Музыка как лекарство, эволюция колеса и тихоходка-супермен

Как прячутся раковые клетки от иммунной системы

Одна из главных загадок онкологической науки — как раковые клетки ухитряются прятаться от иммунной системы, почему она их не распознает и не уничтожает, даже когда они начинают бесконтрольно размножаться. Очевидно, что механизмов такой маскировки несколько. На этой неделе вышла публикация ученых из Нидерландского института онкологии, в которой описан новый шаг к разгадке полной картины. Оказалось, раковые клетки умеют «ткать плащ-невидимку» из модифицированных рибосом — под ним иммунная система не распознает врага.

Рибосомы — это крошечные структуры, которые в клетке человека отвечают за синтез молекул белка из аминокислот, «заводы» по производству белка. До недавних пор считалось, что все рибосомы работают одинаково. Теперь ученые нашли новый их подтип — каждая такая рибосома снабжена подвижным элементом, который называется Р-стержень. Такие рибосомы синтезируют цитокины (молекулы белка, которые отвечают за координацию защитных реакций организма). Проще говоря, рибосомы с Р-стержнем отвечают за то, как клетки реагируют на сигналы иммунной системы. И если в здоровых клетках таких рибосом много, то вот раковые клетки уменьшают число таких рибосом. Это влияет на синтез сигнальных белков, они больше не привлекают внимание иммунной системы и становятся для нее как бы невидимыми. Таким образом, раковые клетки, видоизменяя рибосомы, создают вокруг себя защитное покрытие, «плащ-невидимку», который начисто отбивает у иммунной системы желание присматриваться к ним.

«Полученные результаты меняют представление о рибосомах как о пассивных и одинаковых машинах», — пишут авторы статьи. Есть надежда, что результаты опубликованного исследования помогут глубже изучить взаимоотношения раковых клеток и иммунной системы, придумать новые методы лечения рака и других болезней, в развитии которых участвует (или, наоборот, не участвует) иммунная система.

Защищать космонавтов от радиации научит тихоходка?

На Земле много миллионов лет живут суперсущества, которые обладают потрясающей приспосабливаемостью, выживают в экстремальных условиях, а из ситуаций, смертельных для большинства животных (экстремальные температуры, облучение, обезвоживание, отсутствие кислорода, голодание), выходят отдохнувшими и с магнитиками. Эти существа — тихоходки (еще их называют водяными медведями). Это крохотные беспозвоночные, отдаленные родственники насекомых и ракообразных, которые имеют размер от 0,1 до 1,5 миллиметра, обладают немалым разнообразием (1 500 видов уже открыто) и уникальными защитными механизмами. Ученые уже давно исследуют их суперспособности, чтобы понять, каковы механизмы защиты и можно ли «натянуть» их на человека.

Известно, что тихоходка спокойно выживает и прекрасно себя чувствует при радиационном фоне, в 1 000 раз превышающем смертельную дозу для человека. Этот ее талант очень пригодился бы человеку. Например, сейчас перед медиками стоит задача научиться защищать космонавтов от смертельного радиационного фона. Или лечить рак радиотерапией, не вредя остальному организму пациента. Или, например, очищать ядерные отходы, не рискуя здоровьем рабочих.

И как раз на этой неделе было опубликовано исследование молекулярных биологов из Пекинского института геномики, в котором ученые описывают новый вид тихоходок и выявленные молекулярные механизмы жизнестойкости. Так, китайские ученые нашли у водяных медведей тысячи генов, которые при воздействии радиации активизируются и защищают ДНК от радиационных повреждений и разрывов.

Новую тихоходку нашли случайно — на горе Фуню в провинции Хэнань, когда собирали образцы мха. Вернувшись в лабораторию, ученые нашли «безбилетного пассажира» и определили в нем совершенно новый вид. Ему дали звучное имя Hypsibius Henanensis, секвенировали его геном и нашли в нем 14 701 ген, из которых треть оказалась уникальной для тихоходок.

Чтобы понять, зачем водяным медведям столько уникальных генов, бессердечные китайские ученые принялись подвергать несчастных животных радиационному облучению в нещадных дозах: 200 и 2000 грей в секунду (72 млн и 720 млн рентген в час, соответственно). Летальный исход у человека возникает при облучении дозами 15 грей и выше. И как же отреагировали на это тихоходки? 2 801 ген из их уникального генома стал активным. Причем оказалось, что эти гены участвуют в процессах восстановления ДНК, в делении клеток и иммунных реакциях. То есть предназначены для починки поломок. Тихоходка облучается, но ее геном сам себя восстанавливает, и фатальных последствий не возникает.

Один из найденных генов кодирует белок, который помогает восстанавливать разрывы двух нитей ДНК — такого гена еще никто не изучал. Еще один тихоходкин ген позволяет производить антиоксидантные пигменты, которые поглощают химически активные токсичные вещества, образующиеся в клетках под воздействием радиации и «отвечающие» примерно за 70% повреждающего действия.

Китайские биологи пошли дальше и обработали человеческие клетки одним из таких пигментов. Выяснилось, что после этого они стали лучше переносить радиацию, чем необработанные.

Изучение тихоходок продолжается. Кто знает, может быть, именно эти крошки станут нашим ключом к бесконечно долгой жизни?

Кто изобрел колесо: новая версия

Велосипед изобрел русский крестьянин по фамилии Артамонов. Электрическую лампочку независимо разрабатывали Яблочков и Эдисон. Печатный станок придумал Иоганн Гутенберг. У многих технических приспособлений, определяющих жизнь современного человека, есть конкретные авторы.

Но вот кто и где придумал колесо — скрыто в глубине тысячелетий. Цивилизация, конечно, могла развиваться и без него — это доказали американские индейцы и древние египтяне, которые не знали колеса как такового — но с ним, согласитесь, получилось интереснее. Конечно, у нас нет никаких шансов когда-то узнать имя гения, который первым додумался сколотить круглую конструкцию, насадить ее на палку, а сверху посадить тачку или тележку. Уже известно, когда приблизительно это произошло, определен даже круг цивилизаций, которые могли бы быть первооткрывателями. Скорее всего, изобретение это было сделано независимо в разных местах и разными племенами — уж слишком быстро колесо «катилось» по Северной Африке и Европе за несколько тысяч лет до нашей эры. Но историки не оставляют попыток определить хотя бы регион, в котором это произошло впервые.

Основных версий сначала было две. Первая — колесо придумали в Месопотамии примерно в 4 000 году до нашей эры, а оттуда оно «поехало» в Европу. Вторая — родина колеса находится на турецком берегу Черного моря, и произошло это около 3 800 года до нашей эры. Чуть позже появилась третья версия — слишком уж много древних колес находили археологи в погребальных ямах Восточной и Центральной Европы и даже на Северном Кавказе!

В 2016 году историк Ричард Буллит из Колумбийского университета предположил, что первыми до конструкции колеса додумались карпатские рудокопы, жившие на территории современных Венгрии и Румынии около 6 тысяч лет назад. Целью их было добывать медную руду, поднимая ее колесными тележками из шахт. Изобретение горняков оказалось универсальным, и поэтому быстро распространилось по племенам, жившим в Европе, а потом, «завоевав» степные равнины, распространилось по Ближнему Востоку. Буллит это предположил по форме моделей тележек, найденных археологами в Карпатах: они прямоугольные с трапециевидными боками — точь-в-точь как современные шахтерские повозки.

На этой неделе вышла совместная статья, которую Буллит подготовил вместе с инженерами, привлеченными им к исследованию. Американский историк хочет подтвердить свою версию. В статье описана эволюция колеса в Карпатском регионе. Предполагается, что это было последовательное движение через три ступени: передвижные ролики, по которым катали тележку; колесная пара, закрепленная на оси; и, наконец, почти современные колеса, которые двигаются отдельно от самой оси.

Понятно, что точные данные нам способна дать только машина времени, но приведенное моделирование и привлечение техников к исторической реконструкции заслуживают определенного внимания. По крайней мере, эта версия не хуже, чем турецкая или месопотамская.

«Недозвезды и перепланеты»: как рождаются коричневые карлики

Астрономы впервые зафиксировали объекты, очень похожие на коричневые карлики, за пределами нашей Галактики. Это помогло понять, как формируется этот тип космических объектов.

Начнем с матчасти: коричневый карлик — это переходная форма космических объектов, еще не звезды, но уже не планеты. 60 лет назад астрофизики рассчитали: чтобы стать звездой, небесному телу достаточно иметь 7—9% от массы Солнца. А еще обязательно зажечь внутри себя термоядерный реактор. В нем водород превращается в гелий, наружу выделяется страшное количество энергии, которая и делает всякую уважающую себя звезду звездой. В те годы и было выдвинуто предположение: возможно, в космосе есть объекты, которые уже слишком тяжелы для планет, но еще не могут светиться, как звезды. Предположение было провидческим. С тех пор таких «недозвезд» найдено было уже более трех тысяч — и все в пределах Млечного пути. Такие объекты, правда, тоже светятся — но слабенько и недолго. Термоядерные процессы в их ядре все-таки происходят, но они совсем маломощные и запустить полноценную реакцию не могут. Назвали такие объекты коричневыми карликами.

Ученые до сих пор пытаются понять, что же собой представляет коричневый карлик — гигантскую планету или недоразвитую звезду. С одной стороны, они не только светятся и очень тяжелые, так еще и не вращаются вокруг нормальных звезд, путешествуя по космосу совершенно автономно. То есть ведут себя вполне как звезды. С другой — термоядерного реактора внутри них нет, зато вокруг может быть атмосфера, очень похожая на планетную. Чтобы окончательно вынести вердикт, астрономам не хватало одного: понять, как они образуются. Как планеты (в протопланетных дисках) или как звезды (отдельно).

И вот что-то становится понятным. В галактике-спутнике Млечного Пути, в Малом Магеллановом Облаке, астрономы начали подробно изучать молодое скопление звезд NGC 602. В нем прямо сейчас рождается много маленьких и легких объектов, которые подозрительно смахивают на коричневые карлики. Международная команда ученых с помощью орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» присмотрелась к ним — и действительно, нашла целую коллекцию кандидатов в коричневые карлики — аж 64 «малыша» весом от 50 до 84 масс Юпитера. А что в этом интересного, спросите вы?

Отвечаем. Во-первых, это первый случай обнаружения коричневых карликов за пределами Млечного пути. Во-вторых, ученые, наблюдая за этими объектами, решили свою задачу и выяснили: они формируются как звезды. Просто не успевают набрать массу, достаточную для начала полноценного термоядерного синтеза.

Так что коричневый карлик — это все-таки больше «недозвезда», чем «перепланета».

Метаанализ показывает: музыка лечит

Американские ученые из Калифорнийского университета провели метаанализ нескольких десятков научных статей на тему влияния музыки на человеческий организм и показали: если после хирургической операции человек будет слушать музыку, то восстановление происходит лучше и быстрее. Уровень тревоги снижается, боли (а значит, потребность в сильных обезболивающих) ослабевают.

Анальгезирующие свойства музыки фиксировали уже не однажды: она снижала боль после операций на позвоночнике, а любимые мелодии «действовали» лучше, чем незнакомые. Но метаанализ — исследование многих десятков научных статей — в последние годы используется очень часто, чтобы попробовать отыскать общие закономерности и провести сводные расчеты. Такой анализ провели и американские медики.

Они рассмотрели более 3 700 публикаций, в систематический обзор включили 35 из них. Задачей был детальный анализ существующих свидетельств о том, какую роль музыка играет в восстановлении после хирургических вмешательств.

Было статистически установлено: прослушивание музыки помогало лучше восстанавливаться после операций. Уже на следующий день пациенты, которые слушали музыку, чувствовали меньше боли (на 19% по аналоговой шкале, на 7% — по визуальной). Уровень их тревожности оказался на 3% ниже, а пульс — на 4 удара в минуту реже, чем у тех, кому не посчастливилось получать музыкальную терапию. А морфина «меломанам» требовалось в среднем почти вдвое меньше, чем тем, кто восстанавливался в тишине (0,758 мг против 1, 654 мг).

Что самое приятное — чтобы слушать музыку, совершенно не нужно напрягаться, а значит, музыкотерапию можно включать сразу же после операции.