как называется наука о растениях

Биологи объяснили, почему у растений разная форма листьев

Исследователи из США и Китая определили генетические механизмы, лежащие в основе разнообразия форм листьев у растений. Полученные данные позволят адаптировать растения к разным климатическим зонам и повысить их урожайность путем управления формированием листьев на генетическом уровне.

Земляника с различной формой листьев

Форма, размер, структура и сложность строения листьев растений могут значительно отличаться даже у разных сортов одного вида, не говоря уже об их общем многообразии в природе. Наблюдаемые различия возникли не совсем случайно. Они обусловлены необходимостью терморегуляции, управления водным режимом листа и адаптации растений к условиям окружающей среды, таким как влажность воздуха и количества солнечного света.

Разнообразие листьев определяется главным образом двумя факторами: сложностью листа и особенностями его края. Простой лист состоит из одной плоской пластинки, а сложный — из нескольких простых. В свою очередь, край листа может быть цельным, зубчатым или лопастным с разной глубиной зубцов.

Чтобы определить, от чего зависит характер развития листьев, биологи из Мэрилендского университета (США) и Шэньчжэньского института синтетической биологии (Китай) изучили их формирование на примере лесной земляники (Fragaria vesca). Исследователи определили два ключевых регуляторных пути, участвующих в развитии разной структуры листьев у трех мутантов земляники. Результаты своей работы ученые описали в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Обычно у земляники образуются сложные листья, состоящие из трех отдельных листочков, причем край каждого из них имеет четко выраженные зубцы. Но недавно был обнаружен мутант с одиночными листьями вместо тройных. В новом исследовании международная команда биологов идентифицировала мутант с тройными листьями, но более глубокими зубцами.

Краткое графическое представление результатов исследования

Подробно изучив геном этих трех вариантов земляники, ученые обнаружили два независимых пути, при помощи которых генетические факторы SL1 и SALAD определяют сложность и зубчатость листьев соответственно. Чем больше в зачатке листа синтезируется фактора SL1, тем более сложным он получится: тройным, пятерным и так далее. И наоборот, чем меньше в клетках на краю листа образуется фактора SALAD, тем более глубокие зубцы получаются. Удивительно, но эти два пути регуляции формы листьев в конце сходятся и влияют на работу одного и того же гена CUC2, который во многом отвечает за рост и деление растительных клеток.

Причем выводы биологов не ограничиваются земляникой и могут применяться ко многим другим растениям. Эксперименты с резуховидкой таля (Arabidopsis thaliana) — стандартным модельным растением — показал аналогичную регуляцию особенностей листа. По мнению исследователей, эта связь может быть использована, чтобы помочь растениям адаптироваться или переносить более широкий спектр условий в разных климатических зонах.

Резуховидка таля или просто арабидопсис

«Если мы сможем настроить эту регуляцию, мы сможем, например, заставить растение производить больше биомассы, что потенциально будет способствовать увеличению производства фруктов. Мы также можем вывезти эту землянику куда-нибудь за пределы ее естественной среды обитания и расширить ее адаптивность, изменив морфологию листьев. Например, больше зубцов означает, что они будут иметь более высокую устойчивость к холоду. А более широкие и гладкие листья будут лучше адаптированы к более теплому климату», — объяснили авторы нового исследования.

Статья спизжена отсюда

Послушные растения Дианы Шерер

«Ботаники считают корневую систему мозгом растений», — говорит голландская художница Диана Шерер. Это совсем не так; у растений нет мозга, мозгом называют крупную группу нервных клеток животных, а у растений и нервных клеток-то нет, и ботаники об этом прекрасно знают. Но слова художницы — отражение важного тренда, который, то набирая силу, то ослабевая, существует уже почти полвека. Носители этого тренда любят говорить о растениях в выражениях, которыми обычно описывают поведение животных: деревья и трава, по их мнению, общаются сами с собой и друг с другом, имеют предпочтения в искусствах, кричат, танцуют, спят и, в конце концов, думают.

Платье из корней, созданное Дианой для выставки Fashioned from Nature, годится только в экспонаты: корни быстро высыхают и становятся хрупкими. Сейчас Диана работает с материаловедами и надеется, что из корней получатся более практичные материалы.

О своей технике Шерер говорит очень уклончиво: «Если кто-то захочет повторить меня, ему придется самостоятельно пройти тот путь, который прошла я». Ее можно понять: два года работы ушло только на то, чтобы выбрать те растения, корни которых легко подчиняются воле человека и при этом не слишком капризны. 

Самые радикальные представители этого движения возводят его истоки к отцам науки — Дарвину и Линнею, которые действительно высказывали предположения о наличии у растений сознания. Но как социально значимое явление тренд появился намного позже, в 70-е годы прошлого столетия, после публикаций на Западе нескольких книг об удивительных экспериментах с растениями. Часть тогдашних опытов была выдумкой авторов, но закрепилась в общественном сознании крепче, чем многие факты о физиологии растений, в частности, «эксперимент» с кукурузой, которая якобы лучше росла под классическую музыку и гибла под неприличный тогда рок-н-ролл. 

Последним значимым событием в истории этого тренда стал выход в 2016 году книги двух серьезных итальянских ученых Стефано Манкузо и Алессандры Виолы «О чем думают растения. Тайная жизнь, скрытая от посторонних глаз». В ней не было сомнительных опытов, зато был рассказ о растительном мире от людей, которые всю жизнь занимаются недавно признанной дисциплиной — нейробиологией растений. «Нейро» — часть слова, означающая отношение к нейронам, тем самым нервным клеткам, которых у растений нет, но их отсутствие уже больше десяти лет никому не мешает изучать коммуникацию растений, их сенсорные системы и поведение. Стефано Манкузо считает, что вещи, в названии которых есть «нейро», вообще сильно переоценены. Отсутствие нервных клеток, по его словам, не делает растения проще или хуже животных; они просто очень сильно отличаются от нас, но, если приглядеться, они так же связаны друг с другом и с окружающим миром, как самые разумные из зверей. 

Они воспринимают окружающий их мир и себя в нем, реагируют на внешние раздражители, сами служат такими раздражителями для существ, с которыми делят территорию. Они — участники непрерывной и сложной коммуникации с самими собой, с другими растениями, со всей экосистемой. Иногда сигналы путешествуют по организму растения, регулируя его рост в зависимости от условий: так, фазы активного деления и роста клеток на кончике корешков регулируются двумя типами гормонов роста, и «перетягивание каната» между этими двумя обеспечивает способность корня расти в направлении более благоприятных условий. А иногда сигнальные химические соединения уходят в почву и там передают информацию от растения к растению: «здесь тесно», «здесь плодородная почва», «наверху кто-то часто касается листьев, расти в другом направлении». Растения образуют под землей целые коммуникационные сети, в строительстве которых им помогают грибы. По «грибному интернету» передаются срочные депеши о нашествиях вредителей и особо жадных травоядных. 

Ее художественный проект называется «Упражнения в одомашнивании корней» (Exercises in Rootsystem Domestication). Она подчиняет себе корни: заставляет их расти, образуя узоры — строгие геометрические или более затейливые, барочные. Шерер — манипулятор и не стесняется этого. «Моя задача — подчинить себе растения, — говорит художница, — я меняю естественные паттерны на рукотворные, посылаю корни в нужных мне направлениях. Это не противоречит любви к природе. Садовник может любить природу — но сад всегда обязан выглядеть точно так, как хочется садовнику. Я занимаюсь тем же самым, но я работаю с той частью, которая обычно скрыта от глаз».

«Я исследую отношения человека с природой и собственное желание подчинить природу. Корни завораживают меня, потому что их жизнь скрыта от глаз; я же хочу обнажать их — и использовать в своих целях».

Техническую сторону вопроса Шерер предпочитает хранить в тайне: «Техника разрушает магию», — говорит она. Известно, впрочем, что ее любимые материалы — послушные корни пшеницы и менее управляемая, в любых условиях растущая как попало корневая система маргаритки. Пшеница образует узоры, маргаритки художница использует там, где хочет для контраста дать неупорядоченную естественную фактуру (чаще всего в обрамлении). 

Повышение температуры заставило растения поглощать больше углекислого газа 

Современные растения и их дикие родственники

На днях HY4 впервые совершил полет на жидком, а не газообразном водороде

В аэропорту Марибора (Словения) произошло знаменательное событие в сфере авиации. Немецкий стартап H2FLY успешно протестировал самолет, работающий на жидком водороде. Эта технология, хотя все еще находится на экспериментальной стадии, может представлять собой устойчивое решение по сокращению выбросов в авиационной отрасли.

Жидкий водород, как известно, в отличие от ископаемого топлива, при сжигании не выделяет вредных выбросов. Полет H2FLY не только демонстрирует техническую осуществимость этого решения, но и открывает двери для дальнейших исследований и разработок в этой области.

Жидкий водород: новый рубеж?

Водород уже давно рассматривается как возможная альтернатива ископаемому топливу, но лишь недавно мы увидели конкретный прогресс в этой области. Немецкий стартап H2FLY — лишь последний, кто привлек внимание к жидкому водороду своим экспериментальным полетом.

Силовая установка H2FLY состоит из хранилища водорода, преобразователя энергии на топливных элементах мощностью 120 кВт и электродвигателя. В целом, этим летом H2FLY провела восьмую кампанию летных испытаний. Водородно-электрический HY4 летает с 2016 года, но этим летом самолет будет работать на жидком водороде, а не на газообразном водороде.

В чем разница?

Водород может существовать как в газообразной, так и в жидкой форме: хотя газообразный водород менее плотен и требует резервуаров большего размера, жидкий водород имеет более высокую плотность энергии, что означает, что он может хранить больше энергии в меньшем объеме. Это делает его особенно привлекательным для таких применений, как авиация, где пространство и вес имеют решающее значение.

Конечно, помимо преимуществ, жидкий водород также сопряжен с трудностями. Например, его необходимо хранить при криогенных температурах, что может усложнить логистику пополнения запасов. Необходимы дальнейшие исследования и разработки, чтобы в ближайшем будущем он стал распространенным источником топлива в авиации.

Исследование продолжается

В испытательном полете H2FLY, в ходе которого два пассажира поднялись в небо на чуть более 3 часов, было использовано всего 10 кг водорода. Если бы был использован весь топливный бак самолета емкостью 24 кг, самолет мог бы лететь 8 часов.

Это объясняет, почему H2FLY — не единственная компания, заинтересованная в использовании водорода в качестве авиационного топлива. В сотрудничестве с Deutsche Aircraft, немецкий стартап работает над адаптацией самолета Dornier 2025 (самолета, способного перевозить до 328 пассажиров) для использования топливных элементов на жидком водороде к 33 году.

Жидкий водород, возможно, еще не готов к широкомасштабному внедрению, но испытательный полет H2FLY показывает, что, возможно, мы на правильном пути. Благодаря дальнейшим исследованиям и сотрудничеству между компаниями и исследовательскими институтами мы сможем увидеть более чистое небо и более устойчивое будущее для авиации.

спизжено тут: 

https://ru.futuroprossimo.it/2023/09/h2fly-primo-volo-con-equipaggio-per-laereo-a-idrogeno-liquido/?ysclid=lmdlq4et3s639120864

Этот день не мог не наступить. Официально стартовала травля Михаила Гельфанда.

Сооснователя «Диссернета» Михаила Гельфанда уволили из Института проблем передачи информации РАН.

В своей телеге Гельфанд пишет:

Тем временем, с 7 мая я уже не сотрудник ИППИ - по статье 288 ТК РФ. Есть серьезные основания надеяться, что это еще не финал. Пока не скажу, какие, - не время, - так что запасайтесь очередным попкорном :-)

t.me/mikhail_s_gelfand/515

Ст. 288 ТК: «трудовой договор, заключенный на неопределенный срок с лицом, работающим по совместительству, может быть прекращен в случае найма другого сотрудника, для которого эта работа будет основной».

Гельфанд — доктор биологических наук, один из самых цитируемых ученых из РФ (индекс Хирша по Scopus равен 61), кандидат физико-математических наук и сооснователь сообщества «Диссернет», которое занимается проверкой защищенных диссертаций на плагиат. Гельфанд был в числе ученых, которые подписали открытое письмо с осуждением российского вторжения в Украину. Также он является членом Европейской академии наук.

Институт проблем передачи информации (ИППИ) занимается мультидисциплинарными исследованиями в сфере анализа данных, математического моделирования, систем технического зрения, нейробиологии и геномике растений.

Сейчас в ИППИ продолжается конфликт коллектива с руководством, который начался летом прошлого года после назначения нового директора Максима Федорова вместо ранее избранного Андрея Соболевского. Последнего уволили без указания причин, что вызвало недовольство ученых.

Замдиректора ИППИ Юрий Костюкевич, отвечая на вопрос о приоритетах нового руководства: «страна меняется и институту придется меняться вместе с ней. Приоритеты изменились. Просто заниматься свободным и бесконтрольным творчеством больше не получится! <…> Сейчас огромное количество запросов у государства, у госкомпаний, <…> у военных (и да, мы будем работать с военными) на прорывные научные решения. <…> Это наша задача»

В феврале ученые, в том числе Михаил Гельфанд, попросили Минобрнауки признать директора ИППИ и его замов не соответствующими должности. В ответ Костюкевич назвал бредом мнение сотрудников о том, что ИППИ планируется превратить в военную «шарашку». «Но да, при текущей дирекции, <…> институт будет разворачиваться немножко в сторону „приклада“. Потому что ситуация в стране изменилась, страна воюет», — заявил этот пидарас.

Crotalaria cunninghamii/Green Birdflower

Шаг на пути к анабиозу человека: биологи научились вводить обезьян в спячку

Пока учёные не придумали способов путешествия быстрее света, полёты к звёздам для человека остаются крайне сложным делом из-за ограниченности человеческой жизни и огромных расстояний между светилами.

Более-менее реалистичными пока представляются два варианта – корабль поколений, на котором поколения сменяют друг друга сотни и тысячи лет, или же искусственный анабиоз, во время которого человеческий организм почти не функционирует.

Ещё один шажок по второму пути сделали китайские специалисты из Шэньчжэньского института передовых технологий при Китайской академии наук. Им удалось при помощи определённых химических веществ вызвать у обезьян состояние, напоминающее зимнюю спячку. Результаты работы были опубликованы в журнале The Innovation.

Активировав часть нейронов из преоптической области гипоталамуса макак-крабоедов, учёные смогли вызвать у последних гипотермию. Таким образом учёные продемонстрировали возможность управления регулировкой температуры тела у приматов.

Некоторые животные умеют впадать в состояние спячки (зимняя спячка называется гибернацией), позволяющее им переносить слишком низкие температуры или низкое содержание кислорода в воздухе. В таких случаях температура тела падает, метаболизм замедляется до минимума, позволяя телу оставаться живым и тканям не атрофироваться.

Среди приматов спячка – крайне редкое явление. Человек обычно не умеет входить в такое состояние, однако наука зафиксировала несколько случаев, когда такое происходило случайно. Самый долговременный пример – случай с Мицутака Утикоси, 35-летним японцем, проведшим 24 дня без еды и воды, а потом полностью восстановившимся.

Учёные обнаружили, что N-оксид клозапина — синтетическое лекарственное средство, используемое в основном в биомедицинских исследованиях – способно вызывать гипотермию как у макак под наркозом, так и у активных бодрствующих зверьков.

В итоге данной работе впервые у приматов была успешно вызвана гипотермия путём воздействия на определённые нейроны.

Найдены эукариоты без митохондрий.

Ученые из Карлова университета, Прага, обнаружили одноклеточные организмы — эукариоты, которые переложили энергоснабжение на сторонних поставщиков. До сих пор мы не были уверены, что настолько сложные существа способны снабжать себя энергией, не имея для этого специальных органелл внутри клетки.Это означает, что путь развития жизни на Земле — не единственный из возможных.

 В Чехии группа биологов занялась изучением вида Monocercomonoides, обнаруженного в кишечнике домашней шиншиллы сотрудницы лаборатории. Принципиально важен метод, которые использовали чешские ученые: ведь недостаточно заглянуть в микроскоп и не найти митохондрий в клетке. Сначала пришлось полностью расшифровать геном Monocercomonoides, а затем, сравнив его с геномом эукариотической клетки, удостовериться, что у Monocercomonoidesполностью отсутствуют участки генома, ответственные за деятельность митохондрий. Результаты говорят о том, что у Monocercomonoidesмитохондрий нет и никогда не было. А значит, наша ветвь эволюции — не единственная. Как Monocercomonoides получают энергию, пока неизвестно. В кишечнике шиншиллы, где они живут, много питательных веществ, но мало кислорода, поэтому ученые предполагают, что бактерии могут использовать для окисления пищи энзимы своей цитоплазмы.

 Результаты исследования опубликованы в журнале https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)30263-9

Сурс

На Энцеладе нашли все химические ингредиенты жизни

Энцелад – один из больших спутников Сатурна. Его поверхность покрывает толстый слой льда, из разломов которого время от времени выбиваются гейзеры, которые указывают, что там, на глубине, имеется достаточно обширный океан жидкой воды. Это делает Энцелад одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни. На такую возможность указывает и анализ его воды. В ней обнаруживаются и метан, и более сложные органические молекулы.

За годы исследований в гейзерах Энцелада были найдены соединения водорода и кислорода, углерода, азота и серы – практически всех ингредиентов, входящих в состав биомолекул. А недавно к этому списку прибавился и последний элемент, фосфор, который служит ключевым компонентом нуклеиновых кислот. Об этом сообщил Ясухито Секине (Yasuhito Sekine), выступивший на встрече Американского геофизического общества (AGU), прошедшей недавно в Чикаго.

Секине и его коллеги из Токийского технологического института использовали данные зонда Cassini. Работая в системе Сатурна, аппарат собрал информацию о химическом составе не только планеты и спутников, но и ее сверкающих колец. В данном случае ученых интересовали вещества кольца Е, куда попадает вещество, выброшенное гейзерами Энцелада. Среди них обнаружились частицы, исключительно богатые фосфатом натрия.

Судя по их количеству, подледный океан на спутнике может содержать это вещество в концентрации от одного до 20 миллимолей, что на порядки больше, чем в океанах Земли, где фосфор – элемент крайне дефицитный и востребованный. Авторы работы предполагают, что на Энцеладе он попадает в воду со дна, при растворении в ней апатитов, которые в изобилии встречаются в составе некоторых метеоритов, а значит – имелись и в ранней Солнечной системе, когда формировался спутник.

Находка делает Энцелад еще более интересным и перспективным местом с точки зрения поиска следов внеземной жизни. Возможно, это ускорит работу над такими проектами, включая миссию ESA, пока что запланированную к запуску лишь после 2035 г.