Вместо сериалов: 6 документальных фильмов, от которых не оторваться

Поделиться



Если школьная программа была для тебя тоской тоскливой, так это не потому, что предметы унылые. Тебе просто неинтересно о них рассказывали. Но учиться никогда не поздно. Мы нашли гениальные познавательные фильмы о химии, физике и других вещах, которые в школьные годы вызывали только зевоту. Вот как надо!





Физика

Тайны квантовой физики

В нашем мире камень падает вниз, воздушный шарик летит вверх, а если ты сидишь дома на диване, то точно не можешь находиться в другом месте. Но в мире атомов эти законы перестают работать. Там параллельные прямые запросто пересекаются, а вещи находятся в двух местах одновременно. Это мир «Алисы в Стране Чудес», и даже физики признаются, что при мыслях о квантовой теории у них кружится голова, но в этом фильме сюрреалистический законы мира атомов объяснены на пальцах и очень понятно.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор

 

География

Тайны Тихого Океана

Фантастически, до боли в глазах красивый 6-серийный фильм о самом большом океане планеты. Подводные вулканы и глубоководные чудовища, странные обычаи островитян, загадочная механика течений, тропические птички и много-много голубой воды. Сразу хочется в отпуск.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор

 

История

Викторианская ферма

Историк Рут Гудман – рыжая тетка невероятного обаяния. Вместе со своей шайкой, археологами Алексом Лэнглэндсом и Питером Джинном, она провернула уже немало проектов исторической реконструкции. «Викторианская ферма» – самый масштабный. Рут и ее команда наряжаются в викторианские шмотки и отправляются возрождать к жизни старую ферму в Шропшире. Все, как в 19 веке, никаких поблажек – готовят по старинным рецептам, гонят сидр, шьют лоскутные одеяла. И наблюдать за этим интереснее, чем за любым сериалом.



ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор

 

Биология

Клетка. Ячейка жизни

Симпатичный британский ученый-генетик и биолог Адам Резерфорд рассказывает о том, что делает вещество живым, что происходит внутри клетки, почему морская губка практически бессмертна, как голландские салфетки и орхидеи приблизили нас к разгадке тайны жизни, а еще испытывает самые первые микроскопы и дает посмотреть в самые мощные современные.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор

 

Астрономия

Вселенная. Чужие галактики

Если бы наше солнце было размером с точку в конце этого предложения, то галактика, в которой оно крутится, была бы размером с США. Галактики чудовищно огромны, их во Вселенной миллиарды и они очень, очень далеки от нас. Но самое удивительное – мы уже немало о них знаем и даже можем представить, как бы жилось на них нашим братьям по разуму.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор

 



10 сильных фильмов, которые заставляют задуматься

100 гениальных фильмов в истории кинематографа по мнению тех, кто снимает кино

 

 

История искусства

Божественный Микеланджело

Микеланджело Буанаротти был настоящей звездой своего времени. Как и любую знаменитость, его донимали поклонники и очерняли завистники, вокруг его жизни было множество слухов. А сам он метался между искусством и религией, лепил снеговиков и создавал бессмертные произведения.



 

Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!

www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos 

Подпишитесь - https://www.facebook.com//

 

 



Источник: sollys.ru/pol/vmesto-serialov-10-dokumentalnyx-filmov-ot-kotoryx-ne-otorvatsya

Несбывшиеся обещания ученых

Поделиться



        В самом начале 20 столетия журнал «Популярная механика» опубликовал ряд предсказаний об инновациях будущего. Некоторые напоминали блага современной цивилизации, такие как видео-разговор в скайп или интернет-шоппинг, но многие предположения никогда не нашли своего материального воплощения.Кроме того, журнал предвещал появление вида биотехнологии, которому, по идее, еще предстоит свершиться – дом, распускающийся, как цветок.





        Конечно, наука, как и порожденные ею технологии, продолжает обеспечивать новые открытия. Но прогресс не всегда дает нам те вещи, которых мы ожидаем или даже в которых нуждаемся. Точно так же и война с раком, объявленная 40 лет назад, так до сих пор и не дала излечение. И теорию единой физики еще предстоит сформулировать, несмотря на предсказание от 2001 года, что она появится в течение последующих 10-15 лет.





        Однако порой прогресс проявляется в неожиданных направлениях. Например, война с раком, может, и не устранила заболевание, но все же дала кое-какие результаты. Исследователи, изучающие обонятельную систему позвоночных, получили громадные объемы данных о клеточной биологии, росте и дифференциации.





        Конечно, не все ненамеренные открытия хороши. К примеру, специалисты по физиологии растений, пытавшиеся ускорить репродуктивную функцию сои при помощи искусственных химических веществ, обнаружили, что значительное химическое воздействие заставляет растения сбрасывать листья. Именно это открытие привело к созданию  химического оружия, использовавшееся американскими военными в ходе войны во Вьетнаме. Воздействие этого реактива связано с определенными видами рака и другими проблемами со здоровьем, включая врожденные пороки.





        Бурная фантазия, личная гордость ученых и финансирующие структуры, поддерживающие исследования в определенных целях – все эти факторы повлияли на появление ложных обещаний. Но свою лепту внесла и общественность, так как люди требуют конкретные ответы там, где они могут вовсе не существовать. Ведь человечество отличается стремлением к определенности: мы именно хотим что-то знать.





        Однако это желание противоречит природе науки. Ее неотъемлемой частью является неопределенность и сомнение. Ученые постоянно перерабатывают результаты своих исследований. Так как же можно делать предсказания, если все по мере необходимости подлежит пересмотру?

Источник: /users/147

Почему от воды на пальцах образуются морщинки

Поделиться



       Совершено новое исследование, его результаты были напечатаны 9 января в журнале «Биологические записки Королевского общества» (Biology Letters by the Royal Society), учёные из Университета Ньюкасла сообщили, что морщинки на пальцах дают нам некоторые «плюсы». «Мы сделали вывод, что морщинистые пальцы помогают лучшему сцеплению с мокрой поверхностью – это работает, так как шипы на автомобильных шинах, которые предоставляют лучшее сцепление шин и дороги», – сообщил Том Смалдерс из Института неврологии Университета Ньюкасла.





        Исследователи всегда полагали, что появление морщин на пальцах связано с осмосом (явлением просачивания растворов через проницаемые органические перегородки). При попадании воды в верхние слои кожи, вода влечёт за собой набухание и создаёт все эти морщины.

        Но, в самом то деле это активный процесс, контролируемый вегетативной нервной системой: из-за сужения кровеносных сосудов меняется рельеф кожи наших пальцев. Если утверждать, что это активный процесс, приходим к выводу, что он процесс происходит для определённой цели.

        «Может быть когда-то морщины, которые образуются на пальцах во влажных условиях, могли помочь нашим предкам собрать пищу в мокрой растительности или в текущей воде, – сообщает Смалдерс.

 




        Для проверки этой теории, учёные попросили 20 человек переложить 45 влажных или сухих предметов морщинистыми или обычными пальцами.

        Переместить сухие предметы пальцами с морщинистой или обычной кожей занимает равное количество времени, но на то, чтоб переместить влажные предметы в обоих случаях нужно было на 17% больше времени. Перемещение мокрых объектов морщинистыми пальцами заняло на 12 процентов меньше времени, чем та же процедура обычными пальцами.

         Учёные сделали вывод, что морщинистая кожа делает лучшим сцепление с мокрыми объектами, но не эффективна при работе с сухими объектами.

         Смалдерс сообщает: «Возникает вопрос, почему кожа наших пальцев не сохраняется морщинистой постоянно, и мы хотим выяснить это в ходе наших последующих исследований».

Источник: /users/413

Зачем животным мыслить по-человечески

Поделиться







© Akatre

Эксперименты на животных провоцируют этические дискуссии: корректно ли поступают ученые, взявшие homo sapiens в качестве идеала? Но как быть, если новые опыты помогут другим видам развиться, а человеку — избавиться от страданий? T&P перевели статью Тима Могана об этой проблеме.

Человечество веками считало, что обладает уникальным уровнем интеллекта, отделяющим его от прочих живых существ. Способности к продвинутому обучению, творческому мышлению и — возможно, наиболее важная, — сложной коммуникации с помощью речи и языка обеспечивали ему звание высшего вида. Однако, раздвигая границы представлений о работе мозга, используя эксперименты на животных для изучения генов, связанных с интеллектом, достигнет ли оно той точки, в которой «вытянет» другие виды в свою интеллектуальную плоскость?

Мысль о развитии животного интеллекта не столь надуманна, как может показаться на первый взгляд. В прошлом месяце Энн Грейбиэл со своими коллегами из Массачусетского технологического института опубликовала исследование о связи между интеллектом и генами. Исследователи генетически направили организм мышей на создание человеческой формы FOXP2 — гена, связанного со способностью человеческого мозга к обучению и обработке речи, — чтобы понять, повлияет ли это на развитие грызунов. Конечно же, когда измененным мышам потребовалось ради шоколадного молока проложить в лабиринте маршрут, они сделали это быстрее, чем их собратья без человеческого гена.

Результаты воодушевляют тех, кто желает понять те генетические изменения в предыстории человечества, благодаря которым обезьяноподобные смогли стать «мудрыми» и, в конечном итоге, разумными. Однако суть исследования отвечает на другой вопрос: могли бы ученые с помощью фундаментальных изменений, подобных тем, что произошли в мышином мозге, создать разумных существ с уровнем интеллекта не ниже человеческого (концепция «возвышения»).

В прошлом «возвышение» было лишь темой для научной фантастики. Масштабный кинофильм «Планета обезьян: Революция» изображал цивилизацию разумных приматов, начало которой положили как раз исследования ученых, стремящихся найти лекарство от болезни Альцгеймера.

Как ни странно, фильм имеет гораздо больше общего с настоящими разработками, чем можно подумать. В 2011 году исследовательская группа, возглавляемая Сэмом Дэдвайлером из университета Уэйк Форест Северной Каролины, задействовала пять макак-резус для изучения факторов, приводящих к утрате контроля над мыслительными процессами у людей с болезнями наподобие Альцгеймера. Ученые тренировали макак посредством решения интеллектуальных задач, включающих обучение и выявление образов и символов. Затем с помощью дозы кокаина они притупили интеллект животных и повторили тест, получив предсказуемо менее впечатляющие результаты.

Следующий этап показал удивительные результаты. Такие же приматы были оснащены нейронными протезами — мозговыми имплантатами, разработанными для мониторинга и коррекции функционирования нейронов, отключенных из–за кокаина. Эти имплантаты успешно восстанавливали нормальное функционирование мозга у макак, находящихся под действием наркотиков, — но наиболее важно, что, если они были активированы до введения наркотиков, они повышали характеристики приматов по сравнению с первоначальными результатами. Целью эксперимента был ответ на вопрос, можно ли использовать нейронное протезирование для восстановления функции принятия решений у людей, пострадавших от травм или заболеваний (таких как болезнь Альцгеймера). Но насколько эти эксперименты служили одному, настолько же они показывали, что животных можно сделать умнее.

«Наш моральный долг — не только самим освободиться от дарвиновской парадигмы, но и помочь вырваться из нее остальным живым существам»

«Все это указывает на то, что человечество уже входит в эру «возвышения» животных, — утверждает Джордж Дворски из Института этики и современных технологий — аналитического центра, сосредоточенного на последствиях технологии будущего. «Что касается более сущностных и впечатляющих улучшений — это еще далеко. Вид возвышения, описанный в научной фантастике, потребует более развитых технологий, чем те, что мы имеем сейчас. Это не значит, что в итоге мы не разработаем эти технологии, — потому что они в первую очередь помогут задействовать животных для изучения когнитивных проблем у людей, включая нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера».

В этом заключается важный момент: даже если сама концепция «возвышения» может показаться фантастической — вовсе не той целью, к которой нужно стремиться, — потенциальные медицинские преимущества с точки зрения преодоления болезней и травм предполагают дальнейший прогресс на том пути, который неизбежно приведет к «возвышению». Конечно, развитие подобных манипуляций с животными стало серьезным вопросом для биоэтики: в 2011 году Академия медицинских наук Великобритании подготовила отчет об этике изучения животных с использованием человеческих образцов, где целый раздел отчет был посвящен манипуляциям с головным мозгом и когнитивными способностями.

Проблема вызвала широкое обсуждение среди теоретиков. Такие, как Дворски, полагали, что дебаты должны выйти за пределы одних только медицинских и научных достижений. Он отстаивал свою веру в «этический императив возвышения», утверждая, что разработанные технологии необходимо разделить с животными, освобождая их от мучительного «выживания наиболее приспособленных» — настолько же, насколько существует необходимость освобождения людей: «Мы рулевые этой планеты, наш моральный долг — не только самим освободиться от дарвиновской парадигмы, но и помочь вырваться из нее остальным живым существам. Наш путь в постбиологическое, постдарвиновское государство является общим».

Иным участникам обсуждения эта концепция в целом показалась куда более спорной. Пол Грэм Рэйвен, исследователь из Университета Шеффилда, утверждал, что позиция сторонников «возвышения» — не более чем научное высокомерие и ошибочная уверенность в человеческом господстве над природой, где человеческий интеллект принимается за вершину эволюции.

Пожалуй, в этих дебатах заключается глубокая моральная дилемма. В то время, как Дворски и Брин полагают, что повышение интеллекта другим видам станет всеобщим благом, их коллега Рэйвен задается вопросами о том, имеет ли человек право принимать такие решения без взаимного согласия: «Подразумевается, что мы знаем лучше, что необходимо другим видам, нежели нашему собственному. Но глядя на то, сколь мало мы разбираемся в своих потребностях, я не верю в эту концепцию, даже если она предопределена».

Источник: theoryandpractice.ru

10 важнейших открытий в биологии

Поделиться







Довольно просто забыть, что идеи, которые кажутся очевидными для нас сегодня, веками оттачивались коллективом умных людей, а не появлялись просто так. Тот факт, что мы воспринимаем их как нечто самой собой разумеещееся, всего лишь верхушка айсберга интересной истории. Давайте копнем поглубже.

Осознание того, что животные могут исчезнуть





Если вы идете по пляжу и находите интересный камешек-окаменелость, вы сразу понимаете, что она может принадлежать давно вымершему виду. Мысль о том, что виды вымирают, настолько привычна нам, что трудно даже представить время, когда люди думали, что каждый отдельный тип существ все еще живет где бы то ни было. Люди верили, что Бог создал все — зачем бы ему стало создать что-то, что не сможет выжить?

Джордж Кювье был первым человеком, который задался таким вопросом. В 1796 году он написал статью о слонах, в которой описал африканские и азиатские разновидности. Также он упомянул о третьем типе слонов, известному науке только по его костям. Кювье отметил ключевые отличия в форме челюсти третьего слона и предположил, что этот вид должен быть совершенно отдельным. Ученый назвал его мастодонтом, но где же тогда живые особи?

По мнению Кювье, «все эти факты находятся в соответствии между собой и не противоречат ни одному другому сообщению, поэтому мне кажется возможным доказать существование мира, предшествующего нашему и разрушенному вследствие своего рода катастрофы». Он не остановился только на этой революционной идее. Кювье изучил окаменелости других древних животных — попутно введя термин «птеродактиль» — и выяснил, что некогда рептилии были доминирующим видом.

Первые клетки, выращенные вне тела





Если биолог хочет провести исследование внутренней работы животных клеток, гораздо проще, если эти клетки не являются частью животного в это время. В настоящее время биологи культивируют широкие полоски клеток в пробирке, что значительно облегчает задачу. Первым человеком, который попытался сохранить клетки живыми вне тела хозяина, был Вильгелм Ру, немецкий зоолог. В 1885 году он поместил часть эмбриона курицы в солевой раствор и сохранял его живым в течение нескольких дней.

В течение нескольких десятилетий продолжались исследования с использованием именно этого метода, но в 1907 кто-то вдруг решил вырастить новые клетки в растворе. Росс Харрисон взял ткани эмбриона лягушки и смог вырастить на их основе новые нервные волокна, которые затем сохранял живыми в течение месяца. Сегодня клеточные образцы можно поддерживать живыми почти бесконечно — ученые до сих пор экспериментируют с клеточными тканями женщины, которая умерла 50 лет назад.

Открытие гомеостаза





Вы наверняка слышали что-нибудь о гомеостазе, но в целом очень легко забыть, насколько он важен. Гомеостаз — это один из четырех важнейших принципов современной биологии, наряду с эволюцией, генетикой и клеточной теорией. Основная идея умещается в короткую фразу: организмы регулируют свою внутреннюю среду. Но как и в случае с другими важными понятиями, которые можно уместить в короткую и емкую фразу — объекты с массой притягиваются друг к другу, Земля вращается вокруг Солнца, никакого подвоха нет — это действительно важное понимание природы нашего мира.

Впервые идею гомеостаза выдвинул Клод Бернар, плодовитый ученый середины 19 века, которому не давала спать слава Луи Пастера (хотя они и были друзьями). Бернар добился серьезных успехов в понимании физиологии, несмотря на то что его любовь к вивисекции уничтожила его первый брак — жена взбунтовалась. Но истинная важность гомеостаза — который он называл milleu interieur — была признана спустя десятилетия после смерти Бернара.

В лекции 1887 года Бернар объяснял свою теорию так: «Живое тело, хотя и нуждающееся в окружающей среде, относительно от него независимо. Эта независимость от внешней среды проистекает из того факта, что в живом существе ткани, по сути, отделены от прямых внешних воздействий и защищены истинной внутренней средой, которая состоит, в частности, из жидкостей, циркулирующих в теле».

Ученые, которые опережают свое время, зачастую остаются непризнанными, но другой работы Бернара было достаточно, чтобы укрепить его репутацию. Тем не менее науке понадобилось почти 50 лет, чтобы проверить, подтвердить и оценить его наиболее важную идею. Запись о нем в энциклопедии «Британника» за 1911 год вообще ничего не говорит о гомеостазе. Шестью годами спустя та же статья о Бернаре называет гомеостаз «важнейшим достижением эпохи».

Первое выделение фермента





О ферментах, как правило, впервые узнают в школе, но если вы прогуливали уроки, объясним: это большие белки, которые помогают протеканию химических реакций. Кроме того, на их основе делают эффективный стиральный порошок. Также они обеспечивают десятки тысяч химических реакций в живых организмах. Ферменты (энзимы) так же важны для жизни, как и ДНК — наш генетический материал не может копировать себя без них.

Первым обнаруженным ферментом была амилаза, которую также называют диастазей, и она находится у вас во рту прямо сейчас. Она разбивает крахмал на сахар и была обнаружена французским промышленным химиком Ансельмом Пайеном в 1833 году. Он выделил фермент, но смесь оказалась не очень чистой. Долгое время биологи полагали, что извлечение чистого фермента может быть невозможным.

Понадобилось почти 100 лет, чтобы американский химик Джеймс Батчлер Самнер доказал их неправоту. В начале 1920-х годов Самнер занялся выделением фермента. Его цели были настолько дерзкими, что фактически стоили ему дружбы со многими ведущими экспертами в этой области, которые думали, что его план провалится. Самнер продолжал и в 1926 году выделил уреазу, фермент, который расщепляет мочевину на химические компоненты. Некоторые из его коллег сомневались в результатах годами, но в итоге и им пришлось сдаться. Работа Самнера принесла ему Нобелевскую премию в 1946 году.

Предположение, что у всей жизни есть общий предок





Кто первым предположил, что вся жизнь развилась из одной твари? Вы скажете: конечно же, Чарльз Дарвин. Да, Дарвин развил эту идею — в своем «Происхождении видов» он писал следующее: «Есть определенное величие в таком взгляде на такую жизнь, с ее различными проявлениями, которая изначально воплотилась в несколько форм или в одну». Тем не менее, хотя мы нисколько не преуменьшаем достижения Дарвина, идея общего предка была высказана десятилетиями ранее.

В 1740 году знаменитый француз Пьер Луи Моро де Мопертюи предположил, что «слепая судьба» произвела широкий круг индивидуумов, из которых выжили только самые способные. В 1790-х Иммануил Кант отмечал, что это могло бы относиться к изначальному предку жизни. Спустя пять лет Эразм Дарвин написал: «Было бы слишком смелым предположить, что все теплокровные животные произошли от одной живой нити?». Его внук Чарльз решил, что нет никакого «слишком» и предположил.

Изобретение окрашивания клеток





Если вы когда-либо видели фотографии клеток, сделанных с помощью микроскопа (или сами на них смотрели), есть весьма высокий шанс, что они были сперва окрашены. Окрашивание позволяет нам видеть те части клетки, которые обычно не видны, и в целом увеличивают четкость картинки. Есть куча разных методов окрашивания клеток, и это одна из самых фундаментальных техник в микробиологии.

Первым человеком, который подкрасил образец для исследования под микроскопом, был Ян Сваммердам, голландский натуралист. Сваммердам больше известен за открытие эритроцитов, но он также сделал себе карьеру, разглядывая все под микроскопом. В 1680-е годы он писал о «цветных ликворах» расчлененных червей, которые «позволяют лучше обозначить внутренние части, ведь они одного цвета».

К сваммердамовому сожалению, этот текст не был опубликован еще по меньшей мере лет 50, а к моменту опубликования Ян был уже мертв. В то же время его земляк и натуралист Антони ван Левенгук независимо от Сваммердама пришел к такой же идее. В 1719 году Левенгук использовал шафран для окрашивания мышечных волокон для дальнейшей экспертизы и считается отцом этой методики.

Развитие клеточной теории





«Каждое живое существо состоит из клеток», — эта фраза для нас так же привычна, как и «Земля не плоская». Сегодня клеточная теория воспринимается как само собой разумеющееся, но на самом деле она была за гранью познанного до 19 века, еще 150 лет после того, как Роберт Гук впервые увидел клетки в микроскоп. В 1824 году Анри Дуроче написал о клетке: «Очевидно, что она представляет собой базовую единицу упорядоченного состояния; действительно, все в конечном счете происходит из клетки».

Помимо того, что клетка представляет собой основную единицу жизни, клеточная теория также подразумевает, что новые клетки формируются при делении другой клетки на две. Дуроче пропустил эту часть (по его мнению, новые клетки образуются внутри своего родителя). Окончательное понимание того, что клетки делятся для размножения, принадлежит другому французу, Бартелеми Дюмортье, но также были и другие люди, внесшие весомый вклад в развитие идей о клетках (Дарвин, Галилей, Ньютон, Эйнштейн). Клеточная теория создавалась маленькими лептами, примерно так же, как сегодня современная наука.

Секвенирование ДНК





До недавней кончины, британский ученый Фредерик Сэнгер был единственным живым человеком, который получил две Нобелевских премии. Именно работа на вторую премию привела к тому, что он попал наш в список. В 1980 он получил главный научный приз вместе с Уолтером Гилбертом, американским биохимиком. В 1977 году они опубликовали метод, который позволяет выяснить последовательность строительных блоков в цепи ДНК.

Значение этого прорыва отражается в том, как быстро Нобелевский комитет наградил ученых. В конечном счете метод Сэнгера стал дешевле и проще, стал стандартом на целую четверть века. Сэнгер проложил путь для революций в областях уголовного правосудия, эволюционной биологии, медицины и многих других.

Открытие вирусов





В 1860-х Луи Пастер прославился за свою микробную теорию болезней. Но микробы Пастера были только половиной дела. Ранние сторонники микробной теории думали, что все инфекционные заболевания вызываются бактериями. Но оказалось, что простуду, грипп, ВИЧ и другие бесконечные проблемы со здоровьем вызывает нечто совсем другое — вирусы.

Мартинус Бейеринк первым понял, что не только бактерии виноваты во всем. В 1898 году он взял сок из растений табака, больных так называемой мозаичной болезнью. Затем отфильтровал сок через сито настолько мелкое, что оно должно было отфильтровать все бактерии. Когда Бейеринк помазал соком здоровые растения, они все равно заболели. Он повторил эксперимент — и все равно заболели. Бейеринк пришел к выводу, что есть что-то еще, возможно жидкость, что вызывает проблемы. Заразу он назвал vivum fluidum, или растворимыми живыми бактериями.

Также Бейеринк подобрал старое английское слово «вирус» и наделил им таинственного агента. Открытие того, что вирусы не были жидкими, принадлежит американцу Уэнделлу Стэнли. Он родился спустя шесть лет после открытия Бейеринка и, по-видимому, сразу понял, что нужно делать. За работы по вирусам Стэнли разделил Нобелевскую премию по химии 1946 года. Помните, с кем разделил? Да, с Джеймсом Самнером за работу по ферментам.

Отказ от преформизма





Одной из самых необычных идей в истории был преформизм, когда-то ведущая теория о создании младенца. Как следует из названия, теория предполагала, что все создания были созданы предварительно — то есть их форма уже была готова до начала их роста. Проще говоря, люди верили, что миниатюрное человеческое тело было внутри каждого сперматозоида или яйцеклетки в поисках места, в котором можно расти. Этого крошечного человечка называли гомункулом.

Одним из ключевых сторонников преформизма был Ян Сваммердам, изобретатель техники окрашивания клетки, о котором мы говорили выше. Идея была популярно в течение сотни лет, с середины 17 века и до конца 18.

Альтернативой преформизму был эпигенез, идея о том, что жизнь возникает в серии процессов. Первым человеком, который выдвинул эту теорию на фоне любви к преформизму, был Каспар Фридрих Вольф. В 1759 году он написал статью, в которой описал развитие эмбриона от нескольких слоев клеток до человека. Его работа была крайне спорной на то время, но развитие микроскопов расставило все на свои места. Зародышевый преформизм умер далеко не в зародыше, но умер, простите за каламбур.

По материалам listverse.com

Источник: hi-news.ru

Бактерии связаны между собой всемирной генетической сетью

Поделиться







Подобно тому как люди делятся информацией с помощью электронных средств связи, бактерии тоже обмениваются между собой полезными генами. Речь идёт вовсе не о наследственной («вертикальной») передаче информации: у бактерий, как и у людей, передавать её могут отдельные неродственные особи. Этот феномен назвали горизонтальным переносом генов; он, как считается, есть не только у бактерий, но именно у них достигает воистину невиданного масштаба.

В статье, опубликованной в журнале Nature, учёные из Массачусетского технологического института (США) сообщают, что им удалось идентифицировать 10 тысяч генов, блуждающих между 2 235 геномами. Такая цифра порядком озадачила исследователей: про перенос генов более или менее известно, но никто не думал, что он приобрёл у бактерий такой размах. Это действительно можно сравнить со всемирной сетью, внутри которой постоянно циркулирует важная генетическая информация. При этом генами обменивались совершенно далекие друг от друга группы бактерий: некоторые из них, по словам исследователей, отличаются друг от друга, как дрожжевой грибок от человека. Это говорит о том, что перенос генов осуществился действительно недавно: у генов, попавших в разные группы бактерий, не было времени, чтобы мутировать, то есть приобрести отличия.





Схема, показывающая возможные способы обмена генами между бактериями: с помощью вирусов, внехромосомных плазмидных ДНК или просто через ДНК от мёртвой клетки (рисунок Bryson Biomedical Illustrations).Именно за счёт всемирной генетической сети бактерии и обладают удивительной способностью сверхбыстро обретать устойчивость к антибиотикам. Исследователи установили, что у бактерий, так или иначе имеющих отношение к человеку, 60% обмениваемой информации приходится на гены, определяющие устойчивость к тем или иным антибиотикам. Речь идёт не только о микроорганизмах, которые стремятся к самому человеку, но также и о тех, что сопутствуют домашнему скоту и вообще сельскому хозяйству. Было зарегистрировано 42 случая переноса генов между человеческими и коровьими бактериями, и почти миллиард лет эволюции, который разделяет эти две группы, не является препятствием для такого обмена информацией.

Кроме того, в 43 случаях отмечался перенос генов между бактериями людей различных национальностей: очевидно, бактерии уже давно живут в «глобальном мире». Решающим фактором для успешного обмена генетической информацией считается сходство экологической ниши: если две разные бактерии живут в средней кишке, то они с радостью обменяются генами, даже если в одном случае эта кишка человеческая, а в другом — коровья. Кроме того, обмен генами легко происходит между видами, обладающими примерно равной патогенностью или потребностями в кислороде. Всё это формирует приблизительно одинаковые экологические условия — а значит, их обитателям есть что сказать друг другу. Где при этом живут люди-хозяева, в России или Австралии, совсем неважно. 

Если ген оказался полезен в хозяйстве, то есть и впрямь подарил его новому обладателю устойчивость к какому-нибудь антибиотику, он закрепляется у этого вида бактерий и начинает передаваться уже из поколения в поколение. Учитывая всё это, можно представить, насколько скоординированными должны быть меры, принимаемые для предотвращения эпидемий и вообще против распространения патогенных микроорганизмов. В дальнейшем учёные намереваются получить более подробные сведения о работе всемирной генетической сети бактерий. Например, могут ли обмениваться информацией бактерии, живущие в разных отделах тела человека или вызывающие разные болезни.опубликовано 

Источник: compulenta.computerra.ru/chelovek/biologiya/643096/

Спокойной ночи, мозг

Поделиться



Отрывок из книги «Еда и мозг» невролога Дэвида Перлмуттера о важности здорового сна, стрессе и гормонах, ответственных за аппетит   Мы публикуем главу из книги «Еда и мозг. Что углеводы делают со здоровьем, мышлением и памятью» невролога Дэвида Перлмуттера о том, почему работа нашего мозга зависит от качества и количества сна.


Когда 48-­летний биржевой брокер Самуэль пришел ко мне на прием одним ноябрьским вечером, то попросил меня «наладить его здоро­вье». Со мной это было не впервые, нередко ко мне обращались с та­кой общей и слегка размытой просьбой. Но я знал, чего на самом деле он хотел: Самуэль хотел, чтобы я проникся его страданием и помог ему впервые почувствовать себя человеком, пышущим здоровьем. Это сложная задача для любого доктора. Тем не менее в одутловатом лице пациента было нечто такое, что мгновенно навело меня на мысль о его возможной проблеме. Изучив анамнез и основные жалобы, я выяснил, что Самуэль страдал сниженной функцией щитовидной железы и по­лучал определенные препараты. Он сказал, что его жизнь полна стрес­сов, но общее состояние оценил как хорошее. Мне было не за что зацепиться, кроме прошлых проблем со здоровьем, но внезапно пациент сообщил, что у его сына в младенчестве отмечалась чувствительность к твердой пище, а впоследствии диагностирована чувствительность к глютену. Начав углубляться в проблему со щитовидной железой, я выяснил, что Самуэль страдал аутоиммунным заболеванием — тиреоидитом Хашимото.

Результат дальнейшего обследования показал, что у него была очень высокая чувствительность к глютену: уровень только одного из 24 изученных антител был в пределах нормы. Самуэль отчаянно нуждался в рационе без клейковины.

 





Хранение памятиНейробиолог Павел Балабан о перезаписи воспоминаний, ретроградной амнезии и молекулах памяти

Через четыре месяца после того, как он начал придерживаться диеты, я получил от него письмо, которое невольно заставило меня улыбнуться. Самуэль признался, насколько несчастным был в момент, когда решился записаться ко мне на прием. Очевидно, он лукавил, когда описал свое здоровье словом «хорошее». Судя по всему, все было далеко не хорошо. Он писал: «Прежде чем у меня диагностировали гиперчувствительность к глютену, казалось, что я падаю в пропасть… Несмотря на то что мне было чуть больше сорока, меня преследовало постоянное ощущение вялости. Мое настроение менялось в мгновение ока, и я срывался по мелочам. …Теперь я снова стал старым добрым беззаботным человеком, переполненным энергией, которой хватает на весь день. Сейчас я хорошо сплю по ночам, а боль в суставах прошла. Я снова могу ясно мыслить и не отвлекаться во время работы. Но и это не самое приятное: жир вокруг моей талии, от которого я никак не мог избавиться, в буквальном смысле слова растаял в течение двух недель».

Несмотря на то, что Самуэль не упомянул о проблемах со сном, когда я проводил первый осмотр, у меня возникло ощущение, что крепкий сон давно обходил его спальню стороной. Он выглядел измотанным. Многие мои пациенты до лечения страдают бессонницей. Для них это становится настолько привычным состоянием, что они забывают, что значит хорошо спать по ночам, пока снова не испытают удовольствие проснуться отдохнувшими. Возможно, Самуэль думал, что здоровый сон — всего лишь побочный эффект диеты, не содержащей глютен. Но за этим стоит нечто большее. Многие из нас недооценивают пользу сна, но это на самом деле один из самых ценных в жизни капиталов, который, во­-первых, достается нам бесплатно, а во-­вторых, жизненно важен для нашего благосостояния. Кроме того, сон — основной инструмент в борьбе против дегенеративных заболеваний мозга, и об этом вам как раз предстоит узнать.

Научные основы сновидений

Сегодня, как никогда раньше, мы понимаем всю ценность сна с научной точки зрения. Доклинические и клинические исследования продемонстрировали, что работа практически всех систем организма — особенно мозга — зависит от качества и количества сна. Среди многих доказанных преимуществ можно выделить его способность регулировать, сколько мы едим, насколько быстро происходит обмен веществ, толстеем мы или худеем, можем ли бороться с инфекциями, насколько креативными и проницательными можем быть, хорошо ли справляемся со стрессом, насколько быстро мы способны обрабатывать информацию, получать новые знания, организовывать воспоминания и хранить их. Здоровый сон, который для большинства из нас предполагает по крайней мере семь часов подряд, также оказывает влияние на наши гены.

В начале 2013 года английские ученые выяснили, что нехватка сна в течение одной недели изменяла работу 711 генов, включая те, которые отвечают за стресс, воспаление, иммунитет и метаболизм. Все, что оказывает отрицательное воздействие на эти важные функции организма, оказывает влияние и на мозг. Мы зависим от этих генов — ведь именно они обеспечивают постоянную поставку белков, отвечающих за восстановление поврежденной ткани. Несмотря на то, что мы не всегда можем заметить побочные эффекты плохого сна на генетическом уровне, мы, безусловно, ощущаем признаки хронической его нехватки: растерянность, ухудшение памяти, спутанность сознания, снижение иммунитета, ожирение, сердечно­-сосудистые заболевания, диабет и депрессия. Все эти состояния тесно связаны с мозгом.

 





Проблема сознания и мозга Нейробиолог Константин Анохин о коре головного мозга, изучении нервных коррелятов сознания и коматозных состояниях

Мы уже смирились с тем, что некоторые из нас отказываются от сна в пользу других потребностей организма. Эксперты сегодня кон­центрируются не только на его количестве, но и на качестве, то есть на его способности восстанавливать мозг. Что лучше: крепко спать в течение шести часов или восьми, но беспокойно? Возможно, кому-то покажется, что на такие вопросы легко ответить, и что мы знаем о сне все, что необходимо. Но наука все еще пытается разгадать, какое воз­действие он оказывает на мужчин и женщин. Как раз когда я занимался написанием этой главы, было опубликовано новое исследование об «удивительном влиянии сна на аппетит». Как оказалось, гормоны, на которые влияет недосыпание, отличаются у мужчин и женщин. Хотя исход аналогичен для обоих полов — склонность к перееданию, — лежащий в основе импульс к утолению голода различается. Что касается мужчин, недостаточный сон приводит к повышению уровней грелина — гормона, повышающего аппетит. У женщин недосыпание никак не влияет на грелин, но при этом снижает уровни глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП­1) — гормона, подавляющего аппетит. Без­условно, тонкая грань может показаться несущественной, ведь в результате мы все равно приходим к аналогичному исходу — начинаем больше есть, но именно этот факт и подтверждает, насколько плохо мы осведомлены о том, каким образом биохимия организма в целом реагирует на сон.

 

Если нам что­либо известно о нем наверняка, так это то, что с возрастом спать становится все сложнее. Данный факт обусловлен рядом причин, многие из которых связаны с медицинскими состояниями, способными нарушить даже самый крепкий сон. 40% людей в возрасте лишены крепкого сна из­-за таких хронических проблем, как апноэ и бессонница.

Доказана связь между нарушениями сна и снижением когнитивных способностей. Кристин Йоффе, психиатр из Калифорнийского университета, изучает людей в группе риска развития когнитивных расстройств и слабоумия. В своей клинике расстройств памяти она нашла общий знаменатель для самых распространенных жалоб пациентов — им всем сложно заснуть и не просыпаться в течение ночи. Пациенты сообщают, что на протяжении дня они чувствуют себя уставшими и им приходится делать небольшие перерывы на сон. Когда Йоффе провела несколько исследований, проанализировав за пять лет более 1300 взрослых в возрасте за 75, она отметила, что у людей с нарушением дыхания во сне или апноэ вероятность развития слабоумия с течением времени в два раза выше. Пациенты, страдающие от нарушений естественного суточного биоритма, или те, кто часто просыпался среди ночи, также находились в группе повышенного риска.

 





Сон и память Нейрофизиолог Ольга Сварник о значении сна, улучшении памяти и нейронах мозга

Суточный биоритм — сердце и душа нашего благополучия. Уже примерно в шестинедельном возрасте у нас вырабатывается модель повторяющейся активности, связанная с циклами дня и ночи, которая сохраняется на протяжении всей жизни. Подобно закатам и рассветам, эти ритмы повторяют себя примерно каждые двадцать четыре часа. Мы живем в соответствии с разнообразными циклами, совпадающими с 24­часовыми солнечными сутками: от цикла сна—бодрствования до установившихся биологических ритмов — повышения и снижения уровня гормонов, перепадов температуры тела, а также увеличения и уменьшения количества определенных молекул, которые оказывают положительное влияние на наше здоровье. Когда наш ритм находится не в гармонии с двадцатичетырехчасовыми солнечными сутками, мы чувствуем себя разбитыми или уставшими: именно это происходит в момент, когда мы, пересекая часовые пояса, заставляем организм быстро адаптироваться к новому циклу.

 

Создается впечатление, что многие люди не осознают, насколько тесно их биоритм укоренился в привычках, связанных со сном, и до какой степени он контролируется мозгом. Самый очевидный пример — температура тела, которая поднимается в течение дня, слегка снижается после обеда (отсюда и желание сделать перерыв на сон во второй половине дня), достигает максимума к вечеру, а затем снижается ночью — и все это следствие активности определенных гормонов в организме. Ранним утром температура находится на самом низком уровне, символизируя начало нового цикла. Это связано с тем, что уровни кортизола достигают максимума утром, а в течение дня снижаются. Люди, которые работают посменно, находятся в группе повышенного риска развития серьезных заболеваний.

Поэтому, когда в следующий раз вы будете чувствовать беспричинную усталость, перепады настроения, голод, жажду, заторможенность мышления, проблемы с памятью или даже тревогу, агрессию или возбуждение, задумайтесь о том, как вы спите в последнее время, чтобы понять истинную причину такого состояния. Достаточно будет сказать, что мы нуждаемся в надежной модели чередования бодрствования и здорового сна, чтобы регулировать работу гормонов.

Мы сконцентрируемся на одном из них, о котором практически все забывают, недооценивая его важность, — на лептине. Это бессменный координатор воспалительного ответа организма, который находится под огромным влиянием сна и помогает понять, испытываем ли мы потребность в углеводах.

Чем толще вы, тем меньше мозг

Открытие лептина, поразившее медицинское сообщество и навсегда изменившее не только взгляд на человеческое тело и его сложную гормональную систему, но также на сон и его истинную ценность, про­ изошло в 1994 году. Стоило предположить, что мы уже изучили все гормоны и их функции, как на горизонте появился новый, о существовании которого раньше и не подозревали. Возможно, это открытие запоздало по той причине, что лептин был найден в несвойственном для гормона месте — в жировых клетках.

Я уже говорил, что раньше эти клетки были для нас не более чем камерой, упакованной ненужными калориями, — скажем так, запасами на черный день. Но сейчас достоверно известно, что жировая ткань участвует в физиологических процессах так же интенсивно, как и другие жизненно важные органы, и все это благодаря лептину, который решает, будет ли у нас в конечном счете большой живот и, как следствие, маленький мозг. Если говорить простым языком, лептин — примитивный инструмент выживания. Он тесно связан с координированием метаболической, гормональной и поведенческой реакции в ответ на голод. Этот гормон оказывает мощнейший эффект на наши эмоции и поведение. Лептин — своего рода хранитель, стоит понять его устройство, и вы будете точно знать, как регулировать остальную гормональную систему, чтобы в итоге научиться виртуозно управлять
своим здоровьем.

 

Почему мы спим?

Биолог Владимир Ковальзон о фазах сновидений, депрессии и опытах с потерей контроля над освещением

Несмотря на то, что лептин находится в жировых клетках, это совсем не значит, что он плохой. В избыточном количестве он действительно может привести к проблемам, например к дегенеративным расстройствам. Но здоровые уровни лептина способны предотвратить большинство заболеваний, связанных со старением, тем самым продлевая жизнь. Чем выше ваша чувствительность к этому критически важному гормону, тем здоровее вы будете. Под чувствительностью я понимаю то, каким образом ваши рецепторы воспринимают лептин и используют его. Нора Гедгаудес, признанный специалист в области диетологии, дает краткое определение лептину в книге «Первобытное тело, первобытный разум»: «Лептин полностью контролирует метаболизм млекопитающих. Большинство людей полагают, что эту функцию выполняет щитовидная железа, но в действительности именно лептин регулирует скорость обмена веществ. Именно он решает, что делать с жиром: заставить нас почувствовать голод и накопить жир или же сжечь его. Лептин управляет воспалительной реакцией и может координировать работу нервной системы. Если какая­-либо часть гормо­ нальной системы работает неправильно, едва ли вы сможете полностью решить свои проблемы, пока не возьмете под контроль уровень
лептина».

 

В следующий раз, когда вы отложите вилку и встанете из-­за обеденного стола, скажите спасибо этому гормону. Когда ваш желудок наполняется, жировые клетки выделяют лептин, чтобы передать мозгу сигнал, что настало время остановиться. Это ваши тормоза. И это объясняет, почему люди с низким уровнем лептина склонны к перееданию.

Исследование 2004 года, которое считается эпохальным, показало, что у людей с 20%­-ным снижением уровня лептина чувство голода и аппетит увеличивались на 24%, вследствие чего они употребляли в пищу продукты с высоким содержанием калорий и углеводов: сладости, соленые снеки и продукты, содержащие крахмал. Что же послужило причиной такого падения уровня лептина? Недостаток сна.

У лептина и инсулина много общего, хотя они и противодействуют друг другу. Это две провоспалительные молекулы. Сам по себе лептин — цитокин. Он контролирует создание других воспалительных молекул в жировой ткани организма. И это объясняет, почему люди, страдающие избыточным весом и ожирением, подвержены различным воспалениям. Лептин и инсулин — важные персоны в управленческом звене организма, поэтому связанные с ними нарушения, как правило, спускаются вниз по спирали, нанося серьезный ущерб практически всем системам, захватывая даже те, которые не контролируются напрямую этими гормонами. Но и это еще не все. На лептин и инсулин отрицательно воздействуют одни и те же вещества, а самые страшные их враги — углеводы. Я уже рассказывал, как возникает инсулинорезистентность. Та же история и с лептином. Когда организм перегружен и подавлен веществами, вызывающими постоянные скачки уровней лептина, рецепторы лептина начинают выключаться, а у вас развивается устойчивость к этому веществу. Вы остаетесь один на один со своим телом, подверженным заболеваниям и всевозможным дисфункциям. Поэтому, несмотря на то, что уровни лептина повышены, он не выполняет свою основную функцию: не передает в мозг сигналы, что вы наелись. В результате вы не можете остановиться и продолжаете есть. А это грозит прибавкой в весе и ожирением, что чревато риском нарушения мозговой деятельности.

Ни один из известных в мире препаратов не способен нормализовать уровень лептина. А вот здоровый сон и здоровое питание обязательно помогут.

Обратная сторона медали: грелин

Еще один связанный с аппетитом гормон, о котором стоит упомянуть, прежде чем я продолжу свой рассказ, — это грелин. Они с лептином как инь и ян. Грелин вырабатывается желудком, когда он пуст, повышая тем самым аппетит. Он посылает в мозг сигнал, что вам необходимо поесть. Неудивительно, что нарушенное равновесие между лептином и грелином нанесет урон вашим вкусовым пристрастиям, ощущению наполненности желудка, способности противостоять искушениям на кухне, а значит, навредит вашей талии. Как показали исследования, уровни грелина у мужчин взлетали до небес в ответ на нарушение режима сна. Это провоцировало повышение аппетита и склонность к злоупотреблению продуктами с высоким содержанием углеводов и низким содержанием питательных веществ, которые легко превращаются в жир практически сразу после попадания в рот. Когда гормоны аппетита ведут себя ненадлежащим образом, нарушаются связи между мозгом и желудком. Вы ошибочно полагаете, что голодны, получая импульсы, которым сложно противостоять, вожделея те продукты, которые только замкнут порочный круг образования жира, повышая тем самым риск развития нарушений и заболеваний головного мозга. Проще говоря, если вы неспособны контролировать голод и аппетит, остается только пожелать вам удачи в управлении биохимией крови, метаболизмом, размером талии и, что самое главное, перспективой повреждения мозга, которая маячит на горизонте. На третьей неделе разработанной мною программы я попрошу вас сконцентрироваться на здоровом сне, чтобы вы смогли контролировать гормоны, оказывающие прямое влияние на судьбу вашего мозга. И вам не придется прибегать к разнообразным веществам, помогающим заснуть. Лучший сон для мозга — естественный.





Дэвид Перлмуттер

Associate Professor at the University of Miami School of Medicine, Director of Perlmutter Health Center (Naples, Florida), Medical Director of Perlmutter Hyperbaric Center (Naples, Florida)

Источник: postnauka.ru/longreads/33817

Теоретическая биология: научная трагедия с расстрелом

Поделиться



Теоретическая биология описывает общие законы возникновения существования живых организмов. Она обладает редким правом задавать самые дерзкие вопросы о жизни, искать ответы на них и проводить параллели между химией, физикой, биологией, экономикой и общественными науками. Тем не менее, на заре своего существования в России эта научная область оказалась под запретом и стала смертельно опасной. T&P рассказывают историю развития теоретической биологии в нашей стране и перечисляют ее современные задачи.





фото: en.wikipedia.org

77 лет назад все создатели этого материала, от корректора до редактора, после его публикации, вероятно, немедленно отправились бы под арест, а затем — в концлагерь либо на расстрел по знаменитой 58-й статье УК РСФСР, п. 10 (либо другие пункты): «контрреволюционная деятельность», «распространение, изготовление и хранение литературы». В России эпохи сталинизма «Теоретическая биология» Эрвина Бауэра была опасной книгой, поскольку в 1938 году ее автор был расстрелян вместе с супругой, их малолетние дети — разлучены, отправлены в приемник НКВД и затем в специальные детдома, а весь типаж монографии — уничтожен почти целиком. Ее экземпляры сохранились лишь в некоторых крупных библиотеках и у смельчаков, не побоявшихся хранить у себя книгу расстрелянного автора.

Само содержание «Теоретической биологии», на первый взгляд, похоже, не фигурирует среди основных причин этой трагедии: по мнению исследователей, Бауэров арестовали как венгерских коммунистов, возможных членов 3-го Интернационала. Семья стала жертвой так называемого Большого террора — кампании жестоких массовых арестов и убийств, которая продолжалась в СССР с 1937 по 1938 год.

Тогда по политическим обвинениям, по данным международного историко-просветительского «Мемориал», был арестован 1 миллион 700 тысяч человек.

Принцип Эрвина Бауэра: фундамент синергетики

В 1937-1938 годах теоретическая биология Эрвина Бауэра сама по себе едва ли могла быть опасна для политических процессов, протекавших в советской России. Тем не менее, она оказалась революционно полезной для развития науки, — даже несмотря на то, что, создавая ее, ученый отчасти ошибался в своих взглядах. На тот момент в области естествознания господствовало убеждение, что каждому природному явлению соответствуют особые вещества, — либо даже сами природные явления становятся лишь следствием физических свойств подобных веществ. Эрвин Бауэр, как и многие его коллеги, предполагал, что то же самое можно сказать и о жизни, — и делал вывод, что ей должно соответствовать «живое вещество».

В начале ХХ века таким веществом представлялась биологам «протоплазма» — желеобразная масса, которую они находили в клетках живых существ. Повсюду она выглядела одинаково, а значит вполне могла оказаться искомым носителем свойства «жизнь». «Протоплазма» сворачивалась при высоких температурах, напоминая белки молока, крови и птичьих яиц, так что ее предполагаемый центральный компонент назвали «протеином», стремясь не перепутать его с «обыкновенным белком».

Эрвин Бауэр хотел исследовать термодинамические свойства «живого вещества», поскольку именно эта область теоретической физики с наступлением XX века оказалась развита больше всего. Он предполагал, что молекулы «живого вещества» — постоянно пребывают в естественном неуравновешенном состоянии, так что ткани увядают без пищи и света — и расцветают с их появлением. Принцип устойчивого неравновесия, сформулированный Эрвином Бауэром, звучит так: «Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях». Из этого советский биолог делает вывод, что основными свойствами живых систем являются метаболизм, деление клеток, размножение и старение. Это противоречит принципу термодинамического равновесия (то есть, покоя), так что самодвижение живых систем выглядит как его нарушение.Доказательства Ильи Пригожина: самоорганизация живых систем

Существование устойчивого неравновесия было доказано в 1947 году бельгийским физиком и физикохимиком российского происхождения Ильей Пригожиным. В 1977 за свои работы в области термодинамики он получил Нобелевскую премию по химии. Среди трудов Пригожина были работы по самоорганизации в открытых системах, которые легли в основу нового междисциплинарного направления науки — синергетики. В фокусе ее внимания находятся общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других), возникающие на основе присущих им принципов самоорганизации.Живая система, и впрямь, является открытой (на нее влияет окружающая среда) и до равновесия ей далеко. Каждый живой организм регулярно получает энергию (в случае растений — солнечный свет) и питательные вещества (в случае животных — пищу), использует их для поддержания своих функций и выделяет отходы, которые затем могут использоваться другими системами.

Живые системы способны гибко реагировать на изменения среды: например, одноклеточные амебы от голода могут собираться в многоклеточное «тело», которое двигается как единое целое в поисках пищи. При этом амебы в его составе подразделяются на два типа: одни образуют своеобразную ножку, а другие — плодовое тело, внутри которого созревают споры. Затем эти споры рассеиваются, и, если условия благоприятны, из них «рождаются» новые амебы. Ответ открытой системы — одноклеточной амебы — на нехватку питательных веществ приводит к появлению нового уровня организации с согласованным поведением множества отдельных клеток. Вероятно, излишним будет упомянуть, что этот принцип соблюдается и в случае куда более сложных организмов — в том числе людей, которых голод и бедствия толкают на революции и другие согласованные массовые действия.Самые дерзкие вопросы: чем занимается теоретическая биология сегодня

Сегодня теоретическая биология охватывает все теоретические перспективы, которые так или иначе касаются биологических процессов, и описывает общие законы существования, движения и развития живой материи. В фокусе этой дисциплины — клеточная биология, биология развития, экология, иммунология, изучение инфекционных заболеваний, математическое моделирование и статистика, различные разделы медицины, фитопатология, микробиология, молекулярная биология, биохимия и психология.

Поиск ответов на дерзкие фундаментальные вопросы на границе философии — прямая обязанность теоретической биологии. Как появилась и как эволюционировала жизнь? Почему люди выглядит так, как выглядят? Чем объясняется сложность и разнообразие живых систем на нашей планете? Уникальна ли земная жизнь?

Точные определения биологических терминов и описание процесса познания с помощью формальных инструментов — также одна из основных задач теоретической биологии. По своей природе эта область науки является междисциплинарной. Она движется между частным и общим, впитывая крупные идеи из других сфер и развивая их с помощью количественного описания и уточнения. Так теоретическая биология постепенно превращается в масштабную структурную науку об организованных системах, которая обладает редким и ценным правом проводить параллели и отыскивать сходства между физико-химическими, биологическими, экономическими и социальными системами. Возможно, именно она в будущем станет арбитром в решении множества застарелых конфликтов: между креационистами и дарвинистами, уфологами и сторонниками антропного принципа и другими спорщиками. Ведь, в конечном итоге, несмотря на гигантский скачок, совершенный наукой за последние полтора века, мы до сих пор еще не решили большую часть самых захватывающих загадок окружающего мира.

Что такое жизнь? Как животное стало человеком? Может ли это случиться снова: здесь, с другим видом или на другой Земле? опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: theoryandpractice.ru

Александр Марков: В норме альтруисты должны отбраковываться

Поделиться



«В норме альтруисты должны отбраковываться, несмотря на то что они полезны для группы»

Интервью с биологом Александром Марковым о генах альтруизма, эволюционном отборе и отказе от размножения.

Материал подготовлен на основе радиопередачи «ПостНаука» на радио Русская Служба Новостей. Ведущий — главный редактор проекта ПостНаука Ивар Максутов, гость эфира — Александр Марков, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН, профессор РЭШ, заведующий кафедрой биологической эволюции Биологического факультета МГУ.



— Многим кажется, что альтруизм является контраргументом против теории эволюции и вообще эволюционного развития жизни. Так ли это?

— Да, есть такое мнение среди далеких от биологии людей, что эволюционная теория не может объяснить появление жертвенного поведения, когда индивид вдруг жертвует своими корыстными интересами ради каких-то других особей. На первый взгляд может показаться, что такое поведение должно безжалостно отбраковываться отбором. Действительно, мы не так уж часто встречаемся с проявлением жертвенности в природе, но все же такие случаи есть.

— Наивная интерпретация теории Дарвина говорит, что, поскольку выживает сильнейший, он должен всех убивать и делать нехорошие вещи.

— Совершенно верно. Просто «выживает сильнейший» — это очень кривая формулировка. Далеко не всегда выживает именно сильнейший, а есть очень много разных способов повысить эффективность размножения собственных генов.

— Какая природа у альтруизма? Эволюционная?

— Наверное, сначала нужно пояснить, что мы понимаем под альтруизмом, когда речь идет не о людях, а о других живых существах. Некоторые специалисты вообще не любят использовать термин «альтруизм», считая его слишком антропоморфным, и заменяют его какими-то другими словами. Но мы давайте просто договоримся, что, говоря «альтруизм», мы будем иметь в виду не людей, а такое поведение особи, которое ведет к повышению приспособленности, то есть репродуктивного успеха других особей, и к снижению приспособленности ее самой, вот такое поведение можно условно договориться называть альтруистическим. Какие его корни? 

Собственно, это такая одна из любимых задачек для эволюционных биологов-теоретиков. Как его объяснить? На самый первый взгляд кажется, что это объяснить трудно, на второй взгляд кажется, что на самом деле легко, если привлечь групповой отбор. Альтруистическое поведение особи полезно для групп, значит, те группы, в которых много альтруистов, будут побеждать и лучше размножаться, а те группы, где мало альтруистов, будут, соответственно, вымирать, проигрывать и так далее. Именно в таком духе и высказывался Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор». Там он фактически привлек факт войн, вражды межгрупповой и написал, что, очевидно, те племена наших предков, в которых было больше мужественных, честных, доблестных, то есть альтруистичных, как мы говорим, членов, побеждали те племена, где преобладают одни эгоисты, и, соответственно, их становилось больше. 

Проблемы начались в тот момент, когда биологи стали строить математические модели и проверять эти размышления при помощи простых математических моделей, а потом и компьютерных. И они увидели, что не так-то просто подобрать условия, в которых работает в чистом виде такой групповой отбор. Потому что для группы может быть выгоден ваш альтруизм, но внутри другое дело. Если сравнивать вас с другими членами группы, то быть альтруистом по определению невыгодно. Соответственно, будет работать индивидуальный отбор внутри группы, который будет снижать долю альтруистов, то есть альтруисты будут отбраковываться. Группе может быть тысячу раз полезно, чтобы там были альтруисты, но, если они альтруисты, значит, они жертвуют своим репродуктивным успехом ради других, значит, их становится меньше, а эгоистов становится больше автоматически. Групповой отбор слабее, чем индивидуальный. И получалось по моделям, что в норме альтруисты должны отбраковываться, несмотря на то что они полезны для группы.

— При этом репродуктивная функция является определяющей. То есть не столько распределение ресурсов, но в первую очередь возможность передать собственные гены?

— С точки зрения эволюции, да. Если мы говорим именно о биологической эволюции, то имеет значение только эффективность размножения собственных генов, именно это и есть приспособленность. Все остальное сводится к этому.

— Необходимы ли определенные специальные условия для альтруистического поведения?

– Да. И поиском таких условий довольно эффективно биологи занимаются в течение последних лет 50. Серьезное изучение этих механизмов началось где-то в 60-е годы. В том числе большой вклад Уильям Гамильтон, великий английский теоретик, внес в эти работы. Самая такая работоспособная и убедительная теория на сегодняшний день называется теория родственного отбора.

Суть теории родственного отбора очень хорошо выразил в свое время великий биолог Джон Холдейн, который сказал, что готов отдать жизнь, чтобы спасти двух родных братьев или восемь кузенов. Штука там такая, что в основе эволюции лежит распространение генов. Ген, или, точнее, генетический вариант (аллель), — это объект не единичный, каждая аллель присутствует в популяции в виде множества копий. И то, куда пойдет эволюция, зависит именно от судьбы всего этого множества копий, станет ли этих копий в следующем поколении больше или меньше. Гены «заинтересованы» в том, чтобы их становилось больше, и иногда складывается такая ситуация, что гену, влияющему на поведение, оказывается выгодно пожертвовать одной или двумя своими копиями для того, чтобы дать преимущество другим своим копиям, которые заключены в других организмах. В результате организм жертвует собой ради других организмов, но поскольку в этих других организмах есть копии этого же самого гена, то ген тем самым блюдет свои корыстные интересы. Копий этого гена, влияющего на поведение, станет больше. Такой ген мы называем геном альтруизма.

— При этом предполагается, что в восьми кузенах этот генетический материал, эти самые аллели присутствуют с меньшей вероятностью, чем в случае братьев?

— Да, совершенно верно. Значит, если у вас есть родной брат и у вас есть ген альтруизма, то вероятность того, что у вашего родного брата тоже есть этот ген альтруизма, равна одной второй. Мы говорим о родственном отборе, там используется такой показатель степени родства, вот родство с братом у нас 0,5, а степень родства с двоюродным братом у нас одна восьмая.

— Понятно. Есть ли у этой логики какие-то реальные биологические примеры, примеры из животного мира?

— Сейчас модно стало критиковать теорию родственного отбора, но на самом деле мне кажется, что эта теория в принципе не может быть на сегодняшний день опровергнута никак. Во-первых, потому что это строгая логика. Там есть простейшее неравенство, ген альтруизма будет поддержан отбором, то есть будет расти его частота в том случае, если RB>C, где R — это степень родства, B — это величина выигрыша, который получает адресат альтруистического акта, то есть польза от альтруизма, а C — это цена, которую платит альтруист за этот альтруистический акт. Вот если R умножить на B больше, чем C, то ген альтруизма совершенно автоматически, хотим мы этого или нет, будет распространяться, увеличивать свою частоту, и все. Это доказывается, как теорема Пифагора. Вот мы определили переменные R, B и C, и из них просто следует однозначно, что при выполнении этого неравенства ген альтруизма будет распространяться, так что тут опровергать нечего. Другое дело, насколько часто этот эффект имеет место в реальной природе, насколько часто оказывается важным это обстоятельство. По-видимому, это достаточно часто оказывается важным, потому что если мы посмотрим на реальные случаи альтруизма, самопожертвования в природе, то по большей части это именно случаи, когда живые существа жертвуют своими интересами именно ради родственников, ради близких родственников. Часто это вообще клоны.

Клонами называют совокупность генетически идентичных особей, которые произошли в результате бесполого размножения от одного предка. Скажем, тли, насекомые-вредители, размножаются как половым путем, так и бесполым. И самка может провести путем партеногенеза множество потомков, генетически идентичных ей самой, вот это будет клон. В таком клоне возможен альтруизм. Даже сейчас у некоторых паразитов обнаружили такой альтруизм, когда там тоже клональное размножение и много генетически идентичных паразитов сидят в улитке, и часть из них жертвует собственным размножением, занимается тем, что они находят и убивают других паразитов, которые пытаются залезть в эту же самую улитку. То есть это такие паразиты-воины, они не размножаются, вместо этого они набрасываются и убивают паразитов-конкурентов.

— То есть их альтруизм заключается в том, что они отказываются от размножения ради того, чтобы защитить другие копии и обеспечить им выживание?

— Да, ради того, чтобы защитить своих братьев или сестер бесполых. Они генетически идентичны все, поэтому R, эта самая степень родства, равняется единице, и это идеальные условия для того, чтобы родственный отбор поддержал альтруизм. И именно в таких случаях мы чаще всего этот альтруизм и находим. Из насекомых самое широкое распространение альтруизм в виде отказа от размножения и помощи другим особям получил у перепончатокрылых насекомых, это всем известные осы, пчелы, муравьи, у которых размножается в семье обычно одна самка и один или несколько самцов, а все остальные особи — это рабочие особи, которые не размножаются, а только помогают царице выращивать ее потомство. А почему именно они? Еще Гамильтон предложил возможное объяснение, почему именно в этом отряде насекомых так получилось. Дело в том, что у них там очень необычная система наследования пола. 

Я не буду вдаваться в подробности, но смысл в том, что у перепончатокрылых сестры являются более близкими родственницами, чем мать и дочь. У сестер, двух пчел или ос, коэффициент родства 0,75, у них три четверти общих генов. А у матери и ее дочери 0,5, как у нас, как и у всех животных, поэтому очень сильные предпосылки для того, чтобы особь предпочла заботу о сестрах рождению собственных детей, чем, собственно, и занимаются муравьи, пчелы и так далее. Но есть еще, правда, термиты, это насекомые тоже общественные, у которых то же самое, эусоциальность, то есть рабочие особи отказываются от размножения, и у них нет этой особенности, у них дети и братья имеют R=0,5. Но у термитов принята моногамия, то есть одна самка — один самец. Что максимизирует степень родства между братьями и сестрами? В этой формуле Гамильтона R равняется 0,5. Если родители верны друг другу, один папа, одна мама, то у всех детей получается между собой R=0,5, такой же, как между родителем и ребенком. То есть здесь достаточно любого пустяка, чтобы чаша весов склонилась в сторону заботы о братьях и сестрах, а не в пользу заведения своих детей. Это все очень хорошо объясняется как раз с позиции родственного отбора. 

И, наконец, еще один совершенно четкий пример, подтверждающий мощь теории родственного отбора, состоит в следующем. Вот многоклеточный организм, ведь он когда-то образовался из содружества одноклеточных организмов, да? Клетки перестали расходиться, часть клеток — это половые клетки, они имеют возможность передать свои гены потомству, а все остальные клетки многоклеточного организма как бы альтруистически отказываются от собственного размножения, жертвуют собой, возможностью оставить свои гены в следующих поколениях ради того, чтобы небольшая часть клеток размножилась. То есть на первых этапах формирования многоклеточного организма из колонии одноклеточных это типичный альтруизм.

— Это удивительный пример на самом деле, потому что всегда как бы на подобную ситуацию мы привыкли смотреть иначе. Но на самом деле даже сама логика того, что мы обслуживаем собственные гены, тоже является некоторой, как мне представляется, формой альтруизма, то есть что сам наш организм, по сути и все многообразие сложных форм, обслуживает очень ограниченное количество клеток, которые должны дальше определенным образом передаться и трансформироваться. Каким образом эта вся история объясняет нам вообще отношения внутри подобных сообществ и такое явление, как социальный паразитизм?

— Этот пример с многоклеточными организмами я привел, чтобы объяснить, в чем проблема социального паразитизма, заодно и показать мощь теории родственного отбора. В течение эволюции было много попыток создать многоклеточный организм из множества одноклеточных, мы сейчас видим в природе некоторые промежуточные формы. Но есть, в принципе, два способа. Можно заставить разные одноклеточные организмы собраться вместе и построить многоклеточный организм, и некоторые бактерии, некоторые одноклеточные, более сложные организмы пытаются это делать. Но эти попытки никогда не заходили далеко. Только самые простые, примитивные многоклеточные, скажем, плодовые тела, образуются. А по-настоящему перспективным способом создания многоклеточного организма оказался другой способ, когда многоклеточный организм формируется из потомков одной единственной клетки. Клетка делится, ее потомки генетически идентичны, и они-то очень хорошо находят общий язык друг с другом и способны к альтруизму. Почему? Потому что у них R равно единице, потому что они генетически идентичны. 

А что происходит, если R меньше единицы, как в случае, когда много амеб сползается вместе и вместе строят плодовое тело? Есть такие колониальные, социальные амебы, которые живут по отдельности, а когда становится мало пищи, они выделяют специальные призывные сигнальные вещества, сползаются в кучку, образуют такой плазмодий, поползают вместе, а потом превращаются в плодовое тело, в котором часть этих амеб превращается в споры и может пережить тяжелые времена и продолжить род, но часть погибает, потому что они идут на построение ножки плодового тела и в споры превратиться не могут, то есть тут опять альтруизм. Требуется определенный альтруизм от части этих амеб.

— Правильно ли я понимаю, что размножение, то есть развитие многоклеточного организма путем размножения из первоначальной клетки, возможно в первую очередь потому, что альтруизм этих клеток обусловлен тем, что у них как бы единый генетический материал, общее R равно единице, именно благодаря этому возможно построение этого организма, потому что они готовы жертвовать друг ради друга?

– Именно так. У них нет никаких предпосылок для жульничества, для эгоизма. При R=1 с точки зрения отбора вообще абсолютно все равно, о ком вы заботитесь — о себе или о соседе: вы генетически идентичны. Если вы можете пожертвовать собой, чтобы помочь одной или двум соседним клеткам, то мутацию, склоняющую вас к такому поведению, отбор обязательно поддержит.

— Насколько человек в принципе, насколько Homo sapiens в состоянии жертвовать собственными репродуктивными функциями ради развития и усиления репродуктивных функций у другого?

— Как известно, люди сплошь и рядом этим занимаются. Если взять случаи войн, например, то это очевидно: люди берут в руки дубину или автомат и рискуют жизнью ради блага своей группы.

— Но здесь можно сказать, что определенные социальные, религиозные, идеологические, какие-то мировоззренческие паттерны определяют их подобное поведение. То есть они это делают не потому, что их биологическая природа к этому толкает, а потому что есть определенные морально-этические, религиозные, философские установки.

– Знаете, морально-этические, религиозные установки в каждом народе, в каждом племени, в каждую эпоху свои и разные, а воюют все и воевали всегда. Люди в Каменном веке отчаянно кроили друг другу черепа дубинами, и это было с незапамятных времен. То есть это дает веские основания предполагать, что склонность к враждебному отношению к чужим ради своих, склонность рисковать жизнью и здоровьем ради того, чтобы помочь своим, набив морду чужим, такое поведение, которое называется парохиальным альтруизмом, — оно почти наверняка прописано в наших генах, грубо говоря. То есть гены, повышающие вероятность того, что мы быстро и легко научимся такому поведению, конечно, отбирались. Это эволюционно обусловленная склонность, она у нас очень сильно развита. Делиться на своих и чужих, а потом жертвовать жизнью и здоровьем ради своих, нанося вред чужим, типично для Homo sapiens в высшей степени.

— То есть, в принципе, националистическое поведение абсолютно типично эволюционно?

— Оно самое простое, самое примитивное для Homo sapiens, этому не надо учиться: вот эти в серых шкурах — свои, а те в желтых шкурах — чужие, за этих надо умирать, а тех надо убивать — это самая примитивная наша человеческая психология, которой почти учиться-то и не надо. И поэтому так легко толпу склонить к такому поведению: мы — свои, они — чужие, вперед, круши.

— А вообще есть исследования или есть какие-то факты относительно распространенности альтруизма, альтруистического поведения у гоминид? То есть отличался как-то, условно говоря, австралопитек от неандертальца, неандерталец от Homo sapiens и так далее?

— У нас нет генетических данных по ранним гоминидам, никаких генетических данных нет, мы только знаем, что вот уже Homo erectus ранние, жившие 1,8 миллиона лет назад… Древнейшие четкие признаки альтруизма, такого поведения, нетипичного для обезьян, — это череп беззубого старика, который найден в Грузии, грузинский человек (Homo georgius), это переход между habilis и erectus. Беззубый старик или, скорее, старушка, которая, потеряв все зубы, еще долгое время жила (после потери зубов лунки заросли), соответственно, ее кто-то кормил, ее кормили сородичи. Вот это такой чисто человеческий альтруизм, поведение, другим обезьянам не свойственное или свойственное в меньшей степени. То есть, видимо, уже на ранних этапах, где-то 2-3 миллиона, может быть, 4 миллиона лет назад, у нашей гоминидной линии тенденция к взаимопомощи своим в пределах сплоченной группы уже получила развитие. Видимо, в связи со сменой образа жизни, с тем, что наши предки начали жить в саванне, охотиться на крупную дичь, или они сначала были падальщиками, все эти стратегии требуют более высокой кооперации, чем тот образ жизни, который ведут, скажем, шимпанзе, хотя у них кооперация тоже есть. опубликовано 

 

Александр Марков, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН, профессор РЭШ, заведующий кафедрой биологической эволюции Биологического факультета МГУ

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: postnauka.ru/talks/25926

Как растения растут в состоянии невесомости?

Поделиться



Гравитация неотъемлема для всех организмов на Земле. Она влияет на каждый аспект нашей физиологии, поведения и развития — независимо от того, что вы такое, вы развиваетесь в среде, которая тесно уходит гравитационными корнями в землю.



Но что произойдет, если вы откажетесь от привычной среды и окажетесь в ситуации за пределами эволюционного опыта? Биологи, выращивающие растения в лаборатории, частенько задаются таким вопросом. Эксперименты начинаются на Земле, но постепенно переходят в космос. Что может быть новее для растения, чем условия микрогравитации в космосе?

Изучая, как растения реагируют на жизнь в космосе, мы можем узнать больше о том, как они приспосабливаются к изменениям окружающей среды. Растения не только имеют важное значение для земной жизни; они также могут быть важными для нашего освоения Вселенной. Пока мы готовимся к будущей колонизации, нам важно понять, как наши растения могут приспособиться к жизни на других планетах, ведь именно они могут стать неизменным источником еды, воды и воздуха для будущих колонистов.

Таким образом, даже пока мы находимся на земле, на борту той же Международной космической станции исследования идут полным ходом. Они уже преподнесли нам несколько сюрпризов на тему роста в условиях микрогравитации и изменили наше мышление о росте растений на Земле.

Учиться безмятежности растений



Растения хорошо подходят для изучения экологической напряженности. Поскольку они торчат в одном месте — биологи называют такие организмы сессильными — растениям приходится с умом подходить ко всему, что окружающая среда им преподносит. Переехать в более удачное место не получится, изменить окружающую среду тоже.

Однако растения могут изменить «внутреннюю среду», и растения — мастера по манипуляциям со своим метаболизмом, который помогает им справиться с перетурбациями окружения. По этой причине мы и используем растения в своих исследованиях; мы можем рассчитывать на них как на чувствительных репортеров экологических изменений, даже в относительно новых условиях вроде космического полета.

Людям было интересно, как растения реагируют на космический полет, ровно с того момента, как у нас появилась возможность туда отправиться.

Пока на Земле изучают растения, сами растения находятся в космосе

Космический полет требует специальных камер для роста, специальных инструментов для наблюдения и сбора образцов и, конечно, специальных людей, которые позаботятся о проведении эксперимента на орбите.



Типичный эксперимент начинается на Земле в лаборатории с высадки спящих семян арабидопсиса в чашках Петри с питательным гелем. Этот гель (в отличие от почвы) держится на месте в невесомости и предоставляет растению необходимую воду и питательные вещества. Эти растения затем оборачиваются темной тканью, доставляются в космический центр Кеннеди и загружаются в капсулу Dragon на вершине ракеты Falcon 9, которая летит на МКС.

После стыковки астронавт загружает чашки в оборудование для выращивания растений. Свет стимулирует семена раскрыться, камеры постоянно записывают процесс всхода ростков, и в конце эксперимента астронавт собирает 12-дневные растения и сохраняет их в консервационных тубах.

По возвращении на Землю мы можем сколько угодно экспериментировать с сохраненными образцами, изучать их уникальные процессы метаболизма, которые протекали на орбите.

Собирая плоды



Одно из первых, что мы обнаружили, так это то, что некоторые стратегии роста корней, которые, как мы полагали, требуют гравитацию, не требуют ее вообще. В поиске воды и питательных веществ растения отращивают корни, отправляя их в места поблизости. На Земле гравитация является важным «указателем» направления роста, но растения также используют прикосновения (представьте кончик корня как чувствительный палец) для навигации вокруг препятствий.

В 1880 году Чарльз Дарвин показал, что когда вы выращиваете растения вдоль наклонной поверхности, корни растут из семян не прямо, а скорее отклоняются в одну сторону. Эта стратегия роста называется «перекосом». Дарвин предположил, что причина тому — сочетание гравитации и касания корней — и 130 лет все остальные тоже так считали.

Но корни выросли с перекосом и без гравитации. В 2010 году мы увидели, что корни растений, выращенных на МКС, преодолели весь путь по поверхности чашки Петри с идеальным перекосом корней — без какой-либо гравитации. Это было сюрпризом. Очевидно, не гравитация стоит за паттерном роста корней.

У растений на МКС есть второй потенциальный источник информации, от которого они могли отталкиваться: свет. Мы предположили, в отсутствие силы тяжести, которая могла бы указать корням расти в направлении «прочь» от листьев, свет играет большую роль в ориентации корней.

Выяснилось, что да, свет очень важен, но не только свет — должен быть градиент интенсивности света, тогда он будет выступать в качестве ценного руководства. Представьте его как хороший запах: вы можете с закрытыми глазами найти на кухне источник запаха, если духовка с печеньем только открылась, но если весь дом будет в равной степени утоплен в аромате шоколадного печенья, вы вряд ли его найдете.

Настройка метаболизма на лету

Светящиеся растения позволяют нам узнать, какие гены активны, поэтому мы можем сказать, какие белки производятся.



Мы нашли ряд генов, вовлеченных в производство и реконструкцию клеточных стенок, которые по-другому экспрессируются у выращенных в космосе растений. Другие гены, чувствительные к свету, — которые обычно экспрессируются в листьях на Земле — экспрессировались в корнях на МКС. В листьях оказались репрессированы многие гены сигнализации фитогормона, а гены, отвечающие за защиту от насекомых, оказались более активными. Эти схемы генов и белков кое о чем сообщают: в условиях микрогравитации растения ослабляют клеточные стенки и вырабатывают новые способы чувствовать окружение.

Мы отслеживаем изменения экспрессии генов в режиме реального времени, отмечая конкретные белки флуоресцентной меткой. Растения с добавлением светящихся флуоресцентных белков могут «рассказывать» о том, как реагируют на свое окружение. Такие инженерские растения выступают как биологический сенсор — «биосенсор», если коротко. Специальные камеры и микроскопы позволяют нам наблюдать за тем, какое применение растение находит этим флуоресцентным белкам.

Взгляд из космоса

Такого рода исследование дает нам новое понимание того, как растение воспринимает и реагирует на внешние раздражители на фундаментальном, молекулярном уровне. Чем больше мы узнаем о том, как растение реагирует на новые и экстремальные условия, тем больше мы знаем о том, как растение будет реагировать на изменение условий и здесь, на Земле.

Конечно же, наши исследования в этой области вносят вклад в коллективные усилия по выведению биологии за пределы планеты. Тот факт, что гравитация не так важна для растений, как мы когда-то считали, это приятная новость для перспектив разведения культур на других планетах с низкой гравитацией и даже на кораблях вообще без гравитации. Люди готовы покинуть планету, и когда мы покинем орбиту Земли, будьте уверены, с нами будут растения.опубликовано 

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: hi-news.ru