생물 학자들은 염색체에 관해서 길고 짧은 것을 발견한다

.파키스탄 공군에 격추된 인도 공군기의 처참한 잔해

(뉴델리 AFP=연합뉴스) 27일(현지시간) 인도령 카슈미르 지역에서 인도 군인들과 주민들이 파키스탄 공군에 의해 격추된 인도 공군기의 잔해 주변에 모여 있다. 전날 인도 공군의 파키스탄 지역 공습에 이어 이날 인도 공군기 두 대가 파키스탄 공군에 의해 격추됨에 따라 양국 간 갈등이 크게 고조되고 있다. leekm@yna.co.kr

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One Day - Gary Moore

 

 

.원동력없이 채널을 통해 액체를 이동시키는 방법

2019 년 2 월 27 일, Bob Yirka, Phys.org 보고서 , 자가 운전이 떨어집니다. 연구원들은 액체 방울이 한쪽 끝에 고정 된 두 개의 유리 커버 슬립에 의해 만들어진 좁고 유연한 채널을 따라 움직일 것이라고 설명합니다. 이 메커니즘은 랩 온어 칩 기술에 유용 할 수 있습니다. 크레딧 : F. Box / Univ. 옥스포드

옥스퍼드 대학교 (University of Oxford)의 한 팀이 원동력을 사용하지 않고 작은 채널을 통해 액체를 이동시키는 기술을 발견했습니다. Journal Physical Review Letters에 게재 된 논문 에서이 그룹은 자신의 기술과 작동 방식을 설명합니다. 인간이 운전 사용한 힘을 -에서 년 중력 펌프의 수천 채널을 통해 액체를 이동, 운전 힘은 우리가 가고 싶어 액체를 밀어 넣습니다. 그러나 때로는 그러한 힘이 필요없는 채널 을 통해 물 이나 다른 액체 를 동원하는 것이 유리합니다 . 약물 전달 시스템은 단지 하나의 예일뿐입니다. 이 새로운 노력에서 연구자들은 추진력을 적용하지 않고 작은 통로를 통해 물과 기름을 이동시키는 방법을 발견했습니다 . 이 기술 은 유리 커버 슬립을 사용하여 채널을 만드는 것으로 구성되어 있습니다. 커버 슬립은 오일을 끌어 당기지 만 물을 밀어 내기 위해 알려진 물질로 코팅되었습니다. 그 후 커버 슬립을 고정하여 수백 마이크로 미터 너비의 채널을 형성 하였다. 주목할 만하게, coverslips는 확고했지만 조금 유연했다. 연구원은 채널의 끝 부분에 액체가 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 액체를 추가했습니다. 그들은 여러 번 반복하여 10 ~ 25 마이크로 리터의 오일이나 물을 첨가했습니다. 연구진은 두 가지 액체가 밀어 넣지 않고 채널의 열린 끝쪽으로 움직 였다는보고를한다. 더 자세히 조사하자 연구자들은 물을 첨가했을 때 채널의 벽이 약간 바깥쪽으로 확장되었음을 발견했습니다. 이것은 벽과 벽 사이에 작용하는 화학 물질과 물 사이의 반발력 때문이었습니다. 기름으로, 반대가 발생했습니다. 벽면에있는 기름과 화학 물질 사이의 인력은 그것들을 약간 잡아 당겼다. 두 경우 모두 벽의 굴곡 이 채널을 따라 물을 끌어 당기는 압력 구배 를 생성했습니다 . 연구자들은 자신의 채널에서 액체의 움직임을 "벤드 택시 스 (bendotaxis)"로 묘사하고 파이프를 사용하여 액체를 운반하는 응용 분야에서의 사용을 제안합니다. 더 자세히 살펴보기 : 연구원들은 전기 요금으로 조정 가능한 비누 막 마이크로 채널 크기를 찾습니다 . 자세한 정보 : Alexander T. Bradley 외. Bendotaxis에 의한 젖음성에 의존하지 않는 액적 운반, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.074503 저널 참조 : Physical Review Letters

https://phys.org/news/2019-02-liquid-channel.html

 

 

.원자 규모에서의 큰 데이터 : 새로운 탐지기가 속도의 새로운 영역에 도달합니다

Glenn Roberts Jr., Lawrence Berkeley 국립 연구소의 2019 년 2 월 27 일 , Berkeley Lab의 Transmission Electron Aberration-corrected Microscope (TEAM 0.5)는 원자 스케일 이미지를 수십만 분의 1 단위로 캡처 할 수있는 새로운 탐지기로 업그레이드되었습니다. 신용 : 토르 스위프트 / 버클리 연구소

전자 현미경 (electron microscopy)의 발전 - 전자를 이미징 도구로 사용하여 빛을 사용하는 기존의 현미경의 범위를 훨씬 넘어서 - 나노 계의 세계로 새로운 창을 열어 놓았으며 이전에는 볼 수 없었던 광범위한 샘플을 가져 왔습니다. 전자 현미경 검사는 현미경의 전자빔이 시료와 상호 작용할 때 생성되는 가능한 정보의 일부만 사용할 수 있습니다. 이제 버지니아 연구소의 로렌스 버클리 국립 연구소 (Lawrence Berkeley National Laboratory) 팀은 이러한 상호 작용에서 모든 정보를 포착 하는 새로운 종류의 전자 검출기 를 설계했습니다 . 2 월 12 일 버클리 연구소 (Berkeley Lab)의 나노 과학 사용자 시설 인 Molecular Foundry에 설치된이 새로운 툴인 초고속 탐지기는 더 빠른 속도로 더 많은 이미지를 캡처하여 이전보다 훨씬 넓은 영역에서 원자 스케일 세부 정보를 보여줍니다. 분자 현미경과 NCEM (전자 현미경) 센터의 세계적인 전자 현미경은 전 세계의 연구자에게 접근 할 수 있습니다. 또한 빠른 이미징을 통해 샘플이 수행하는 중요한 변경 사항을 파악하고 영화와 격리 된 스냅 샷을 제공 할 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 손상이 시작되기 전에 원자 수준에서 작동 배터리 및 마이크로 칩 부품을 더 잘 탐색 할 수 있습니다. 연구소의 국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터 (NERSC)의 Cori 슈퍼 컴퓨터와 특별한 직접 연결을 가지고있는이 검출기는 과학자들이 마이크로 초 또는 백만 분의 1 초 단위로 측정 한 시간에 원자 크기의 이미지를 기록 할 수있게합니다 가능한 기존의 탐지기보다.

https://youtu.be/nKkpC3e70A4

이 비디오는 Berkeley Lab의 Molecular Foundry에서 전자 현미경을 초고속 검출기 인 4D 카메라로 업그레이드하기위한 R & D 노력의 개요를 제공합니다. 고속 데이터 연결을 통해 Berkeley Lab의 수퍼 컴퓨터와 연결된이 감지기는 더 빠른 속도로 더 많은 이미지를 캡처하여 이전보다 훨씬 많은 영역에서 원자 스케일 세부 정보를 보여줍니다. 크레딧 : Marilyn Chung / Berkeley Lab

"이것은 가장 빠른 전자 검출기입니다."라고 Molecular Foundry의 NCEM 시설 책임자 인 Andrew Minor는 말했습니다. " 고해상도 현미경 으로 탐구 할 수있는 새로운 시간 체계를 열었습니다 . 전자 이미징을 사용하여이 시간 해상도에서 연속 영화를 찍은 사람은 아무도 없었습니다. "어떤 일이 벌어지는가? 일어날 수있는 모든 종류의 역 동성이 존재한다. 전에는 볼 수 없었기 때문에 우리는 모른다." 새로운 영화는 예를 들어, 재료의 작은 변형과 움직임을 드러내고 화학 작용을 보여줄 수 있습니다. "4-D 카메라"(다이나믹 회절 다이렉트 검출기 용)로 알려진이 새로운 검출기의 개발은 전자 현미경, 원자 스케일 이미징 및 고속 데이터 전송 및 컴퓨팅 분야 의 선구자적인 혁신의 최신 기술입니다. Berkeley Lab에서 수십 년을 보냈습니다. "우리 그룹은 현미경 검사를 위해 더 나은 탐지기를 만드는 작업을하고 있습니다."라고 전자 현미경 도구 개발의 오랜 개척자 인 Peter Denes는 말했다 . "단지 한 지점 대신 전체적인 산란 패턴을 얻었고 이전에 돌아 가지 않고 데이터를 재분석하여 이전에 집중하지 않았던 것을 찾아 낼 수 있습니다."라고 Denes는 말했습니다. 이렇게하면 전자 빔으로 스캔하여 샘플에서 흩어져 나오는 전자를 기반으로 정보를 캡처하여 샘플의 전체 이미지를 신속하게 생성합니다. 

버클리 연구소의 Ian Johnson, Jim Ciston, Peter Denes 및 Peter Ercius는 Berkeley Lab의 Molecular Foundry 팀 TEAM 0.5 현미경에 장착 된 새로운 초고속 검출기 인 4D 카메라의 문제 해결을 위해 노력하고 있습니다. 신용 : 토르 스위프트 / 버클리 연구소

Molecular Foundry의 교수 과학자 인 Mary Scott은 새로운 검출기의 독특한 기하학이 재료의 가벼운 요소와 중량 요소를 나란히 조사 할 수 있다고 말했다. "이러한 복잡한 실험 중 하나를 수행하고자하는 이유는 경량 요소의 위치를 ​​측정하는 것입니다. 특히 배터리 소재의 리튬과 같이 전자 빔에 실제로 민감 할 수있는 물질의 경우에는 측정이 가능합니다. 동일한 재료에서 무거운 원소의 위치를 ​​정확하게 측정 할 수 있습니다. "라고 그녀는 말했습니다. 새로운 검출기는 10 년 전에 NCEM에서 시작했을 때 고해상도 기록을 세우고 방문 연구원들이 일부 원자 현미경에 대해 단일 원자 해상도에 액세스 할 수있게 해주는 Molecular Foundry의 Transmission Electron Aberration-corrected Microscope 0.5 (TEAM 0.5) 견본. 탐지기는 분당 4 테라 바이트의 데이터를 생성합니다. "데이터 양은 약 60,000 개의 HD 영화를 동시에 보는 것과 같습니다."3 차원 원자 스케일 이미징을 전문으로하는 Molecular Foundry의 직원 Peter Ercius는 말했습니다. 버클리 연구소의 NERSC의 네트워킹 아키텍트 브렌트 드레이 니 (Brent Draney)는 Ercius와 Denes가 NERSC에 접근하여 4-D 카메라로 생성 된이 거대한 400 기가비트 데이터 스트림을 처리 할 수있는 시스템을 구축하는 데 필요한 것이 무엇인지 확인했습니다. 그의 반응 : "우리는 실제로 이미 그렇게 할 수있는 시스템을 가지고 있습니다. 우리가 정말로해야 할 일은 현미경과 수퍼 컴퓨터 사이에 네트워크를 구축하는 것입니다." 

 

기술자는 팀 0.5 현미경에서 작동합니다. 현미경은 백만 분의 1 초 단위로 원자 스케일 이미지를 포착 할 수있는 4D 카메라라는 초고속 검출기로 업그레이드되었습니다. 신용 : 토르 스위프트 / 버클리 연구소

버클리 연구소의 엔지니어링 부서의 직원 과학자 인 이안 존슨 (Ian Johnson)은 카메라 데이터가 대략 100 개의 광섬유 연결을 통해 고속 이더넷 연결로 전송되어 평균 홈 네트워크보다 약 1,000 배 빠르다고 말했다. 네트워크는 Foundry를 NERSC의 Cori 슈퍼 컴퓨터에 연결합니다. 연구 센터와 고속 데이터 네트워크를 연결하는 Berkeley Lab의 Energy Sciences Network (ESnet)가이 작업에 참여했습니다. Ercius는 "슈퍼 컴퓨터는 실험이 성공했는지 여부를 알기 위해 현미경에서 과학자들에게 신속한 피드백을 제공하기 위해 약 20 초 내에 데이터를 분석 할 것"이라고 말했다. 또 다른 Molecular Foundry 직원 과학자 인 Jim Ciston은 "시료가 흩어져서 나오는 모든 전자를 실제로 포착 할 것입니다.이 대용량 데이터 세트를 통해 샘플에 대한 가상 실험을 수행 할 수 있습니다. 다른 촬영 환경에서 새 데이터를 가져갈 필요가 없습니다. " 새로운 탐지기 및 지원 데이터 시스템에 대한 연구는 Advanced Light Source 및 계획된 업그레이드와 같은 대량의 데이터를 생성하는 다른 시설과 SLAC National Accelerator Laboratory의 LCLS-II 프로젝트에 도움이 될 것이라고 Ciston 씨는 지적했다.

 

이 컴퓨터 칩은 4D 카메라라는 초고속 탐지기의 구성 요소입니다. 이 검출기는 Berkeley Lab의 Molecular Foundry에서 강력한 전자 현미경을 업그레이드 한 것입니다. 크레딧 : Marilyn Chung / Berkeley Lab

Advanced Light Source, ESnet, Molecular Foundry 및 NERSC는 DOE Office of Science 사용자 시설입니다. 4-D 카메라의 개발은 에너지 부의 Office of Basic Energy Sciences의 Accelerator and Detector Research Program에 의해 지원되었으며, DOE의 Basic Energy Sciences Office에서 지원 받았다. 추가 정보 : 원자 정밀도로 배터리 재질 매핑 :에 의해 제공 로렌스 버클리 국립 연구소

https://phys.org/news/2019-02-big-atomic-scale-detector-frontier.html#nRlv

 

 

.Planet Nine에 대한 추가 지원

2019 년 2 월 27 일, 캘리포니아 공과 대학교 , 이 그림은 멀리 떨어진 카이퍼 벨트 (Kuiper Belt) 물체와 플래닛 9 (Planet Nine)의 유령 묘비. 보라색으로 렌더링 된 행성은 Planet Nine의 중력에 의한 통제를받습니다. 해왕성과 힘이 결합하고 더 넓은 경로를 알게됩니다. 업데이트 된 궤도 경기에 대한 평가 Planet Nine은 지구 대기 질량에 상응합니다. 크레딧 : James Tuttle Keane / Caltech

Read more at: https://phys.org/news/2019-02-planet.html#jCp

Caltech의 마이크 브라운 (Mike Brown)과 콘스탄틴 바티 진 (Konstantin Batygin)은 태양계에서 9 번째 행성의 존재를 가정 한 발표 3 주년 기념 행사와 관련하여 Planet Nine의 존재에 대한 증거를 분석 한 한 쌍의 논문을 출간합니다. 이 논문은 바티 진 (Batygin)과 브라운 (Brown)의 2016 년 발표 이후 강렬한 국제 검색의 주제였던 행성의 의심스러운 성격과 위치에 대한 새로운 세부 사항을 제공합니다. "먼 태양계 궤도 클러스터링"라는 제목의 첫 번째에 발표 된 천문 저널 행성 나인 가설이 제안 증거에 설립 1 월 22 일이 카이퍼 벨트 (Kuiper Belt), 얼음의 몸 거짓말의 필드에 개체의 클러스터링 해왕성 너머로 보이지 않는 행성의 중력적인 잡아 당김에 영향을받습니다. 그 클러스터링이 실제로 발생하고 있는지, 또는 그것이 쿠이퍼 벨트 (Kuiper Belt) 객체가 어떻게 그리고 어디서 관찰되는지에 편향된 유물인지 여부에 대한 열린 질문이었습니다. 관측 바이어스가 겉보기 클러스터링 뒤에 있는지를 평가하기 위해 Brown과 Batygin은 각각의 개별 관찰에서 바이어스 양을 정량화하는 방법을 개발 한 다음 클러스터링이 가짜 일 확률을 계산했습니다. 그들이 발견 한 확률은 500 명당 1 명 정도입니다. 브라운 대변인은 "이 분석은 행성 나인의 존재 여부를 직접적으로 밝히지는 않지만, 그 가설은 튼튼한 기초 위에 놓여 있음을 시사한다."라고 Richard and Barbara Rosenberg 교수는 말한다. 두 번째 논문은 "행성 나인 가설 (The Planet Nine Hypothesis)"이라는 제목으로 다음 호 물리학 보고서에 초청됩니다 . 이 논문은 먼 태양계 의 역동적 진화에 대한 수천 개의 새로운 컴퓨터 모델을 제공한다.Planet Nine의 특성에 대한 통찰력을 제공합니다. 예상보다 작고 태양에 더 가깝습니다. 새로운 모델을 바탕으로, Batygin과 Brown은 Fred Adams와 University of Michigan의 Juliette Becker (BS 14)와 함께 Planet Nine이 지구의 약 5 배의 질량을 가지고 있으며 궤도의 반경을 가지고 있다고 결론 지었다. 이전에 추측 된 것보다 더 작고 태양에 더 가까워지고 잠재적으로 더 밝아지는 400 개의 천문 단위 (AU) 근처. 각 천문 단위는 지구 중심과 태양 중심 사이의 거리, 즉 약 149.6 백만 킬로미터와 같습니다. "지구의 5 개 지구에서 행성 나인 (Planet Nine)은 전형적인 외계의 슈퍼 지구를 연상케 할 것입니다."라고 행성 과학 부교수이자 Van Nuys Page Scholar의 Batygin 교수는 말합니다. 슈퍼 지구가 있습니다 행성 지구보다 큰, 그러나 거대 가스보다 실질적으로 적은 질량. "지난 10 년 동안 외계 행성의 조사에 의하면 유사한 크기의 행성이 다른 태양과 같은 별 주위에서 매우 일반적이라는 것이 밝혀졌습니다. 행성 9는 우리가 발견 할 가장 가까운 것일 것입니다 은하계의 전형적인 행성의 특성에 대한 창문으로. " 바티 진 (Batygin)과 브라운 (Brown)은 2016 년 1 월 20 일에 외부 태양계를 통해 기괴하고 매우 긴 궤도를 추적하는 거대한 행성이 있을지도 모른다는 최초의 증거를 제시했다. 그 해 6 월, 브라운과 바티 진 (Batygin)은 행성의 관측 제약 위치는 그 궤도를 따라있다. 다음 2 년 동안 그들은 카이퍼 벨트 (Kuiper Belt) 물체가 태양계 평면과 수직 궤도를 이루는 이유와 같은 다른 알려진 현상을 설명하는 행성 이론 모델을 개발했습니다. 결과로 나온 모델은 Planet Nine의 존재에 대한 자신감을 높였습니다. 브라운과 바티 진 (Batygin)을 포함한 전 세계의 천문학 자들은 초기 발표 이후 새로운 행성의 관측 증거를 찾기 시작했습니다. Brown과 Batygin은 항상 Planet Nine이 존재하지 않을 가능성을 받아 들였지만 그들은 태양계의 궤도 역학을 자세히 관찰할수록 그것을지지하는 증거가 강하다고 말한다. "Planet Nine 가설의 가장 좋아하는 특징은 관측 가능하다는 것입니다."라고 Batygin은 말합니다. "Planet Nine의 실제 이미지를 보는 언젠가의 전망은 절대적으로 감동적입니다. 천문학적으로 Planet Nine을 찾는 것이 큰 도전이지만, 앞으로 10 년 안에 그것을 이미지화할 것이라고 매우 낙관적입니다."

추가 탐구 : 저녁 식사를 위해 집으로 돌아온 슈퍼 지구 더 많은 정보 : Konstantin Batygin et al, The planet nine hypothesis, Physics Reports (2019). DOI : 10.1016 / j.physrep.2019.01.009 마이클 E. 브라운 외. 먼 태양계의 궤도 클러스터링, The Astronomical Journal (2019). DOI : 10.3847 / 1538-3881 / aaf051 저널 참조 : Astronomical Journal :에 의해 제공 캘리포니아 기술 연구소 

https://phys.org/news/2019-02-planet.html#nRlv

 

 

.생물 학자들은 염색체에 관해서 길고 짧은 것을 발견한다

2019 년 2 월 27 일, 뉴욕 대학교 염색체 metaphase 동안 인간의 염색체. 크레디트 : Steffen Dietzel / Wikipedia

생물 학자 팀은 생식 과정에서 짧은 염색체의 충실한 유산을 결정하는 메커니즘을 밝혀냈다. Nature Communications 지에보고 된이 발견 은 불임, 유산 또는 다운 증후군과 같은 선천성 결핍으로 이어질 수있는 유전 적 편차의 주요 측면을 밝혀줍니다. 이 연구는 짧은 염색체가 어떻게 유전자 교환을 확보 할 수 있는지에 초점을두고 있습니다. 유전 적 교환은 염색체 상속에 중요 하지만, 제한된 공급에 있습니다. 얼마나 짧은 염색체가 유전체 교환을 보장하는지는 짧은 염색체의 취약성을 감안할 때 과학자들에게는 큰 관심거리입니다. 뉴욕 대학의 박사후 연구원이자 논문의 수석 저자 인 Viji Subramanian 은 "짧은 염색체는 길이가 너무 짧기 때문에 유전 적 고충을 유발할 수있는 오류의 위험이 높으며 따라서 유전자 교환에 필요한 재료가 적다 " . "그러나 이러한 염색체는 고밀도의 유전 적 교환을 만들기 위해 추가적인 도움을 얻습니다. 그러나 짧은 염색체가 이러한 도움을받는 방법에 대해서는 이해하지 못했습니다." 이 질문을 탐구하기 위해 NYU의 생물학과 부교수 인 Andreas Hochwagen을 포함하는 연구원 은 인간과 염색체 상속의 많은 기본 과정을 공유 하는 모델 유기체 인 효모에서이 과정을 연구했습니다 . 전반적으로, 짧은 염색체와 긴 염색체의 끝 부분에있는 광대 한 지역은 본질적으로 고밀도의 유전 적 교환을 위해 준비되어 있다는 것을 발견했다. 과학자들은이 인접 지역 (EAR)이라고 명명했다. 특히 EAR에서의 높은 유전 적 교환 밀도는 조류와 인간을 포함한 여러 유기체에서 보존되어있다. 의미있게, 연구자들은 EAR이 모든 염색체에서 비슷한 크기를 가지고 있다고 언급했다. 이것은 EAR이 긴 염색체의 제한된 부분만을 차지하지만 거의 모든 짧은 염색체를 차지한다는 것을 의미합니다. 이 차이는 특히 짧은 염색체 에서 의 유전 적 교환 의 밀도 를 높이고 세포가 염색체 길이를 직접 측정하지 않고도 수행합니다. 추가로 탐색하십시오 : 과학자들은 여성이 특성을 어떻게 상속 받았는지에 관련된 유전 적 메커니즘을 확인합니다. 저널 참고 자료 : Nature Communications :에 의해 제공 뉴욕 대학 

https://phys.org/news/2019-02-biologists-short-chromosomes.html

 

 

.팀은 옐로우 스톤이 높은 '믿을 수 없을 정도로 다양한'미생물 군락을 발견했습니다

2017 년 2 월 27 일 몬타나 주립 대학 에블린 보스 웰 (Evelyn Boswell) 몬타나 주립 팀, 옐로 스톤에있는 '믿을 수 없을만큼'다양한 미생물 군집 발견 몬타나 주립 대학의 미생물학 및 면역학 학부 부교수 인 Dan Colman은 수요일, 2019 년 2 월 13 일에 몬 주서의 미시시피에서 미생물 배양 균 샘플을 채취합니다. 콜맨 (Colman)과 에릭 보이드 (Eric Boyd)는 최근 과학 잡지 인 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)에서 ... 더 자세히 ... 칼데라의 가장자리에있는 옐로 스톤 국립 공원 깊숙한 곳으로 10 마일 이상 떨어진 몬타나 주립대의 과학자들은 매우 높은 고도 커뮤니티를 운영하여 "믿을 수없고 독특하고 참으로 이상한 곳"이라고합니다. 미생물 공동체 는 대륙붕에서 해발 8,600 피트 의 사파이어 블루 온천에 살고 있습니다 . 화산 가스 가 눈 녹음과 빗물과 섞이도 록 하는 수영장입니다. Dan Colman 교수는 농업 대학의 미생물학 및 면역학학과 교수이며, 과학. 콜맨 (Colman) 은 옐로 스톤 (Yellowstone)에서 모든 동물과 식물의 생물 다양성을 결합한다면 존재하는 것보다 엄지 손가락 크기의 샘플에서 더 많은 미생물 생물 다양성 을 발견 했다. 일부는 박테리아 였고 나머지는 세 생명 영역 중 2 개였던 Archaea였으며 이전에는 열수 시스템에서 절반 이상이 검출되지 않았습니다. 일부는 심지어 초기 지구의 생명체에 대한 교훈과 다른 행성에서의 삶의 잠재력을 제공하는 고대 미생물의 현대 친척 일 수도 있습니다. "Smur Jumper 3 또는 SJ3로 알려진 온천에서 MSU의 발견을 설명하는 과학 논문의 수석 저자 Colman은"이 연구는 여러 분야에 걸쳐 광범위한 영향을 미쳤다. 이 논문은 2 월 8 일자 온라인 저널 Nature Communications에 게재되었습니다 . 공저자는 에콜 보이드 (Eric Boyd) 부교수와 멜로디 린지 (Melody Lindsay) 박사 (미생물학 및 면역학 부)였습니다. Boyd는이 신문은 단지 온천에서 발견되는 다양성을 묘사하는 것이 아니라, 그것은 또한 다양성이 발전하고 유지 될 수있는 조건을 설명합니다. 보이드 대변인은 "많은 사람들이 다양성을 발견하는 데 관심이있다. "왜 댄은 무엇을 알기를 원했는가? 왜 우리는 다양성이 다양하며 왜 일부 봄은 다른 것보다 다양합니까?" Colman은 Smoke Jumper Geyser Basin의 독특한 지구 화학, 특히 SJ3에 그 다양성을 부여합니다. 그는 SJ3이 지열 과정 이 어떻게 열수 시스템에서 상승 된 화산 가스로 이어지는 지 이해할 수있는 방법 과 이것이 빛 에너지 대신에 화학 에너지 원에 의존 하는 미생물을 어떻게지지하는지 이해하기에 완벽한 장소라고 말했다 . "우리는 그것이 지리적 위치와 그것이 세계에서 가장 큰 활화산 중 꼭대기에 놓여 있기 때문에 그 것이다"고 말했다. "SJ3은 대륙붕의 높은 고도에 위치하고 있으며 심해 열수 대수층이이 지역에 도달하는 것을 방지합니다." Colman은 SJ3와 다른 유사한 샘이 수 표면으로 솟아 오르는 열수의 끓음으로 생성되는 대량의 화산 가스에 의해 공급된다고 말했다. 이러한 가스는 최근의 강수량 또는 녹은 눈과 같이 표면 근처의 물과 섞일 수 있습니다. 그는 SJ3에서 끝나는 화산 가스가 산소가 부족하다는 점에서 우리 대기에 존재하는 가스와 매우 다르다고 지적했습니다. 오히려, 화산 가스는 수소, 메탄 및 일산화탄소가 풍부한 반면, 침투하는 물은 매우 산화되거나 산소가 풍부합니다. 이러한 다양한 종류의 유체를 혼합하면 미생물의 생존을 지원하는 조건이 향상되어 다양성이 증대되고 "기체 상태"환경을 이용할 수있는 새로운 기회가 제공됩니다. 콜맨은 SJ3를 뷔페와 비교하면서 "다양한 종류의 음식이 더 많은 다른 유형의 사람들을 끌어 들인다는 것과 마찬가지로 다양한 화학적 조건을 제공하는 온천도 그렇다"고 말했다. 그렇다면 왜 옐로우 스톤은 그들이 조사 할 수있는 14,000 개의 온천이있을 때 MSU 연구자들이이 특정 온천에 집중 했습니까? 오랫동안 가벼운 화학 물질로부터 에너지를 얻는 미생물을 지원하는 수소의 역할에 관심이있는 Boyd는 Smoke Jumper 온천과 공원의 다른 온천을 Carnegie Institute of Washington의 과학자들이 1920 년대와 1930 년대 초 조사했다고 말했다. 그들은 1935 년에 연구 결과를 발표했으며, 나중에 미국 지질 조사국에서 연기 점퍼 간헐천 분지 (Smoke Jumper Geyser Basin)에서 특히 대량의 화산 가스를 연구했습니다. 이것을 알게 된 Boyd와 다른 4 명은 2014 년 7 월 Yellowstone에서 SJ3와 인근 온천에서 샘플을 모아 하루를 보냈습니다. Boyd는 "온천을 들여다 보면 생물 다양성이 어떻게 나타나는지 반드시 알려주지는 않는다. "그러나 우리가 봄의 pH를 측정하고 다른 측정을하자 마자 우리는 독특한 봄 을 샘플링한다는 것을 알았습니다 ." Colman은 유전자 시퀀싱 검사를 실시하고 미생물 군집의 다양성을 밝혀낸 결과를 분석하는 데 대략 3 년이 더 걸렸습니다. 대부분의 온천에는 두 종류의 미생물이 있습니다. 이것은 수십개와 수십개의 미개발 된 고대 및 박테리아 혈통을 포함하여, 지구상에 살고있는 모든 알려진 미생물 그룹의 거의 절반에 해당하는 대표자들을 보유하고있었습니다. "또한 우리가 SJ3에서 발견 한 계통의 대부분은 이전에 알려지지 않은 유형의 메타 노젠 (metanogen)과 깊은 분지 미생물 계통 (metanogensies)에 더하여 메탄 생성 (메탄의 생물학적 생성)의 진화에 대한 정보를 줄 가능성이 있기 때문에 최근 주목을 받았다 지하 환경과 많은 수수께끼 같은 혈통과 관련이있다 "고 말했다. "그러한 시스템과 그 안에있는 흥미로운 유기체에 대한 추가적인 연구가 미생물 생태계에 대한 추가적인 중요한 통찰력을 제공하고 생지 화학적 과정의 진화에서 그들의 역할에 대한 새로운 시각을 제시 할 것"이라고 말했다.

더 많은 것을 탐구하십시오 : 산소가 부족하여 인생을 망설이게하지 마십시오. 더 자세한 정보 : Daniel R. Colman 외, 유성 및 지열 유체의 혼합은 초 다양성 화학 합성 열수 공동체 인 Nature Communications (2019)를 지원한다. DOI : 10.1038 / s41467-019-08499-1 저널 참고 자료 : Nature Communications :에 의해 제공 몬태나 주립 대학 

https://phys.org/news/2019-02-team-incredibly-diverse-microbial-high.html#nRlv

 

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

 

 

.하이드로 겔에 대한 세포 접착의 반 유연한 모델 기반 분석

2019 년 2 월 27 일, Thamarasee Jeewandara, Phys.org 기능 , 하이드로 겔의 물리적 특성을 특성화하는 방법의 도식적 표현 : 반 유연 모델을 통한 점탄성 네트워크에서의 하이드로 겔 벌크 강성 및 체인 유연성. 학점 : 과학 보고서 , doi : https://doi.org/10.1038/s41598-019-38951-7

하이드로 겔은 생체 적합성으로 인해 생체 의학 분야의 응용 분야에서 일반적으로 생체 적합 물질로 사용됩니다. 그러나 생물학적 세포와 하이드로 겔 표면 사이의 관계는 여전히 불분명하며 상호 작용을 설명하기위한 기존의 매개 변수는 충분히 정교하지 않습니다. 최근의 연구에서 Jooyoung Lee, Boa Song 및 한국의 고분자 공학 센터 및 한국 고분자 공학과의 공동 연구원은 고분자 사슬의 유연성이 세포 접착에 미치는 영향을 연구했다. 천연 고분자 콜라겐 및 섬유소. 그들은 세포 - 물질 계면에서 세포 접착 을 허용하는 중요한 요소로서 하이드로 겔 미세 구조 를 체인 유연성이 중재한다는 것을 확인하기 위해 반 유연, 모델 기반 분석의 새로운 방법을 도입했습니다 . 이 연구에서 제안 된 분석은 하이드로 겔의 생체 적합성 (cytocompatibility)을보다 정확하게 예측할 수있다. 현재 Scientific Reports에 게재 된 연구 결과는 생체 내 생의학 응용 분야의 세포 - 물질 인터페이스에서 생체 적합성과 생체 기능을 향상시켜 고분자 디자인 및 개발에 중요한 기준을 제공합니다. 하이드로 겔은 물로 팽창 된 고분자 네트워크로 만들어지며 약물 전달 및 조직 공학에 응용됩니다 . 세포 물질 접착은 생체 내 생체 적합성에 결정적 이며 대부분의 연구는 물질 조성의 벌크 강성 을 분석 하여 세포 거동을 테스트했습니다 . 그럼에도 불구하고, 하이드로 겔 표면에서 세포들 사이의 통신은 정확하게 이해되어야한다. FDA는 천연 고분자의 승인 , 콜라겐과 피브린을 생명 의학 애플리케이션을위한 우수한 생체 적합성을 제공합니다. 세미 - 플렉시블 폴리머 라고도 알려져 있으며 , 플렉시블 체인 솔루션이나 강체로드 네트워크의 모델을 따르지 않습니다. 반 유연한 모델실험적으로 탄성 고원 계수를 스케일링하여 고분자 네트워크의 사슬 유연성을 예측할 수 있습니다 .

(a) 본 연구에서 평가 된 2 가지 유형의 하이드로 겔 구조물의 대표. (b, c) 콜라겐 및 피브린 젤에서 HUVEC 세포가 2D 하이드로 겔 - 코팅 판 (b) 및 벌크 히드로 겔 (c)의 상부 표면에 접착되는데, 이는 시딩 2 시간 후 CCK-8 분석에 의해 측정된다. 학점 : 과학 보고서 , doi : https://doi.org/10.1038/s41598-019-38951-7

새로운 연구에서, Lee and Song et al. 잘 특성화 된 콜라겐과 섬유소 폴리머를 사용하여 하이드로 겔에 대한 세포 접착을 이해하기위한 새로운 반 유연한 모델 기반 분석을 제안했습니다. 그들은 세 가지 다른 콜라겐과 피브린 성분을 사용하여 세포 부착을 결정하는 요인을 조사했습니다. 2 차원 (2D) 코팅 기판. 2-D 벌크 하이드로 겔 및 3-D 벌크 하이드로 겔 과학자들은 물질 구성 요소의 하이드로 겔 농도를 1 mg / mL에서 7 mg / mL로 변경하고 새로 형성된 생체 물질의 벌크 강성과 거칠기를 정량화했습니다. 세포 부착 매개 변수를 정의하기 위해 새로운 물질의 사슬 형태를 관찰했습니다. 결과는 하이드로 겔의 미세 구조가 세포 접착에 영향을 미치는 중요한 요소 인 체인 유연성에 영향을 미친다는 것을 확인시켜 주었다.

(a) 3D 벌크 하이드로 겔 구조물의 표현 (b) 시딩 후 24 시간 후에 영상이 채취 된 중공 채널의 내부 표면. (c) 세포 부착의 정량화로서 세포 라이닝의 분율. 학점 : 과학 보고서 , doi : https://doi.org/10.1038/s41598-019-38951-7

실험 준비에서 과학자들은 중력 효과없이 세포 부착을 테스트하기 위해 다양한 콜라겐 및 섬유소 구조를 준비했습니다. 그들은 각 구성 요소의 점진적 농도를 사용하여 하이드로 겔 강성을 제어하고 축 방향 (인장 또는 압축) 및 회전 (전단) 응력을 기반으로 응력 - 변형률 관계를 정량화했습니다. 하이드로 겔 의 유변학 적 성질 을 측정하기 위해 과학자들은 응력 조절 식 레오 미터를 사용했다 . 그들은 범용 시험기로 인장 시험 을 위한 압축 계수를 측정했습니다 . 표면 지형을 조사하기 위해, 과학자들은 원자 힘 현미경을 사용했고 , 그 다음에는 영률 을 측정하기 위해 마이크로 인 덴 테이션을 사용했다.(E)에서 JPK 데이터 처리 소프트웨어를 사용하여 평균 (E)을 계산했다 . Lee and Song et al. 이 연구는 모델 semi-flexible polymers의 탄성의 기울기를 사용하여 하이드로 겔에 세포 접착을 조사한 최초의 연구라고 믿는다. 실험실에서 세포 배양을 위해 Lee와 Song 외. 사용 된 인간 제대 정맥 내피 세포 바람직한 세포주로서 (HUVEC에). 그들은 세포 계수 키트 8 (CCK-8)을 사용하여 2 차원에서 콜라겐 및 섬유소 히드로 겔의 다양한 농도에서 세포 접착율을 측정하고 정량화 된 세포 접착력을 측정했습니다. 과학자들은 2-D 콜라겐과 피브린이 코팅 된 기질 사이에 통계적으로 유의 한 차이를 관찰하지 못했다. 아마도 세포가 기계적 성질을 감지 했기 때문일 것이다.하이드로 겔의 물질적 성질 대신 세포 배양 플레이트를 사용한다. 2 차원 벌크 하이드로 겔 표면에서 콜라겐 (2-D 벌크 젤)에 대한 세포 접착은 2-D fibrin 벌크 젤에 비해 훨씬 높았다. 또한, 하이드로 겔 농도가 다양함에 따라 과학자들은 콜라겐의 농도가 증가함에 따라 세포 부착이 체계적으로 증가하는 것을 관찰했다. 비교하면, 섬유소 젤에 세포 접착은 통합 hydrogel의 농도와 무관했습니다.

왼쪽 : 다양한 하이드로 겔 농도의 함수로서 콜라겐 및 섬유소 히드로 겔의 선형 점탄성 특성 : (a, b) 저장 물 (G ', 채워진 기호) 및 손실 (G ", 개방 기호) 계수의 (a) 콜라겐 ... 더보기 Lee and Song et al. 콜라겐과 섬유소 젤에 세포 부착의 속도를 명확히하기 위해 하이드로 겔의 3 차원 루멘 구조를 사용했습니다. 그들은 세포가 섬유소 젤에 비해 콜라겐에 더 잘 붙어있는 것을 관찰했습니다. 세포 부착 표현형은 2-D의 부착물에 비해 3-D 구조물의 훨씬 더 명확했다. 전형적으로, 세포는 물질 착란 ( focal adhesions)으로 알려진 고정 점 (anchorage point)을 통해 물질 표면 또는 세포 외 매트릭스 (extracellular matrix, ECM)에 부착한다 . 더 뻣뻣한 기질에 세포에는 일반적으로 잘 조직화 된 세포질 골격이 들어 있습니다안정된 초점 유착을 위해. 벌크 하이드로 겔이 세포 부착에 기여할 수 있는지를 이해하기 위해 과학자들은 하이드로 겔의 벌크 강성을 플로팅하고 콜라겐과 피브린을 다른 농도로 비교했다.

Lee and Song et al. 따라서 벌크 강성이 하이드로 겔에 대한 세포 부착에 영향을 미치는 중요한 요인이 아니라는 것을 실험적으로 보여 주었다. 과학자들은 세포 접착력에 영향을 미치는 재료의 기계적 성질로서 영 계수 와 압축 탄성률 을 결정했습니다 . 그들은 집중력이 증가함에 따라 강성이 증가하는 방법을 보여 주었고 적절한 매개 변수로 체인 유연성을 제안했습니다. 콜라겐과 피브린의 농도가 증가함에 따라 증가 된 강성에도 불구하고, 과학자들은 두 중합체 사이에서 관찰되는 다양한 세포 부착 율을 설명 할 수 없었다.

 

히드로 겔의 사슬 유연성 분석 : (a) 콜라겐과 피브린에 대한 하이드로 겔의 농도를 갖는 고원 계수의 지수 법 스케일링. 대시 선은 콜라겐과 피브린에 각각 0.5 % 농도의 2 개의 대표 샘플의 힘 법칙 방정식 G'p = cv와 미세 구조에 대한 결과입니다. 콜라겐과 피브린 (0.5 % 농도)의 두 대표 샘플에 대해 2 시간 동안 시딩 한 세포 (b) 세포 표면 마커, CD31. 학점 : 과학 보고서 , doi : https://doi.org/10.1038/s41598-019-38951-7

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이를 위해 Lee와 Song 외. 원자 힘 현미경을 사용하여 현미경으로 섬유 분자와 그 네트워크의 구조를 조사했다. 콜라겐 젤은 잘 정의 된 막대 모양의 반 유연한 필라멘트와 함께 이전에보고 된 것처럼 섬유 구조를 나타 냈습니다. 비교해 보면, 피브린 젤 구조에서 과학자들은 단지 반 유연한 필라멘트를 관찰했는데, 연관된 단백질은 동적으로 갇힌 유연 체인으로 얽혀있었습니다. 히드로 겔에 부착 세포의 정도를 확인하기 위해, 과학자들은 세포 표면 마커를 가진 세포를 염색 CD31 (내피 당 단백질 발현 세포 )과의 안정된 구조를 확인 내피 재료에있다. 과학자들은 콜라겐 하이드로 겔에 대한 총 세포 부착이 섬유소 하이드로 겔보다 더 컸음을 관찰했다. 그 결과는 섬유소 의 상대적으로 유연한 사슬 구조에 비해 현미경 으로 볼 때 콜라겐의 강성이 높기 때문 이다 . 따라서 과학자들은 생체 재료 표면에 세포 부착 정도를 결정하는 지배적 인 요인으로 하이드로 겔의 미세한 강성을 보였다. 이러한 방식으로, Lee와 Song et al. 세포 접착과 물질 표면 사이의 상호 작용을 기술하기위한 연구에서 제안 된 분석 방법. 결과는 생체 내에서 하이드로 겔 적용을위한 내구성 및 기계적 강도의 최적화 된 재료 특성을 통합하면서 미래의 생체 재료 디자인 동안 중요한 가이드 라인을 제공 할 것입니다. 과학자들은 물질 구조에 대한 세포 부착, 증식 및 분화를 조절하기 위해 조직의 강성을 연구함으로써 생체 적합 물질에 대한 세포 접착의 반 유연한 모델 기반 설명을 시연했다. 저자들은이 간단한 방법으로 세포 부착 의 성질을 설명 할 수 있다고 제안한다생체 적합성에 대한 정확한 예측을위한 고분자 생체 재료에 관한 것이다. 그 결과는 생체 공학 혈관 및 생체 내 약물 전달 메커니즘과 같은 다양한 응용 분야에 대해보다 높은 생체 역학 정밀도 및 생체 적합성을 갖는 3-D 인공 조직을 설계하고 구성하는 실용적인 도구를 제공 할 것입니다.

추가 정보 : liver-on-a-chip 장치에서 3-D 배양하는 간세포 더 많은 정보 : Jooyoung Lee et al. 세포 접착에 사슬 융통성의 효력 : Hydrogels에 세포 접착의 Semi-flexible 모형 근거한 분석, 과학적인보고 (2019 년). DOI : 10.1038 / s41598-019-38951-7 드 Discher. 조직 세포는 느낌과 그들의 기판의 강성에 응답 과학 (2005). DOI : 10.1126 / science.1116995 Stéphanie MC Bruekers 외. 섬유소 섬유 구조는 세포의 확산과 분화, 세포 접착 및 이동 (2016)에 영향을 미친다 . DOI : 10.1080 / 19336918.2016.1151607 Jordan S. Miller et al. perfusable 공학 3 차원 조직에 대한 패턴 혈관 네트워크의 신속한 주조, Nature Materials (2012). DOI : 10.1038 / nmat3357 저널 참조 : 과학 보고서 과학 자연 재료 0 주 피드백 편집자에게 피드백 © 2019 과학 X 네트워크 

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