Американцы объяснили повышенную популярность 10 процентов генов среди исследователей
Американские биологи объяснили, почему исследователи активно изучают только 10 процентов человеческих генов, в то время как 28 процентов генов практически не изучены, говорится в PLoS Biology. Среди причин такого перекоса — исторические, биологи предпочитают исследовать уже изученные гены, по которым есть много публикаций; доступность материала — гены, с которых экспрессируется больше белка, предпочтительнее; наличие исследований модельных организмов.
Исследователи неоднократно
, что в изучении человеческих генов есть сильный перекос. Ученые активно исследуют только две тысячи генов, кодирующих белки, из 19-20 тысяч генов, содержащихся в человеческом геноме. Причинами повышенного внимания к одним генам и отсутствия интереса к другим может быть как не слишком большая
большинства генов для медицинских и социальных исследований, так и сложившаяся
финансовой поддержки исследований,
технологий и реагентов или
ученых, выбирающих объект для работы.
Биологи из Северо-западного университета (США) под руководством Томаса Стойгера (Thomas Stoeger) и Луиса Амарала (Luís Amaral) решили разобраться, почему так происходит. Они проанализировали информацию из 36 источников и собрали по 430 характеристик 12948 генов, в том числе дату открытия и свойства РНК и белков, соответствующих этим генам. Оказалось, что для 33 процентов человеческих генов перечень характеристик был неполным. Поэтому после первичного анализа исследователи выбрали 15 характеристик, которые вносили наибольший вклад в созданную ими модель, и которые были доступны для 15 тысяч генов. В их числе оказались количество РНК и белка, которые синтезируются на том или ином гене, их длина, свойства белков (например, их заряд или гидрофобность), чувствительность гена к мутациям. Эти 15 характеристик исследователи использовали, чтобы предсказать зависимость между количеством публикаций, посвященных изучению того или иного гена, и его свойствами.
Исследователи выяснили, что 27 процентов генов из человеческого генома изучали только опосредованно. Им не посвящено ни одной самостоятельной публикации. Авторы нашли несколько основных критериев, по которым исследователи выбирают объект своих научных интересов. Во-первых, это наличие более ранних публикаций и интенсивные исследования того или иного гена в прошлом. Так, 16 процентов человеческих генов, которые изучались до 1991 года, и которые были объектом публикаций, продолжали интересовать ученых и в 2015 году: было посвящено 49 процентов статей за этот год. Другой причиной оказалось наличие исследований модельных организмов — мышей, крыс, мушек-дрозофил, лягушек. При этом было не существенно, изучали ли исследователи человеческие гены в модельных организмах или какие-то гены самих животных. Важным для выбора объекта изучения оказалась и доступность белка или РНК. Чем большее количество веществ можно было синтезировать с того или иного гена, тем более популярным объектом исследования он был. Среди других причин авторы работы назвали вероятные трудности с карьерой и финансовой поддержкой. У молодых исследователей, изучающих «непопулярные» гены, вдвое меньше шансов получить финансирование исследований и стать независимыми.
Ранее исследователи показали, что репутация ученых облегчает публикацию их статей. Редакторы научных журналов чаще решают принять статью к публикации, если у них и авторов статей раньше были совместные публикации. Авторы отмечают, что исследование проводилось только для восьмилетнего интервала и четырех журналов, посвященных компьютерным наукам.
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.