Как птицы и муравьи ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли? Есть ли у клеток, составляющих человеческое тело, «глаза и уши»? Что такое оптогенетика и магнитогенетика? Об этом и многом другом смолянам рассказал 1 и 2 декабря кандидат биологических наук, научный сотрудник Московского физико-технического института и Московского государственного университета, руководитель стартапа MagnyCell Илья Зубарев в рамках федерального проекта сети Информационных центров по атомной энергии (ИЦАЭ) «Энергия науки».
1 декабря Илья прочёл открытую лекцию «Магниточувствительность у бактерий и животных». Эксперт рассказал о том, как научное сообщество рассматривает феномен магниторецепции и какие организмы обладают способностью воспринимать магнитное поле.
«Дело в том, что некоторые животные используют для навигации геомагнитное поле Земли, – начал своё выступление спикер. – У них есть что-то вроде встроенного компаса, который всегда подскажет дорогу. Этим методом способны пользоваться как крупные организмы вроде рыб или птиц, так и самые простые».
Например, у некоторых бактерий есть крохотные органеллы — магнетосомы. С помощью такого маленького «компаса» бактерии находят необходимую им пищу и наиболее пригодные места обитания, мигрируя вдоль линий магнитного поля.
В этот же день Илья стал одним из экспертов научно-популярного ток-шоу «Разберём на атомы: параллели». Спикер рассказал о том, как связаны две методики исследования работы нервных клеток – оптогенетика и магнитогенетика. В первом случае речь идёт о встраивании в мембрану клетки специального белка, который активируется светом. Такие белки (опсины) есть у большинства животных в сетчатке глаз, а также у некоторых растений, например, у зелёных водорослей.
«Оптогенетика позволяет исследователям включать и выключать популяции связанных нейронов с помощью импульсов лазерного света. Но при этом метод является инвазивным и требует введения оптических волокон, которые доставляют световые импульсы в мозг, и, кроме того, степень проникновения света в плотную ткань мозга весьма ограничена», – констатировал Илья.
Магнитогенетика использует для исследований активности клеток магнитное поле. Этот метод относительно новый, и в числе его несомненных плюсов – неинвазивность, а также возможность быстро и обратимо активировать нейроны.
В свою очередь, кандидат филологических наук Ксения Высокович провела литературные параллели и рассказала о том, как иногда пересекаются темы художественных произведений и обязательно ли их авторы были знакомы при этом. «Литературные параллели можно найти практически везде, даже в сказках, – уверена Ксения. – Например, сюжет русской сказки “Колобок” повторяется и в английском фольклоре, где от бабушки и дедушки убегает пончик или пудинг, и в американском, где лиса съедает свободолюбивого пряничного человечка».
Кандидат географических наук Тамара Ватлина раскрыла тему параллелей с точки зрения природной зональности. Она подчеркнула, что многие физико-географические явления распределяются на земной поверхности в виде вытянутых вдоль параллелей полос. Эта пространственная структура свойственна прежде всего климатическим, гидрологическим и гидрохимическим явлениям, а также почвенному и растительному покровам.
На следующий день – 2 декабря – состоялась открытая лекция Ильи Зубарева «Глаза и уши клеток: как мы воспринимаем мир».
Человек получает информацию об окружающей его действительности через органы чувств: мы видим и слышим, чувствуем вкус еды и окружающие запахи, ощущаем боль и лёгкое прикосновение. Так и клетки, составляющие наше тело, способны воспринимать окружающую среду.
«Каждая клетка нашего организма может ощущать “твёрдость-плотность” своего окружения, что особенно важно для клеток хряща или костей. Именно постоянные нагрузки вместе с твёрдым окружением позволяют им полноценно функционировать и формировать опору организма. Без нагрузок кости и хрящи теряют кальций, и их структура нарушается», – отметил спикер.
Для восприятия сигналов на поверхности клеток человека существуют многочисленные белки – рецепторы. Эти белки могут связывать различные молекулы (гормоны, аминокислоты, отдельные ионы), более того, иногда они даже могут поглощать свет. Среди всех рецепторов выделяют особую группу, включающую огромное разнообразие белков (у человека их более 800), которая получила название GPCR-белки.
«Все молекулы внутри клеток “дрожат и вибрируют” в потоке броуновского движения, – подчеркнул Илья. – Но когда на такие GPCR-белки действует сигнал, они перестают колебаться и, как маленькие молекулярные машины, переключаются в рабочий режим: связывают другие белки и активируют их».
Эксперт рассказал, что сигнал, который подействовал на клетку, не может постоянно активировать рецептор. Должна быть регуляция чувствительности к этим сигналам. Так, человек, который заходит из светлого помещения в тёмное, со временем начинает видеть предметы. И, наоборот, попадая в светлое помещение, человек сначала жмурится и только спустя некоторое время начинает нормально воспринимать окружающий мир.
«Как нам выключить рецептор или увеличить уровень сигнала? Это можно сделать, например, через вывод на мембрану новых рецепторов. А как же выключить сигнал? В этом помогают специальные регуляторные белки, получившие название “аррестины”. Они действительно сидят “в общей куче” рецепторного комплекса и при необходимости “арестовывают” сигнальный путь», – поделился Илья Зубарев.
«Энергия науки» — проект, в рамках которого в регионы присутствия сети ИЦАЭ приезжают эксперты федерального масштаба. Посетители лекториев, научно-популярных ток-шоу и мастер-классов с экспертами могут узнать о последних научных новостях, получить ответы на интересующие их вопросы и обсудить актуальные темы из мира открытий и технологий.
Фото: ИЦАЭ
