Кровавое топливо

Самый распространенный во Вселенной химический элемент теперь можно получать при помощи белка, присутствующего в крови любого человека. Ученые лондонского Имперского колледжа совместно с профессорами Цутидой и Комацу из японского Университета Васеды видоизменили обычный белок крови человека так, что полученные молекулы начали улавливать солнечный свет и разлагать с помощью энергии фотонов воду на кислород и водород, сообщает сайт колледжа.

Основу необычного молекулярного комплекса составляют два компонента крови – альбумин и порфирин. Альбумин – основной белок крови, выполняющий связывающую и транспортную функции. Фактически, большое количество физиологических функций альбумина и огромная его значимость в поддержании гомеостаза делают его применение основным методом терапии экстренных состояний. Порфирин же – природный азотосодержащий пигмент, входящий в состав небелковой части молекул гемоглобина и играющий важную роль во многих окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в организме.

В обычном состоянии красные пигменты крови и мышц – гемоглобин и миоглобин – содержат Fe-порфириновый комплекс, т. е. порфирин, соединенный с атомом железа.

В ходе эксперимента ученые заменили центральный атом железа на атом цинка, что полностью изменило химические характеристики молекулы. Альбумин также подвергся некоторой «доводке».

Искусственно созданный из модифицированных молекул порфирина и альбумина комплекс чувствителен к солнечному свету и способен выделять водород из воды, пояснил один из авторов проекта, биолог из отдела изучения клеток и молекулярной биологии Имперского колледжа Стивен Карри. Он также подчеркнул, что система выработки водорода таким способом практически вечная. Требует для работы только воды и света.

Над проблемой водородного транспорта работает множество лабораторий по всему миру. Только в США выделено $1,7 млрд на создание «топлива свободы» – так Джордж Буш образно назвал водородные топливные элементы. Некоторые достижения уже есть. Например, недавнее исследование ученых из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в соавторстве с учеными из Германии доказало, что одним из таких генераторов водорода может служить протеиновый фотосинтезирующий комплекс, получивший название «фотосистема II».

Кроме самого процесса получения водорода ученых волнует и процесс транспортировки элемента, ведь баллонный газ взрывоопасен, а разработать удобный химический «транспортер» очень сложно. Однако и здесь есть некоторые успехи. Недавно химики-теоретики из Сеульского университета под руководством профессора Чжисуна Има просчитали, что материалом, способным накопить необходимое количество водорода при комнатной температуре, является полимер полиацетилен с инкорпорированными в него атомами титана. Полиацетилен, в котором часть атомов водорода замещена атомами титана, сможет при комнатной температуре сорбировать до 7,6% водорода по весу, что соответствует 63 килограммам на кубометр.

Впрочем, пока разрабатываемые механизмы получения и хранения водорода слишком дорогостоящи и конкурировать с бензиновыми и дизельными не могут. По оценкам экспертов Евросоюза, в течение ближайших 20 лет автотранспорт перевести на водородное топливо не получится.

Беременный

Ученые-генетики установили: ген, обеспечивающий беременность самцов рыбы-иглы, когда-то выполнял совсем иные функции, помогая в работе почек и печени.

Рыбы семейства игловых – рыбы-иглы и морские коньки – единственные рыбы, у которых икру вынашивает самец. Самка откладывает икру в специальную полость, своего рода мешочек, в котором икра оплодотворяется и впоследствии вынашивается.

В ходе эволюции этот мешочек преобразовался в достаточно сложный орган, который довольно часто прямо называют мужской маткой (male womb).

Группа американских исследователей из Университета штата Мичиган во главе с Эйприл Харлин-Корнато задалась вопросом о происхождении генетического механизма такого уникального явления. И им удалось выделить новый тип генов, кодирующих белок астацин. Ученые установили, что первоначально существовал ген, белок которого помогал в работе почек и печени костных рыб. Однако в процессе эволюции произошло дублирование генов, и копия его стала отвечать за мужскую беременность, в то время как ген-предшественник продолжал выполнять прежние функции.

Теперь учёным предстоит выяснить, нет ли зачатков подобных отклонений у других видов животных. Или, может, нечто подобное можно спровоцировать.

Работа опубликована в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) на этой неделе.

Генетические исследования простых существ в последнее время достаточно часто приводят к совершенно неожиданным результатам. Так, например, расшифровка самого маленького в мире генома привела генетиков к странному открытию: выжить с таким ДНК невозможно. Разгадка генетического ребуса состояла в том, что изучаемая бактерия постепенно превращается в орган своего симбионта – насекомого.

Самый короткий из известных до сих пор геномов принадлежит бактерии Carsonella ruddii. Как установили ученые из Университета Аризоны в Тусоне и из Японии, ДНК бактерии состоит только из 159 662 пар нуклеотидов, которые образуют всего 182 кодирующих белок гена.

До сих пор считалось, что такого короткого генома просто недостаточно для существования живого организма. Наименьшая из известных до данной работы ДНК содержала в себе втрое больше нуклеотидов, чем у Carsonella ruddii.

Carsonella ruddii – это симбиотическая бактерия. Она живет в насекомых подотряда псиллид.

Пристальное изучение ДНК бактерии показало: она утратила большинство жизненно необходимых генов. Тем не менее белки, которые эти гены должны вырабатывать, в организме Carsonella ruddii присутствуют.
Загадка решилась только после того, как генетики изучили ДНК псиллид. Оказалось, что ДНК насекомого постепенно захватывает функции бактериальной коллеги. Впоследствии бактерия просто выбрасывала из своей ДНК ненужные гены, что и привело в итоге к столь малым размерам главной молекулы организма. Фактически генетики смогли застать процесс полномасштабного встраивания симбионта в животного-хозяина, считают авторы работы. Как полагают ученые, дальнейшая эволюция сольет два организма и два генома в один, а клетки с бактериями сформируют новый орган насекомого.