, соединяющие организмы, известные как rangeomorphs, которые доминировали в океанах Земли полмиллиарда лет назад.

Команда обнаружила целые сети нитей. Они, возможно, использовались для питания, коммуникации или размножения. Всего найдены сети семи видов на почти 40 различных местах ископаемых в Ньюфаундленде, Канада.

К концу эдиакарского периода, между 571 и 541 млн лет назад, начали появляться первые разнообразные сообщества крупных и сложных организмов: до этого почти вся жизнь на Земле была микроскопической по размеру.

Подобные папоротнику рэйноморфы были одними из самых успешных форм жизни в этот период, они росли до двух метров в высоту и колонизировали большие участки морского дна. Они были одними из первых животных, которые когда либо существовали на нашей планете, хотя их странная анатомия озадачивала палеонтологов годами. У этих организмов не было рта, органов или средств передвижения. Одним из предположений было, что они поглощают питательные вещества из воды вокруг них.

«Эти организмы, по-видимому, смогли быстро заселить морское дно, и мы часто видим один доминирующий вид на этих окаменелых пластах. Как это вообще было возможно, никто не могу понять, но эти нити могут объяснить это явление». .

Алекс Лю из Кембриджского отдела наук о Земле и автор статьи

Поскольку они не могли двигаться и жили в одном месте, можно проанализировать целые популяции по записям окаменелостей. В более ранних исследованиях рандоморфных форм было рассмотрено, как эти организмы смогли размножаться и быть настолько успешными в свое время.

Длина большинства нитей составляла от 2 до 40 см, хотя некоторые были длиной до четырех метров. Однако поскольку они настолько тонкие, филаменты видны только в местах, где сохранение ископаемых является очень хорошим, что является одной из причин, по которой они не были идентифицированы раньше. Окаменелости для этого исследования были найдены на пяти участках в восточном Ньюфаундленде, одном из самых богатых в мире источников эдиакарских окаменелостей. У этих нитей невероятный уровень детализации, который может быть сохранен на этих древних морских глубинах; некоторые из этих филаментов имеют ширину всего лишь одну десятую миллиметра.

«Мы всегда рассматривали эти организмы как отдельные особи, но теперь мы обнаружили, что эти отдельные нити могут быть связаны между собой несколькими отдельными членами одного и того же вида. Теперь нам, возможно, потребуется пересмотреть более ранние исследования того, как эти организмы взаимодействовали, и, в частности, как они конкурировали за пространство и ресурсы на дне океана. Самым неожиданным для меня является осознание того, что они связаны. Я изучал их уже более десяти лет, но это стало настоящим сюрпризом».

Алекс Лю из Кембриджского отдела наук о Земле и автор статьи.

Возможно, что филаменты использовались как форма клонального размножения, как современная клубника, но поскольку организмы в сети были одинакового размера, филаменты могли иметь другие функции. Например, нити, возможно, обеспечивали устойчивость против сильных океанских течений. Другая теория заключается в том, что они позволили организмам обмениваться питательными веществами — такая доисторическая версия «древесной паутины», наблюдаемая на современных деревьях.