Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 74, № 4 (2019)
Скачать выпуск PDF

ОТ РЕДАКТОРА

241-246 64
Аннотация

Краткий обзор, посвященный проблеме «бессмертия» зародышевой линии, которая была сформулирована еще А. Вейсманом в конце XIX века. На протяжении последующих лет она привлекала внимание многих ученых-геронтологов, пытавшихся понять механизмы бесконечной передачи генетической информации из поколения в поколения с помощью половых клеток, которые, в отличие от соматических, таким образом избегают старения. Однако оставалось неясным, каким образом половые клетки женщин, представляющие собой фактически популяцию неделящихся клеток (сходную с непересеваемой клеточной культурой, претерпевающей «стационарное старение»), обеспечивают упомянутое «бессмертие» зародышевой линии. Недавно ушедший от нас выдающийся российский геронтолог Ж.А. Медведев опубликовал в 1981 г. свою блестящую работу «On the immortality of the germ line: genetic and biochemical mechanisms. A review», основные положения которой актуальны вплоть до сегодняшнего дня. В статье Медведева как раз рассматривались возможные механизмы такого «бессмертия». Они анализируются в настоящей работе и сводятся в основном к существованию целого ряда барьеров, не позволяющих в большинстве случаев потомству появиться из «старых» половых клеток (хотя определенные «омолаживающие» процессы в гаметах все-таки идут). Поэтому дети и «рождаются молодыми». Рассматриваются также некоторые альтернативные подходы к объяснению «бессмертия» зародышевой линии. Отдельное внимание уделяется «эффекту возраста родителей» и роли в этом явлении яйцеклеток и сперматозоидов.

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

247-253 65
Аннотация

Анализ пространственного распределения планктонных пикоцианобактерий проведен на меридиональном разрезе, проходящем через шельф Карского моря, моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря от 58° до 168° в.д. Численность пикоцианобактерий в Карском море составила в среднем 0,48±1,2∙109 клеток/м3, в море Лаптевых — 0,16±0,24∙109 клеток/м3, в Восточно-Сибирском море — 0,25±0,43∙109 клеток/м3. Колебание численности пикоцианобактерий определялось наличием их аллохтонных источников — речного стока и трансформированных северо-атлантических вод. Наибольшие значения численности выявлены в районах влияния стока сибирских рек Оби, Хатанги, Индигирки и Колымы и составили 0,5-109 клеток/м3 (река Обь), 0,2∙109 клеток/м3 (река Хатанга), 0,4∙109 клеток/м3 (река Индигирка) и 1,6∙109 клеток/м3 (река Колыма). Средний вклад пикоцианобактерий в суммарную численность и биомассу пикофитопланктона в западной части Карского моря составил 37% и 36% соответственно. В остальных исследуемых районах средний вклад пикоцианобактерий в суммарную численность фототрофного пикопланктона не превышал 7%, в суммарную биомассу — 6%. По всему массиву полученных данных выявлена высоко достоверная (р<<0,01) положительная связь между численностью пикоцианобактерий и температурой воды (р=0,003).

254-261 49
Аннотация

В лабораторных условиях инициирован и исследован процесс полового воспроизведения черноморской диатомовой водоросли Climaconeis scalaris (Brebisson) E.J. Cox, 1982. Система скрещивания этого вида допускает гомо-и гетероталлическое воспроизведение. Половой процесс аллогамный. Во время активного скольжения друг относительно друга диплоидные материнские клетки-гаметангии выделяли слизь, образуя слизистую дорожку. Каждый гаме-тангий в паре продуцировал две вытянутые цилиндрические с закругленными краями гаплоидные гаметы, которые были в значительной степени морфологически и поведенчески изогамными. Деление протопласта гаметангиальной клетки происходило в трансапикальной плоскости без перегруппировки гамет. Растущие ауксоспоры располагались параллельно створкам родительских клеток. Получены данные об изменении размеров клеток, количества хлоропластов, а также положении кардинальных точек в жизненном цикле изучаемого вида.

262–269 164
Аннотация

В работе представлены первые данные о видовом разнообразии раковинных амёб реки Коко провинций Куангнам и Дананг (Вьетнам). В 28 собранных пробах выявлено 55 видов и подвидов раковинных амёб, относящихся к 9 родам и 6 семействам. Видовое разнообразие раковинных амёб в планктоне выше, чем в донных пробах. Наибольшей частотой встречаемости характеризовались Centropyxis aculeata (64,3%), Netzelia wailesi (39,3%), Difflugia acuminata (32,1%), Arcella discoides scutelliformis (28,6%) и Lesquereusia modesta (28,6%). Наибольшим числом видов представлены роды Difflugia (25), Arcella (12), Centropyxis (5) и Netzelia (4). Кривая видового накопления, основанная на полученных данных, не насыщена и описывается уравнением y = 12,56N046. Среднее видовое богатство раковинных амёб на пробу в планктоне (13,0 ± 3,1) статистически выше, чем в донных пробах (1,8 ± 1,5) (p<0,001). Результат ординации (анализ избыточности) показывает, что исследованные гидрохимические показатели (температура, pH, содержание растворенного кислорода, электрическая проводимость, соленость) воды объясняют лишь 31,6% вариации видового состава раковинных амёб, в том числе первая и вторая оси объясняют 11 и 10,2% вариации соответственно.

270–276 49
Аннотация

В опытах на крысах сопоставлено влияние анксиолитика диазепама и но-отропов пирацетама и мексидола на условный рефлекс пассивного избегания (УРПИ) в трехкамерной установке, состоящей из центрального освещенного отсека, темного опасного отсека, в котором крыса получала удар током, и темного безопасного отсека, в котором она не подвергалась электроболевому воздействию. Удар током при выработке УРПИ вызвал у контрольных животных резкое увеличение латентного периода ухода из центрального отсека при тестировании, но при этом не привёл к выбору безопасного отсека. На основе этих данных о различном воздействии удара на УРПИ было сформулировано предположение о том, что процессы обучения, которые обусловливают задержку двигательной реакции и выбор безопасного отсека, имеют различную ассоциативную природу. Увеличение латентного периода связано с классическим условнорефлекторным страхом безотносительно к месту воздействия удара током. Выбор безопасного отсека, напротив, связан с формированием следа памяти о местоположении электрокожного раздражения. Использование фармакологических веществ, по-разному влияющих на страх и память, дало дополнительные аргументы в пользу предположения о различных ассоциативных процессах, определяющих формирование УРПИ. Снижение уровня страха с помощью диазепама уменьшило латентный период двигательной реакции относительно контрольной величины, но не повлияло на выбор безопасного отсека. В отличие от этого, мнемотропные свойства пирацетама и мексидола увеличили предпочтение безопасного отсека без увеличения латентного периода. Эти дифференцированные фармакологические эффекты подтверждают, что УРПИ основан на формировании условной реакции страха, которая вызывает увеличение латентного периода ухода из центрального отсека, и памяти о месте электроболевого воздействия, которая обеспечивает выбор безопасного отсека.

277–283 68
Аннотация

Транспортер нитратов NRT1.1 действует как сенсор нитратов, запуская определенные реакции растений. В то же время фитогормоны цитокинины часто участвуют в регуляции ростовых ответов растений на изменение уровня нитратов. В данной работе мы проверили предположение, что сенсор NRT1.1 способен участвовать в контроле уровня цитокининов. Для этого мы изучили влияние мутации гена NRT1.1 на гормональные и ростовые реакции растений при удалении азота из среды. Опытными объектами были растения араби-допсиса (Arabidopsis thaliana) исходного экотипа Columbia и мутантные по гену NRT1 (chl1-5). Использовали два варианта экспериментального дизайна: (1) растения выращивали на растворе Хогланда-Арнона, удаление азота осуществляли путем замены нитратов на хлориды; (2) использовалась среда Прянишникова, азотное голодание создавали путем удаления нитрата аммония. Мы впервые показали, что мутация NRT1.1 приводит к снижению уровня цитокининов в корнях chl1-5, в результате чего у них формируются более длинные корни по сравнению с растениями Columbia. Содержание цитокининов в растениях Columbia снижалось в ответ на оба варианта исключения азота из среды, и параллельно этим изменениям уровня гормонов ускорялось удлинение корней. Изменение концентрации цитокининов и удлинения корней у мутанта по сенсору NRT1.1 было зарегистрировано лишь при удалении нитрата аммония из среды Прянишникова, но не было зарегистрировано при замене нитрата на хлорид в среде Хогланада-Арнона. Результаты свидетельствуют об участии сенсора NRT1.1 в регуляции уровня цитокининов и скорости элонгации корней при удалении нитратов, но не ионов аммония, что подтверждает специфичность ответа.

284–293 72
Аннотация

В настоящее время остро стоит проблема дефицита сырья для химических фосфорных удобрений и снижения неблагоприятного воздействия их использования на окружающую среду. К перспективным направлениям ее решения относится использование биоудобрений из обогащенной фосфором суспензии клеток (биомассы) микроводорослей, однако многие фундаментальные аспекты влияния таких удобрений на биологическую активность и микробиом почв остаются неизвестными. Исследовали влияние биомассы микроводоросли Chlorella vulgaris IPPASC-1 (Chlorophyceae) на биологическую активность, эффективность ризобиальных и цианобактериальных биопрепаратов, а также на микробиом почвы при возделывании фасоли (Phaseolus vulgaris L.) сорта «Стрела», а также на общую и удельную урожайность этой культуры. Для почвы из ризосферы растения определяли актуальную азотфиксацию и денитрификацию, эмиссию двуокиси углерода и метана. Таксономическую структуру прокариотного сообщества почвы из ризосферы фасоли определяли методом высокопроизводительного секвенирования ампликонов фрагмента гена 16S рРНК на платформе Illumina. Метагеномные данные анализировали с помощью программных инструментов QIIME и VAMPS. Установили, что использование суспензии клеток C. vulgaris IPPASC-1 в качестве фосфорного биоудобрения не оказывает негативного влияния на биологическую активность почвы, не повышает уровень денитрификации и не вызывает значительного роста эмиссии «парниковых газов». При этом внесение биомассы хлореллы повышало уровень азотфиксации, но не снижало урожайность и не ослабляло действия ростостимулирующих биопрепаратов на основе ризобий и цианобактерий. Также не выявлено значительных изменений таксономического состава прокариот почвы из ризосферы. В целом, полученные результаты свидетельствуют об отсутствии негативного влияния внесения биомассы хлореллы на биологическую активность и микробиом почвы под фасолью. Как следствие, исследование показало принципиальную возможность замены химических удобрений фосфорными биоудобрениями из биомассы микроводорослей.

294–300 50
Аннотация

В современных исследованиях для нужд регенеративной медицины активно изучаются биологические скаффолды, состоящие из внеклеточного матрикса (ВКМ). Подложки из ВКМ получают путем децеллюляризации и используют для доставки клеток в участки поврежденных тканей. Нативные препараты ВКМ имеют преимущества перед биоинженерными конструкциями, поскольку сохраняют биологические сигналы, обеспечивающие эффективные репаративные функции клеток. Мезенхимальные стромальные клетки (МСК) обладают мультипотентным потенциалом дифференцировки, а также секретируют широкий спектр биологически активных молекул. В связи с этим МСК являются важными посредниками для восстановления тканей. ВКМ как компонент ниши МСК модулирует их функциональную активность, в том числе миграцию, пролиферацию и дифференцировку, а также поддерживает их потенцию к самообновлению. Исследования invitro позволят продвинуться в понимании того, как биологические скаффолды могут влиять на репаративные функции МСК. Существует несколько различных протоколов децеллюляризации. В связи с тем, что ВКМ клеток различных типов отличается по качественным и количественным параметрам, эти протоколы должны быть оптимизированы в каждом конкретном случае. В настоящем исследовании при получении децел-люляризированных препаратов ВКМ (дцВКМ) МСК из жировой ткани человека (жтМСК) сравнивали эффективность гипотонического и изотонического вариантов подхода с использованием TritonX-100 в комбинации с NH4OH, а также возможность использования дцВКМ после формирования сфероидов. Полученные препараты оценивали качественно с помощью иммуноцитохимии и сканирующей электронной микроскопии. жтМСК при длительном культивировании продуцировали хорошо развитый ВКМ, который после децеллюляризации с помощью изотонического раствора TritonX-100/NH4OH сохранял структуру, близкую к нативной. При использовании водного раствора TritonX-100/NH4OH не удалось получить однородного слоя дцВКМ, на сканирующей электронной микроскопии были выявлены единичные волокна ВКМ. При сборке клеточных сфероидов под действием RGD-пептидов, на подложке были обнаружены фрагменты матрикса и клеток, что не позволило признать этот метод эффективным для получения дцВКМ жтМСК.

301–307 58
Аннотация

Универсальным ответом бактерий Escherichia coli на стресс является усиление синтеза специфических гистоноподобных белков Dps, которые связывают и защищают бактериальную ДНК. В результате в цитоплазме голодающих бактерий могут наблюдаться трехмерные кристаллоподобные массивы. Мы подобрали условия для получения ко-кристаллов ДНК-Dps in vitro и изучили их элементный состав с использованием аналитической электронной микроскопии. Было обнаружено, что Dps в составе ко-кристалла сохраняет свою ферритин-подобную активность, то есть может стимулировать окисление ионов Fe2+ до Fe3+ и способствовать накоплению железа в форме Fe2O3.

308–312 41
Аннотация

Дистанционные взаимодействия ДНК играют важную роль в регуляции генов эукариот. Структура хроматина участвует в этом процессе, но влияние модификаций гистонов детально не изучено. В настоящей работе исследована роль ацетилирования гистона Н4 по остатку лизина в положении 16 (Н4К16-Ац) в энхансер-промоторном взаимодействии (ЭПВ). Данная модификация ассоциирована с эухроматином и участвует в декомпактизации хроматиновой фибриллы. Нами показано, что влияние Н4К16-Ац на ЭПВ invitro зависит от степени упаковки ДНК. Так, при неполном насыщении ДНК октамерами гистонов транскрипция ингибируется в присутствии этой модификации, а в случае, если нуклеосомы занимают все доступные положения на ДНК, ЭПВ несколько стимулируется.

313–320 72
Аннотация

В работе изучено влияние поверхности сплавов Ti-Zr-Nb (TZN) с памятью формы на адгезию, пролиферацию, выживаемость и организацию актиново-го цитоскелета остеобластоподобных клеток MG-63. Исследуемые материалы обладают уникальным сочетанием механических свойств, определяющих их перспективность при создании костных имплантатов с высокой биомеханической совместимостью: низкое значение модуля Юнга и сверхупругое поведение, схожее с поведением костной ткани. В работе использовали тонкие пластины экспериментального сплава TZN и медицинского сплава системы Ti-Al-Nb (TAN) в качестве контрольного. Проведено исследование динамики роста культуры клеток MG-63 с использованием МТТ-теста и подсчета количества ядер на единицу площади. Обнаружено, что на 4-е и 7-е сут количество клеток на сплаве TZN выше, чем на сплаве TAN. Это может быть обусловлено влиянием качественного и количественного состава материалов на микроструктуру и химию поверхности. Доля живых клеток на протяжении времени культивирования на обоих сплавах была близка к 100%. Анализ изображений цитоскелета показал преобладание фибриллярного актина на образцах системы TZN, а также выявил организацию, или структуру, характерную для клеток фибробластоподобной полигональной формы.

321–327 42
Аннотация

В условиях увеличения содержания углекислого газа в атмосфере изучение всех составляющих углеродного баланса в биосфере является актуальным. В статье представлены результаты исследований углекислотного газообмена хвои ели европейской (Picea abies L.) и псевдотсуги Мензиса (Pseudotsuga menziesii L.) в урбанизированной среде (на примере Москвы). Установлено, что осеннее потепление в 2018 г. способствовало продлению периода поглощения углекислого газа хвойными деревьями. Путем анализа влияния факторов внешней среды на фотосинтетическую активность хвои выявлено, что интенсивность фотосинтеза определялась только уровнем освещенности. Повышение температуры атмосферного воздуха в полуденные часы не влияло на интенсивность фотосинтеза, что, вероятно, связано с адаптацией растений к низким температурам воздуха в ночные и утренние часы. На основе регрессионного анализа определено, что зависимость ассимиляции СО2 от освещенности имела вид логарифмической кривой (коэффициент достоверности аппроксимации R2 равен 0,8). Выявлена видовая специфичность реакции фотосинтеза хвойных деревьев на экологические условия в осенний период: наибольшей устойчивостью к факторам внешней среды обладала ель европейская, фотосинтетическая активность которой была в 1,4 раза выше по сравнению с псевдотсугой Мензиса. Согласно расчетам, величина ассимиляции СО2 у ели европейской и псевдотсуги Мензиса превышала уровень светового дыхания соответственно в 3,6 и 2,7 раза, что свидетельствует о положительном углекислотном газообмене и существенной роли хвойных деревьев в регулировании углеродного баланса урбанизированной экосистемы.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

328–333 42
Аннотация

Стареющие организмы вымирают в соответствии с «законом Гомпертца», т.е. вероятность их смерти увеличивается с возрастом. Построение кривых выживания является основным инструментом геронтологов, позволяющим изучать старение и тестировать геропротекторные препараты. Анализ кривых выживания включает в себя получение целого ряда показателей, характеризующих старение популяции — например, средняя и максимальная продолжительность жизни, сила смертности, темп старения. Тестирование геропротекторов можно корректно производить лишь с помощью получения таких кривых. Вымирание стационарных клеточных популяций — бактерий, дрожжей, клеток млекопитающих в культуре — также происходит в соответствии с уравнением Гомпертца. В связи с этим целесообразно использовать построение кривых выживания и их анализ для изучения «старения» непересеваемых культур клеток и тестирования на них геропротекторных препаратов. Мы использовали этот подход в наших собственных экспериментах, благодаря чему смогли обнаружить положительное геропротекторное влияние препарата «Квинтон» на культуру «стационарно стареющих» клеток китайского хомячка.



ISSN 0137-0952 (Print)