Более 60 процентов видов черепах оказались на грани вымирания
Американские биологи подсчитали, что примерно 61 процент, или 217 из 356 видов черепах на Земле находятся под угрозой вымирания или уже вымерли, и их исчезновение будет иметь масштабные последствия для экосистем, которые требуют дополнительного изучения. Обзорная статья об этом опубликована в журнале Bioscience.
Авторы статьи обобщили данные исследований экологической обстановки в регионах проживания различных видов черепах и ее влияния на популяции, чтобы дать полную картину угрозы вымирания для животных этого отряда. «Черепахи влияют на здоровье множества различных экосистем, в том числе пустынь, болот, пресноводных и морских сред. Сокращение их численности может иметь негативные последствия для других видов, в том числе и человека, не очевидные на первый взгляд», — сказал ведущий автор исследования Джеффри Лович (Jeffrey Lovich) из Геологической службы США.
Оказалось, что черепахи, существующие на Земле уже больше 200 миллионов лет — одна из наиболее уязвимых групп животных: 61 процент всех видов черепах в разной мере подвержен риску вымирания. Авторы исследования подчеркивают, что глобальные усилия по защите биоразнообразия часто не учитывают и не приоритизируют места обитания черепах. В числе основных угроз для животных ученые отмечают разрушение среды обитания, вылов в пищу и для продажи как экзотики, болезни и изменение климата (у многих видов черепах пол детеныша определяется температурой окружающей среды, и климат влияет на соотношение самцов и самок).
Некоторые виды черепах, например, рафетус Свайно (Rafetus swinhoei), уже исчезли из дикой природы — из четырех особей, содержащихся в зоопарках, осталась лишь одна самка, которая в последние восемь лет не откладывала жизнеспособных яиц. Ученые напоминают, что вымирание черепах происходит постоянно: вместе с Одиноким Джорджем, знаменитой черепахой, скончавшейся в 2012 году, исчез вид гигантской черепахи острова Пинта (Chelonoidis abingdonii). «Судьба черепах особенно трагична, учитывая их эволюционный успех. Они пережили все, что ставила перед ними природа, как на Земле, так и из космоса — астероид, который уничтожил динозавров, — но переживут ли они встречу с современными людьми?», — задаются вопросом авторы статьи.
В экосистемах черепахи в зависимости от режима питания — они бывают травоядными, хищниками и всеядными — играют важную роль в пищевых цепях, а также сами выступают как источник пищи для тех, кто кормится черепашьими яйцами или ест самих животных, так как для многих видов биомасса черепах в конкретном районе может быть очень высокой. Кроме того, черепахи разносят семена десятков видов растений, а их укрытия в земле используют насекомые, змеи, другие рептилии и даже лисы и зайцы. В целом авторы статьи подчеркивают, что необходимо активнее исследовать прямые и косвенные последствия вымирания черепах.
В конце 2016 года группа ученых из Китая и США показала, что размер популяций большинства современных вымирающих позвоночных животных начал резко снижаться в конце XIX века и с тех пор уменьшается на 25 процентов каждые 10 лет. При этом средний размер популяций вымирающих видов составляет сегодня всего 5 процентов от размера предковой популяции.
Ольга Добровидова
Для создания электрогенетического интерфейса использовали человеческие белки
Швейцарские исследователи разработали систему для искусственного управления экспрессией генов с помощью электрогенетического интерфейса, приводимого в действие постоянным током. В эксперименте с его помощью удалось контролируемо синтезировать инсулин пересаженными человеческими клетками в организме крысы, больной сахарным диабетом. Отчет о работе опубликован в журнале Nature Metabolism. Средства современной синтетической биологии позволяют создавать сложные генетические контуры управления клеткой, которые могут выполнять функции осцилляторов, таймеров, модулей памяти, линейных пропускателей, реле и сумматоров. В экспериментах они позволяли контролировать модели различных медицинских состояний, включая рак, бактериальные инфекции, хроническую боль и сахарный диабет. Как правило, такие контуры содержат генетический выключатель, который реагирует на низкомолекулярные соединения, но их применение ограничивают биодоступность, фармакодинамика и побочные эффекты. Поэтому в последнее время различные научные группы испытывают физические триггеры, реагирующие на свет, тепло, магнитные поля и радиоволны, однако их использование также ограничено биодоступностью, использованием нефизиологических кофакторов и возможной цитотоксичностью. Чтобы преодолеть эти ограничения, сотрудники базельского Научно-инженерного отделения биосистем (D-BSSE) Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) выбрали в качестве управляющего воздействия электрический ток. Низковольтный постоянный ток, подаваемый по электродам, быстро генерирует в тканях свободные электроны и радикалы, приводящие к образованию активных форм кислорода в низких, не цитотоксических концентрациях. Авторы работы взяли за основу человеческий Kelch-подобный ECH-связанный белок 1 (KEAP1), модулирующий иммунный противоопухолевый ответ. В обычных условиях он секвестрирует фактор транскрипции NRF2 и направляет его на разрушение протеасомами. При повышении концентрации активных форм кислорода он высвобождает NRF2, который перемещается в ядро клетки и связывается с элементами антиоксидантного ответа (ARE). Кратковременного действия тока от бытового элемента питания оказалось недостаточно для активации KEAP1/NRF2, однако их эктопическая постоянная экспрессия давала достаточный ответ. Исследователи ввели в клетки человеческих эмбриональных почечных клеток (HEK293) на вирусных векторах гены KEAP1, NRF2 и репортерного конструкта, кодирующего модельный гликопротеин SEAP (человеческую плацентарную секреторную щелочную фосфатазу) и управляющий ее секрецией синтетический промотор, содержащий оператор ARE. Полученная система, названная DART (DC-actuated regulation technology, технология регуляции с постоянным током в качестве актуатора), надежно вырабатывала искомый белок под действием тока из электродов в питательной среде, не вызывая других изменений в транскриптоме и цитотоксичности. Экспериментальным путем было показано, что оптимально 10-секундное воздействие тока напряжением 4,5 вольта от трех бытовых батареек АА или ААА. В качестве подтверждения концепции авторы работы ввели в клеточную линию, полученную из человеческих мезенхимальных стволовых клеток конструкт DART, вырабатывающий инсулин. Монослой таких клеток в гелевой капсуле поместили под кожу спины мышей, страдавших сахарным диабетом 1 типа. Их стимуляцию проводили током от трех батареек АА с помощью стандартных одобренных ВОЗ и FDA акупунктурных электродов ежедневно в течение 10 секунд. На второй день уровень глюкозы в крови животных пришел в норму и оставался на этом уровне в течение четырех недель эксперимента. Метаболические показатели при этом можно было регулировать, изменяя напряжение тока, продолжительность стимуляции и частоту сеансов. Исследователи рассчитывают, что DART откроет возможность для создания носимых электронных устройств для прямого управления метаболическими вмешательствами. По их мнению, электрогенетические интерфейсы представляют собой недостающее звено на пути к полной совместимости и интероперабельности электронных и генетических систем. В 2017 году американским биотехнологам удалось применить электрический ток для управления генами кишечной палочки (Escherichia coli). Для этого они использовали белок SoxR, который помогает бактерии справляться с окислительным стрессом.