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. 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. 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.
resumo: Os pesquisadores descobriram se os robôs modernos podem superar os organismos biológicos em velocidade e agilidade. O estudo concluiu que, apesar dos avanços na engenharia, os animais ainda superam os robôs em eficiência locomotiva em ambientes naturais.
Os pesquisadores descobriram que a integração de componentes robóticos fica aquém do processo coerente em nível de sistema observado em animais. Esta visão está a impulsionar o desenvolvimento de sistemas robóticos mais integrados e adaptáveis, inspirados no design da natureza.
Principais fatos:
Eficiência robótica versus biológica: O estudo confirma que os subsistemas robóticos individuais, como potência e atuação, podem igualar ou exceder os seus homólogos biológicos, mas os robôs não têm um desempenho tão bom como os animais quando estes sistemas são combinados.
Modelos biológicos inspiradores: A pesquisa destaca como os animais, como as aranhas-lobo e as baratas, se destacam em terrenos e tarefas complexas devido aos seus sistemas biológicos integrados e versáteis.
Tendências futuras da engenharia: As descobertas incentivam os engenheiros a repensar o design dos robôs e exigem uma abordagem mais integrada, semelhante aos sistemas biológicos, onde diferentes funções são combinadas em componentes únicos.
fonte: Universidade do Colorado
Talvez a questão seja uma versão do século XXI da história da tartaruga e da lebre: quem venceria uma corrida entre um robô e um animal?
Num artigo de nova perspectiva, uma equipa de engenheiros dos Estados Unidos e do Canadá, incluindo o roboticista Kaushik Jayaram, da Universidade do Colorado em Boulder, decidiu responder a este mistério.
Então, como podem os engenheiros construir robôs que, tal como os animais, sejam mais do que apenas a soma das suas partes? Crédito: Notícias de Neurociências
O grupo analisou dados de dezenas de estudos e chegou a um sonoro “não”. Em quase todos os casos, criaturas biológicas, como chitas, baratas e até humanos, parecem ser capazes de superar os seus homólogos robóticos.
Os pesquisadores, liderados por Samuel Borden, da Universidade de Washington, e Maxwell Donnellan, da Universidade Simon Fraser, publicaram suas descobertas na semana passada na revista. Robótica científica.
“Como engenheiro, é meio chato”, disse Jayaram, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica Paul M. Rady da Universidade do Colorado em Boulder. “Ao longo de 200 anos de extensa engenharia, conseguimos enviar naves espaciais para a Lua, Marte e muito mais. Mas é intrigante que ainda não tenhamos robôs que sejam muito melhores a mover-se em ambientes naturais do que os sistemas biológicos.”
Ele espera que este estudo inspire os engenheiros a aprender como construir robôs mais inteligentes e adaptáveis. Os investigadores concluíram que o fracasso dos robôs em superar os animais não se deve a uma deficiência em qualquer peça de maquinaria, como baterias ou motores. Em vez disso, os engenheiros podem ter dificuldades para fazer com que essas peças funcionem juntas de forma eficiente.
Essa busca é uma das principais paixões de Jayaram. Seu laboratório no campus da CU Boulder é o lar de muitos rastejadores assustadores, incluindo várias aranhas-lobo peludas do tamanho de meio dólar.
“As aranhas-lobo são caçadoras naturais”, disse Jayaram. “Eles vivem sob as rochas e podem correr em terrenos complexos a uma velocidade incrível para capturar presas.”
Ele imagina um mundo em que os engenheiros constroem robôs que agem mais como essas aranhas incomuns.
“Os animais são, até certo ponto, a personificação deste princípio de design definitivo, um sistema que funciona bem em conjunto”, disse ele.
Energia da barata
Pergunta “Quem corre melhor, animais ou robôs?” É complicado porque a operação em si é complicada.
Em pesquisas anteriores, Jayaram e seus colegas da Universidade de Harvard projetaram um grupo de robôs que buscam imitar o comportamento aversivo das baratas. O modelo HAMR-Jr da equipe cabe em uma moeda e corre a velocidades equivalentes à de uma chita. Mas, observou Jayaram, embora o HAMR-Jr possa se mover para frente e para trás, ele não se move bem de um lado para o outro ou em terrenos acidentados.
Em contraste, a humilde barata não tem problemas em atravessar superfícies que vão desde porcelana até terra e cascalho. Eles também podem quebrar paredes e passar por pequenas rachaduras.
Para entender por que esta diversidade é um desafio para a robótica, os autores do novo estudo dividiram estas máquinas em cinco subsistemas, incluindo potência, estrutura, atuação, detecção e controle. Para surpresa do grupo, alguns destes subsistemas pareciam estar aquém dos seus homólogos animais.
Por exemplo, baterias de íons de lítio de alta qualidade podem fornecer até 10 quilowatts de energia para cada quilograma (2,2 libras) que pesam. Por outro lado, o tecido animal produz cerca de um décimo disso. Enquanto isso, os músculos não chegam nem perto de igualar o torque absoluto de muitos motores.
“Mas no nível do sistema, os robôs não são bons”, disse Jayaram. “Enfrentamos compromissos inerentes ao design. Se tentarmos melhorar uma coisa, como a velocidade de avanço, podemos perder outra coisa, como a capacidade de virar.
Sentidos de aranha
Então, como podem os engenheiros construir robôs que, tal como os animais, sejam mais do que apenas a soma das suas partes?
Jayaram observou que os animais não são divididos em subsistemas separados da mesma forma que os robôs. Por exemplo, seus quadríceps impulsionam suas pernas como os motores HAMR-Jr impulsionam seus membros. Mas os quadríceps também produzem sua própria força, quebrando gorduras e açúcares e integrando células nervosas que podem sentir dor e pressão.
Jayaram acredita que o futuro da robótica pode estar limitado a “subunidades funcionais” que fazem a mesma coisa: em vez de manter as fontes de alimentação separadas dos motores e das placas de circuito, por que não integrá-las todas numa única peça?
Num artigo de 2015, o cientista da computação Nicholas Curiel, que não esteve envolvido no estudo atual, propôs tais “materiais robóticos” teóricos que agiriam mais como quads.
Os engenheiros ainda estão longe de atingir esse objetivo. Alguns, como Jayaram, estão tomando medidas nessa direção, como acontece com o Robô Artrópode Inseto Articulado (CLARI) de seu laboratório, um robô com várias pernas que se move um pouco como uma aranha.
Jayaram explicou que o CLARI é baseado em um design modular, com cada uma de suas pernas atuando como um robô autônomo com motor, sensores e circuitos de controle próprios. A nova e melhorada versão da equipe, chamada mCLARI, pode se mover em todas as direções em espaços apertados, uma novidade para robôs de quatro patas.
É outra coisa que engenheiros como Jayaram podem aprender com esses caçadores por excelência, as aranhas-lobo.
“A natureza é uma professora realmente útil.”
Sobre notícias de pesquisa em robótica e neurotecnologia
autor: Daniel Tensão fonte: Universidade do Colorado comunicação: Daniel Strain – Universidade do Colorado foto: Imagem creditada ao Neuroscience News
Os animais correm muito melhor do que os robôs. A diferença no desempenho surge nas importantes dimensões de agilidade, alcance e durabilidade.
Para compreender as razões por trás desta lacuna de desempenho, comparamos tecnologias naturais e artificiais em cinco subsistemas operacionais críticos: potência, estrutura, atuação, detecção e controle.
Com poucas exceções, as tecnologias projetadas atendem ou excedem o desempenho de suas contrapartes biológicas.
Concluímos que a vantagem da biologia sobre a engenharia surge de uma melhor integração dos subsistemas e identificamos quatro obstáculos principais que os roboticistas devem superar.
Para atingir esse objetivo, destacamos direções de pesquisa promissoras que têm um enorme potencial para ajudar futuros robôs a alcançarem desempenho de nível animal.
WASHINGTON – A NASA está buscando a opinião do público sobre como priorizar quase 200 tópicos em tecnologia espacial para melhorar a forma como investe financiamento limitado neles.
A agência emitiu Lista de 187 “deficiências tecnológicas” Ou tópicos onde a tecnologia atual requer desenvolvimento adicional para atender às necessidades futuras da NASA. A escassez existe em 20 áreas, desde transporte espacial e suporte de vida até gestão de energia e calor.
Através de um local na rede InternetA agência convida as pessoas a revisarem as tecnologias listadas e avaliarem sua importância até o dia 13 de maio. A NASA usará essas informações para ajudar a priorizar essas tecnologias para investimentos futuros para preencher a lacuna.
Isto faz parte de um esforço da Direcção de Missões de Tecnologia Espacial (STMD) da agência para fornecer uma abordagem mais rigorosa à forma como o desenvolvimento tecnológico é apoiado. “A NASA entrou num ritmo de batalha com as nossas partes interessadas, onde priorizamos mais a área de atividades em que estamos engajados, em vez de inicialmente em torno do espaço do problema: os problemas que estamos trabalhando para resolver”, disse Curt. “Spuds” Vogel, administrador associado de tecnologia espacial da NASA, na reunião de 23 de abril do Consórcio de Inovação da Superfície Lunar.
Ele disse que a abordagem antiga corre o risco de transformar o programa de tecnologia espacial da NASA numa “loja de passatempos” sujeita aos caprichos dos decisores políticos. “Este é o foco errado.”
Ao priorizar as deficiências tecnológicas, ele disse que a NASA terá mais condições de investir seu financiamento nas mais importantes. “Estamos sobrecarregados. Isso significa que não temos orçamento para resolver todos esses problemas de uma vez, então temos que priorizar os dólares limitados com os quais somos abençoados para atacar os problemas que mais importam para nossas partes interessadas.”
Através deste processo, as pessoas poderão avaliar a importância de algumas ou de todas as deficiências tecnológicas identificadas pela NASA. Podem também listar tecnologias que considerem que deveriam ser incluídas ou identificar deficiências que considerem já terem sido resolvidas.
A NASA usará as informações deste processo, bem como um esforço interno separado da agência, para desenvolver uma lista classificada de tecnologias. “Isso deverá estar pronto neste verão”, disse Alisyn Lowry, diretora de planejamento estratégico e integração da STMD, numa apresentação separada na reunião de 24 de abril.
Embora a NASA não publique contribuições individuais, ela planeja revelar como diferentes grupos de partes interessadas na indústria e na academia classificaram as tecnologias. Mas Vogel enfatizou que a contribuição pública será apenas um factor na definição de prioridades globais.
“É uma ferramenta, não uma ferramenta”, disse ele, descrevendo as informações como parte de uma “trilha de auditoria” usada para vincular tecnologias a problemas. “Isso terá impacto no que fazemos, mas tomaremos as decisões finais.”
Ele disse que o número do défice pode mudar nos próximos anos com base nos dados desta análise do défice, para cima ou para baixo. Vogel disse que espera que a NASA atualize as prioridades anualmente. “Nos primeiros dois anos será onde a maioria das mudanças acontecerá. Depois disso, tudo se tornará contínuo e você verá isso como uma ferramenta que poderá usar de maneira semelhante à que usaremos também.”
Esta descoberta chamou a atenção de uma equipe internacional de cientistas
Ao visitar a recém-renovada casa europeia dos seus pais, o dentista descobre algo perturbador. Embutido nos ladrilhos de calcário ao longo do corredor que levava à varanda estava o que parecia ser uma mandíbula humana. O ladrilho foi cortado diagonalmente, revelando um corte transversal de vários dentes. Inseguro quanto ao curso de ação correto, o dentista recorreu ao Reddit, onde a descoberta despertou uma onda de interesse online, que vai da curiosidade entusiástica ao total desgosto.
A descoberta chamou a atenção de uma equipe internacional de cientistas que estão ansiosos para examinar o fóssil. Eles acreditam que poderia pertencer a um ancestral humano extinto.
“Se for um fóssil de hominídeo, o que acredito que seja, deveria ser estudado e colocado num museu”, diz John Kappelman, professor de antropologia da Universidade do Texas em Austin, especializado nas origens e evolução. de hominídeos e hominídeos. , ele disse por e-mail.
O travertino, um tipo de calcário comumente utilizado na construção devido ao seu apelo estético e longevidade, muitas vezes se forma perto de fontes minerais e pode conter restos fossilizados de vidas passadas. Embora fósseis de plantas, algas e até animais como os de rinocerontes e girafas sejam por vezes encontrados em calcário, restos humanos são excepcionalmente raros, observa John Hawkes, paleontólogo humano da Universidade de Wisconsin. Forbes mencionado.
Em uma postagem intitulada “Quantos banheiros neandertais existem em um tribunal?” Dr. Hawkes destaca a natureza incomum desta descoberta em particular.
“Espero que haja muitas reviravoltas na história desta mandíbula”, escreveu Hawks. “Com alguns dentes preservados e a abundância de rochas circundantes, espero que os especialistas possam aprender muito sobre a vida deste indivíduo e quando ele viveu.”
O dentista europeu, especializado em implantes dentários, disse à Forbes que soube imediatamente que não estava apenas observando variações naturais nos padrões de pedra dos ladrilhos de pedra quando viu vários dentes olhando para ele.
“Do ponto de vista do meu dentista, não tive dúvidas de que ele era algum tipo de humano”, disse ele à Forbes. “A distribuição dos dentes e o tamanho da mandíbula são distintos. A largura do córtex também é específica dos humanos antigos.”
“Não acho que seja Jimmy Hoffa”, brincou o dentista na sequência de sua postagem original no Reddit. Ele disse que preferia não revelar seu nome ou o paradeiro de seus pais para proteger a privacidade da família.
Quando um dentista descobriu um maxilar como parte de uma reforma na casa de seus pais, ele ficou surpreso por um motivo diferente.
“É muito incomum encontrar fósseis de vertebrados em ladrilhos de calcário tratado, e os fósseis de hominídeos são 100 vezes mais raros”, disse Kappelman. “Só temos um punhado.”
Kappelman fez parte de uma equipa que observou a primeira evidência de tuberculose gravada em restos de esqueletos humanos com 500 mil anos de idade, descobertos por operários de uma fábrica na Turquia que cortavam ladrilhos de calcário para uso comercial. Os cientistas publicaram os resultados de suas pesquisas em 2007 no American Journal of Physical Anthropology.
