]]>
]]>
  • Новости
  • Темы
    • Экономика
    • Здоровье
    • Авто
    • Наука и техника
    • Недвижимость
    • Туризм
    • Спорт
    • Кино
    • Музыка
    • Стиль
  • Спецпроекты
  • Телевидение
  • Знания
    • Энциклопедия
    • Библия
    • Коран
    • История
    • Книги
    • Наука
    • Детям
    • КМ школа
    • Школьный клуб
    • Рефераты
    • Праздники
    • Гороскопы
    • Рецепты
  • Сервисы
    • Погода
    • Курсы валют
    • ТВ-программа
    • Перевод единиц
    • Таблица Менделеева
    • Разница во времени
Ограничение по возрасту 12
KM.RU
Наука и техника
Главная → Наука и техника → Наука
Версия для печати
  • Новости
  • В России
  • В мире
  • Экономика
  • Наука и техника
    • Наука
    • Технологии
    • История
    • Энциклопедия
    • Игры
  • Недвижимость
  • Авто
  • Туризм
  • Здоровье
  • Спорт
  • Музыка
  • Кино
  • Стиль
  • Телевидение
  • Спецпроекты
  • Книги
  • Telegram-канал

Математические методы помогли биологам заглянуть в «пограничные» области в развитии организмов

10:30 28.02.2017
Фото с сайта wikimedia.org
Фото с сайта wikimedia.org

Ученые исследовали переход от молекулярного уровня организации растения к клеточному

Систематизация исследований важнейшего растительного гормона с применением методов математического моделирования позволили международному коллективу ученых из России, Германии и США заглянуть в «пограничные» области функционирования живых организмов, а также предположить, как будут развиваться подобные исследования в ближайшем будущем.

Детали опубликованы в журнале Trends in Plant Science. Основной вклад в работу внесла заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики Новосибирского государственного университета, заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений Института цитологии и генетики СО РАН, кандидат биологических наук Виктория Миронова, единственная россиянка среди авторов научной статьи.

Ученые проанализировали данные о влиянии фитогормона ауксина на развитие семени растения, полученные как в результате экспериментальных исследований, так и c помощью методов математической биологии. Методы математического моделирования позволили исследовать «закрытую» для экспериментов «пограничную» область - переход от молекулярного уровня организации растения к клеточному. Авторы рассмотрели чрезвычайно сложный регуляторный контур действия гормона - схему того, как ауксин на молекулярном уровне управляет активностью генов, ключевых для развития семени, отдельных органов растения (корня, стебля) и всего организма в целом.

При появлении молекул ауксина, в клетках начинается синтез РНК и белков с генов-мишеней, клетки начинают активно делиться. Высокая концентрация ауксина важна для поддержания стволовых клеток растения. При этом ауксин активирует и гены ингибиторы - «замедлители» вышеописанных процессов (синтеза РНК и белков).

Получается парадоксальная ситуация - регуляторная система становится и активна, и неактивна одновременно, как в известном эксперименте про кота Шредингера. Методы математического моделирования показали, что такая регуляция позволяет клетке генерировать большое количество возможных состояний, в зависимости от внешних условий. Именно это и пытались понять исследователи долгое время - как простая молекула ауксина регулирует такое многообразие процессов?

Подобный результат невозможно было исследовать экспериментально, например, классические методы генетики по «выключению» определенных генов в пути передачи сигнала ауксина мало меняли внешний вид растения. В силу того, что у растений много дублирующих путей (например, у модельного растения Arabidopsis thaliana 23 транскрипционных фактора и 20 белков-ингибиторов) растение просто заменяло «поломанный» ген на «здоровый». Благодаря методам математического моделирования исследователи смогут приступить к анализу и этого многообразия и наконец понять, как развивается растение.

Говоря о будущем, авторы научной работы полагают, что в ближайшее время будут активно формироваться три типа моделей, заполняя информационные «пустоты» на трех уровнях организации живого - между молекулярным уровнем и клеточным, между клеточным и тканевым и между тканевым и организменным. Причем каждая последующая модель будет включать в себя «сложности» предыдущих уровней.

Самые многочисленные и «давно» существующие - модели для «пограничной» области между молекулярным уровнем и клеточным, первая такая модель для ауксина появилась в 2010 году.

Самые молодые - модели, описывающие происходящее при переходе с тканевого на организменный уровень. Первая модель такого типа для зародыша растения появилась буквально «вчера» - в 2014 году. Сейчас развитие моделей для растений происходит чуть быстрее, чем для животных, так как у растений нет миграции клеток, а у животных - есть, и это значительно усложняет как экспериментальное исследование, так и компьютерное моделирование. Поэтому для животных создание моделей находится в основном на первом уровне, хотя и есть исключения.

Очевидно, что для создания и последующего решения таких моделей необходимо одинаково хорошее знание, как биологии, так и математических методов, и программирования. Вполне понятны и практические плюсы развития моделирования - со временем ученые научатся «тонко» регулировать развитие растений - например «отращивать» им корни и побеги, несмотря на неблагоприятные условия среды, получать плоды с нужной скоростью роста и концентрацией в них тех или иных веществ. В сфере медицины уже сейчас пытаются моделировать действия новых лекарств, а экспериментально проверять лишь специально выбранные после этого образцы.

Темы: Исследования, Исследования российских и зарубежных ученых, Научные исследования и открытия в России
Источник: Новосибирский государственный университет
Расскажите об этом:
0

Подписаться на KM.RU в Telegram

Сообщить об ошибке на km.ru_new@mail.ru

Комментарии читателей Оставить комментарий

]]>
]]>
Выбор читателей
© KM.RU, Алексей Белкин
Николай Арефьев: «Мы пополняем бюджет за счет штрафов»
Путин назвал минимальную рождаемость, которой надо добиться
Алаудинов призвал ужесточить наказание за разжигание межнациональной розни
В России формируется «новое цифровое дворянство»
]]>
Агрегатор 24СМИ
]]>
Избранное
Зима близко: что «Северный поток-2» изменит для России, Украины и Европы
«Северный Флот», 27 января, Papa Barvillage
«Для Запада выгодно иметь постоянно нестабильную зону контролируемого хаоса на экс-советских территориях»
«Кровь стынет в жилах»: Голиковой выразили народное негодование из-за сегрегации по QR-кодам
Представлено новое доказательство того, что США не были на Луне
«Черная Ленточка», 15 июня «Алиби»
«При Брежневе… Вообще, вся жизнь была ориентирована на то, чтобы все имели некий гарантированный минимум скромных благ. И они его имели!»
Александр Лаэртский и Карабас «Как будто пришли в гости»
Сергей Черняховский. Юбилей предательства. Лишение суверенности
«ЙОРШ» вернул в 2007-й, а «Северный Флот» подготовил к «нордическому» сету «Алисы» на KKinchevFest
Профессиональное отбеливание зубов
официальный сайт © ООО «КМ онлайн», 1999-2025 О проекте ·Все проекты ·Выходные данные ·Контакты ·Реклама
]]>
]]>
Сетевое издание KM.RU. Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77 – 41842.
Мнения авторов опубликованных материалов могут не совпадать с позицией редакции.

Мультипортал KM.RU: актуальные новости, авторские материалы, блоги и комментарии, фото- и видеорепортажи, почта, энциклопедии, погода, доллар, евро, рефераты, телепрограмма, развлечения.

Карта сайта


Подписывайтесь на наш Telegram-канал и будьте в курсе последних событий.


Организации, запрещенные на территории Российской Федерации
Telegram Logo

Используя наш cайт, Вы даете согласие на обработку файлов cookie. Если Вы не хотите, чтобы Ваши данные обрабатывались, необходимо установить специальные настройки в браузере или покинуть сайт.