Життя перемагає. Біологія у 2022 році

У кінці кожного року ми підбиваємо підсумки, щоб згадати його найцікавіші та найважливіші досягнення науки у різних галузях. Цей рік був не таким, як попередні. Я пишу цьогорічні підсумки далеко від дому, а багато з вас, напевно, далеко від дому його читають. Але наука — безперервний рух уперед. Вона, як і раніше, пізнавала наш складний прекрасний світ, доводячи що прогрес, зрештою, не спинити. Хороші новини 2022 року почнемо з розповіді, чим нам запам'яталася біологія.

Ми побачили у тваринах більше людського

Тварини знову вказали на подібність до нас, розбивши рожеві окуляри нашої неповторності. Вони продемонстрували «суто людські» емоції, грайливість, шкідливі звички, технологічний розвиток і навіть вступили з людьми у гонку інновацій.

Наприклад, вкрай незвичайного вигляду ай-ай, або мадагаскарська руконіжка, поповнила список приматів, які колупаються у носі. Її зняли на відео у той час, як вона багаторазово засовувала довжелезний, схожий на гілочку, середній палець у ніздрю, а потім облизувала з нього слиз. При цьому вона явно виділилася серед інших приматів у колупанні в носі: її палець проникає, схоже, аж у глотку.

А набагато ближчий до нас примат, шимпанзе Фіона, показала мамі листочок, коли доглядала за її хутром. Просто, щоб вона на нього подивилася, бо ж він цікавий. Здавалося б, і що тут такого. Але дотепер винятково людям приписували вміння показувати на якісь предмети, лише для того, щоб привернути до них увагу, а не попросити провзаємодіяти з ними, наприклад, подати.

Собаки, з'ясувалося, щиро радіють, коли зустрічаються з господарем після розлуки, навіть кількагодинної. Радіють до такої міри, що в них від цього очі сльозяться. Вчені це пояснили виробленням гормону прив'язаності окситоцину при зустрічі. Ми ще не знаємо, чи плачуть собаки і від смутку теж, але зробімо від нас залежне, щоб собачки лили лише сльози щастя.

Навіть комахи, суттєво простіші від ссавців тварини, показали, що ми з ними схожі. Так, джмелі покатали м'ячики, і це було сильно схоже на гру — дію просто заради розваги. А їхні родички бджоли вкотре здивували своїм розумінням математики, показавши, що вміють не лише рахувати, а й відрізняти парні суми від непарних і подумки вишикувати числа за порядком зростання зліва направо, як люди.

Та не всім до душі, що брати наші менші такі розумні: австралійці вступили у гонку інновацій із надто кмітливими жовточубими какаду. Тими самими, що останніми роками стали поширювати поміж собою технологію відкривання сміттєвих баків заради недоїдків (це б нічого, якби вони не розкидували сміття по околицях). Тепер люди застосовують всю свою винахідливість, щоб перешкодити птахам дістатися до сміття, але какаду вправно обганяють їх, вдосконалюючи і передаючи свої вміння.

Китайські білки теж відзначилися технологічним розвитком. Тварини роблять насічки на горіхах, щоб їх можна було надійно закріпити між гілочками дерев, які входять, наче в пази. Це кмітливе рішення дає змогу не ховати в землі їжу, яка у тропічному лісі швидко зіпсувалася б.

Підкорили гени заради кращого майбутнього та минулого

Низка досягнень стосувалися генетики. Нарешті було повністю завершено секвенування геному людини і показана можливість робити це за рекордно короткий час, даючи змогу рятувати людські життя. Науковці показали нові технології редагування геному тварин, які зроблять життя простішим і навіть гуманнішим. А інші дослідники використали генетику, щоб зазирнути в минуле й з'ясувати, як виглядав світ мільйони років тому.

Сотня науковців працювала над тим, щоб встановити повну нуклеотидну послідовність людської ДНК, і цієї весни вони нарешті оприлюднили результати. Спочатку прочитаний геном був «жіночим», оскільки не включав Y-хромосому через складності її вивчення, але до кінця року прогалину заповнили.

А групі американських вчених вдалося суттєво прискорити процес секвенування геному людини. Якщо зазвичай на це йде у кращому випадку кілька днів, то тепер людський геном прочитали усього за п'ять годин. За це науковці та їхня технологія потрапили у Книгу рекордів Гіннеса, але важливіше інше — завдяки швидкому аналізу дитині поставили діагноз уже за сім годин від взяття крові, на що у звичайному випадку пішли б тижні.

Досягнення у виділенні та секвенуванні ДНК також дозволило цьогоріч виявити найстарішу з відомих збережених ДНК. Її вік оцінили у два мільйони років, що майже вдвічі перевершує попередній рекорд. Її знайшли у вічній мерзлоті Гренландії, а належала вона не одному організму, а представляла цілу екосистему раннього плейстоцену. Поки що вченим вдалося визначити у зразках ДНК мастодонтів, зайців, морських тварин, а також рослин понад сотні різних родів, які формували прибережний ліс.

Не можемо оминути й хорошу новину про те, що завдяки генетиці світ може уникнути вбивства семи мільярдів півників щороку. Стільки одноденних курчат чоловічої статі гине на птахофермах з виробництва яєць, потрапляючи живими в м'ясорубки, отруєні газом чи вбиті іншим способом. Все тому, що їх вилуплюється значно більше, ніж потрібно для розмноження курей, а утримувати зайві дзьоби, які не несуть яйця, не вигідно. Тож ізраїльські вчені вивели за допомогою генної інженерії курок, у яйцях яких потомство чоловічої статі не розвивається. Таким чином вилуплюються лише самки, до того ж абсолютно звичайні, які не мають відредагованого геному, на відміну від матері.

Китайські ж науковці змінили геном коропових риб, щоб позбавити їх міжм'язових кісток. Це зовсім не погіршило ріст, розвиток чи розмноження тварин. Тому вчені сподіваються, що такий підхід збільшить привабливість коропів для споживачів, які уникають цих цінних риб, побоюючись кісточок.

Встановили власні правила зародження життя

Дослідники навчилися ще краще контролювати процес зародження нового організму, наближуючи нас до технологій, які зовсім недавно здавалися фантастикою. Вони ще раз доводять, що статеві клітини (і навіть чоловіча стать) не такі вже й обов'язкові для відтворення тварин.

Китайські вчені змогли виростити мишей із незапліднених сперматозоїдами яйцеклітин. І це було дуже дивно, оскільки означало партеногенез, якого раніше у ссавців не спостерігали не те що в природі, а й у контрольованій лабораторії. Щоб добитися розмноження узагалі без участі самців, довелося підправити експресію генів у яйцеклітинах, зімітувавши роль сперматозоїда. Так вчені змусили незапліднені яйцеклітини формувати ембріони, результатом якого стало народження двох нормальних мишенят.

Японські вчені пізніше продемонстрували інший спосіб розмноження без самців, виростивши клонованих мишей з осушених холодом нестатевих клітин. При цьому підході ядра заморожених клітин пересадили у позбавлені ядер яйцеклітини, а потім запустили в них формування ембріонів, які перенесли для виношування у матку інших мишей. Через три тижні на світ з'явилися мишенята-клони, на вигляд цілком здорові. Вони навіть доросли до дорослого віку та завели власних мишенят (уже природним шляхом).

Завдяки досягненням у репродуктивній біології люди також отримали шанс виправити помилки, які призвели до вимирання північного білого носорога. Через браконьєрство і руйнування середовища цих тварин залишилося усього дві особини, і обидві самки — мати та дочка, які через стан здоров'я можуть не виносити малят. Хоча надій на природне відновлення популяції північного білого носорога нема, вчені знайшли спосіб перетворити клітини шкіри носорога спочатку на стовбурові, а відтак — на попередників яйцеклітин. Дослідники сподіваються, що зможуть запліднити ці клітини замороженою спермою вже померлих самців, а отримані ембріони пересадити на виношування самкам південних білих носорогів, у яких ситуація з чисельністю набагато краща.

Не всі вимерлі види такими й залишилися

Цьогоріч біологи декілька разів стикнулися з ситуацією, коли види, які вважалися вимерлими, насправді просто добре уникали людських очей. У нас були новини про трьох таких майстрів хованок.

Найгірше, але все ще вражаюче, грала рослина з показовою назвою гастерантус вимерлий. Всі вважали, що масові вирубки лісів в Еквадорі призвели до її знищення ще 1985 року. Але рослина вижила: її знайшли, у буквальному сенсі процвітаючою, в іншій частині еквадорського лісу майже через 40 років після «вимирання».

Крихітні, менші за сантиметр, равлики Beddomeia tumida втрималися довше. Перш ніж їх знайшли в тасманійському озері, вони успішно уникали зустрічі з людьми протягом 120 років. Але рекордсменом у грі в хованки став інший молюск, з назвою Cymatioa cooki. До цього року він вважався викопним видом, відомим лише за скам'янілостями з плейстоцену віком 36-28 тисяч років. Та пара живих представників C. cooki зрештою мали необережність трапити на очі каліфорнійському вченому, що гуляв узбережжям Санта-Барбари. Цікаво, хто вийде з гри наступним.

Знайшли нових рекордсменів у категорії розмірів

Цьогоріч ми також дізналися про двох справжніх велетнів, щоправда, в дуже різних масштабах.

Австралійські дослідники описали найбільший відомий організм на всій Землі. При зустрічі з цим колосом ви не побачили б у ньому нічого, крім звичайної морської трави, такої ж, як і всі інші поруч. Але у цьому й суть! Морська трава Posidonia australis, що простягнулася на 180 кілометрів узбережжя Австралії, насправді є одним організмом. Принаймні генетично. Густий килим трави на дні моря утворений клонами, які протягом 4 500 років проростали з коренів материнського організму.

Гігант знайшовся й у світі бактерій. Ми звикли думати, що всі ці істоти є мікроскопічними, але Thiomargarita magnifica виявилася зовсім не мікробом. Вона хоч і одноклітинна, але її можна побачити неозброєним оком, бо довжиною вона сягає безпрецедентних двох сантиметрів. Це більше за багатьох видів багатоклітинних організмів, включно з деякими комахами та равликами.

І ще більше дивувалися

Звісно, новин біології було набагато більше, з них важко виокремити найцікавіші, а про всі написати не вийде. Та є декілька, для яких ми не знайшли окреме місце, такі вже вони дивні, але дуже хотіли б згадати.

Наприклад, науковці з'ясували, чому ви або ваш друг, який вічно ниє на пікніку, є справжнім магнітом для комарів: їх просто приваблюють вищі рівні карбонових кислот на шкірі. А ще вчені нарешті запропонували біологічне пояснення, чому ми взимку частіше маємо застуду. Це не лише тому, що ми більше сидимо в закритих тісних приміщеннях, де інфекціям легше поширюватися. Насправді на холодному повітрі захист проти вірусів у нашому носі сильно погіршується, тож збудникам легше проникнути в наші клітини.

Людський мозок пересадили пацюкам! Ну, майже. Дослідники експериментували з людськими мозковими органоїдами — кількаміліметровими структурами з людських клітин, які мають будову і функції подібні до справжнього мозку (у нас є ціла стаття про органоїди з назвою «Мізки в чашці Петрі»). Їх пересадили пацюкам. Результатом стала успішна інтеграція людського «мозку» в мозок гризунів, завдяки чому навіть вдалося змінити поведінку пацюків. Це допоможе зробити піддослідних тварин більш схожими на нас при вивченні людських психічних розладів.

Ще один сюжет для науково-фантастичного фільму стосується повернення до життя після смерті. Вчені створили для цього спеціальну систему життєзабезпечення, яка має прокачувати через мертве тіло кисень і антитоксини, поки воно не оживе. І це частково спрацювало вже зараз. Науковці відновили нормальні клітинні процеси в серці, мозку, печінці та нирках свиней через годину після припинення у тварини серцебиття. В іншому дослідженні вчені оживили сітківку й повернули їй здатність реагувати на світло через п'ять годин після смерті тіла. Тож сама смерть стає дедалі менш незворотним явищем.

Зрештою, однією з наших найбільш улюблених є новина про те, як дослідники за кілька днів навчили золотих рибок керувати акваріумом на колесах. Тварини успішно освоїли пересування наземним середовищем і навіть проїхалися вулицею. Їхня небалакучість зробила б з них чудових водіїв таксі.

---