2diesel

2diesel

В этом аккаунте можно найти интересные статьи на научные и околонаучные темы. Основа статей - видеолекции известных учёных и публицистика.
Пикабушник
Дата рождения: 11 ноября 1987
поставил 661 плюс и 336 минусов
отредактировал 0 постов
проголосовал за 0 редактирований
Награды:
10 лет на ПикабуПопуляризатор наукиболее 1000 подписчиков
160К рейтинг 9857 подписчиков 185 подписок 302 поста 117 в горячем

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1)

В XII веке самый крутой сборник лекарств включал более 1000 рецептов. К несчастью для средневековых больных, лишь мизерная часть из этого списка работала по назначению, в основном благодаря опиуму и его обезболивающему действию. Остальные рецепты... там было что-то типа смеси крокодильей крови и масла из жестоко замученного щенка, порошков из драгоценных камней, перьев и прочей жуткой средневековой чепухи.

Думаю, любой из вас смог бы стать успешным составителем такого сборника, главное понять принцип "подобное лечить подобным", и рекомендовать, например, натирание смесью гладких червей для избавления от избыточной волосатости. Пациент видит логику и понимает лечение, что ещё нужно для успеха?

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(на фото больному дают какое-то бесполезное средневековое лекарство)

После выпуска этого сборника прошло больше 800 лет. Заглянем в любую аптеку #прямосейчас:

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост
История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

Как вы думаете, сколько лекарств на фото реально работают?

Ииииии по аналогии со сборником XII века, по настоящему эффективны лишь лекарства содержащие парацетамол. Всё остальное за редким исключением является фуфломицинами, то бишь лекарствами, эффективность которых не доказана по мировым стандартам или не доказана вообще никак.

Нынче на витрине уже не найти средств с крокодильей кровью, зато есть Оцилококцинум (за правильность написания не ручаюсь), якобы произведённый из печени барбарейской утки, в реальности на 100% состоящий из сахара. Раньше такие разведённые до бесконечности средства называли гомеопатическими. Однако прогресс не стоит на месте, и теперь они фигурируют в списках ещё и как релиз-активные.

Смысл тот же - разводим вещество до такой концентрации, чтобы во всех произведённых таблетках не осталось ни молекулы действующего вещества, добавляем сахар и продаём за 500 рублей. Для объяснения бессмысленности этих манипуляций и гомеопатии в целом обычно приводят такой факт: по теории вероятностей, в любом стакане воды молекул из мочи Гитлера больше, чем молекул действующего веществ во всех произведённых гомеопатических препаратах.

Оправдывая лечение сахаром, гомеопаты утверждают, что молекулы воды запоминают свойства других молекул, поэтому гомеопатические лекарства якобы работают без действующего вещества. К сожалению, память воды в опытах никак себя не проявила. Тем не менее, аптеки изобилуют гомеопатическими средствами, они даже входят в списки рекомендуемых Минздравом.

Чтобы понять, как мы вдруг оказались в лекарственном средневековье, предлагаю сначала разобраться, кто такой вообще этот ваш МЕДИЦИНА.

Бог Тот и его клизма

Достоверно известно, что профессиональная медицина и профессия врача были у древних египтян. Они начали применять в рецептах точные дозировки, а обезболивающие на основе каннабиса и опиума реально помогали снять боль. Также они пытались лечить раны, прикладывая заплесневелый хлеб, то есть использовали пенициллин за 2500 лет до его открытия.

Впрочем, параллельно врачи применяли заклинания от злых духов. Одно другому не мешало, главное что пациент уходил довольный. Кстати, сейчас вместо заклинаний используют гомеопатию. По сути смысл тот же.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(ряд ритуалов, обозначенных как "Путь к здоровью")

Делая мумий, египтяне неплохо изучили внутренности и примерно понимали, кто и за что в организме отвечает. Однако в отдельных вопросах сильно ошибались. К примеру, мозг считался всего лишь органом для выработки слизи в носу и при мумификации его безжалостно вычёрпывали из черепной коробки.

Теоретическая база тоже вполне себе имелась. Болезни случались из-за гнилостных субстанций уиду, которое следовало устранить из организма слабительными. Причём слабительными лечили и запор и, что парадоксально, понос. Для профилактики болезней советовали периодически пить рвотное и слабительное, окуривать анус (надо же злых духов как-то изгонять 🙄) и конечно же делать клизмы. Искусство применения клизм египтянам по легенде передал бог Тот, спустившийся в образе ибиса и прочистивший себе с помощью клюва и воды кишечник.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(на фото волк из "Красной шапочки" дарит Тоту большой глаз)

Если провести аналогию с современностью, всё это очень напоминает борьбу с мифическими токсинами в организме. Хотя никакие исследования нигде и никогда не подтверждали пользу детоксов при отсутствии пищевого отравления, идея об очистке организма от всякой бяки настолько естественная и простая для понимания, что имела успех во всех цивилизациях во все времена.

Авторитеты VS Эксперимент

Практически параллельно медицина развивалась в Древней Греции. И там с медициной приключилась беда. Просвещённое древнегреческое общество сильнее всего ценило философов, а лучшим способом узнать истину считалось логическое рассуждение. Причём ценилась любая логика, даже не подкреплённая опытом и наблюдениями. Так, известный всем товарищ Гиппократ путём рассуждений с толикой наблюдений вывел гуморальную теорию - принцип соединения в организме 4-х сущностей: крови, флегмы, жёлтой и чёрной желчи. Их баланс в теории и определял здоровье человека. Хотя в реальности существовали лишь два вида гумора - кровь и жёлтая желчь.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(одно из сохранившихся фото Гиппократа)

Кровь жидкая и горячая? Значит будем лечить лихорадку кровопусканием, ведь судя по повышенной температуре она в избытке. Сам Гиппократ рекомендовал выпускать кровь пациенту до тех пор, пока он не потеряет сознание.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(фото кровопускания, V век до н.э.)

Но проблема была не только в философах. В Греции, и позже в Древнем Риме, существовало табу на прикосновение к трупам. Если прикоснулся, надо идти на долгий и сложный обряд очищения. Поэтому вскрытия человеческих тел не производились. Во II веке ведущий врач того времени Гален написал множество пособий по анатомии, вскрывая исключительно животных: например, в учебниках по человеческой анатомии можно было найти рисунки лошадиной матки и щитовидного хряща свиньи.

По учебникам Галена учились вплоть до XVI века. А когда находились несоответствия, их обычно объясняли изменениями в человеческом теле, произошедшими за тысячу с лишним лет. В авторитетах традиционно не было принято сомневаться, поэтому медицина как наука развивалась крайне медленно. Проверить эффективность лечения на практике? Сто плетей этому сомневающемуся господину...

Когда прогресс настолько медленный

Средневековье можно смело ставить на перемотку. Несмотря на отдельные подвижки по некоторым направлениям, врачи по большей так же философствовали, читали античные учебники и руководствовались принципом "в любой непонятной ситуации пускай кровь".

Даже в XIX веке немецкий психиатр Генрих Нейман на полном серьёзе практиковал следующее лечение: “Больного следует посадить на смирительный стул, привязать, сделать кровопускание, поставить на голову 10 пиявок, обложить тело ледяными полотенцами, вылить на голову 50 ведер холодной воды и дать хороший прием слабительной соли”.

Сколько людей умерло от такого замечательного лечения можно только догадываться. В исторической летописи не всегда сохранялись подробности, однако можно с большой долей уверенности можно утверждать, что некоторым знаменитым историческим деятелям традиционные способы лечения не пошли на пользу:

  • Король Англии Карл II скончался после инсульта и потери 700 миллилитров крови в результате лечения, врачи проводившие кровопускание благоразумно сбежали из страны.

  • Лорд Байрон предположительно болел энцефалитом и умер после нескольких сеансов кровопускания.

  • Президент США Джордж Вашингтон долго болел простудой и различные врачи выпустили ему суммарно 2 литра крови (из 4 имеющихся), организм президента не вывез.

  • Наполеон после интенсивного кровопускания выжил, но стал после этого называть медицину “наукой убийц”.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(смерть Джорджа Вашингтона, процесс кровопускания в кадр не попал)

Чтобы медицина стала эффективной для лечения инфекций, она должна была пройти несколько этапов, и первые два очевидно таковы:

  1. Открытие микроорганизмов в целом (фактически 1695 год)

  2. Обнаружение связи между микроорганизмами и болезнями (впервые в 1860-х годах)

На меня больше всего производит впечатление разрыв в 200 лет между этими событиями. Туда вместились десятки крупных эпидемий и сотни миллионов людей, погибших без или от лечения. Да, некоторые области науки прогрессировали чрезвычайно быстро, однако микробиология как наука только зарождалась, поэтому инфекционные болезни лечили как попало и чем попало.

Если же оставить микроорганизмы чуть в стороне, то одно из наиболее значимое событие в медицине случилось в XVIII веке, и положил ему начало корабельный врач по имени Джеймс Линд.

Открытие, о котором никто не узнал

Цинга это кошмар средневековых моряков. В продолжительных плаваниях у них на коже появлялись пятна и язвы, распухали и кровоточили десны, выпадали зубы; раны переставали заживать, и вновь открывались ранее зажившие (даже шрамы 50-летней давности). Неврологические симптомы - невероятная слабость и упадок сил. Смерть приходила внезапно, иногда при попытке встать или повернуться на другой бок.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(моряки, больные цингой)

По примерным расчётам из-за цинги в XVI–XVIII веках, то есть за три столетия, погибли около 2 миллионов человек: в основном заключённые, моряки и солдаты.

Что о цинге думали ведущие умы?

Знаменитый голландский врач Эгленус утверждал, что цинга послана нам богом за грехи мира. Заметьте, это не какой-то инстаблогер псих, а уважаемый и влиятельный специалист того времени.

Другой его коллега Бургаве придерживался более прогрессивной идеи: он считал что опухшая селезёнка не даёт выхода черной желчи, которая накапливается и отравляет организм.(Ничего не напоминает? Гиппократ, гуморальная теория, V век до н.э.?...) Далее эта идея эволюционировала в гнилостную теорию, в которой причиной цинги стали считать защелачивание непереваренной пищи. Соответственно морякам так же настойчиво, как и безуспешно, давали все возможные кислоты.

Все, кроме аскорбиновой 💁‍♂️💁‍♂️💁‍♂️

Сейчас мы знаем, что причина цинги - дефицит витамина С. Напомню, витамины это жизненно важные вещества, которое организм не умеет производить сам. Конкретно у витамина С несколько функций, одна из которых участие в синтезе коллагена, главного строительного белка в организме.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

Людям с этим витамином в некотором смысле не повезло. Практически все животные могут вырабатывать витамин С (даже котики синтезируют его в своей печени), однако приматы, к которым относимся и мы, в синтез витамина С вообще не умеют. Потому что около 60 млн лет назад ген, отвечающий за это, безвозвратно утратился из-за мутации. В итоге неспособность синтезировать аскорбиновую кислоту закрепилась во всей популяции приматов и передалась по наследству нам, человекам.

Обезьянам в целом норм - они пока что не догадались, что можно построить корабль и уплыть на другой конец света, чтобы уничтожить местных приматов. Однако нам, наиболее продвинутым из приматов, неспособность синтезировать витамин С доставила ряд неудобств.

Теперь непосредственно к истории: в 1744 году к берегу Англии подошёл Линейный корабль Королевского флота “Центурион” с грузом захваченного у испанцев серебра и личным составом в количестве ~500 человек. И всё бы ничего, но изначально из гавани вышли 8 кораблей с 2 тысячами человек. Из пропавших кораблей ни один не был утерян в бою, или из-за шторма. Их пришлось оставить по причине гибели личного состава от цинги.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(типичный британский линейный корабль)

Проблемой заинтересовался 28-летний хирург Джеймс Линд. Спустя три года, он ушёл в плаванье на судне Солсбери в качестве корабельного врача. Он заранее подготовился к появлению болезни. Когда 400 моряков слегли с цингой, Линд осуществил одну потрясающую штуку: отобрал двенадцать моряков с максимально похожими симптомами, разделил их на шесть групп по два пациента в каждой, разместил рядом и обеспечил им одинаковые уход и питание. И ДАЛ КАЖДОЙ ГРУППЕ РАЗНОЕ ЛЕЧЕНИЕ!

Середина восемнадцатого века, человечество делает первую попытку сравнить эффективность лечения в контролируемом клиническом эксперименте...

Одной из групп под названием "моряки, которым повезло" Линд давал цитрусовые, другим, - всякую лабуду, рекомендуемую лидерами мнений: яблочный сидр, уксус, эликсир, морскую воду (к слову, оптимальное лекарство с точки зрения доступности и дешевизны, поэтому на него возлагались большие надежды) и какое-то сложное средство из 10 компонентов. Итог был впечатляющий - пациенты, поедавшие апельсины с лимонами, поправились буквально за неделю и даже вернулись к работе. Остальные практически ничем не отличались от группы "прочий личный состав", которая не получала лечения.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

(Джеймс Линд. Очень хороший и весёлый человек человек. Характер общительный. Не женат)

Легко представить, какой это произвело фурор. Слухи о волшебном лечении многновенно разнеслись по стране. Матросы английского флата стали регулярно получать цитрусовые, в результате смертность от цинги упала практически до нуля. Джеймс Линд вернулся на берег героем, и его тут же назначили на должность главного врача королевского фло... *звук пластинки, с которой съезжает игла*

То есть так должно было случиться. Но не случилось. В реальности работу Линда просто проигнорировали. Для начала, она противоречила теориям и методам лечения, которых придерживались более влиятельные врачи, а автор теории очевидно был наглым выскочкой, который покушался на их авторитет. Плюс ко всему, цитрусовые были для Англии дефицитным и дорогим продуктом. Этих причин медицинским чиновникам оказалось вполне достаточно, чтобы вообще не рассматривать такой метод лечения цинги.

В дальнейшем Линд ушёл в самостоятельную врачебную практику. Продолжая начатое, он пытался лечить больных цингой концентратами из цитрусовых. Однако после обработки они теряли почти весь витамин С и не оказывали эффекта свежих фруктов. Со временем Линд и сам разочаровался в своей теории и больше никогда не возвращался к придуманному им же экспериментальному методу с группами, получающими разное лечение. Только через 50 лет и десятки тысяч жизней, унесённых цингой, звёзды сложились так, что главным врачом флота стал правильный человек по имени Гилберт Блейн. Он смог обосновать руководству использование лимонного сока и цингу на флоте победили.

Сам витамин С в чистом виде смогли получить только в 1932 году, спустя ещё 150 лет.

Это история о том, что привычные и простые принципы доказательной медицины, например проверка эффективности лекарств опытным путём, вовсе не такие очевидные, как может показаться. Большую часть времени человечество блуждало в потёмках. Врачи прописывали грецкие орехи от головной боли, потому что они по форме напоминают мозги и пускали кровь, потому что здесь так принято. Далеко ли ушла современная медицина? Об этом поговорим в продолжении.

_________________

Если вопрос вам интересен, крайне рекомендую книгу "0,05. Доказательная медицина от магии до поисков бессмертия" за авторством Петра Талантова, по мотивам которой написан этот пост.

История медицины или Почему не стоит покупать лекарства от простуды (ч. 1) Ученые, Исследования, Наука, Научпоп, Медицина, Доказательная медицина, Гомеопатия, Длиннопост

Подписывайтесь на сообщество Наука | Научпоп, следующие посты буду выкладывать здесь. Жмите на колокольчик или что там нынче актуально? Я немного отстал от жизни.

Показать полностью 13

Новый научпоп формат #1

Сначала грустная новость - развёрнутых обзоров научных тем и книг в старом формате уже не будет. Предыдущие начинания превращаются в будущие. Потому что на них уходит слишком много времени, и этого времени у меня теперь нет.  Парам-парам-пам. Фьють!

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Но! Можно же всех переиграть и сделать формат, который будет подходить конкретно мне - по временным затратам и вообще. А за основу возьму великолепный проект Всенаука, в рамках которого эксперты составили список из 50 научно-популярных книг, и выкупили их у издателей на деньги созданного тут же фонда.

То есть теперь каждый может скачать эти книги совершенно легально и бесплатно. Причём сразу одним архивом, ну не прелесть ли?

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Я со своей стороны постараюсь прочитать все книги из списка и сделать на каждую экспресс-обзор. Только он будет не в формате рецензии, или, как обычно, в переработанном кратком изложении. Нет, это будет скорее клиповый формат - набор интересных фактов, коротких выдержек из разных глав. В общем, что-то лайтовое, в духе времени.

Первый обзор и первая книга - "Астрономия" за авторством Владимира Сурдина.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

#1. ТРАЕКТОРИЯ ЛУНЫ

Все мы знаем (знаем же?) из школьного курса, что Луна вращается вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца. Поэтому задание нарисовать суммарную траекторию Луны кажется простым. Получаются либо завитушки:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Либо что-то волнистое:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Сейчас будем разбираться, какой из вариантов правильный.

Точно не первый - скорость вращения Земли вокруг солнца 30 км/сек, а Луны вокруг Земли - 1 км/сек. Поэтому участок с "завитушкой", где Луна некоторое время движется в противоположном направлении невозможен:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Значит вторая картинка правильная? Ведь правильная? (картинка с мемом).

Давайте проверим. Для этого с помощью закона всемирного тяготения определим, что силы притяжения Луны к Земле и Солнцу соотносятся так же, как отношение масс к квадратам расстояния до Луны (величина, равная m/R²). Подставив известные величины, получаем что Солнце притягивает наш спутник в 2.2 раза сильнее Земли.

Что это означает? А то, что участок, где траектория Луны выгнута от Солнца, невозможен:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Ибо вектор результирующей силы всегда направлен к центру кривизны траектории (с) Физика.
А на этом участке вектор направлен к Земле, это означает что сила притяжения к Земле долна быть выше, что явно расходится с фактами.

Зная это, попробуйте представить себе реальную траекторию вращения Луны вокруг Солнца, без изгибов в сторону Земли... Иииииии у вас ничего не получилось. Всё потому, что мозг с самого детства приучен к картинкам в неправильном масштабе. И даже если силы изображены правильно, всегда будет что-то типа такого:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Исходя из соотношения сил, правильней будет сказать, что Луна вращается вокруг Солнца (для любителей точных формулировок - вокруг общего центра масс) вместе с Землёй. Наша планета вносит в траекторию Луны некоторые колебания, но радиус кривизны лунной траектории всегда направлен к Солнцу:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Для маньяков - ссылка на траекторию целиком https://static.livescience.ru/luna_orbit/luna_orbit.html.

Кто-то конечно скажет, что это всё не принципиально, что дело только в масштабе и что всё равно ведь она крутится... Но лично я свой шаблон местами сломал.

#2 ГОРЯЧИЕ ПЛАНЕТЫ

Какие планеты ближе всех к Солнцу известно, наверное, всем - это наши "южные" соседи Меркурий и Венера.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Причём в этой истории с расстояниями меньше всего повезло именно Меркурию - он практически в два раза ближе Венеры подобрался к нашему светилу. Год на этой обжаренной головёшке длится всего 88 дней - в отпуск сходить не успеешь.

Но это ещё не всё. Помимо расстояния, Меркурий держит ещё один мощный козырь - способность его поверхности практически полностью поглощать и совсем не отражать всю пришедшую солнечную энергию. В отличие от него Венера, благодаря своей блестящей в прямом смысле атмосферы, успешно отражает 80% падающего солнечного света, а поглощает всего 20.

С учётом всех факторов, каждый квадратный метр поверхности Меркурия (на фото) получает в 16 раз больше солнечного тепла, чем такой же участок на Венере.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Поэтому если вам предложат сделать ставку на то, какая из двух планет горячее, ставьте всё имущество, движимое и недвижимое, на Меркурий, потому что средняя температура на поверхности его экватора достигает чудовищных... 67 градусов Цельсия???

Чта? А на Венере, говорите, 462?

Может наоборот?

А вот и не наоборот.

Теперь кто-нибудь объясните, почему планета, которая в 1,8 раз ближе к Солнцу, оказывается на 400 градусов холоднее? А если учесть среднюю температуру на полюсах Меркурия, то это какой-то кошмар, ведь там глубочайший минус. Спрашивается, куда смотрит Солнце?!

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Разгадка такова - на самом деле здесь виновата атмосфера Венеры . Да, именно та атмосфера, которая беспощадно отражает в космос 80% от световых атак Солнца. Однако она же не даёт планете остывать, постоянно возвращая и поглощая собой инфракрасное излучение от поверхности.

Тут какое дело. У нагретой планеты есть всего один действенный способ теплообмена с великим безграничным космосом - ИК-излучение. Атмосферу крепко держит гравитация, а выше атмосферы - только пустота. Классических способ теплообмена, когда горячие молекулы бьют холодных, а те начинают бегать быстрее, тоже невозможен.

Поэтому все нагретые космические тела (и даже Плутончик) фигачат в инфракрасном диапазоне во все стороны, а атмосфера, если она есть конечно, в зависимости от состава и давления, что-то задерживает и уже классическим способом передаёт обратно на поверхность. И так до тех пор, пока атмосфера не станет прозрачной для ИК-излучения, тогда оно наконец-то уйдёт и установится термодинамическое равновесие.

Собственно оно и так бы остановилось, только без атмосферы это случится при более низкой температуре.

На фото - пример аналогичного процесса на нашей планете:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Всё это называется парниковым эффектом, который у большинства ассоциируется с выбросами заводов, глобальным потеплением и Гретой.

Всё верно, у нас, землянинов, есть свой парниковый эффект, с блэкджеком и промышленностью! Однако ж у Венеры парниковый эффект эффективней нашего в 102 раза. Например, цифры на фото это приветы от парниковых эффектов каждой из планет, выраженный в градусах Цельсия.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Из-за своей невероятно горячего нрава Венера остаётся самой загадочной из ближайших планет. Исследовательский аппарат, чтобы спуститься на поверхность, должен выдержать температуру плавления свинца и давление около одной венерической атмосферы (около 100 земных атмосфер). Тем не менее обнажённые фоточки Венеры у человечества имеются, зацените:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Да, видимость не очень. Зато как атмосферно!

#3 Приливы

За приливы у нас отвечают приливные силы - и это нечно более сложное, чем просто притяжение. Самый наглядный пример, при том что его никто никогда не наблюдал, это падающий в небольшую чёрную дыру объект.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Прикол в том, что какая-то часть объекта неизбежно будет ближе к центру масс ЧД, а какая-то, соответственно будет от неё дальше. Думаю, не надо объяснять, что на ту, которая ближе, действует более мощная сила притяжения . В случае чёрной дыры - именно небольшой - разница будет настолько ощутимой, что любой объект буквально превратится в вещественное спагетти, которое потом превратится в атомарное спагетти. Приятного атомаппеттита! (и больше каламбуров богу каламбуров!)

Для такого замечательно явления даже придуман термин (внимание, ссылка на Вики) - Спагеттификация.

На нашей планете за приливные силы отвечает Луна. Она отчаянно пытается спагеттифицировать Землю с её океанами, как Чёрная дыра астронавта. Но вот беда, у Земли тоже есть гравитация, и она против такого надругательства. Как результат - два полуметровых водяных горба на подлунной и антилунной точке:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Да, распределение сил таково, что горбов два, а не один. И впадин (ведь для горбов воду надо откуда-то перегнать) тоже две.

Поэтому каждая точка Земли проходит через приливной максимум и минимум два раза в сутки, а её жители называют творящееся безобразие приливами и отливами. Причём с точки зрения Луны приливы должны выглядеть особенно интересно - под неподвижные горбы залетает вращающаяся с огромной скоростью земная поверхность.

Советую вам для небольшого перелома шаблона постараться это представить - Луна, зависнув над Землёй, чутка вытягивает в стороны океан образуя два неподвижных горба, а Земля вся такая крутится и бьётся о них своими континентами.

C точки зрения земных континентов ситуация выглядит иначе - это полуметровые водяные горбы с околозвуковой скоростью налетают на них два раза в сутки. Жертв нет только потому, что радиус кривизны горбов огромен и вода наступает постепенно.

Солнце притягивает Землю сильнее Луны, но оно дальше, и её приливные силы в два раза слабее.Когда наша звезда и наш спутник оказываются на одной линии, вода поднимается на 75 вместо 50 см, а когда они перпендикулярны - всего на 25 см.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Ещё учёные от нечего делать рассчитали, какие были приливы 3 млрд лет назад, в архейскую эпоху, когда Луна была на порядок ближе, а сутки длились всего 8 часов - получился горб высотой в 1 км. Интерстеллар отдыхает.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Кстати, именно благодаря Луне и её приливным силам происходит так называемая прецессия земной оси. Чтоб не впадать в пространные обсуждения, просто приложу гифку:

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Примерно то же самое происходит с Земной осью - раз в 26 тыс. лет она делает полный круг.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Из этого следует два важных следствия:
1) полярная звезда скоро не будет полярной,
2) эти ваши знаки зодиака полная чушь.

Вообще, в солнечной системе есть места, где приливные силы проявляют себя гораздо круче. Например, на ближайшем спутнике Юпитера Ио, приливные силы деформируют планету, разогревая её (как разогревается пластилин, если быстро мять его). Поэтому она покрыта вулканами, выбрасывающими лишнее вещество на 250-300 км вверх.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

А если заглянуть за пределы солнечной системы, можно найти ещё одно впечатляющее проявление приливных сил. На картинке пример того, что происходит когда одна звезда пролетает рядом с другой. Сверху второе тело является твёрдым и деформируется слабо, оно немного меняет траекторию и устремляется прочь. Снизу второе тело мягкое и податливое - как любая звезда - поэтому при подлёте оно вытягивается, теряет скорость и оказывается в гравитационной ловушке более массивной звезды.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

Так, за счёт приливных сил, рождаётся так любимые писателями-фантастами двойные звёздные системы, которых во вселенной чрезвычайно много.

Новый научпоп формат #1 Научпоп, Наука, Астрономия, Черная дыра, Луна, Гифка, Длиннопост

________________________________________________________
На этом всё! Если новый формат вам зашёл, то возможно это потому что он подозрительно похож на старый! Но это только потому что я на больничном и времени дофига! В дальнейшем обещаю исправиться!

PS Умная лента, изыди в окрестности небольшой чёрной дыры!

Показать полностью 23

Эволюция от молекул до человека. Введение

Этот пост как бы открывает запланированную мной серию постов об истории развития всего живого. Если в теме разбираетесь,  то тут ничего нового не найдёте, только основы основ основ, значения терминов и немного про Дарвина.


Начнём со стандартной картинки:

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Шимпанзе наш ближайший эволюционный родственник (из ныне живущих)  с совпадающим на 99% генетическим профилем. Многих эта цифра удивляет - всего 1% разницы, как так?


Дело в том, что бОльшая часть генетического кода отвечает за внутриклеточную молекулярную кухню, общую для всех эукариотов. Поэтому у нас с бананом около 50% общих генов, и эта цифра наглядно отражает тот факт, что у всех животных и растений когда-то был общий одноклеточный предок.

Но я немного отвлёкся. Словосочетание "теория эволюции" состоит из двух слов "эволюция" и "теория". Так вот, с этими словами по отдельности и соответственно с их симбиозом у многих есть непонятки.


Что такое эволюция? Это изменение чего-то во времени. В случае биологической эволюции это изменение всего живого, но не в процессе развития отдельных особей в течение жизни, а в поколениях.


То, что эволюция является доказанным фактом, мало кто отрицает в наше время. Доказательства у нас под ногами -  если в прямом смысле слова копнуть поглубже, то окажется что в древних стоях животные выглядят малость (или не малость) по другому.


Гигантские ленивцы:

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Гигантские стрекозы (тут естественно макет):

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Древние камбалы, один глаз у которых ещё не переполз на другую сторону, но уже начал:

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

А если совсем глубоко копнуть, то там всё ну совсем другое:

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Это эпоха под названием Кембрий, когда в мире животных грянул так называемый кембрийский взрыв (тут хоть отдельный пост пили, но я обойдусь ссылкой для пытливых).


В общем идея такая - виды меняются со временем, вымирают, появляются, одним словом, эволюционируют. Это и есть эволюция видов, с ней вроде как разобрались.


Теперь "теория". Тут имеет место один крайне печальный момент. В общепринятом значении теория означает "предположение". Типа у меня есть теория, что это сосед сверху тырит картофан из подъездного ящика (рил стори...). Поэтому часто можно услышать что ТЕОРИЯ ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ ТЕОРИЯ.


Однако в науке термин "теория" означает не предположение, а буквально "как это работает/устроено". По сути, перечень всех знаний о неком явлении. А вот гипотеза - это уже обоснованное предположение.


Например, теория устройства солнечной системы когда-то включала в себя гипотезы ГЕЛИОцентрического и ГЕОцентрического устройства, потом одна из гипотез подтвердилась и вошла в теорию как факт (на картинке одно из самых ранних обоснований ГЕЛИОцентрической гипотезы на основе траекторий планет).

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Причём теория НЕ превращается в закон после подтверждения, как многие думают, а по определению остаётся теорией, то есть сводом всех знаний о явлении.


Помимо прочего, любая научная теория обязана объяснять существующие факты и давать проверяемые предсказания. Это главные признаки научной теории, которые отличают её от всякой псевдонаучной ерунды. Поэтому когда всякие личности в интернете пытаются опровергать существующие научные теории, рекомендую в первую очередь спрашивать -"а какие новые проверяемые предсказания эта новая теория даёт?". Обычно этот вопрос ставит опровергателей в тупик.


Например, теория эволюции на заре своего появления давала предсказание о существовании в прошлом неких переходных форм (хотя это определение весьма условно) для всех животных, которое в итоге многократно подтвердилось, в том числе и для человека.

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Сейчас не существует вида с более подробной "летописью", чем Homo Sapiens, однако до сих пор можно услышать вопросы типа "а где переходная форма между двумя этими переходными формами?". Где-где, лежит в отложениях эпохи палеолита, лопату в руки и вперёд...

Итак, мы выяснили, что фраза "теория эволюции" означает "свод знаний о том, как работает эволюция видов".  По сути, она вмещает всё, что человечество знает о таком замечательном явлении как изменение видов во времени. А на картинке эволюция кита, как пример реконструкции эволюционных изменений на основе прекрасно сохранившихся останков:

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Основу понимания процесса эволюции видов заложил сам Чарльз Дарвин, рассказавший миру о замечательной тройке, везущей эволюционную колесницу: наследственности, изменчивости и отборе.


Жизнь и эволюция пара не разлей вода. Даже определение , которое использует NASA в задачах поиска жизни во Вселенной, звучит так -  «жизнь есть самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции». Дарвиновская эволюция это в первую очередь наследственность и изменчивость. То есть жизнь, при всём своём возможном разнообразии, сводится к химической системе, обладающей наследственностью и изменчивостью (про отбор я не забыл, он немного особняком).


Наследственность подразумевает способность организма передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. Даже если это одна молекула - а жизнь видимо началась именно с отдельных молекул - это способность создавать копии самой себя. И копия тоже будет уметь делать свои копии, ведь она копия молекулы, которая умеет делать копии. Тут всё предельно просто (на самом деле нет: статья для пытливых).

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

комикс о молекулярной эволюции, которому около 4 млрд лет


Если рассмотреть ситуацию в перспективе, сразу ясно, зачем в эволюции изменчивость, ведь не обладай жизнь этим свойством, всё так бы и остановилось на маленькой молекуле, которая катализирует создание собственных копий. И она бы спокойно копировала себя, пока пока хватает ресурсов и пока стабильна среда.


Однако если привычный ресурс кончается или как-то меняется среда, может оказаться, что молекула в новых условиях неэффективна или вовсе неспособна к самокопированию. Но неизбежные ошибки при копировании породят молекулы, которые отличаются от исходной - это и есть изменчивость. Возможно ошибка будет критической для способности к самокопированию - тогда тупик. А если нет, то возможны варианты, когда ошибка изменит структуру молекулы в стороны большей устойчивости или активности.

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

на картинке представитель молекул РНК, которые предположительно дали старт дарвиновской эволюции


Логика наследственности и изменчивости у отдельной молекулы так же применима для сложных многоклеточных организмов. Собственно, у них носитель генетической информации это тоже одна молекула, только побольше. И свойства организма сводятся не только к умению копировать свою генетическую информацию. Поэтому сценарии эволюции у них сложнее и интереснее.


Минутка познавательного: размотанная нить ДНК из всего 1 клетки нашего организма имеет длину 1,74 метра, а так как тело человека состоит примерно из 100 000 000 000 000 клеток, общая длина молекул ДНК всех клеток одного человека около 200 миллиардов километров, что примерно в тысячу раз больше расстояния от Земли до Солнца.

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Ну и про отбор, который бывает естественный, а бывает искусственный. Дарвин писал свои труды на английском, и в оригинале использовал понятия "selection" и "natural selection", то есть "селекция" и "натуральная селекция". Это и была основа его логики -  в природе происходит натуральная селекция, аналогичная по сути селекции, которую осознанно или не очень производит человек, когда выводит породы животных и сорта растений, отбирая в каждом поколении те из них, которые обладают нужным признаком.

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

В природе отбор неизбежен, потому что не бывает ничего бесконечного в нашем материальном мире (кроме последнего месяца службы в армии - прим. автора). Любой организм, даже помещённый в сколь угодно идеальные условия для жизни и размножения, в конце концов упирается в некую планку.


Даже компьютерные программы, вирусы или эмуляции, заполнив всю имеющуюся в их распоряжении компьютерную память окажутся в ситуации, когда размножаться некуда, ибо ресурс "свободная память" закончился. Тогда преимущество получат программы, которые приобретут способность стирать/освобождать занятую память для своих копий (если они, конечно, способны к дарвиновской эволюции с изменчивостью).


Ну а живые организмы сталкиваются с ограниченностью еды, территории, доступных партнёров для размножения. Всё ограничено и за всё приходится конкурировать. А ещё есть условия среды, которые бывает меняются не просто, а глобально. Причём иногда настолько резко, что эволюция просто разводит руками.

Эволюция от молекул до человека. Введение Наука, Научпоп, Познавательно, Биология, Теория эволюции, Эволюция, Чарльз Дарвин, Длиннопост

Ещё важный момент. Наличие отбора порождает понятие приспособленности особи, которое измеряется в количестве оставленного потомства. Если знаете фарзу "выживает сильнейший", срочно её забывайте, потому что в оригинале выживает именно самый приспособленный.


Причём с точки зрения эволюции неважно, за счёт чего организм оставил больше потомства (а значит копий своих генов) - за счёт хитрости, скорости, умения нравиться самкам или оплодотворения всего, что движется. Главное, что после смерти хозяина копии его генов, остаются в популяции, и чем больше их осталось, тем лучше (а кому лучше?).


Представьте, жизнь прошла эволюционный путь длиной 4 млрд лет, а некоторые гены, появившиеся в те времена и оказавшиеся наиболее эффективными, передались по эволюционной цепочке нам с вами, и трудятся на благо своих организмов и за счёт них несут свои копии дальше в историю.


Более подробно об этих 4 миллиардах лет - в следующих постах. Нетерпеливым - читать книги "Хлопок одной ладонью" Кукушкина и "От атомов к древу" Ястребова.


Мои предыдущие посты на тему эволюции:

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция

Разбираемся с теорией эволюции (ч. 1)

Разбираемся с теорией эволюции - 2. Чудесный язык дятла

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 2)

Номинация "Эволюционная перспектива"

Номинация "Эволюционная перспектива" (ч. 3)

Открытия в эволюции. Итоги 2017 года (txt version)

PS Сейчас на пикабу проходит эксперимент по поддержке авторов #comment_162454986.

Для желающих сказать "спасибо" автору в денежном эквиваленте номер карты Сбера - 4274 3200 4968 4171 или ссылка на Яндекс-кошелек - https://money.yandex.ru/to/410012168692324.

Показать полностью 13

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена

Наверняка все уже посмотрели прекрасный фильм "Пробуждение" с Робертом де Ниро и Робином Уильямсом в главных ролях.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Фильм, конечно, потрясающий, и если он вдруг прошёл мимо вас, срочно смотреть (ссылко на КП https://www.kinopoisk.ru/film/2950/).

Помимо актерской игры и режиссёрской работы, в нём примечательно и то, что сценарий фильма написан по мотивам абсолютно реальных событий. Дальше будут спойлеры, так что не смотревшие сей шедевр, можете прервать чтение и сначала его посмотреть, поверьте оно того стоит...

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение
Нью-Йорк, 1926 г. Молодая светская женщина из богатой семьи, вошедшая в историю под псевдонимом Роуз Р., ложится спать, и ей снится кошмар. Она заточена в неприступном замке. Она сама и есть этот замок, каменный, неподвижный. Когда Роуз просыпается, ее сон сбывается. Она смотрит в пустоту, в зеркало, но не может пошевелиться, не может сдвинуть с места ни тело, ни даже ум. Она как будто бесконечно скитается в собственной голове, запертая, как в стойле, в пустых, бесконечно повторяющихся цепочках мыслей. Квадратным кольцом крутится мелодия «Povero Rigoletto» из оперы Верди. Родные пытаются растолкать Роуз, но та продолжает просто сидеть и ничего не делать. Так продолжается 43 года.

Загадочную болезнь, прокатившуюся по миру в начале века, назвали летаргическим энцефалитом. Развивалась она стремительно, сопровождаясь различными нарушениями поведения, в итоге больные до конца жизни впадали в состояние "овоща". Они не могли говорить, самостоятельно есть, теряли интерес ко всему и просто лежали без движения. Сейчас мы знаем, что происходило в головах больных, потому что однажды они сами об этом рассказали.


Всё было примерно как в фильме - в 1969 году в нью-йоркском госпитале вели существование 80 человек с диагнозом "летаргический энцефалит", когда молодой невролог Оливер Сакс (в фильме его играет Робина Уильямс) заметил, что некоторые симптомы летаргического энцефалита похожи на болезнь Паркинсона.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Поэтому он решает применить экспериментальный препарат от болезни Паркинсона - "L-Dofa", представляющим из себя предшественника нейромедиатора дофамина (сейчас продаётся под названием Леводопа).


Если вы помните свои эмоции от просмотра фильма, когда больные стали в прямом и переносном смысле просыпаться, то представьте что чувствовали свидетели и участники всего этого в реальности, когда после 40-летнего сна "овощи" за пару дней превратились в полностью здоровых людей. В том числе проснулась и Роуз, с радостью и в полном рассудке, будто и не было этих 43 лет. Она и другие проснувшиеся в деталях рассказали о своих ощущениях, так что мы теперь знаем, что происходит с сознанием человека, мозг которого полностью лишён дофамина.


Считается (хотя многие детали покрыты мраком), что летаргический энцефалит развивался после аутоиммунного (т.е. когда иммунитет атакует клетки собственного организма) поражения особой части мозга - чёрной субстанции, центрального узла системы вознаграждения.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

(Она же поражается при болезни Паркинсона, хоть и по другим причинам.)


Название системы вознаграждения не вполне отражает ее значимость для сознания и поведения. Этот отдел мозга не только «вознаграждает», но и наказывает, мотивирует, оценивает, направляет. Распределяя по мозгу произведённый дофамин, он контролирует внимание, запоминание и планирование, указывая нам, куда идти, куда смотреть, что запоминать, о чем думать и что любить.


Дофамин – это валюта мозга, которой система вознаграждения финансирует выгодные статьи мозгового бюджета, от мыслей до движений. Наверное, так и было бы правильнее ее назвать: система финансирования. Если так, то история Роуз Р. это трагический эксперимент, показывающий, что происходит, если у мозга заканчиваются деньги.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

В нормальном режиме чёрная субстанция постоянно выстреливает в мозг небольшие порции дофамина, чем обеспечивается некий базовый уровень. Однако, если с нашей точки зрения происходит что-то хорошее, дофамина выстреливается больше. Субъективно это ощущается как удовольствие, радость, удовлетворение. Физиологически - это сигнал для усиления только что сработавших нейронных связей.


То есть усиливаются именно те связи, которые привели нас с чему-то хорошему. Неважно, за что они отвечают - за физические движения, или некие мысли, в итоге эти связи после дофаминового усиления будут превалировать над остальными и определят течение мозговых сигналов в ту сторону, где наш мозг получает вознаграждение в виде дофамина.

Именно так формируются навыки и привычки, но точно так же цементируются и более абстрактные паттерны поведения.


Движения мыслей, в общем, не так сильно отличаются от движений мышц. Мозгу совсем необязательно как-то влиять на окружающий мир, чтобы вызвать выброс дофамина. Достаточно задуматься о чем-то, что раньше вызывало удовольствие. С точки зрения системы вознаграждения нет особой разницы, происходят ли события «вживую» или воскрешаются из памяти. Так что наш мозг способен стимулировать сам себя – чем он и занимается большую часть времени.


Если на минуту отвлечься от телефонов, наших карманных дофаминовых стимуляторов, то мысли по большей части либо мусолят прошлое, пытаясь найти в каждом воспоминании спрятанный дофамин, либо планируют будущее, пытаясь найти спрятанный дофамин в потенциальных возможностях...

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

И да, если вы ешё не забыли, в заголовке упоминался буддизм. Дофамин и буддизм, какая тут связь?

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

А в чем, собственно, идея буддизма? Если переводить на современный язык, человеческая природа, согласно учению Будды, ориентирована на то, чего нет, и поэтому в конечном итоге всегда страдает. Если удовлетворить одно желание – появится другое, побольше. Если решить одну проблему – появятся десять других. Поэтому единственный способ не страдать – ничему не сопротивляться и ничего не хотеть. Для этого нужно сознательно концентрировать свое внимание на текущем моменте, принимая его таким, какой он есть. В разработке этой техники концентрации внимания на текущем и состояло «просветление» Будды.


«Нирвана», эта мистическая цель практикующих буддистов, буквально означает «затухание». Будда фактически учил, что для того, чтобы увидеть свет, надо сначала потушить свечи.

Это идеально соответствует сегодняшним представлениям о механике системы вознаграждения. Удовольствие вызывается чем-то непредвиденно превышающим ожидания. Это соответствует выбросу дофамина в момент получения нежданной награды. Но через несколько повторений награда уже не будет неожиданной и дофамин перестанет выделяться. Само по себе это, конечно, обидно, но еще терпимо.


Самая же главная подлость в том, что если этой когда-то неожиданной, а теперь ожидаемой награды вдруг не поступает, то уровень дофамина падает ниже нормы. Ощущается это как раздражение и гнев, то есть страдание.


Таким образом, сам факт того, что нам во внешней среде что-то нравится, постепенно ставит нас в зависимость от этой внешней среды. Неожиданные радости, от которых нам хорошо, со временем обязательно становятся ожидаемыми потребностями, без которых нам плохо. И мы двигаемся дальше по бесконечной дофаминовой лестнице все возрастающих желаний и их удовлетворения.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

С каждым повторением события, которое когда-то приносило удовольствие, дофаминовые нейроны реагируют все меньше и меньше. Но воспоминание о былом удовольствии пока еще вызывает в них возбуждение. Это толкает нас к дальнейшим повторениям, толкает дворовых чемпионов на карьеру в спорте, а успешных бизнесменов – на расширение бизнеса. Система вознаграждения постоянно требует от нас повторения одних и тех же действий, но никогда не доводит до полной удовлетворенности, сопоставимой с первой, изначальной реакцией на приятную неожиданность.

В общем, в полном соответствии с учением Будды: удовольствие порождает желание, а желание порождает страдание. Смысл системы вознаграждения – не сделать нас счастливыми, а как раз наоборот, сделать нас неудовлетворенными.


Зачем же может понадобиться такая подлая система? На этот вопрос отвечает теория эволюция (вы же понимали, что без неё не обойдется, правда?)


Болезнь Роуз Р. и других жертв летаргического энцефалита можно назвать злой пародией на буддийское просветление. Поражение черного вещества, центральной области в системе вознаграждения, привело у них к отмиранию дофамин-производящих нейронов, а вместе с ними – способности чего-то желать и чему-то радоваться.


Роуз настолько ничего не хотелось, что она не могла даже захотеть встать или заговорить, хотя физически этому не было никаких преград, как показало ее краткосрочное выздоровление. Человек, которому не хочется вообще ничего, превращается в "овощ", несмотря на работающий в остальных отношениях мозг

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

На этом примере как раз и видно, в чем заключается смысл системы вознаграждения: она заставляет нас двигаться вперед. Нашим предкам была нужна система усиленного запоминания приятных неожиданностей, и под эту роль был приспособлен дофамин, который превращает эти неожиданности в ожидания. Древние животные не могли себе позволить довольствоваться приятными неожиданностями: любой источник пищи рано или поздно закончится, любая среда рано или поздно изменится. В эволюции побеждали те из них, кому дофамина все время не хватало, которых мучили воспоминания о приятном, потому что они никогда не стояли на месте и в итоге достигали большего. Что же касается душевного спокойствия, то без него вполне можно было жить.


Средний мозг, этот древний орган контроля за поведением, до сих пор продолжает диктовать нам волю наших предков. Но кора, автономный орган индивидуального понимания реальности, говорит нам, что это бессмысленно. «Разве я – это гены?» – спрашивает кора и стремится жить по-своему, но неизменно натыкается на дофаминовые волны страдания, которыми гены пытаются вернуть себе контроль и направить тело по стандартной программе: живи и создавай копии....

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Как же спастись от страдания? Есть ли выход из постоянного цикла желаний и зависимостей?


Буддийский вариант - избавиться от привычки постоянно думать о прошлом или будущем - крайне сложен. Это требует коренной перестройки мотивационной системы, накопленной за годы веселой и насыщенной жизни.

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение

Но есть способ проще, он заключается в обычной экономии.


Если воспринимать этот дофамин как конечный ресурс, то все встает на свои места. Можно растратить весь свой дофамин на игры в телефоне и схватки в соцсетях. Но тогда не остается дофамина на чтение книг, которые на фоне яркого, звенящего, переливающегося экрана оказываются слишком скучными.


Иногда можно бросить весь имеющийся дофамин на вечеринку века – просто надо заранее понимать, что остаток недели придется сидеть на хлебе и воде, в дофаминовом смысле. Зато если сэкономить, воздержаться от ненужных трат на суету, то настоящие радости жизни становятся еще радостнее.


Самое интересное, что это касается не только и даже не столько активных действий, сколько мыслей. Чем больше чего-то хотеть – тем больше дофамина тратится на холостое повторение приятной мысли, которая постепенно приедается и становится ожидаемой. Если человек годами мечтает о чем-то конкретном, то при достижении этой заветной мечты обычно он в лучшем случае ничего не чувствует, а в худшем – чувствует глубокое разочарование.


В долгосрочной перспективе не так важно, откуда вы черпаете счастье, – важно, как вы с ним обращаетесь. Неважно, какая у вас профессия, какая машина и сколько у вас денег. Наше поведение ведет нас в сторону повышения дофамина, но эта дорога ничем не заканчивается. Никакое целенаправленное действие не может привести к долгосрочному повышению счастья, потому что любое достижение цели ведет к появлению новой цели – человек реагирует на изменения, а не на конкретное состояние.


Если принять этот факт как данность, то становится понятно, что счастье в принципе можно найти только в процессе, а не в результате.

_____________________________________________________________________________


Данный текст написан не мной (помимо пары абзацев в начале), это отрывок из прекрасной во всех отношениях книги "Хлопок одной ладонью" нейробиолога Николая Кукушкина.


Как пишет сам автор в предисловии "...задача этой книги – взглянуть на человека одновременно изнутри и со стороны, с позиций прошлого и с позиций настоящего, с точки зрения биолога и с точки зрения философа, с точки зрения вида Homo sapiens и с точки зрения других видов: бактерий, растений, медуз, птиц. Эта книга – обо всем не-человеческом, что предвосхитило и определило все человеческое: от зарождения жизни до полового размножения, от происхождения животных до социальных инстинктов, от нейронных сетей до абстрактного мышления."


По итогам прочтения книги понял, что давно не получал такого удовольствия от науч-попа. Причём обычно я для пикабу процентов на 30-50 адаптирую исходный текст книг, а тут получилось как в том стишке про пингвина - он и так вышел хорошо (только пришлось немного сократить, полную версию само собой ищите в оригинале).


Так что в ваш список помимо фильма "Пробуждения" и/или книги "Пробуждения" крайне советую добавить "Хлопок одной ладонью".

О нейровалюте, буддизме, счастье и длинной руке гена Наука, Теория эволюции, Буддизм, Нейробиология, Биология, Познавательно, Длиннопост, Спойлер, Пробуждение
Показать полностью 11

Возможно, самое важное открытие года в вирусологии

Буквально сегодня Сычуанский университет науки и техники выложил предпринт статьи.


Перевод гуглом:

COVID-19: атакует бета-цепь гемоглобина и захватывает порфирин для подавления метаболизма гема человека
Результаты показали, что ORF8 и поверхностный гликопротеин могут связываться с порфирином соответственно. В то же время белки orf1ab, ORF10 и ORF3a могут координировать атаки гема на 1-бета-цепи гемоглобина, чтобы диссоциировать железо с образованием порфирина. При атаке будет все меньше и меньше гемоглобина, который может переносить кислород и углекислый газ. Клетки легких имеют чрезвычайно интенсивное отравление и воспаление из-за невозможности часто обменивать углекислый газ и кислород, что в конечном итоге приводит к изображениям на снимках лёгких, похожим на матовое стекло.

Важно - статус статьи предварительный, а значит она ещё ещё будет обсуждаться, критиковаться и проверяться. Поэтому статью пока что не берут на вооружение, хотя в перспективе это открытие года.


Так вот, согласно предпринту статьи, главный поражающий фактор вируса - связывание синтезируемых вирусом белков с ядром гемоглобина в эритроцитах, из-за чего они уже не могут переносить кислород.


С этой точки зрения поражение лёгких отражает степень поражения всего организма, и является частью полиорганной кислородной недостаточности, развившейся из-за испорченного гемоглобина, но не является его первопричиной.


А причина слабого воздействия вируса на детей объясняется тем, что у них преобладает детский тип гемоглобина, который устроен по-другому и вирусной атаке не подвергается.


PS Писал максимально сухим языком, ведь открытие ещё нуждается в подтверждении. Честно говоря, даже не верится, что учёные этого "слона" так долго не замечали. Но если путь атаки вируса на гемоглобин подтвердится, это будет решающим прорывом именно в лечении и спасении больных.

Дополнение в этих комментариях#comment_166200083

#comment_166201681

Показать полностью

Эволюция человека и человеческих мозгов

Эволюция человека условно началась с Сахелантропа, жившего 6-7 млн. лет назад. Почему именно с него? Просто этому виду принадлежат самые древние "прямоходящие останки". Ну а мозг сахелантропа объёмом 300 куб. см был типично обезьяний, и это прекрасно иллюстрирует его череп:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

О причинах перехода на двуногость. Современные человекообразные обезьяны вполне успешно используют прямохождение:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост
Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Однако обезьяны не делают этого постоянно - передвигаться на двух ногах им энергетически невыгодно.


Поскольку мы не можем залезть в машину времени и посмотреть, какие причины заставляли древних обезьян ходить на двух ногах, приходится выдвигать обоснованные гипотезы.


Первый факт - современные приматы встают на ноги, когда ходят по заболоченной местности, или в высокой траве. Второй факт - комплексный анализ слоя почв, в котором был найден череп сахелантропа, показал, что в то время на той местности шли непрерывные дожди.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Поэтому гипотеза "дождевой прямоходящей обезьяны" сейчас котируется выше "саванной прямоходящей".


Однако главная тема поста всё-таки не ноги, и даже не хвост, а мозг. Вот вам показательный факт: все существовавшие ранее прямоходящие приматы вымерли. Все, кроме Homo Sapiens  - примата самым большим мозгом. Значит мозг круче ног! (обязательно скажите это льву, который бежит за вами по саванне).


Предлагаю взглянуть на график увеличения объема мозга, определённый по сохранившимся и найденным черепам:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Где же сахелянтроп? А он на том же уровне, что и крайний левый нижний ромбик - а это ни много ни мало грацильный австралопитек, живущий на 3 миллиона лет позже сахелантропа. Обратите внимание - за этот период объём мозга если и увеличился, то ненамного.


Это кстати очень неочевидный момент. Кажется же вот - руки освободились, значит должен быть профит от увеличения мозга. А он, гад такой, не растёт.


Так вот, тот рост объёма мозга, который вы можете увидеть на графике в районе 2,5 миллионов лет назад возник не на ровном месте.  Как раз в это время климат в Африке сильно засушился. Исчезли леса, появились степи и многие животные, составляющие мегафауну Африки (в том числе саблезубые львы, тигры и гигантские гиены) вымерли. А их место заняли другие животные, в том числе подсуетились и наши предки австралопитеки.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Чтобы вы понимали, ранние австралопитеки хоть и были прямоходящими приматами, но оставались теми же обезьянами с маленьким размером мозга, любовью к лазанью по деревьям и растительным рационом, что видно по строению стоп, челюстей и зубов.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Освоение новых ниш обитания и новых высококалорийных типов питания, а также расширения рациона сыграло с древним австралопитеком забавную шутку - он подвергся грацилизации. То бишь у него уменьшились челюсти за компанию с жевательными мышцами (листья ведь жевать уже не надо), череп стал в целом легче.


Важный момент: вес головы у прямоходящих величина лимитированная, так как от неё зависит вертикальная нагрузка на позвоночник, которая по причинам чисто конструкторским имеет предел. А уменьшение веса головы за счёт мышц и костей как раз и дало простор для роста мозга, причём в соотношении "убывший объём кости"/"прибывший объём мозга" = 2.


И тоже для наглядности - череп австралопитека после грацилизации, то есть уменьшения объема челюстей:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

По человеческим меркам челюсть всё ещё огромна. Однако потенциал для увеличения мозга был эволюционно заложен - и реализован в Человеке умелом (Homo habilis) 2,3 миллиона лет назад.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Зубы и челюсть стали ещё меньше, костные гребни для крепления мышц практически исчезли, а объём мозга по сравнению с австралопитеками вырос аж на 100 куб. см. Но дело не только в мозге...


Кстати вы знали, что количество потовых желёз на единицу площади кожи у человека самое большое среди всех животных? Обильное потоотделение, и ещё прямохождение (что уменьшает освещаемую солнцем площадь тела), в моменты жаркого африканского полдня, давало нашим человекообразным предкам огромное преимущество в борьбе за ресурсы. Ведь все известные крупные африканские хищники в полдень имеют самую низкую активность, у них попросту нет настолько эффективных способов охлаждать тело и мозг.


А судя по тому, что Человек умелый утратил волосяной покров, мы можем предположить, что это произошло именно в связи (хотя тут вопрос неоднозначный, что из-а чего произошло) с увеличением потоотделения, которое при густой растительности скорее вредно, чем полезно.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Вероятно, именно возможность добывать пищу (поиск трупов животных, судя по всему) в то время, когда остальные хищники и падальщики прячутся от солнца и спят, позволило Человеку умелому стать настолько успешным видом. Судя ко количеству и распределению останков, Homo habilis освоили в относительно небольшие сроки огромные территории и увеличили объём популяции в разы.


Однако самой главной фишкой Человека умелого стало изготовление орудий труда - пусть это и были всего лишь камни с острым краем, предназначенные для отделения мяса от костей. Мы знаем об этом потому, что следы от соскребания мяса на костях и сами орудия труда прекрасно сохранились:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Некоторым может показаться, что камни с острым краем это слишком просто. Отнюдь! Например, самым умным современным приматам - шимпанзе - нужно 7 (семь!) лет для освоения двух камней для колки орехов. То есть берётся подходящий камень, на него кладётся орех, который разламывается ударом второго камня. Обучение этому искусству передаётся от родителей детям, и только на седьмом году они полностью осваивают навык.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Бедной обезьяне нужно держать в уме правильную последовательность действий, в котором участвует аж три предмета. Правильно выбрать камни. Использовать нужную силу удара. Если нет подходящего инстинкта, то без большой оперативной памяти тут не справиться - а она у шимпанзе самая большая среди всех млекопитающих (кроме человека, само собой).


Изготовление орудий труда сразу стимулировало рост мозга, и вот почему. Орудия труда мало того что позволяли эффективнее и быстрее добывать еду, так ещё и значительно сокращали силы на её добычу. А мозг, как известно, самый прожорливый орган - у человека при весе 2% от массы тела он потребляет в среднем 25% калорий. Поэтому без энергетической разгрузки мозг, каким бы он важным не казался, не смог бы увеличится с положительным для вида эффектом.


К примеру, шимпанзе тратит на жевание 5 часов в день (чтобы добывать калории, ты должен тратить калории!), а представитель современного племени охотников-собирателей - 1 час. Такой вот энергоменеджмент.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Показательный опыт - специально выведенная линия рыб с увеличенным мозгом оказалась сообразительнее своих обычных собратьев, но в условиях, максимально приближенным к привычным условиям обитания, проиграла им конкуренцию.


Логика тут такая - для работы мозга требовалось больше калорий, приходилось больше сил тратить на добычу еды, и её недостаток ощущался острее. Продолжительности жизни уменьшилась, также уменьшилось количество оставляемого потомства - а это главное мерило приспособленности вида (не сила и не ум, как думают многие).


В эволюционной перспективе ген, который приводит к уменьшению приспособленности, обречён на исчезновение. Собственно, поэтому в природе животные не могут отрастить себе большой мозг. С имеющимися орудиями, данными от природы - лапы, зубы итд - у них банально нет возможности получить профит от увеличения настолько прожорливого органа.


Переход на всеядность, изготовление орудий труда - всё это привело к энергетической перестройке.


А дальше всё было как по накатанной. Появился Человек прямоходящий (Homo erectus) с мощным увеличением зоны Брока. Это область мозга, отвечающая у шимпанзе за мимику - основной способ коммуникации. У человека зона Брока перестроилась и отвечает за речь - также основной способ коммуникации. Типичный почерк эволюции - не сделать что-то с нуля, а переделать (или продублировать и переделать).

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Эректусы заселили Европу вплоть до Испании и Азию вплоть до Индонезии - но север оставался непокорённым (и останется вплоть до появления неандертальцев).


Для некоторых наверно станет открытием, что параллельно с ними существовали Люди умелые и австралопитеки и ещё несколько видов специализированных прямоходящих приматов. Именно поэтому известная всем со школы и уже набившая оскомину схема эволюции человека не просто упрощена, а чудовищно упрощена.

Эволюция  человека тут представлена как линейный процесс. На самом деле это была сложнейшая схема, с несколькими видами и множеством популяций, которые обменивались генами, скрещивались, некоторые уходили в изоляцию на сотни тысяч лет, накапливали мутации, потом снова пересекались с родительскими популяциями и порождали гибриды.


Вот схема, которая упрощена умеренно - здесь пересечения видов по времени определяются длиной цветных маркеров:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Многие виды были разделены территориально и могли не пересекаться, но самые распространённые Хомо и австралопитеки существовали рядом.


Из этого кипящего генетического котла 800 тыс лет назад выделился Человек гейдельбергский (Homo heidelbergensis).

Характеризуется мощнейшим ростом зоны Брока, а также области, отвечающей на координацию рук и контроль движений, что отразилось на форме черепа в виде выступов в соответствующих местах. Приоритеты поменялись - теперь уже кость подстраивалась под форму мозга, а не наоборот.


Общий объём увеличился до 1200 куб. сантиметров, такой объём позволял планировать сложные коллективные действия, в том числе охоту, и изготавливать орудия труда, типа симметричных рубил, которые были недоступны Homo Erectus:

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

Нам оно кажется примитивным, однако современный человек, имея те же инструменты, что и гейдельбергский человек, без особых навыков даже близко не сможет изготовить нечто подобное (видео на эту тему тыц и тыц). Также в эту эпоху появились первые ритуальные захоронения - одна из основных черт любой современной человеческой культуры.


Ну а дальше из европейской популяции Homo heidelbergensis выделился неандерталец, а из африканской человек уже почти современный. И да, мы не произошли от неандертальцев, это параллельная ветвь развития. Зато мы с ними скрещивались и приобрели гены, без которых наша жизнь была бы сейчас совсем другой.


Неандертальцы заселили европейский север, и развивали свою культуру, пока туда не пришли сапиенсы... Но это уже совсем другая история.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

А по нашей теме надо отметить только один момент - около 400 тыс. лет назад появились абсолютные свидетельства массового использования огня в человеческой культуре. Что такое огонь? Это прежде всего экономия энергии, которые сильнее расходуется на холоде, и энергии, потраченной на пищеварение и жевание.


Именно в период с 400 тыс. лет назад началось решающее уменьшение челюстей, челюстной мускулатуры и зубов, благодаря чему произошёл окончательный рывок в увеличении объёмов до современных значений - 1350 куб. см. Однако у сапиенсов, при равном объёме мозга с неандертальцами, произошли и особые качественно-количественные изменения, видимо обусловленные чрезвычайно жестокой внутривидовой конкуренцией.


На фото реконструкция типичного Homo Sapiens, 27000 лет, Россия, Сунгирь.

Эволюция человека и человеческих мозгов Теория эволюции, Эволюция, Антропогенез, Наука, Познавательно, Гифка, Длиннопост

_______________________________________________________


Немного подытожим.


Мозг на определённом этапе - за счёт появления культуры изготовления орудий труда, появления речи - стал эффективнейшим и универсальнейшим инструментом приспособления к условиям среды и её резким изменениям. По скорости приспособления он превзошёл стандартный эволюционный способ, заключающийся с накоплении случайных мутаций и последующем естественном отборе, во много-много раз. Поэтому (забавный парадокс) увеличение мозга было мощно поддержано тем самым естественным отбором.


Но мозг мозгу рознь. Для абсолютного большинства организмов увеличение мозга в эволюционной перспективе (хотя бы до размеров, а точнее соотношения массы мозга к массе тела, как у шимпанзе) сложно представить чисто по физиологическим причинам. Энергетический баланс в условиях дикой природы, постоянной нехватки пищи и внутривидовой конкуренции, ставит жесткие ограничения на увеличение объёма мозга.


Впрочем, думается мне что на промежутке в сотни миллионов лет эволюция сможет удивить.

Но уже не нас.


PS Земной поклон создателям сайта http://antropogenez.ru. Любой момент, который у меня описан тремя словами, на этом ресурсе будет представлен сразу несколькими статьями. Также почти все иллюстрации и факты взяты оттуда. @Antropogenez, спасибо вам!

#comment_162287316

Показать полностью 18

Как и куда нести свет науки. Снова о теории эволюции

Делаю посты раз в год, видимо старею... Раньше было прям желание делиться знаниями - лепить всякие длиннопосты о теории эволюции, вступать в дискуссии, писать комментарии.


А сейчас, услышав или прочитав очередное "Дарвин неправ :(" или классическое "учоные всё врут!!!!" я либо промолчу, и тем самым сберегу кучу времени и нервов, либо заявлю, что по самым последним данным человек произошёл от пингвина. А сомневающихся отправлю гуглить пингвинопитека (история его происхождения тут), с прицелом на то, что цепочка URL-ов приведёт заблудшую душу на правильные сайты.

Как и куда нести свет науки. Снова о теории эволюции Теория эволюции, Чарльз Дарвин, Станислав Дробышевский, Наука, Эволюция, Длиннопост

Однако людей, которые мне не безразличны, стараюсь осторожно направить на путь истинный.  Максимально осторожно, потому что покушение на любые убеждения большинство воспринимает в штыки. Опять же, давать ссылки на полотна текста взрослым занятым людям бесполезно. Самый сильный убеждающий эффект имеют картинки, причём именно на тему эволюции человека, остальные примеры за живое не задевают.


Вот эти фотки например позволили обратить на светлую сторону как минимум двоих:


Болеющий и оттого лысый шимпанзе. Мускулатура сразу узнаётся.

Как и куда нести свет науки. Снова о теории эволюции Теория эволюции, Чарльз Дарвин, Станислав Дробышевский, Наука, Эволюция, Длиннопост

А снизу пальцы гориллы с нарушением пигментации. Ноготки и морщины на пальцах:

Как и куда нести свет науки. Снова о теории эволюции Теория эволюции, Чарльз Дарвин, Станислав Дробышевский, Наука, Эволюция, Длиннопост

Дальше, если человек является Хомо Читающим, дальнейший процесс упрощается в миллион раз, благо достойного русскоязычного науч-попа стало очень много. Александр "Эволюция человека" Марков, Ричард "Эгоистичный ген" Докинз, Нил "Внутренняя рыба" Шубин... Даже супер-стар палеоантропологии Добрышевский книги писать начал.


В общем, к чему это я.


За всё время постописательства на пикабу (пять с лишним лет, как никак) только один человек дал обратную связь - мол, спасибо, твой коммент открыл глаза мои, и узрел я лик Дарвина в сиянии небес. А есть тут ещё пикабушники, которым удалось перейти из состояния "ну это всё бред и байки учёных" в состояние противоположное? Как вам это удалось? Или может вы сами кого-то смогли переубедить - тогда делитесь методикой, вдруг кому-нибудь пригодится :)

Показать полностью 3

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция

Откуда появилось многообразие живых существ? Казалось бы, на этот вопрос в полной мере отвечает идея о точечных мутациях - случайных небольщих изменениях в генетическом коде. Заменилась одна буква в коде - и хвост стал длиннее, перескочили три буквы - и повысилась эффективность зрения. Небольшие изменения таким образом накапливаются  миллионы лет и изменяют исходные животное до неузнаваемости.

Особенно впечатляют примеры перехода вида из воды на сушу или наоборот, как это случилась с китами:

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

Даже если просто смотреть на картинку выше, с китом всё более-менее понятно. Гены, отвечающие за строение тела и метаболизм повергались мутациям. Так лапы стали ластами, изменились челюсти, кожа, обмен веществ. Однако если рассмотреть другое, более глобальное превращение, возникнут вопросы.

На картинке ланцетник

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост
Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

Ланцетник – это хрестоматийный объект, его называют живой упрощенной схемой хордового животного. Его строение очень похоже на ранние эмбриональные стадии развития позвоночных. Похожее на ланцетника животное обитало 530 млн лет назад и умудрилось оставить отпечаток в раннекембрийских отложениях на территории Китая (можно даже разглядеть жаберные щели):

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

Итак, мы имеем примитивную по строению зверушку. Вместо позвоночника у него хорда, нет полноценного мозга, челюстей, черепа, конечностей - того, чем наделены высшие позвоночные. Его место на эволюционном древе обведено красным эллипсом:

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

Это простое по строению животное, похожее на современного ланцетника, дало начало разнообразию позвоночных. От него произошли рыбы всех видов, земноводные, рептилии, динозавры/птицы, млекопитающие. Однако каждое высшее позвоночное имеет имеет на порядок более сложное строение, обусловленное геномом. Так откуда берётся сложность? Откуда появляются новые гены, задающие строение и функции органов?

Ничего удивительного в том, что "опровергатели" теории эволюции часто задают именно эти вопросы, подразумевая, что у науки на них ответа нет. А он, безусловно, есть (дальше многотекста, советую морально приготовиться).

Все животные с кровеносной системой обладают геном или генами, отвечающими за структуру молекулы гемоглобина  - молекулы, которая переносит кислород в крови.

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

В результате мутаций эффективность работы гемоглобина может меняться, повышая или понижая приспособленность его носителя. А если существует зависимость, значит её можно изобразить визуально и назвать ландшафтом приспособленности:

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

Вертикальная ось здесь показывает приспособленность вида - она повышается в зависимости от эффективности молекулы гемоглобина. По горизонтали изображены все возможные модификации гена гемоглобина (пространство последовательностей букв генетического кода).

На ландшафте выделяются холмы-максимумы, они означат что молекула в данной модификации даёт виду наибольшую приспособленность. Даже небольшие отступления от структуры снижают приспособленность, что соответствует движению вниз от вершины по склону холма.

И вот в чём проблема: чтобы ген перескочил от одной вершины холма (1) к другой (2), где приспособленность выше, он должен преодолеть долину, в которой приспособленность нулевая. Это значит, что синтезируемая молекула гемоглобина не захватывает кислород вообще или разрушается - организм с таким геном жить не сможет.

Даже просто снижение приспособленности, то есть движение по склону холма вниз, предполагает, что носитель гена в результате естественного отбора вымрет, не выдержав конкуренции. Поэтому точку 1 называют ловушкой локального максимума. Приспособленность вида в ней меньше, чем в соседних максимумах, однако естественной отбор отсечёт любые попытки выйти на более высокий холм.

Про вероятность прыжка через долину можно сказать одно - она

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

Итак, резкие скачки от одного холма к другому "запрещены" теорией вероятности. Однако существует особый тип мутаций, который буквально освобождает ген из ловушки локального максимума и даёт ему свободу двигаться во все стороны по ландшафту приспособленности. Прекрасный пример такой мутации демонстрируют ноотениевые рыбы из холодных северных морей:

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

В их крови есть белок-антифриз, который позволяет прекрасно себя чувствовать при температуре минус два градуса (у остальных рыб этот предел около нуля). Как показала расшифровка ДНК, ген антифриза произошёл от гена фермента поджелудочной железы за счёт нескольких мутаций.

Тут внимательный пикабушник спросит - как же так? Ведь ген фермента поджелудочной железы наверняка важен рыбе, а тут он сменил специализацию и кодирует уже совсем другую молекулу. Разгадка в том, что превращению гена предшествовала ещё одна мутация под названием дупликация.

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

В результате ошибки создания половой клетки (яйцеклетки или сперматозоида) исходный ген фермента удвоился и передался потомству. Поскольку фермент и так вырабатывается в нужном рыбке количестве, один из генов оказался не нужен новому организму. Теперь он открыт для любых мутаций, в том числе ведущих в долину нулевой приспособленности. А оттуда до прочих локальных максимумов рукой подать.

Любые сдвиги одной из копий по ландшафту оказались возможны, потому что естественному отбору плевать на ген, который не влияет на приспособленность. К примеру, у подземных животных по этой причине пропадает зрение, так как рано или поздно в генах, отвечающих за глаза, случаются мутации.

Сейчас настала пора вернуться к нашему главному герою - ланцетнику. Расшифровка ДНК позволила определить не только место ланцетника на древе жизни. Во-первых, компьютерный анализ выдал следующий результат - каждая из 17 хромосом ланцетника распределена в геноме человека (и всех позвоночных) в виде обрывков, рассеянным по разным хромосомам.

Во-вторых оказалось, что отдельно взятый ген ланцетника имеет в среднем 4 родственных гена в ДНК человека (четыре - запомните эту цифру). Родственные гены, или по-научному, гены-парологи - это гены, когда-то произошедшие от общего гена-предка в результате дупликации, успевшие накопить какие-то различия, но при этом сохранившие явное сходство. Цифра "4" в данном случае означает следующее - когда-то предок всех позвоночных перенёс учетверение, а точнее два последовательных удвоения всего генома.

Удвоение всего генома относится к хромосомным мутациям и называется полногеномной дупликацией. Оно происходит в результате нерасхождения хромосом при попытке клетки поделиться.

Мутация, которая изменила мир, или как на самом деле работает эволюция Наука, Эволюция, Теория эволюции, Генетика, ДНК, Длиннопост

В результате предок всех позвоночных получил то, что каждый ген у него стал присутствовать в четырех экземплярах, и это открыло свободу для эволюционных преобразований. Конечно, бОльшая часть удвоившихся генов под гнётом мутаций превратится в мусор. Некоторые по воле случая сменят специализацию (как из примера по рыб с антифризом). Однако есть типы генов, для которых удвоение принесёт пользу практически сразу.

Например, если у гена было много функций, то выше вероятность, что его копии после дупликации не будут потеряны за ненадобностью, а приобретут самостоятельную ценность, поделив между собой исходные функции или приобретя новые. Ведь многофункциональность указывает на то, что данный ген в принципе способен приобретать новые функции. Особенно легко новые функции приобретаются регуляторными генами, которые по существу являются «профессиональными переключателями», которым всё равно, активность каких генов регулировать.

Также вероятность сохранения копий резко повышена у регуляторных генов, участвующих в регуляции эмбрионального развития. Всё это прекрасно согласуется идеей о том, что позвоночные использовали дополнительную «эволюционную свободу», полученную благодаря полногеномным дупликациям, для усложнения генетических систем, управляющих индивидуальным развитием. Это во многом объясняет как сложность, так и разнообразие строения позвоночных. Вероятно, еще до дупликаций многие гены у ланцетникоподобных предков позвоночных были многофункциональными. Возможно, многие из них находились в состоянии «адаптивного конфликта», то есть не могли оптимизироваться для выполнения сразу всех функций с максимальной эффективностью. Полногеномные дупликации сняли эти ограничения и позволили копиям поделить между собой функции.

И небольшое  послесловие.

Полногеномная дупликация и дупликация генов - одни из важнейших "инструментов" эволюции. Эти мутации, образно говоря,  работают на эволюционную перспективу. Однако перспектива раскрывается только в том случае, когда геном организма наполнен многофункциональными регуляторными генами. Достоверно известно, что полногеномная дупликация случилась в эволюционной истории мечехвостов, также она часто выявляется у растений. Тем не менее взрыв видового разнообразия случился именно у позвоночных.

Возможно знаменитый кембрийский взрыв тоже произошёл в результате удвоения геномов, но эту гипотезу без машины времени проверить уже не получится...


Ну и традиционно ссылки по теме:

Ландшафт приспособленности: https://pikabu.ru/story/yevolyutsiya_belkov_4066713
О полногеномной дупликации: https://elementy.ru/novosti_nauki/432632 (см. также список внизу статьи)
О ДНК ланцетника:
https://elementy.ru/novosti_nauki/430759/Genom_lantsetnika_p...
https://elementy.ru/novosti_nauki/433370/Funktsionalnyy_anal...

Подписывайтесь на сообщество "Наука", будет ещё много интересного!

Показать полностью 11
Отличная работа, все прочитано!