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Incorporado no genoma dos micróbios – os cientistas descobriram mais de 30.000 vírus “ocultos”

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Incorporado no genoma dos micróbios – os cientistas descobriram mais de 30.000 vírus “ocultos”

Os cientistas analisaram vários gigabytes de sequência de DNA microbiano. Crédito: Fabian Oswald

Milhares de vírus misteriosos foram detectados no DNA de organismos unicelulares.

Pesquisadores da Universidade de Innsbruck, usando um grupo de computação de alto desempenho conhecido como “Leo”, identificaram mais de 30.000 novos vírus embutidos em[{” attribute=””>DNA of unicellular organisms. Remarkably, they discovered that up to 10% of microbial DNA can consist of built-in viruses.

Christopher Bellas

Christopher Bellas. Credit: Christopher Bellas

Dr. Christopher Bellas, Marie-Sophie Plakolb, and Prof. Ruben Sommaruga from the Department of Ecology were carrying out an extensive analysis of complex unicellular microbes when they stumbled upon this extraordinary finding. They discovered that these hitherto unknown viruses were encoded directly into the microbe’s genetic structure. This “hidden” viral DNA could potentially enable the creation of fully functional viruses within the host cell.

“We were very surprised by how many viruses we found through this analysis,” says Bellas. “In some cases, up to 10% of a microbe’s DNA turned out to consist of hidden viruses.” These viruses do not appear to harm their hosts. On the contrary, some may even protect them. Many appear to be similar to so-called virophages. These viruses infect and destroy other, harmful viruses that infect their host cell.

The study, financed by the Austrian Science Fund (FWF), was published in the renowned journal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) and was carried out in collaboration with researchers from the Max Planck Institute for Medical Research and the University of Groningen.

Viruses as protectors

From bacteria to humans, all life forms are continuously infected with viruses. Some are constantly present, but only occasionally trigger symptoms, such as the herpes virus in humans. Others hide even deeper, becoming part of their host’s DNA. This study found that many of the Earth’s abundant single-celled eukaryotic (complex) organisms are packed with viruses. These organisms are found everywhere, and include abundant algae in lakes and oceans, amoebae in soil, as well as human parasites.

“Why so many viruses are found in the genomes of microbes is not yet clear,” says Bellas. “Our strongest hypothesis is that they protect the cell from infection by dangerous viruses.” Many eukaryotic single-celled organisms are infected by “giant viruses”, a group of viruses that can be as large as bacteria. These infections kill the host as they create new copies of the giant virus. However, when a virophage resides in the host cell, it ‘reprograms’ the giant virus to build virophages. As a result, the giant virus can sometimes be fended off and the host cell population is saved from destruction.

Ruben Sommaruga

Ruben Sommaruga. Credit: Laura Sommaruga

The DNA of the newly discovered viruses is similar to virophage DNA. Therefore, it is probable that the host microbes protect themselves from giant viruses through these built-in viruses.

DNA from an alpine lake

The research project was originally based on a new group of viruses that Bellas and Sommaruga discovered in the water of the Gossenköllesee in Tyrol, Austria, in 2021. “Initially, we wanted to find the origin of the new ‘Polinton-like viruses’ with our study,” explains Bellas. “However, we did not know which organisms are usually infected by these viruses. That’s why we conducted a large-scale study to test all microbes whose DNA sequences are known.”

The huge data set that the researchers examined only contains DNA sequences, i.e. a sequence of the letters ATGC from which all genes are encoded. Nevertheless, the data set consists of several hundred gigabytes.

The sequences of viruses, tiny by comparison, could only be found in this large amount of data thanks to state-of-the-art technology. With the high-performance computer cluster “Leo” of the University of Innsbruck, the data set could be analyzed quickly. DNA sequences from microbes were also read using the new Oxford Nanopore technology. With this technology, DNA is passed through tiny pores in a membrane. Each base – A, G, C, or T – interrupts an electric current and thus generates a signal from which the DNA sequence can be read.

In the end, the researchers found much more than the viruses they were looking for. This unexpected discovery will inspire more research to study the roles that these viruses play.

Reference: “Large-scale invasion of unicellular eukaryotic genomes by integrating DNA viruses” by Christopher Bellas, Thomas Hackl, Marie-Sophie Plakolb, Anna Koslová, Matthias G. Fischer and Ruben Sommaruga, 10 April 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2300465120

The study was funded by the Austrian Science Fund.

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Estamos tentando decifrar os planos em constante mudança da SpaceX para a Starship na Flórida

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Estamos tentando decifrar os planos em constante mudança da SpaceX para a Starship na Flórida
Mais Zoom / A torre Starship da SpaceX (à esquerda) no Complexo de Lançamento 39A supera a plataforma de lançamento do foguete Falcon 9 (à direita).

Há duas maneiras de ler o anúncio da FAA de que iniciará uma nova revisão ambiental do plano da SpaceX de lançar o foguete mais poderoso do mundo a partir da Flórida.

A Administração Federal de Aviação disse em 10 de maio que planeja desenvolver uma declaração de impacto ambiental (EIS) para a proposta da SpaceX de lançar naves estelares do Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida. A FAA ordenou a revisão depois que a SpaceX informou a agência reguladora sobre a taxa de lançamento esperada da espaçonave e o projeto da infraestrutura terrestre necessária no Complexo de Lançamento 39A (LC-39A), a plataforma de lançamento histórica anteriormente usada para as missões Apollo e do ônibus espacial. .

Avaliações ambientais duplas

Enquanto isso, a Força Espacial dos EUA está supervisionando um sistema eletrônico de informação semelhante à proposta da SpaceX de assumir a plataforma de lançamento na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, alguns quilômetros ao sul do LC-39A. Essa plataforma de lançamento, chamada Space Launch Complex 37 (SLC-37), tornou-se disponível para uso depois que o último foguete Delta da United Launch Alliance foi lançado lá em abril.

Por um lado, estes As revisões ambientais geralmente levam algum tempo Isso poderia eclipsar a meta de Elon Musk de ter locais de lançamento de espaçonaves na Flórida prontos para serviço até o final de 2025. “Alguns anos não seriam uma surpresa”, disse George Nield, consultor da indústria aeroespacial e ex-chefe do Escritório do Administração da Aviação Federal. Transporte espacial comercial.

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Outra forma de analisar os recentes anúncios da FAA e da Força Espacial relativamente às revisões ambientais pendentes é que a SpaceX parece finalmente estar a solidificar os seus planos para lançar naves espaciais a partir da Florida. Esses planos mudaram pouco nos últimos cinco anos.

As revisões ambientais culminarão em uma decisão sobre a aprovação das propostas da SpaceX para o lançamento da Starship no LC-39A e SLC-37. A FAA passará então por um processo de licenciamento separado, semelhante à estrutura usada para autorizar os três primeiros lançamentos de teste da Starship no sul do Texas.

A NASA tem contratos com a SpaceX no valor de mais de US$ 4 bilhões para desenvolver uma versão humana da Starship para pousar astronautas na Lua para o primeiro de dois pousos lunares Artemis no final desta década. Para fazer isso, a SpaceX deve criar um depósito de combustível na órbita baixa da Terra para reabastecer o módulo lunar da nave estelar antes de seguir para a Lua. Serão necessários uma série de voos de navios-tanque da Starship – talvez de 10 a 15 voos – para encher o depósito com combustível criogênico.

O lançamento de tantas espaçonaves ao longo de um ou dois meses exigiria que a SpaceX girasse entre pelo menos duas plataformas de lançamento. Funcionários da NASA e da SpaceX dizem que a melhor maneira de fazer isso é lançar naves estelares de uma plataforma no Texas e outra na Flórida.

No início desta semana, Ars conversou com Lisa Watson Morgan, que dirige o programa de pouso lunar da NASA. Ela esteve no Centro Espacial Kennedy esta semana para instruções sobre o módulo de pouso Starship e um módulo de pouso concorrente da Blue Origin. Um dos tópicos foi uma nova revisão ambiental conduzida pela Administração Federal de Aviação (FAA) antes que a espaçonave pudesse ser lançada do LC-39A, disse ela.

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“Eu diria que estamos fazendo tudo o que podemos para levar o cronograma até onde ele precisa estar, e estamos trabalhando com a SpaceX para garantir que seu cronograma, o cronograma EIS e a NASA funcionem em paralelo, tanto quanto possível, para atingir nossos objetivos”, disse ela. “Quando você coloca isso no papel como está, parece que pode haver alguns pontos difíceis, mas eu diria que estamos trabalhando coletivamente nisso.”

Oficialmente, a SpaceX planeja realizar um ensaio de pouso lunar para a espaçonave no final de 2025. Esta será uma demonstração completa, com missões de abastecimento, um pouso não tripulado da espaçonave na superfície lunar e, em seguida, uma decolagem da Lua, antes que a NASA se comprometa. para colocar pessoas a bordo da espaçonave na missão Artemis III, atualmente programada para setembro de 2026.

Portanto, você pode ver que os prazos já estão apertados para a demonstração do pouso da Starship na Lua se a SpaceX ativar suas plataformas de lançamento na Flórida no final do próximo ano.

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Físicos finalmente confirmam as previsões surpreendentes de Einstein sobre buracos negros: ScienceAlert

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Físicos finalmente confirmam as previsões surpreendentes de Einstein sobre buracos negros: ScienceAlert

Os mecanismos detalhados de como a matéria cai num buraco negro vinda de fora do horizonte de eventos foram revelados num novo artigo de investigação.

Tal como previsto pela teoria da gravidade de Einstein, chega um ponto em que a matéria deixa de orbitar o buraco negro e cai diretamente para baixo, precipitando-se rapidamente para além do ponto sem retorno.

Agora, com dados de raios X de um buraco negro ativo, finalmente vimos evidências da existência desta “zona de subducção”.

“A teoria de Einstein previu esta queda recente, mas esta é a primeira vez que conseguimos provar que isso aconteceu.” diz o físico teórico Andrew Mummery Da Universidade de Oxford, no Reino Unido.

“Pense nisso como um rio se transformando em uma cachoeira – até agora, estivemos olhando para o rio. Esta é a nossa primeira visão de uma cachoeira.”

A matéria que entra em um buraco negro não segue uma linha reta. Ele gira, como água rodopiante, subindo inexoravelmente pelo ralo. Esta não é uma analogia inútil: a comparação é adequada, uma vez que os cientistas usam águas turbulentas para estudar os ambientes que rodeiam os buracos negros.

Via Láctea com MAXI J1820+070 marcada com uma cruz branca. Inserção: dados do Chandra mostrando o buraco negro piscando em 2018. (NASA/CXC/Université de Paris/M. Espinasi et al./banstars)

Estudar os próprios buracos negros é um pouco difícil, porque o espaço-tempo distorcido ao seu redor é muito extremo.

Mas há décadas, o trabalho teórico de Albert Einstein previu que a matéria, a uma certa distância de um buraco negro, já não seria capaz de seguir uma órbita circular estável e cairia a direito – como a água pela borda desse mesmo ralo.

Não há razão para acreditar que este não seja o caso – a matéria tem de cruzar o horizonte de eventos de alguma forma, e a teoria da gravidade de Einstein resistiu a um escrutínio geral – mas o que os astrofísicos não têm certeza é se o faremos ou não. capaz de detectá-lo.

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O trabalho de Mummery e seus colegas teve múltiplas partes. Um desses experimentos foi desenvolver simulações e modelos numéricos que visualizam a área submersa para revelar que tipo de luz ela emite. Em seguida, precisavam de evidências observacionais contendo as mesmas emissões na zona baixa.

O buraco negro em questão foi encontrado num sistema a cerca de 10.000 anos-luz de distância, chamado MAXI J1820+070. Este sistema contém um buraco negro com uma massa de cerca de 8,5 vezes a massa do Sol – e uma estrela companheira binária, da qual o buraco negro retira material à medida que os dois objetos giram, alimentando-se em rajadas. Aparece como um flash de raios X.

Os astrónomos têm monitorizado este buraco negro para compreender melhor o seu comportamento, para que os investigadores tenham acesso a dados de alta qualidade obtidos através de raios-X. Nustar E O mais bonito Instrumentos em órbita baixa da Terra. Eles se concentraram em particular na explosão ocorrida em 2018.

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Estudos anteriores indicaram que existe um brilho adicional detectado nas observações desta explosão completamente inexplicável.

a Estudo 2020 Ele especulou que este brilho poderia ter origem na órbita circular mais interna, a zona de mergulho. Mummery e os seus colegas estudaram este brilho com especial cuidado e descobriram que correspondia à emissão que derivaram das suas simulações.

Os investigadores dizem que isto finalmente confirma a existência da região que afunda, sem sombra de dúvida, dando-nos uma nova sonda do intenso sistema gravitacional na região fora do horizonte de eventos do buraco negro.

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“O que é realmente emocionante é que existem muitos buracos negros na galáxia, e agora temos uma nova e poderosa técnica para estudar os campos gravitacionais mais fortes conhecidos.” Mamãe diz.

“Acreditamos que isto representa um novo e excitante desenvolvimento no estudo dos buracos negros, permitindo-nos estudar esta região final que os rodeia.

Só então poderemos compreender completamente a força da gravidade. “Esta gota final de plasma ocorre na borda do buraco negro e mostra a resposta da matéria à gravidade no seu nível mais forte possível.”

A pesquisa foi publicada em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.

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Um planeta do tamanho da Terra foi encontrado orbitando uma estrela próxima que sobreviverá ao Sol por 100 bilhões de anos

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Um planeta do tamanho da Terra foi encontrado orbitando uma estrela próxima que sobreviverá ao Sol por 100 bilhões de anos

Os astrónomos descobriram um planeta do tamanho da Terra que é banhado por tanta radiação que a sua atmosfera já foi erodida há muito tempo, deixando-o vazio. A vida como a conhecemos não poderia existir neste mundo quente, mas os astrónomos estão interessados ​​nela por outra razão: pela primeira vez, poderão ser capazes de estudar o Universo. geologia Para um planeta fora do nosso sistema solar.

Recém-descoberto Exoplaneta, chamado SPECULOOS-3 b, é um planeta rochoso a cerca de 55 anos-luz da Terra. Ele orbita a sua estrela hospedeira a cada 17 horas, mas os dias e as noites neste planeta são infinitos. Os astrónomos suspeitam que o planeta está ligado à sua estrela, tal como a Lua está à Terra. O único lado diurno sempre está voltado para a estrela, enquanto o lado noturno está preso na escuridão eterna.

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