НАУКА и ОБЩЕСТВО 2026. 6
99 • Китайские ученые научились «пересаживать» митохондрии и лечить клетки изнутри
• Уральские бактерии помогут пшенице выжить на «мертвой» земле
• Разработаны биомаркеры для определения биологического возраста человека
• Выделены сайты в геноме, определяющие скорость старения человека
• Россия и Китай расширяют сотрудничество в области селекции и семеноводства
70 лет искали молекулу, которая живёт 0,2 миллисекунды. Нашли. И теперь придётся переписывать химию горения, воздуха и рака
Тетроксид: все знали, что он есть, никто не мог доказать.
Группа ученых из Швеции и США впервые зафиксировала тетроксиды - крайне недолговечные соединения, в которых 4 атома кислорода выстроены в цепочку.
Интерес к ней возник не из любви к красивой теории. Окисление сопровождает огромное количество процессов, где органические вещества реагируют с кислородом. В этом процессе важны не только исходные вещества и конечные продукты, но и короткие промежуточные стадии. Без них трудно понять, как именно движется реакция и какие соединения успевают появиться по пути.
До сих пор доказательства существования тетроксидов оставались шаткими.
Теперь же исследователи использовали масс-спектрометрический метод, который доработали специально под крайне нестабильные молекулы. Главная сложность заключалась в том, чтобы не разрушить соединение раньше, чем прибор успеет его распознать. В прошлых работах именно здесь часто возникал тупик: молекула исчезала еще до того, как удавалось получить надежный сигнал.
На этот раз метод сработал. Ученые смогли напрямую обнаружить тетроксиды и показать, что такие соединения могут существовать в воздухе при комнатной температуре.
Измерения показали и еще одну важную деталь: время жизни тетроксидов составляет от 0,2 до 200 миллисекунд. Для повседневного опыта такой интервал почти ничтожен, но в химии даже доли миллисекунды могут многое решить. За такой срок промежуточная молекула успевает вступить в дополнительные реакции и повлиять на состав конечных продуктов. Поэтому сам факт существования тетроксида важен не меньше, чем понимание того, сколько именно он живет.
Китайские ученые научились «пересаживать» митохондрии и лечить клетки изнутри
Этот подход может стать революцией в лечении заболеваний, связанных с митохондриальной дисфункцией, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и редкие генетические расстройства.
Исследователи из Гуанчжоуского института биомедицины и здравоохранения при Китайской академии наук совместно с Гуанчжоуским медицинским университетом разработали инновационный метод доставки здоровых митохондрий в клетки и ткани, обеспечив высокую эффективность и безопасность.
Новый метод использует мембранные везикулы из эритроцитов в качестве «капсул» для инкапсуляции митохондрий. Диаметр капсул составляет одну тысячную миллиметра. Они не только защищают органеллы, но и помогают им преодолевать защиту клетки, успешно интегрируясь в митохондриальную сеть. По словам ведущего исследователя:
«Теперь митохондрии не просто попадают в клетку, они сливаются с собственными органеллами, восстанавливая энергетический баланс и компенсируя нарушения».
Эффективность нового метода оказалась значительно выше: около 80% целевых клеток приняли новые митохондрии, тогда как традиционная доставка «голых» органелл давала меньше 5%.
Результаты этого исследования показывают, что живые органеллы можно использовать в качестве лечебного средства, обеспечивая долговременную интеграцию в ткани организма. Такой метод способен изменить подход к болезням, которые ранее считались неизлечимыми, открывая новые горизонты для терапии и продления качества жизни пациентов.
«Мы доказали, что митохондрии можно доставить в клетки безопасно и эффективно, и что они продолжают работать, помогая клетке восстанавливаться. Это шаг к будущему, где регенеративная медицина станет точной и персонализированной», — сказал один из авторов.
Уральские бактерии помогут пшенице выжить на «мертвой» земле
Биологи Уральского федерального университета обнаружили новые штаммы бактерий, которые помогают растениям выживать в непригодных — засоленных — почвах. Эксперименты показали: обработка семян пшеницы этими бактериями повышает выживаемость растений и способствует росту корней и проростков в условиях, при которых рост многих сельскохозяйственных растений угнетается. Описание результатов экспериментов ученые опубликовали в журнале Applied Microbiology. Работу поддержал Российский научный фонд (проект № 24-76-10062).
«По данным ФАО ООН, еще в 2017 году 21% сельскохозяйственных земель РФ были засоленными территориями. И пока ситуация не улучшается. Засоление почв — это серьезная для аграриев России и других стран проблема. Засоленность серьезно ограничивает урожайность сельскохозяйственных культур, поскольку избыток солей вызывает осмотическую и ионно-специфическую токсичность у растений, они медленно растут и не плодоносят. Одним из вариантов решения этой проблемы является повышение солеустойчивости растений за счет использования биоудобрений. В основе таких удобрений ризобактерии, которые “адаптируют” растения к сложным условиям и стимулируют их рост», — поясняет доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Анастасия Тугбаева.
Целью работы биологов УрФУ было найти штаммы бактерий, которые помогут выживать пшенице — стратегически важной сельскохозяйственной культуре для России, на которую в 2025 году в нашей стране приходилось 62% посевных площадей зерновых.
«Почвенные бактерии, входящие в состав ризобиома — сообщества микроорганизмов, обитающих в зоне корней растений, — в большинстве случаев безопасны для растений, почвы и человека. Некоторые из них способны вступать в симбиоз с растениями. Например, у бобовых культур специальные бактерии — ризобии — образуют на корнях клубеньки, где фиксируют атмосферный азот, превращая его в доступные для растения соединения, и получают от растения углеводы, — добавляет Анастасия Тугбаева. — Биоудобрения на основе таких бактерий отличаются от минеральных удобрений, таких как синтетический аммиак или нитраты. Они содержат живые микроорганизмы, которые помогают растениям усваивать питательные вещества из почвы. При этом биоудобрения обладают пролонгированным действием: бактерии продолжают работать в течение вегетации, синтезируя фитогормоны и увеличивая доступность питательных веществ, что стимулирует рост и устойчивость растений».
«Обработка семян пшеницы двумя штаммами показала хорошие результаты. В частности, у пшеницы повысилась солеустойчивость, снизился окислительный стресс, поддерживался рост растений, увеличилось количество первичных корней, за счет чего увеличилась площадь впитывающей поверхности и эффективность поглощения воды и минералов, — поясняет старший преподаватель кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Ольга Воропаева. — Обработка семян штаммом AP12 показала наиболее выраженный положительный эффект на рост корней и побегов пшеницы в условиях крайне высокой засоленности — 225 мМ. Для понимания — это критические значения, при которых почва считается солончаковатой и непригодной для большинства растений».
Биоудобрениями с такими бактериями можно обрабатывать семена до посева, добавлять в почву (поливать раствором или вносить в сухом виде) либо обрабатывать растения по листу. Наиболее продуктивный способ еще предстоит определить, добавляют исследователи. На сегодня ученые подобрали оптимальную концентрацию бактерий для препаратов, при которой нет дефицита и перегрузки растений бактериями. С учетом этой концентрации и можно будет создавать биоудобрения, поясняют биологи. При этом в теории бактерии могут помогать и другим культурам (не только пшенице), но это предстоит проверить отдельными экспериментами.
https://scientificrussia.ru/articles/uralskie-bakterii-pomogut-psenice-vyzit-na-mertvoj-zemle
Разработаны биомаркеры для определения биологического возраста человека
Можно ли делать выводы о физическом состоянии взрослого человека на основе его возраста? С одной стороны, хорошо известно, что способность организма функционировать снижается с возрастом, в то время как риск возрастных заболеваний со временем возрастает. Однако два человека одного возраста могут значительно отличаться физически и по состоянию здоровья. Хронологический возраст человека и его биологический возраст связаны лишь в определенной степени. Биологический возраст отражает реальный процесс физического старения человека и зависит от различных факторов, таких как образ жизни, генетика и окружающая среда.
Ранее в исследованиях старения предлагались различные биомаркеры для определения биологического возраста, но ни один из них не был достаточно надежным показателем. «Процесс биологического старения очень сложен. Он затрагивает все ткани и органы организма и не является следствием какой-то одной причины. Поэтому для надежного определения биологического возраста недостаточно одного биомаркера», — объясняет Морена-Вильянуэва, автор работы. «Кроме того, существуют различия в том, как стареют мужчины и женщины».
Консорциум MARK-AGE разработал отдельную комбинацию биомаркеров для каждого пола, с помощью которой можно рассчитать биологический возраст человека. Для этого исследователи проанализировали данные 3300 участников из 8 европейских стран и зафиксировали 362 биомаркера у каждого участника. Проанализировав этот массив данных, команда выбрала по 10 ключевых биомаркеров для каждого пола, которые использовались для расчета биовозраста.
Результаты показали, что разница между биологическим и хронологическим возрастом значительно больше у людей с трисомией 21-й хромосомы — генетическим заболеванием, которое связано с ускоренным старением. С другой стороны, женщины старше 50 лет, получавшие заместительную гормональную терапию, биологически были моложе тех, кто её не получал. У курящих женщин «разница в возрасте» увеличивается с ростом общего количества выкуренных сигарет за всю жизнь, то есть курение ускоряет старение у женщин.
Ученые также использовали показатель биовозраста для выявления клинически значимых биомаркеров. Было обнаружено, что к ним относятся некоторые лабораторные показатели, которые обычно измеряют для оценки состояния костей, липидного обмена или функции иммунной системы: 25-гидроксивитамину D, липопротеинам высокой плотности и доле Т-хелперов среди лейкоцитов (соотношение CD3+CD4+/CD45+). Чем меньше биологический возраст человека, тем выше вероятность того, что значения этих маркеров находятся в диапазоне, который считается благоприятным для здоровья. Это позволяет предположить, что данные маркеры играют непосредственную роль в процессе старения.
Исследование дает важные результаты для определения биологического возраста и открывает возможности как в области изучения старения, так и в медицине. «Надежные биомаркеры биологического старения — это ключевые инструменты для отслеживания процесса старения даже у здоровых людей, а также для выявления людей с повышенным риском развития возрастных заболеваний или физических нарушений. Работа может открыть возможности для персонализированной профилактической медицины», — заключает Бюркле.
https://scientificrussia.ru/articles/razrabotany-biomarkery-dla-opredelenia-vozrasta-celoveka
Выделены сайты в геноме, определяющие скорость старения человека
Сотрудники Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН провели исследование, чтобы выявить причинно-следственные связи между эпигенетическими признаками и старением. Результаты опубликованы в Russian Journal of Genetics.
Биологический возраст человека, который может не совпадать с хронологическим возрастом, измеряют разными способами, в том числе по так называемым эпигенетическим часам. Эти часы анализируют химические изменения ДНК, относящиеся к области эпигенетики — не затрагивающие последовательность нуклеотидов, собственно, наследственную информацию. В определённых точках генома к азотистому основанию цитозину присоединяется метильная группа — происходит метилирование ДНК. Такие химические изменения случаются в так называемых CpG-сайтах, где цитозин стоит рядом с гуанином. Существует несколько вариантов эпигенетических часов, в том числе часы Ханнума, названные по автору.
Специалисты ИОГен РАН доктор биологических наук Александр Рубанович и доктор биологических наук Светлана Боринская провели исследование, в котором проанализировали данные по метилированию ДНК в образцах крови из базы, включающей 4410 человек от 5 до 90 лет. По этим данным для каждого человека вычислили биологический возраст по эпигенетическим часам Ханнума и сравнили его с хронологическим. Для 804 человек вычисленный таким образом биологический возраст отличался от хронологического менее чем на пять лет, но для 180 человек разница с хронологическим возрастом превышала 10 лет. Это означало, что у них имело место либо ускоренное, либо замедленное старение.
Все образцы учёные разбили на три группы: группа 0 (804 человека), в которой разница между биологическим и хронологическим возрастом была менее 5 лет; группа 10+ (141 человек) с ускоренным старением, в которой биологический возраст превышает хронологический на 10 и более лет; группа 10- (31 человек) с замедленным старением, в которой биологический возраст ниже хронологического на 10 и более лет.
Сравнив эти три группы, авторы определили CpG-сайты, метилирование которых было связано с ускоренным и с замедленным старением. Интересно, что в топе этих списков оказались одни и те же — 29 CpG-сайтов. Однако знаки их эффектов были противоположными. Так, для 21 CpG-сайта гиперметилирование было ассоциировано c ускоренным старением, а гипометилирование с замедленным старением. Для 8 CpG наблюдалась обратная ситуация: гиперметилирование замедляло старение, а гипометилирование — ускоряло. Далее для всех сайтов вычислили корреляции между уровнем метилирования и ошибкой прогноза по эпичасам Ханнума и проверили их на независимой тестовой выборке объёмом 3 000 человек, результаты полностью подтвердились.
Исследователи посмотрели, в каких генах находятся CpG-сайты, обнаружившие такую связь с ускоренным и замедленным старением. Оказалось, что чаще всего эти гены участвуют в контроле клеточного цикла и починке разрывов ДНК. Наконец, по базе данных EWAS Atlas они проверили, имеют ли они ассоциации с заболеваниями. Выяснилось, что CpG-сайты с изменённым метилированием в группе ускоренного старения ассоциированы с когнитивными способностями, стрессом, атеросклерозом, ожирением и ревматоидным артритом. Вместе с тем не обнаружилось связи с диабетом 2-го типа, лейкемией и аденомой.
https://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=452a4280-2804-40fb-87e3-c6beafcf7173#content
Россия и Китай расширяют сотрудничество в области селекции и семеноводства
Заместитель Министра сельского хозяйства Марина Афонина в рамках рабочего визита в Китайскую Народную Республику ознакомилась с работой Шанхайской академии сельскохозяйственных наук и провела встречу с вице-президентом организации Чжао Чжихуэем.
Стороны обсудили перспективы совместной работы в области селекции, семеноводства и внедрения современных агротехнологий, направленных на создание высокопродуктивных сортов и гибридов, устойчивых к климатическим изменениям и отвечающих задачам продовольственной безопасности обеих стран.
Одним из ключевых аспектов совместной работы может стать развитие кадрового потенциала. Россия и Китай заинтересованы в расширении программ стажировок, академических обменов и совместных образовательных модулей между научными институтами и университетами двух стран.
Стороны также отметили важность сотрудничества в сфере сохранения и использования генетических ресурсов. Китайские коллеги рассказали о создании и работе Шанхайского генетического банка.
Марина Афонина подчеркнула, что укрепление научно-технического сотрудничества России и Китая в агропромышленной сфере открывает новые возможности для ускоренного развития селекции и внедрения современных технологий. Чжао Чжихуэй отметил заинтересованность китайской стороны в обмене опытом в вышеупомянутых областях.
Кроме того, китайские коллеги представили наработки по селекции высококачественного риса, гибридной кукурузы и томатов, а также в сфере защищенного овощеводства и выращивания культур в контролируемой среде.
В рамках визита Марина Афонина посетила Китайскую международную выставку сельскохозяйственных технологий AgTech в Шанхае – одну из крупнейших отраслевых площадок. Делегация Минсельхоза ознакомилась с экспозицией, которая охватывает весь спектр решений для растениеводства – от селекции и семян до роботизированной техники.
https://mcx.gov.ru/press-service/news/rossiya-i-kitay-rasshiryayut-sotrudnichestvo-v-oblasti-selektsii-i-semenovodstva/
* Для иллюстрации использовалась фотография Марека Миса, SCIENCE SOURCE. Устьица на фоне эпидермиса листа ландыша (Convallaria majalis). По обе стороны от каждого устьица расположены две замыкающие клетки, служащие для поддержания водного обмена.