Эволюция наоборот

Специалисты медицинской школы при университете штата Юта восстановили ген, присутствовавший в геноме далеких предков современных мышей. Ученые работали с группой регуляторных генов Hox, отвечающих за эмбриональное развитие. Первые животные обладали 13 Hox-генами вплоть до примерно 500 млн лет назад. Позднее каждый разделился на четыре, и общее число генов Hox составило уже 52. В ходе эволюции, сопровождавшейся дальнейшими мутациями, некоторые из них оказались ненужными. В геноме современных млекопитающих их осталось только 39.

Расщепление гена на несколько других нередко случалось в истории жизни на Земле. При наличии двух идентичных генов один продолжает выполнять необходимую деятельность, а другой может свободно видоизменяться. Большинство мутаций оказываются вредными и потому недолговечными, но иногда – выгодными для организма, в таком случае они передаются будущим поколениям.

В Юте исследователи сосредоточили внимание на двух из Hox-генов: Hoxa1 (управляет развитием мозга у эмбриона и контролирует формирование дыхательной системы) и Hoxb1 (играет критическую роль в развитии нервных клеток, регулирующих мимику животных). Если Hoxa1 по каким-либо причинам бездействует, мыши рождаются тяжелыми инвалидами и вскоре умирают. Если дисфункция коснулась гена Hoxb1, грызун страдает лицевым параличом, не способен моргать, шевелить усами и подергивать ушами.

Ученые скомбинировали ключевые фрагменты генов Hoxa1 и Hoxb1 и реконструировали их «общего предка», эквивалентного гену, существовавшему приблизительно 530 млн лет назад.

«Мы первыми доказали, что древний ген можно восстановить на основе двух специализированных современных генов, которые когда-то «откололись» от него», – заявил один из соавторов исследования, опубликованного в журнале Developmental Cell, Петр Тврдик (Tvrdik).

Гибридный ген не полностью идентичен древнему, но, по словам экспериментаторов, выполняет по существу те же самые функции. «Фактически мы вернулись к тому времени, когда Hox1 делал то, за что сегодня отвечают Hoxa1 и Hoxb1, – констатировал специалист по генетике человека, профессор Марио Капеччи (Capecchi). – Это реальный пример эволюции, поскольку мы можем развернуть ее в противоположном направлении».

Идентичность функций гена-предка и генов-потомков доказана самым простым способом: Мышь с древним геном на вид ничем не отличается от своих обыкновенных собратьев.

Открытие имеет огромное научное значение, поскольку проливает свет на процессы и механизмы эволюции и, по выражению Тврдика, «рассказывает, как мать-природа придумывает жизнь». В то же время, исследование в будущем может привести к созданию принципиально новых видов генной терапии, в которых поврежденный геном будет «ремонтироваться» участками аналогичного гена из другой части тела.

Гонка вооружённых глаз

Европейская южная обсерватория (ЕSO) приступила к выработке технического задания на телескоп нового поколения – Экстремально большой телескоп ELT (Extremely Large Telescope). Сейчас на службе в ESO (European Southern Observatory) состоит расположенной в Чили один из крупнейших оптических телескопов мира, скромно названный Очень большим телескопом VLT (Very Large Telescope). Диаметр его зеркала 8.2 метра. Это один из самых успешных научных инструментов в мире: на материале данных, полученных на VLT, ежедневно в мире публикуется полторы научные статьи. Однако новый прибор заткнёт его за пояс по всем параметрам.

«Мы предполагаем, что основное зеркало должно иметь рабочую область диаметром 42 метра», – сказал доктор Андреас Кауфер из ESO.

«Мы хотим представить законченную концепцию телескопа к концу года. Наше желание может выглядеть немного дерзким, но мы полагаем, что это выполнимо», – добавляет он. Кауфер проговорился, что в основе выбора диаметра зеркала лежит и конкуренция с американскими астрономами, которые разрабатывают свой 30-метровый инструмент. «Мы хотим сделать кое-что немного большее», – скромно добавил астроном.

Изначально ESO размахнулось на строительство телескопа диаметром зеркала в 100 м, однако по самым скромным подсчетам, стоимость работ обошлась бы в полтора миллиарда евро. Поэтому проект сократили до диаметра главного зеркала в 30-60 метров.

Телескоп ELT, как считают астрономы, откроет новую эру в наблюдательной астрономии. 100-метровый телескоп мог бы помочь напрямую изучить внесолнечные планеты земного типа, но и 42-метровый инструмент позволит изучать атмосферы крупных внесолнечных планет и искать в них спектральные следы жизни.

Несмотря на то что соглашение на строительство гиганта еще не подписано, чиновники ESO рассчитывают начать строительство в 2011-2012 годах. А специалисты по внеземной астрономии готовят свой достойный ответ своим «наземным» коллегам.

Объединенные усилия космических агентств готовят смену двум самым успешным космическим телескопам за всю историю.

В то время как на Земле начнут строить ELT, на смену оптическому телескопу Hubble и инфракрасному Spitzer в космос, в одну из точек Лагранжа отправится телескоп Джеймса Вебба, который призван приоткрыть завесу над началом существования нашей Вселенной.

Телескоп Джеймса Вебба (The James Webb Space Telescope, JWST), названный так в честь второго шефа NASA – большая 6-тонная 6,6-метровая космическая обсерватория, оптимизированная под инфракрасный диапазон. Расположение телескопа выбрано так, чтобы температура его рабочих инструментов была ниже 50K (-223 °С). Как и Hubble, это совместный проект NASA, ЕКА и Канадского космического агентства. Предварительная дата запуска – июнь 2013 года.

Станция оборудована сразу четырьмя научными инструментами, которые позволят получать изображения в ближнем и среднем ИК-диапазонах, а также проводить ИК-спектроскопию.