Учёные нашли способ удешевить микроводорослевые удобрения

Этот инструмент может ускорить процесс поиска лекарств, включая противоопухолевые препараты. Метод позволил активировать ранее нефункционирующие участки наследственной программы грибов и получить сложные молекулы, которые не образуются в обычных лабораторных условиях.

Речь идёт о нитчатых грибах — большой группе организмов, к которой относятся плесневые грибы, уже сыгравшие значительную роль в медицине. Учёные считают, что большая часть лекарственного потенциала грибов до сих пор остаётся скрытой.

В природе грибы производят сложные вещества для защиты от бактерий, конкурентов и других угроз. В лаборатории многие такие участки наследственной программы просто не активируются.

Новая система позволяет точечно вмешиваться в работу наследственного кода грибов без грубого разрыва двойной спирали ДНК. Это важно, потому что обычные методы правки у нитчатых грибов часто вызывают лишние изменения и хуже подходят для поиска конкретных полезных веществ.

Учёные добились высокой точности закрепления правок в клетке. Для этого им пришлось решить две технические задачи: защитить длинные направляющие молекулы от разрушения внутри клетки и временно ослабить естественный механизм ремонта ДНК у гриба.

Эффективность внесения правок приблизилась к 90 процентам. После вмешательства в один из регуляторных генов учёные получили 18 сложных молекул, восемь из которых имели ранее неизвестное строение.

Это означает, что исследователям удалось не просто улучшить старый способ работы с грибами, а открыть доступ к веществам, которые раньше оставались недоступными для обычного выращивания в лаборатории. Особое внимание привлекли три найденные молекулы, показавшие перспективные противоопухолевые свойства.

Одна из них действовала избирательно против клеток рака молочной железы, печени и лейкоза. Это пока не лекарство, а ранний лабораторный результат.

Такие вещества ещё нужно проверить на безопасность, механизм действия, возможную токсичность, дозировки и эффективность в живых организмах. Новый метод меняет сам подход к поиску препаратов.

Вместо случайного поиска редких грибов в природе учёные получают способ системно включать скрытые участки уже известных организмов и смотреть, какие вещества они способны производить. Это может ускорить поиск новых антибиотиков, противоопухолевых соединений и других лекарственных кандидатов.

Автор: Пётр Осинцев.

Однако у каждого вида удобрений есть свои недостатки. Неорганические соединения могут приводить к закислению почвы, а органические, такие как навоз или торф, могут содержать нежелательные микроорганизмы и антибиотики.

В ПНИПУ предложили альтернативу — микроводоросли из морей и рек. Они содержат полезные макроэлементы (азот, фосфор, калий), а также микроэлементы, витамины и фитогормоны, которые улучшают рост сельхозрастений.

Однако высокая себестоимость размножения микроводорослей, требующая содержания дорогостоящих биореакторов, ограничивала их использование. Молодые учёные нашли способ вырастить микроводорослевую культуру более дешёвым и эффективным способом, насытив её дымовым газом — аналогом того, что вылетает из труб промышленных предприятий.

Этот газ содержит более концентрированную, чем в атмосферном воздухе, углекислоту, которая способствует фотосинтезу и быстрому росту микроводорослей. На следующем этапе учёные проверили, как семена рапса будут чувствовать себя с удобрением, полученным таким образом.

Испытания показали, что длина и масса проростков рапса с микроводорослями увеличились на 13% по сравнению с контрольной посадкой, всхожесть выросла до 97%, а скорость прорастания — на 6%. Раньше дымовой газ с предприятий выбрасывался в атмосферу, усиливая парниковый эффект.

Теперь, благодаря идее пермских учёных, его можно использовать для улучшения урожая.

К такому выводу пришли исследователи из Университета имени Фридриха — Александра в Эрлангене и Нюрнберге, Варшавского университета и Университета Лилля. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Авторы проанализировали почти 9 тысяч изменений размеров морских организмов, используя данные ископаемых находок, исторических исследований и современных наблюдений. Работа охватила около 450 миллионов лет эволюции океанов.

В исследование вошли представители самых разных групп животных: моллюски, ракообразные, морские ежи, плеченогие, кораллы, рыбы и другие морские организмы. Учёные смогли проверить, является ли уменьшение размеров особенностью отдельных видов или общей реакцией морских экосистем на глобальные потрясения.

Результаты показали, что сокращение размеров тела происходило после большинства крупных экологических кризисов, однако при резком повышении температуры океана этот эффект становился значительно сильнее. По оценке авторов, во время периодов интенсивного потепления уменьшение размеров было примерно в два раза более выраженным, чем при других типах экологических потрясений.

Учёные связывают это с так называемым «эффектом лилипута». После массовых вымираний и резких изменений окружающей среды в экосистемах начинают преобладать более мелкие виды, а представители крупных видов часто становятся значительно меньше своих прежних предков.

Одним из наиболее показательных примеров стали белемниты — древние головоногие моллюски, напоминавшие современных кальмаров. Во время сильного потепления около 183 миллионов лет назад их размеры сократились почти вдвое по сравнению с родственными формами, существовавшими до климатического кризиса и после его завершения.

Подобные изменения исследователи обнаружили и у многих других групп морских животных, живших в разные геологические эпохи. Авторы работы подчёркивают, что результаты имеют значение не только для изучения далёкого прошлого.

Если современное глобальное потепление продолжится, аналогичные процессы могут происходить и в нынешних океанах. Это способно изменить структуру морских экосистем и повлиять на воспроизводство промысловых запасов.

По мнению исследователей, размеры морских животных могут служить своеобразным ранним индикатором состояния океанов. Если тенденция к уменьшению организмов станет массовой, это будет свидетельствовать о возрастающем экологическом стрессе.

Космическое агентство планирует выплатить около 590 миллионов долларов трём компаниям — Astrobotic, Firefly и Intuitive Machines — за четыре миссии по доставке научных приборов и других грузов на Луну. Astrobotic получила две миссии.

Карлос Гарсия-Галан, руководитель программы НАСА по лунной базе, назвал начальные этапы создания постоянного поселения на Луне «Первой фазой». Ожидается, что этот этап продлится до 2028 года и обойдётся примерно в 10 миллиардов долларов.

В мае НАСА заключило дополнительные контракты на общую сумму более 1 миллиарда долларов на создание багги для передвижения по лунной поверхности и развёртывание беспилотных летательных аппаратов на Луне. НАСА также рассматривает возможность переоборудования марсохода Promise для использования на Луне.

Это поддерживает более широкие усилия по использованию роботизированных транспортных средств для создания инфраструктуры, которая может быть использована будущими исследователями Луны. Этапы 2 и 3 включают планы по строительству первых герметичных жилых комплексов на Луне и установке электрогенераторов.

НАСА надеется, что астронавты будут жить и работать в «полупостоянных» поселениях. Все эти шаги являются частью плана космического агентства США конкурировать с Китаем, космическая программа которого за последнее десятилетие достигла значительных успехов.

Однако НАСА сталкивается с явными препятствиями. Космическая компания Blue Origin, основанная Джеффом Безосом из Amazon, должна была доставить прототип своего роботизированного посадочного модуля Blue Moon на южный полюс Луны в конце этого года.

Но в мае Blue Origin потерпела серьёзную неудачу, когда одна из её ракет New Glenn взорвалась на стартовой площадке. Джаред Айзекман, администратор НАСА, заявил, что космическое агентство намерено оказывать практическую помощь своим партнёрам из частного сектора в случае возникновения препятствий.

«Мы в НАСА уже несколько месяцев заявляем, что не собираемся сидеть сложа руки и ждать появления возможностей, необходимых для достижения самых насущных целей страны», — сказал Айзекман. У НАСА есть и другие возможности для доставки грузов на поверхность Луны.

Пока что техасская компания Firefly — единственная, кто выполнила полностью успешную миссию, посадив свой аппарат Blue Ghost вблизи лунного экватора в прошлом году. Техасская компания Intuitive Machines также дважды отправляла посадочные аппараты к южному полюсу Луны, хотя оба раза они опрокидывались.