В статье рассматривается моделирование биологических процессов, протекающих со скачкообразными изменениями состояний, в частности динамика популяций во время вспышек численности. Особенность авторских моделей состоит в том, что математические исследования ориентированы на описанные в литературе проблемы конкретных биологических ситуаций (вспышки численности листоблошек, коллапс трески у п-ва Лабрадор), что позволяет развивать оригинальный метод для организации модельной вычислительной структуры, поведение которой исследуют с применением фундаментальных теорем нелинейной динамики. Оказалось, что метод организации вычислительной структуры с переключениями и предсказуемыми метаморфозами топологии фазового пространства применим к широкому кругу пороговых явлений в популяционных процессах, которые наблюдаются при стремительной деградации — коллапсе эксплуатируемых запасов.

Многочисленные популяционные исследования птиц в последние десятилетия отмечают смещение сроков гнездования птиц на более ранние сроки, которое связывают с потеплением климата. В статье проанализированы даты начала кладки в 6054 гнездах большинства массовых видов, найденных в слабоизученном естественном регионе центральной Сибири за период с 1974 по 2016 год. Проверили влияние трех погодных показателей, различные даты воздействия и ответную реакцию каждой доли популяции, последовательно вступающей в размножение. Смещение весенней фенологии за весь период наблюдений превысило 12 дней и вызвало такое же смещение сроков гнездования у ближних мигрантов, но дальние мигранты компенсировали его менее чем на 2/3. Многолетнее смещение сроков превысило их стандартное отклонение в популяциях в среднем в 2.7 раза. Описанные явления выходят за пределы фенотипической пластичности и предполагают существенные эволюционные изменения дат начала кладки.

В статье подведены промежуточные итоги проекта «Флора России», основанном на сборе данных по биоразнообразию растений на международной платфоре iNaturalist. Особенность платформы в том, что сведения о биологических объектах могут загружать не только профессиональные ботаники, но и любой человек, интересующийся природой. На данный момент в сборе данных принимают участие свыше 3800 человек, а за год собрано свыше 220000 фотонаблюдений по 5689 видам флоры России. Самая важная особенность такого способа сбора биологических данных это возможность получить значительный их объем (особенно относительно временного промежутка получения информации). Успех «гражданской науки» напрямую зависит от количества и активности заинтересованных непрофессиональных участников.

 В статье представлен обзор информации об относительно недавно обнаруженном у человека белке LIMCH1. Белок имеет два функциональных центра (домена), кальций-связывающий и цинк-связывающий, и ассоциирован с широким кругом белков, задействованных в процессах адгезии (прикрепления), пролиферации (деления) и миграции клеток. Участие белка LIMCH1 в ключевых клеточных процессах, нарушения регуляции которых сопутствуют канцерогенезу, позволяет рассматривать этот белок в качестве мишени противораковой терапии.

Фиброз печени, способный привести к тяжелым нарушениям структуры и функции этого органа, представляет собой актуальную медицинскую проблему. Механизмы, лежащие в основе его развития, включают избыточное отложение и недостаточное разрушение внеклеточного матрикса, повреждение гепатоцитов, воспаление, изменение структуры капилляров. Развитие патологического процесса обусловлено взаимным влиянием нескольких популяций клеток печени. В настоящее время фиброз печени не удается эффективно излечивать фармакологическими, хирургическими или физиотерапевтическими методами. Большие надежды в этом отношении возлагаются на клеточную терапию с использованием мезенхимных стромальных клеток. Они способны защищать и восстанавливать печеночную ткань благодаря продукции широкого спектра регуляторных молекул, которые способствуют выживанию гепатоцитов и гибели фиброгенных клеток, уменьшают воспаление, стимулируют рост кровеносных сосудов и удаление избытков внеклеточного матрикса. Комплексное влияние мезенхимных стромальных клеток на различные клеточные популяции, участвующие в развитии фиброза печени, дает основание рассматривать эти клетки и их секреторные продукты как перспективный ресурс для клинического использования.

Известно, что стволовые клетки применяют в косметологии для улучшения состояния кожных покровов. Считается общепринятым, что при локальном введении клетки остаются в месте применения, а при системном (внутривенном) введении происходит их распространение по всему организму. Российские ученые провели исследование распределения по организму лабораторных крыс стволовых клеток после подкожного введения. Оказалось, что через 1-2 недели после инъекции клетки попадают в кровоток и мигрируют в легкие, где поглощаются макрофагами организма. Несмотря на то, что в печени, почках и селезенке стволовые клетки, введенные подкожно, отсутствуют, в почках подопытных животных обнаруживается прогрессирование восходящей инфекции мочевых путей. Авторы полагают, что последнее может быть обусловлено иммуномодуляторным или даже иммуносупрессивным влиянием стволовых клеток.

В статье представлены основные положения трех моделей предбиологической эволюции. Модель квазивидов, предложенная Эйгеном в начале 1970-х годов, описывает процесс эволюции популяций самовоспроизводящихся цепочек РНК. Модель гиперциклов была предложена в конце 1970-х годов Эйгеном и Шустером. В гиперцикле к цепочкам РНК добавляются цепочки аминокислот, которые выполняют определенные каталитические функции и вместе с цепочками РНК формируют целостную систему кооперативно взаимодействующих макромолекул. Наиболее сложноустроенная самовоспроизводящаяся единица представлена в модели сайзеров (SYstem of SElf-Reproduction). Модели могут быть использованы для анализа и тестирования соответствующих параметров эволюционных процессов.

В статье ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова представляют анализ широко используемого в современной биогеографии метода экологического моделирования ареалов. Популярность метода определяется доступностью начальных данных, разработанностью математического аппарата, наличием разнообразных программных реализаций метода и многообещающими результатами анализа. Однако всеми этими достоинствами с полным успехом может воспользоваться только исследователь, принимающий биологически и математически грамотные решения в процессе моделирования. На каждом этапе процесса имеются свои ограничения и условия для построения модели, понимание которых в итоге влияет на корректность интерпретации результата. Авторы видят большое будущее за методами экологического моделирования ареалов, поскольку такой подход систематизирует большой объем биологической информации и делает последнюю доступной для других исследований.

Известно, что свинец является токсическим веществом, загрязнение окружающей среды которым зависит от хозяйственной деятельности человека. В статье рассмотрены пути проникновения свинца в живые организмы, механизмы и последствия воздействия металла на процессы жизнедеятельности. Ионы свинца влияют на биохимические процессы в организме, связываясь непосредственно c ферментами, на физиологические – путем изменения свойств биомембран и ионных каналов. Таким образом, свинец запускает каскадные изменения в организме, приводя к тяжелым последствиям. Благодаря способности накапливаться в тканях организмов свинец может быть причиной серьезных патологий при хроническом отравлении даже при незначительном превышении его концентрации в окружающей среде.

Картографический подход к анализу межгодовой и сезонной пространственно-временной динамики применен к архивным данным ежегодных траловых съемок на Псковском озере по основным промысловым видам рыб. Показано наличие регулярной сезонной динамики распределения плотности рыб в озере для леща, судака, окуня, судака и густеры. В меньшей степени сезонные перемещения свойственны щуке, плотве, ершу, налиму. Некоторые пары видов – судак и лещ, судак и окунь – продемонстрировали сопряженность пространственно-временной динамики распределения плотности, по-видимому, определяемой сходными требованиями видов к гидрологическим условиям. Для плотвы, судака, леща, окуня и щуки получены картографические оценки общей численности.