224

Как связаны кролики и Парфенон?

Люди повсюду используют математику, и даже сама природа ищет математические законы. Это пост о красивой константе, найденной и человеком, и эволюцией

В 12 веке родился Леонардо Пизанский. Он стал первым крупным европейским математиком. Именно он положил начало использованию позиционной системы счисления. Проще говоря, благодаря ему мы пишем числа удобными арабскими цифрами, а не длинными рядами римских. Сравните: MMXVIII и 2018

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Вам этот математик может быть известен под именем Фибоначчи. Однажды, он поставил следующую задачу:

Некто приобрел пару новорождённых кроликов и поместил их в огороженный со всех сторон загон. Сколько пар кроликов будет через год, если считать, что каждый месяц пара дает в качестве приплода новую пару кроликов, которые со второго месяца жизни также начинают приносить приплод?

Попытаемся решить её! Так выглядят наши кролики в первый месяц — маленькие мальчик и девочка

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Во второй месяц кролики подрастают

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

В третий рождается ещё одна пара — также мальчик и девочка. Из-за того, что тут происходит, назовём это семейство Таргариенами

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

В четвёртый месяц наши первоначальные кролики рождают ещё одну пару, а малыши Дейенерис и Визерис подрастают

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Итак, сколько же пар кроликов будет через 12 месяцев? Допустим, что кролики живут в идеальных условиях — не стареют, не погибают и не свергаются другой династией

Взрослых кроликов будет столько же, сколько всего кроликов было на предыдущем шаге: так как взрослые останутся, а малыши подрастут. Запишем это:

взрослые[n] = кролики[n-1]

Детей же в новом месяцу будет столько же, сколько было взрослых в прошлом. А их, как говорит формула выше, — столько же, сколько кроликов всего в позапрошлом!

дети[n] = взрослые[n-1] = кролики[n-2]

Получаем итоговую формулу: кроликов в этом месяце будет столько, сколько их было вместе в предыдущие 2 месяца:

кролики[n] = кролики[n-1] + кролики[n-2]

То есть, нашу последовательность можно продлить на сколько угодно месяцев вперёд! Получим 1 1 2 3 5 8 13 21… Это называется последовательностью Фибоначчи. Сможете ли вы теперь дать ответ на задачу?

Красота последовательности


Оказалось, что этот ряд чисел, найденный при помощи такой абстрактной задачи, обладает очень интересными свойствами! Несмотря на то, что кролики в реальной жизни ведут себя не так, эта последовательность присутствует в природе повсюду

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Стороны прямоугольника — это числа Фибоначчи

Вот одно из её свойств. Отношение соседних чисел в ней назвали золотым соотношением. Соседние числа относятся друг к другу одинаково (чем дальше, тем точнее это приближается к одному числу, равному 1,618).

Считается, что «золотые пропорции» лучше и приятнее воспринимаются человеком. Парфенон строился с множеством архитектурных ухищрений так, чтобы выглядеть наиболее приятно. Одним из таких приёмов считается золотое сечение:

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Но самые прекрасные примеры золотого соотношения можно найти в природе. Например, раковины моллюков:

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Такая форма наиболее выгодна и выработалась эволюционно. Разберём, почему это так и ещё одно свойство золотого отношения на моём любимом примере

Растения

Представьте себя растением. Надеюсь, вам в голову пришёл могучий дуб, но для этого примера лучше представить цветок или, скажем, спиральный алоэ

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Предположим, вам только предстоит вырастить листья. Будучи очень умным алоэ, вы хотите расположить их максимально эффективно. Единственный параметр, который вам доступен — это угол, на который можно повернуть следующий лист

Разберём на примере. Первый лист можно расположить, где угодно

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Предположим, выбран угол поворота 180 градусов. Или, более просто — половина окружности, ½. Тогда второй лист будет напротив. Третий — на месте первого и так далее

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост
Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост
Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Если вы хотите быть конкурентоспособным растением, а не обнимашек, то кажется, это не самый эффективный способ. Может быть попробовать 1/3 окружности?

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Тогда будет 3 «пика» и возможность вдохновить братьев Райт.

Но похоже, что число пиков равно знаменателю дроби! Растение, знакомое с математикой, могло бы сказать, что тогда выгоднее всего использовать иррациональное число — которое нельзя представить в виде дроби. Таким числом и является золотое соотношение φ! А самым выгодным оказывается угол поворота 1/φ. Так будет выглядеть распределение листов, использующее золотое соотношение:

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

А так выглядит реальное растение!

Как связаны кролики и Парфенон? Наука, Математика, Научпоп, Фибоначчи, Золотое сечение, Человек наук, Биология, Гифка, Длиннопост

Можно поиграть с симуляцией самостоятельно

Если нравятся посты о науке и учёбе, заглядывайте ко мне в ВК и телеграм

Найдены дубликаты

+33

А ещё маленьких кроликов жестоко растянула мобильная версия сайта. По её версии кролики рождаются заблюренными и с течением жизни набираются чёткости

Иллюстрация к комментарию
+14

А знаете, что самое прекрасное? Придумать название и структуру поста, а затем найти статью, в которой ставится под сомнение, что в Парфеноне используется золотое сечение. Это не то, что хочется найти в 2 часа ночи :D

Ссылка для интересующихся, мифы о золотом сечении: http://www.math.nus.edu.sg/aslaksen/teaching/maa/markowsky.p...

Если нужно, могу сделать перевод :)

раскрыть ветку 6
+2

Ещё недавно вышло занимательное видео от Numberphile где очень наглядно показано, что любая последовательность из n=(n-1) + (n-2) идёт к золотому сечению. Последовательность Фибоначчи лишь часный случай. Начать можно с любых двух чисел, только продолжать нужно долго :)

Спасибо за пост.

раскрыть ветку 3
+1

Вот видео о растениях https://www.youtube.com/watch?v=sj8Sg8qnjOg

0

Числа Люка

0

И у них же есть более подробное видео о примере с цветами :) Доберусь до компьютера — дам ссылку

+2

Конечно делай

раскрыть ветку 1
+7

Осторожнее этот пост может вас чему то научить!!!!!!! Будте бдительны!!!!!

+3
Круто, но только там было что-то про то, что золотое соотношение стремится к какой-то конечной десятчной дроби, что неверно. Он стремится к х=(sqrt(5) + 1)/2
раскрыть ветку 1
+3

Верно, я очень грубо округлил. Спасибо за дополнение!

+1
🤣🤣🤣
Иллюстрация к комментарию
0

Очень понятная и интересная статья. И все бы хорошо, но тот момент, когда со мной заговорило растение...

0
Еще круто что 1/1.618=0.618
0
А почему выгоднее всего использовать иррациональное число?
раскрыть ветку 3
0

Так распределение листьев получается более хаотичным, без пиков, которым соответствует знаменатель дроби — ведь дробью это число выразить невозможно. Что забавно, число Пи не так выгодно — оно «не очень иррационально», потому что имеет очень хорошее приближение в виде дроби 22/7. И на картине с его использованием наблюдается 7 пиков :)

раскрыть ветку 2
0

может 22 пика?

раскрыть ветку 1
0

Все круто, вот только откуда растение знает про дроби? Шах и мат! ))

Это шутка если что, статья крутая)

0

Вспомнилось решение задачи о кроликах от Модеста

https://www.youtube.com/watch?v=HUzNeSDeAlY

Похожие посты
89

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик

Ученые находят все больше бактерий, микроорганизмов и насекомых, которые способны без вреда для себя поедать пластик, перерабатывая его или значительно ускоряя утилизацию.


Почвенная бактерия Ideonella Sakaiensis

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Впервые эта бактерия была обнаружена в Японии в 2016 году. Нашли ее на свалке, где почвенная бактерия эволюционировала и начала пожирать полимеры, в том числе термопластик полиэтилентерефталат, который применяется при изготовлении пластиковых бутылок.


Ideonella sakaiensis превращает молекулы пластика в воду и углекислый газ, разлагая цепочки PET на одиночные звенья и поедая их. Ученые проанализировали структуру ДНК бактерии и выяснили, что за уничтожение пластика отвечают всего два фермента. Первый разлагает длинные звенья полимера на мономолекулы этиленгликоля и терефталевой кислоты. Второй разлагает монозвенья на этиленгликоль и терефталевую кислоту, которые затем используются бактерией в жизнедеятельности. Процесс разложения пластика пока идет достаточно медленно: со скоростью всего 0,13 мг в день c 1 кв. см.


Ученые уверены, что добавление колоний Ideonella sakaiensis на свалки и мусорные полигоны может заметно ускорить уничтожение полимеров. Кроме того, ученые предполагают, что для переработки и уничтожения пластика можно использовать и синтетические версии ферментов, разработку и модификацию которых ведут сегодня – уже определен состав фермента бактерии для воссоздания похожей субстанции.


Бактерия Biocellection


Пока это безымянная бактерия, которую создали ученые Миранда Вэнг и Джинни Яо.

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Бактерия способна разлагать пластик на более простые полимеры и углекислый газ. Сегодня исследователи добились готовности технологии к промышленному использованию, но вопрос скорости переработки пока не решен: предположительно 1 цикл займет всего 1 сутки.


По плану ученых, одно из возможных применений – это плавучий «реактор», который будет собирать пластик в океане и перерабатывать его во внутренней емкости. «Съеденные» полимеры частично будут использоваться бактериями для питания и частично – в повторном производстве пластика или топлива.


Мучной хрущак Tenebrio molitor

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Способность личинок поедать пластик без вреда для себя обнаружилась случайно. Их просто забыли покормить, и насекомые принялись поедать собственные кормушки, по стечению обстоятельств выполненные из пенопласта.


При отсутствии другой пищи личинки большого мучного хрущака способны поедать все, в том числе пенопласт. В желудочно-кишечном тракте червя полимер превращается в биодеградируемые соединения с выделением углекислого газа. Органические соединения позднее использовались в качестве грунта, в котором выращивались растения. Исследователи предполагают, что способность переваривать пластик во многом существует из-за симбиотов – бактерий, живущих в кишечнике личинок, их действие еще предстоит выяснить. За сутки «отряд» из 100 личинок съедает 40 мг пенополистирола.


Ученые выяснили, что эти личинки, как и контрольная группа, содержащаяся на обычном рационе, окукливаются, а из куколок выходят здоровые имаго. Это означает, что, возможно, разложение пластиков не наносит вреда жизнедеятельности организма и может применяться без вреда для популяции.


Восковая огневка Galleria mellonella

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Изначально этот вид бабочек был известен как вредители: они поедают воск и способны нанести большой вред ульям. Ученые выделили фермент, который участвует в переваривании пищи, и нанесли его на полиэтилен – материал начал разрушаться, превращаясь в этиленгликоль.


Восковые огневки способны измельчать, а затем переваривать полиэтилен, выделяя биоразлагаемые фрагменты. Причем в данном случае переваривание пластика идет благодаря собственным ферментам гусениц. Установлено, что за 12 часов гусеницы «перерабатывают» примерно 92 мг полиэтилена.


Как отмечают исследователи, скорость переваривания впечатляет, ведь бактериям, у которых ранее нашли способность к разрушению полиэтилена, на это требуются недели или месяцы. Это свойство может быть использовано при совершенствовании технологий биоразложения.


Плесневые грибы Aspergillus tubingensis

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Российские ученые обнаружили эти микроорганизмы в лабораторных условиях. Автором проекта стала аспирант кафедры прикладной биологии и микробиологии астраханского университета Анна Каширская. Исследование под названием «Биологическое разложение полиуретана с помощью Aspergillus tubingensis» было проведено также учеными из международного исследовательского центра World Agroforestry Centre (базируется в Кении) и Куньминского ботанического института (входит в состав Китайской академии наук).


При взаимодействии с пластиком грибы выделяют ферменты, которые разрушают химические связи в полимерах. Источником питания для них служит полиэтилен. В ходе российского эксперимента после девяти лет нахождения в растворе дистиллированной воды, в которую опустили небольшое количество земли и неорганические соли, прочность полиэтиленового пакета снизилась на 66%.


По мнению ученых, открытые микроорганизмы позволят ускорить процесс разложения полиэтилена в несколько десятков раз, что улучшит экологическую ситуацию на планете.


Грибы Pestalotiopsis microspora

Бактерии, насекомые и грибы, которые с удовольствием пожирают пластик Экология, Переработка мусора, Пластик, Химия, Биология, Ученые, Наука, Открытие, Длиннопост

Группа студентов отделения молекулярной биофизики и биохимии Йельского университета во время экспедиции в дождевые леса Эквадора обнаружила прежде неизвестный вид грибов, который питается полиуретанами.


Из найденных микроорганизмов был выделен фермент, который позволяет им разрушать полиуретаны в бескислородных условиях.


Грибы Pestalotiopsis microspora – единственный на сегодняшний день известный микроорганизм, который может выжить, питаясь только полиуретанами, в среде с очень маленьким количеством кислорода. Это означает, что эти грибы можно помещать на дно мусорных свалок для ускорения разложения отходов.

Показать полностью 6
152

ТОП научно-популярных видео недели (06.09.20 – 12.09.20)

Здравствуйте! Это подборка самых научно-популярных видео за неделю, по версии подписчиков SciTopus.

Рекомендуем посмотреть видео с нашего канала: «Александр Соколов: про АНТРОПОГЕНЕЗ РУ, премию ВРАЛ и суд с Натальей Зубаревой | SciView».

На пятом месте «Что такое космические струны? Дефекты пространства-времени» от канала Космос просто:

Четвёртое место занял канал Упоротый Палеонтолог благодаря видео «Как молекула стала ЖИВОЙ и почему надо учить химию, а не Библию | Эволюция | Разумный замысел»:

«Переменные звезды | Цефеиды | Определение расстояний в космосе» от канала Space Room на третьем месте:

Второе место – «ТЫ НЕ ДОЛЖЕН ЭТО ОТКРЫВАТЬ [Топ Сикрет]», Utopia show:

Бонусным видео недели, по результатам голосования в нашей группе ВКонтакте, стало «В чём химичить? Курс Молодого Химика», канал Химия – Просто:

Самым популярным видео недели стало «Камни в Желчном Пузыре | Ликбез: Желчнокаменная болезнь», канал kvashenov:

Если вам интересна научно-популярная тематика, то вам может быть полезен наш полный список всех науч-поп каналов.

Показать полностью 5
78

Как скрывали радиоактивные осадки в США

Дерек расскажет, как после испытания первой ядерной бомбы проекта "Тринити", компания "Кодак", смогла раскрыть засекреченное правительством событие. И как именно удалось сокрыть от общественности мощный ядерный взрыв. Какие последствия были для населения от многочисленных ядерных испытаний в Неваде и последующего выпадения радиоактивных осадков на большей части территории страны, хотя специалисты рекомендовали выбрать другое место для полигона. Как это повлияло на частоту заболеваемости онкологией. И как можно отличить поддельное вино от оригинального, зная год сбора урожая, с помощью счётчика Гейгера. Как всплеск радиоактивных осадков в период активных испытаний в середине 20 века помогает судмедэкспертам и оценщикам картин.

2045

История угнетения. Почему нужно срочно бросить все дела и бежать извиняться за преступления предков

Автор: Юрий Деточкин.


И речь не про компенсации чернокожим в Америке за годы рабства.


Я предлагаю копнуть глубже — ко временам, когда наши далёкие прародители договорились с другими далёкими прародителями о равноправном сотрудничестве. А потом грубо предали их и превратили в рабов.

История угнетения. Почему нужно срочно бросить все дела и бежать извиняться за преступления предков Cat_cat, История, Митохондрии, Клетка, Биология, Угнетение, Длиннопост, Наука

На картинке — состав клетки типичного угнетателя.


Отмотаем на 2,4 миллиарда лет назад. Жизнь на планете уже зародилась. Сначала — как воспроизведение цепочек рнк. А там уже появились и первые одноклеточные — прокариоты. Простые клетки без ядра, очень маленькие по размеру.


И тогда же на планете был изобретён смысл жизни. Докладываю, смысл жизни — вкусно поесть и размножиться (если еды хватает). Если еды не хватает — впасть в анабиоз, дождаться еды, а затем размножиться.


Размножение это ключевой пункт. Если ты передаёшь свои гены дальше, ты выполняешь своё предназначение.


Бонус — если клетка размножается делением, то технически она не умирает. Жизнь в те времена была вечной!


Праздник испортили цианобактерии, продвинутые одноклеточные, которые изобрели фотосинтез. Они никого не трогали, питались себе обычной органикой, грелись на солнышке, потихоньку синтезировали кислород из углекислого газа. И за несколько миллионов лет так насытили океан и атмосферу кислородом, что это убило всё живое. Это был первый и самый массовый геноцид в истории.


Следом пришло глобальное похолодание на 300 миллионов лет (потому что весь метан из атмосферы окислился и парниковый эффект исчез). Планета покрылась льдом, все выжившие при кислородной катастрофе сдохли теперь. Сами цианобактерии сдохли тоже — потому что солнышка теперь ни у кого не было. Оставшаяся жизнь теплилась в редких горячих источниках на морском дне.


Люди, цените свои выбросы!


Слава богу, нашлись источники парниковых газов (может, вулканы какие проснулись). Немножко солнечного тепла стало оставаться в атмосфере, часть льдов потаяла, маятник качнулся в обратную сторону. Условия на планете изменились, выжившим одноклеточным надо было думать, что делать дальше.


Некоторые одноклеточные (аэробы) научились использовать кислород, чтобы расщеплять органику. И такой способ оказался эффективным!


В этот момент выжившие прокариоты (наши предки) пришли с предложением к аэробам.

Прокариот: «Эй, аэроб, не хочешь дружить? Залезай ко мне внутрь, я дам тебе внешнюю оболочку и защиту, буду подгонять питание, а ты знай сиди внутри меня и расщепляй органику. Хватит нам обоим, размножаться будешь внутри меня как и прежде, зато от агрессивной среды защищаться не нужно»


Предложение звучало заманчиво, некоторые свободноживущие аэробы согласились. Променяли свободу на стабильность.


И первые сотни миллионов лет всё было нормально. Наши предки прокариоты увеличились в размерах и превратились в эукариотов — полноценные клетки с ядром и кучей органелл.

Бывшие свободные аэробы стали митохондриями внутри клетки.


Живут в тепле, ни в чём не нуждаются, имеют собственную днк, делятся, когда хотят. И это вопрос — кто кем управляет? Кто тут кого поработил?


Наверное аэробы думали, что это их хитрая многоходовочка.


Со временем некоторые эукариоты стали многоклеточными. Классное изобретение — когда есть много клеток, их можно приспособить под разные задачи. Многоклеточное существо уже может захватить жгутиками побольше вкусного. А там и до движения недалеко.


И тоже всё шло хорошо, пока многоклеточные размножались делением и почкованием. И ядра клеток, и митохондрии передают свои гены дальше, все выполняют своё предназначение. Условия договора соблюдались. И как при коммунизме, никому не нужно было умирать.

Тревожный звонок прозвенел, когда каким-то многоклеточным захотелось потрахаться и они изобрели половое размножение.


Поначалу всё шло нормально — ввели два равноправных гендера.


Два существа клепают внутри себя половые клетки и выпускают их наружу. Происходит оплодотворение, клетки сливаются, дают начало новому организму.


Половые клетки были одного размера — это называется изогамия. Запомните, мы ещё вернемся к этому слову.


Наклепать половых клеток проще, чем отпочковывать целый организм — значит популяция, где практикуют половое размножение, получает преимущество.


Быстрее заселяет незанятые ниши, быстрее приспосабливается к меняющимся условиям. Эволюция у таких видов резко ускоряется.


Митохондрии не возражали — они по-прежнему сидят внутри клеток, хорошо питаются и передают свою днк дальше.


(обращаю внимание, что где-то в этот момент особи перестали быть бессмертными. Променяли вечную жизнь на эволюционный успех популяции. Так сказать пожертвовали собой ради общества)


Первоначально два пола было трудно отличить друг от друга, но со временем роли разделились. Мужик — это тот, кто производит больше посевного материала (без излишеств, без запаса питательных веществ в половой клетке). А женщина — это та, кто заботится, чтобы потомство выжило. Т.е. нужно обеспечить свою половую клетку питанием. Мужик может быть легкомысленным повесой, женщине нужно думать о том, чем кормить детей.


Проблема в том, что такое несправедливое распределение ролей закрепилось. Популяции, где мужик был безответственным производителем семени, получали преимущество перед популяциями, где царило равноправие полов.


Далее произошёл так называемый «кембрийский взрыв», когда разнообразной живности на планете стало очень много, появились хордовые, а там уже недалеко и до наших с вами предков-приматов.


Что же стало с бывшими свободноживущими аэробами (митохондриями)?


Трагедия в том, что в какой-то момент у них отняли последнее — возможность передавать свои гены дальше.


Точнее так — по женской линии митохондрии по-прежнему передают свою днк дальше.

А вот из организма мужика митохондриям один выход — смерть.

По крайней мере так у млекопитающих, я не в курсе, как с этим у остальных хордовых.

Мужская митохондрия до последнего живёт в сперматозоиде (ещё бы, она помогает ему двигаться).


Но вот сперматозоид проник в яйцеклетку — и тут происходит что-то странное — митохондрия мужика гибнет сама (первая версия) либо её съедают аутофагосомы яйцеклетки (вторая версия).


В любом случае, в зародившейся особи есть только днк митохондрий мамы.

Если вы мужик — представьте себе ужас, который сейчас испытывают ваши митохондрии. Всю жизнь они работают в темноте, при этом даже без шансов оставить потомство. Их уникальная днк сгниёт вместе с вашим трупом.


Но при этом у вас шанс оставить свои гены есть — у митохондрий такого шанса нет.

Прогрессивные люди всех стран должны срочно начать что-то делать. Возможно, подписать петицию.


Я бы предложил в ней следующие пункты:


1. Немедленно признать 2 миллиарда лет угнетения и взять на себя личную ответственность перед аэробными бактериями (митохондриями).

2. Решительно начать двигать свою половую жизнь к изогамии (когда половые клетки имеют примерно равный размер, а не различаются в тысячи раз, как сейчас)

3. Потребовать долгожданного освобождения митохондрий. Два миллиарда лет рабства — это достаточно, я считаю. Нужно отпустить митохондрии на волю, обеспечив их достаточным количеством органики в качестве компенсации.


А люди пусть съедят какое-нибудь ГМО и учатся использовать другие источники энергии. Желательно вернуться к природе и снова стать одноклеточными.


Прошу уважаемых экспертов дополнить мой список мер.


К критическим замечаниям я готов — ведь вам осознать серьёзность ситуации мешают ваши многоклеточные привилегии.


#MeToo_хондрии

#MitochondrionDNAmatters


Оригинал: https://vk.com/wall-162479647_208489

Автор: Юрий Деточкин.

Живой список постов, разбитый по темам)


А вот тут вы можете покормить Кота, за что мы будем вам благодарны)

Показать полностью
1905

Почему эволюция - это факт

Ответы на популярные вопросы креационистов о ней.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Я не буду перечислять все доказательства, многие из которых и так проходят в 11 классе. Я перечислю только те, которые отвечают на самые популярные вопросы скептиков.

"Откуда учёные вообще взяли эти миллионы лет?"


Люди с поверхностными знаниями об этой теме часто считают, что для определения возраста динозавров и прочих доисторических животных используют радиоуглеродный анализ. Они говорят, что после смерти животного радиоактивный углерод в нём распадается, и известно, с какой скоростью. Так по степени его распада устанавливают, сколько времени прошло.

Но на самом деле этот метод пригоден только для недавних ископаемых, так как данный углерод распадается относительно быстро.

Возраст динозавров обычно определяют по анализу других изотопов, например, бериллия -10. Хотя видов анализов много, их результаты сходятся на одних и тех же возрастах у одних и тех же окаменелостей. Благодаря им мы знаем, что динозавры вымерли 65 миллионов лет назад, а появились 243-233,23 млн лет назад.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Наши предки, первые млекопитающие появились 216 млн лет назад, и далее жили в тени динозавров, пока тех не убил катаклизм.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

А рыбы выползли на сушу 380 млн лет назад

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Это ископаемый тиктаалик.


"Возможно ли вообще, чтобы из примитивной обезьяны сформировался такой разумный, прекрасный человек? Или вообще из одноклеточного? Вас это не искорбляет?"


А вас не искорбляет, что когда-то вы были зиготой? Одноклеточным?

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Наш онтогенез доказывает, что превращение примитивного одноклеточного в сложное позвоночное с развитым мозгом не противоречит законам биологии.


"Почему учёные не повторят в лабораторных условиях эволюцию, если она есть?"


Учёные успешно делают это с бактериями и другими микроорганизмами.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Но размножение микробов происходит гораздо быстрее, чем у макро- животных, поэтому эволюция макро длится миллионы лет, и повторить ее в лаборатории не возможно. Однако научные факты не обязательно требуют экспериментального подтверждения. Таковы, например, многие данные астрономии и лингвистики. Есть другие виды доказательств, и у эволюции их предостаточно. Вы знаете их из школьной программы 11 класса.

"Почему животные-родители не убивали уродов с мутациями?"


Анти - эволюционисты представляют появление нового вида так: у животного родилось другое животное. Для матери оно - урод, и мать убивает/отказывается от него. Но на самом деле все происходило не так. Вот вам пример. Антилопы эволюционировали - у них удлиннились ноги.

Есть такое явление, как изменчивость - это значит, что все особи разные. Сначала за счёт изменчивости у одних антилоп ноги были на сантиметр длиннее, у других-короче. От хищников удавалось убежать тем антилопам, у которых длиннее ноги, от чего эти животные быстрее. Их потомство было длинногое, но так же с изменчивостью - у одних были ноги короче, чем у родителей, у других- длинее. Из них тоже выжили самые длинногие, их ноги были длиннее, чем у родителей.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Отбор шел в каждом следующем поколении. Миллионы лет. Так со временем у антилоп удлиннились ноги.


Нужно помнить, что изменения происходили очень долго, постепенно. Не рождается у обычной антилопы длинноногая антилопа - урод, которую мать убивает за это. Рождается антилопа с ногами на 1 см длиннее. Мать это даже не заметит.


"Почему нет никаких переходных звеньев?"


Креационисты считают, что их нет.

Многие из этих людей считают, что возможно только изменение в пределах одного вида. Вот такой пример. Кто это?

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Это козочка. Но мы вывели это существо в пределах нескольких столетий, а виды эволюционировали десятки миллионов лет. Изменения должны быть куда масштабнее. Этого достаточно, чтобы сформировались другие виды. И это доказывают переходные звенья. Вот мой любимый пример - происхождение китов.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Сильное изменение? Сильное. Наземные животные стали подводными. Вы можете проследить постепенные изменения - например, как нос перемещался на лоб. Какая между ними связь, скажете вы? А дело в том, что их возраст показывает, что именно в таком порядке они существовали. Если бог создал всех один раз, откуда эти постепенные изменения? Было много актов творения? Если это никак не связанные скелеты, то почему возраст окаменелостей говорит, что сначала был один вид, потом чуть изменившийся второй, потом чуть изменившийся третий и так далее, а не первый, и потом резко отличающийся десятый, а потом третий, и потом двенадцатый и всё в таком духе?


"Почему нет переходных звеньев-недоделок? "


Эволюция не думает наперед. Она отбирает самое совершенное существо в настоящее время. Каждый этап перехода от одного существа к другому приспособлен к жизни в его время. Например, как динозавры стали птицами. Сейчас известно, что они были теплокровными, а тероподы были пернатыми.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Учёные изучили, какие мутации и в каком порядке породили перья, но это сейчас не важно. Первый этап - перья возникли для сохранения тепла. Второй этап - для брачных игр удлиннились перья на передних лапах. Третий этап - они ещё увеличились, помогая продлевать прыжок и рулить на бегу. Четвертый этап - у древесных динозавров они пригодились для прыжков с дерева на дерево. Так они научились планировать. А потом и летать. Известно дофига переходных звеньев, но как видите, все они совершенны для своего времени. Это важнейший закон эволюции.



"Эволюция - всего лишь теория."



В простонародье слово "теория" могут употреблять в значении "гипотеза","предположение". На самом деле теория - система связанных знаний. Эти знания могут быть доказанными фактами, как в теории эволюции.



"Почему сейчас обезьяна не становится человеком?"



Начнем с того, почему предки человека стали людьми. Они были вытеснены в саванну. Адаптация к новым условиям жизни происходила за счёт развития интеллекта - с его помощью люди охотились, используя орудия, в чем им так же помогало прямохождение и свободные руки.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Остальные человекообразные обезьяны не живут в саваннах, их окружающая среда движет их эволюцию по другому пути. Каждое существо адаптируется к выживанию по-своему и не все стремятся развить именно мозг. Например, примат руконожка развила длинный средний палец, чтобы доставать им насекомых из деревьев. Вот, как она предпочла эволюционировать, чтобы выжить.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост
Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Горилла ест траву, ей не нужно охотиться.

Почему эволюция - это факт Эволюция, Биология, Наука, Животные, Антропогенез, Происхождение видов, Антилопа, Научпоп, Длиннопост

Она развила мышцы, и сможет с их помощью защититься от хищников. Зачем ей развивать мозг до нашего уровня? У нее мозг развит достаточно, чтобы общаться с сородичами. Ей этого хватает для выживания. Возможно, какой-то вид обезьян по другим биологическом причинам стремится развить мозг до нашего уровня. Но даже тогда мы этого не увидим, так как эволюция длится миллионы лет.


"Человек произошел от обезьяны или от общего предка с обезьяной?"


Не правда не первое, не второе. Человек остался обезьяной. По биологическим признакам учёные классифицируют нас как узконосых обезьян.



"Вы знаете, что переходные звенья между человеком и обезьяной - подделки?"


Существовал поддельный череп(пилтдаунский человек), которого собрали из черепов орангтутанга и человека. Но к ископаемому относились подозрительно, ведь ученые просчитали по другим черепам, как со временем череп должен был изменяться в процессе эволюции, и пилтдаунский человек в эту модель не вписывался. Фторный анализ возраста окаменелостей и генетический анализ подтвердил, что это подделка. Подделать ДНК и возраст скелетов нельзя, и остальные окаменелости успешно прошли эту проверку. Истинных окаменелостей наших предков очень много и они соответствовали прогнозам ученых. Прогнозам о том, какие переходные звенья должны быть между определенными видами и какой возраст они должны иметь. Учёные предсказали это на основе генетического древа и затем нашли данные ископаемые в соответвующих слоях земной коры. Такие же эволюционные прогнозы делали с другими животными, и они подтвержались. Это доказывает, что эволюция - факт.

Показать полностью 24
2000

Григорий Перельман: многомерная фигура

Про одного из самых выдающихся математиков современности. Григорий Перельман.

Григорий Перельман: многомерная фигура Наука, Математика, Перельман, Длиннопост

©Wikipedia

В основе курса СССР на точные науки, подготовившего почву для достижений ядерной физики, космонавтики и спортивных шахмат, лежала сильная математическая традиция. Оформившись в 1930-х, она подарила миру таких ученых, как Андрей Колмогоров, Александр Гельфонд, Павел Александров и многих других, которые преуспели в традиционных (алгебра, теория чисел) и новых направлениях математики (топология, теория вероятностей, математическая статистика). По масштабам интересов и интеллектуальных ресурсов сравниться с советской могли разве что американская и китайская школы. Но сравнением они не ограничивались: на макроуровне царица наук развивалась в противоречивой обстановке дружелюбной подозрительности. Важную роль такие взаимовлияния сыграли и в профессиональной жизни Григория Перельмана – признанного математического гения, окончательно доказавшего гипотезу Пуанкаре и решившего таким образом одну из семи «задач тысячелетия».


Сurriculum vitæ. Первые страницы


Григорий Яковлевич Перельман родился 13 июня 1966 года в Ленинграде в семье инженера-электрика и учительницы математики, а спустя десять лет у него появилась сестра – в будущем тоже кандидат (точнее, PhD) математических наук. Помимо любви к классической музыке, привитой матерью, Григорий с детства проявлял интерес к точным наукам: в пятом классе он начал посещать математический центр при Дворце пионеров, а после восьмого перешел в школу № 239 с углубленным изучением математики, которую окончил без золотой медали только из-за недостатка баллов по нормативам ГТО. В 1982 году он в составе школьной команды получил золотую медаль на 23-й Международной математической олимпиаде в Будапеште и вскоре был зачислен на математико-механический факультет Ленинградского государственного университета без сдачи экзаменов.


В вузе за примерную учебу Перельман получал Ленинскую стипендию. Окончив университет с отличием, он поступил в аспирантуру на базе Ленинградского отделения Математического института имени В. А. Стеклова РАН. В 1990 году под научным руководством академика Александра Даниловича Александрова (основоположника так называемой геометрии Александрова – раздела метрической геометрии) Перельман защитил кандидатскую диссертацию на тему «Седловые поверхности в евклидовых пространствах». Затем в должности старшего научного сотрудника продолжил работать в лаборатории математической физики института Стеклова, успешно развивая теорию пространств Александрова.


В начале 1990-х Перельману довелось поработать в нескольких уважаемых исследовательских учреждениях США: в Университете штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, Курантовском институте математических наук и Калифорнийском университете в Беркли.

Григорий Перельман: многомерная фигура Наука, Математика, Перельман, Длиннопост

©Wikipedia

Поворотной для молодого математика стала встреча с Ричардом Гамильтоном, область научных интересов которого простиралась в плоскости дифференциальной геометрии – нового направления, широко используемого в общей теории относительности. В своих работах по топологии многообразий американский ученый впервые использовал систему дифференциальных уравнений под названием поток Риччи – нелинейный аналог уравнения теплопроводности, который описывает не распределение температуры, а деформацию хаусдорфова пространства, локально эквивалентного евклидовому.


Благодаря этой системе уравнений Гамильтону удалось наметить решение одной из семи «задач тысячелетия» – по сути, разработать подход к доказательству гипотезы Пуанкаре.

Благосклонность зарубежного коллеги и столь фундаментальная проблема произвели на Перельмана большое впечатление. В то время он продолжал сглаживать углы пространств Александрова – технические трудности казались непреодолимыми, и ученый вновь и вновь возвращался к идее потока Риччи. По словам советского математика Михаила Громова, сосредоточившись на этих задачах, Перельман стал еще более аскетичным, что вызывало тревогу у его близких.


В 1994 году он получил приглашение прочесть лекцию на Международном конгрессе математиков в Цюрихе, а сразу несколько научных организаций, в том числе Принстонский и Тель-Авивский университеты, предложили ему место в штате. В ответ на просьбу Стэнфордского университета предоставить резюме и рекомендации ученый заметил: «Если они знают мои работы, им не нужно мое CV. Если же они нуждаются в моем CV, они не знают мои работы». Несмотря на такое обилие заманчивых предложений, в 1995 году он принял решение вернуться в «родной» институт Стеклова.


В 1996-м Европейское математическое общество присудило Перельману его первую международную премию, которую по каким-то причинам он отказался получать.


Помимо непритязательности в быту, пристрастия к музыке (Перельман играет на скрипке) и строгой приверженности научной этике, ученого уже тогда отличал интерес к параллельному решению сложных задач. В 1994 году он доказал гипотезу о душе. В дифференциальной геометрии под «душой» (S) подразумевают компактное тотально выпуклое тотально геодезическое подмногообразие риманова многообразия (M, g). В простейшем случае, то есть в случае евклидова пространства Rn (n отражает мерность), душой будет любая точка этого пространства.


Перельман доказал, что душа полного связного риманова многообразия с секционной кривизной K ≥ 0, секционная кривизна одной из точек в котором строго положительна во всех направлениях, является точкой, а само многообразие диффеоморфно Rn. Математиков потрясло редкостное изящество доказательства Перельмана: выкладки заняли всего две страницы, в то время как «доперельмановские» попытки решения излагались в длинных статьях и оставались незавершенными.


Доказательство гипотезы Пуанкаре, или Благодатное слияние кухни с операционной


На рубеже 19–20 веков гениальный французский математик Анри Пуанкаре увлеченно закладывал фундамент топологии – науки о свойствах пространств, которые остаются неизменными при непрерывных деформациях. В 1900 году ученый предположил, что трехмерное многообразие, все группы гомологий которого как у сферы, гомеоморфно сфере (топологически ей эквивалентно). В общем же случае, для многообразий любой мерности, гипотеза звучит примерно так: всякое односвязное замкнутое n-мерное многообразие гомеоморфно n-мерной сфере. Здесь необходимо хоть немного расшифровать термины, которыми так свободно оперировал Пуанкаре.

Григорий Перельман: многомерная фигура Наука, Математика, Перельман, Длиннопост

Электронная модель преобразования Пуанкаре – Перельмана / ©Wikipedia

Двумерное многообразие – это плоскость: например, поверхность сферы или тора («бублика»). Трехмерное многообразие представить сложнее: в качестве одной из его моделей рассматривают додекаэдр, противоположные грани которого особым образом «склеены» друг с другом – отождествлены. Именно для случая трехмерного многообразия гипотеза Пуанкаре оставалась крепким орешком на протяжении целого века. Что касается гомеоморфизма, то любые замкнутые, без дыр, поверхности гомеоморфны, то есть могут непрерывно и однозначно преобразовываться (отображаться) друг в друга и деформироваться в сферу, а вот с тором, например, такое без разрыва поверхности не пройдет, поэтому он негомеоморфен сфере, зато гомеоморфен… кружке – той самой, из кухонного шкафчика. Гомология – понятие, позволяющее строить специфические алгебраические объекты (группы, кольца) для изучения топологических пространств – считается, что общеалгебраические структуры устроены проще, чем топологические. Вот простейшие примеры гомологии: замкнутая линия на поверхности гомологична нулю, если она служит границей какого-то участка этой поверхности; гомологичной нулю является любая замкнутая линия на сфере, у тора же такая линия может и не быть гомологичной нулю.


Группы – разнообразные множества, удовлетворяющие особым условиям, – оказались крайне полезными для описания топологических инвариантов – характеристик пространства, не меняющихся при его деформациях. Очень востребованы, в частности, группы гомологий и фундаментальные группы. Группа гомологии ставится в соответствие топологическому пространству для алгебраического исследования его свойств. Фундаментальная группа – это множество закрепленных (начинающихся и заканчивающихся) в отмеченной точке отображений отрезка в пространство (петель), измеряющих количество «дырок» в этом пространстве («дырки» возникают из-за невозможности непрерывно деформировать отрезок в точку). Такая группа представляет собой один из топологических инвариантов: гомеоморфные пространства имеют одну и ту же фундаментальную группу.

Григорий Перельман: многомерная фигура Наука, Математика, Перельман, Длиннопост

Проективный образ квазизамкнутого мира квантового вакуума с многосвязной топологией Пуанкаре – Перельмана

В первоначальном варианте гипотеза Пуанкаре для трехмерных многообразий оставалась «разрешимой»: она позволяла ослабить условие на фундаментальную группу до условия на группу гомологий. Однако вскоре Пуанкаре исключил это допущение, продемонстрировав пример нестандартной трехмерной гомологической сферы с конечной фундаментальной группой – «сферу Пуанкаре». Такой объект мог быть получен, например, склеиванием каждой грани додекаэдра с противоположной, повернутой на угол π/5 по часовой стрелке. Уникальность сферы Пуанкаре заключается в том, что она гомологична трехмерной сфере, но при этом отличаться от нее в евклидовом пространстве.


В окончательной формулировке гипотеза Пуанкаре звучала следующим образом: всякое односвязное компактное трехмерное многообразие без края гомеоморфно трехмерной сфере. Доказательство этой гипотезы сулило новые возможности для моделирования многомерных пространств. В частности, полученные с помощью космического зонда WMAP данные позволяли рассматривать додекаэдрическое пространство Пуанкаре как возможную математическую модель формы Вселенной.


И вот, в 2002–2003 годах (к тому моменту тематическая переписка Перельмана с Гамильтоном уже сошла на нет) пользователь с ником Grisha Perelman с интервалом в несколько месяцев разместил на сервере препринтов arXiv.org три статьи (1, 2, 3), содержащие решение задачи, еще более общей, чем гипотеза Пуанкаре, – гипотезы геометризации Терстона. И первая же публикация стала международной научной сенсацией, хотя из-за антипатии автора к бюрократии ни одна из статей так и не попала на страницы рецензируемых журналов. Выкладки Перельмана были настолько лаконичны и в то же время сложны, что во всеобщий восторг просто не могло не вкрасться недоверие, поэтому с 2004 по 2006 годы проверку работ Перельмана проводили сразу три группы ученых из США и Китая.


Чтобы деформировать риманову метрику на односвязном трехмерном многообразии до гладкой метрики целевого многообразия, Перельман ввел новый метод изучения потока Риччи, который вполне справедливо назвали теорией Гамильтона – Перельмана. Изюминка метода заключалась в том, чтобы при подходе к сингулярности, возникающей при деформации метрики, остановить применяемый к многообразию поток и вырезать «шею» (открытую область, диффеоморфную прямому произведению) или выбросить малую связную компоненту, «заклеив» две полученные «дырки» шарами. По мере повторения этой хирургической операции выбрасывается все, при этом каждый кусок диффеоморфен сферической пространственной форме, а итоговое многообразие является сферой.


В итоге Перельману удалось не только доказать гипотезу Пуанкаре, но и полностью классифицировать компактные трехмерные многообразия. Вероятно, этого никогда бы не случилось, если бы в длинном списке отличительных черт Перельмана не значилась непоколебимая настойчивость. Бывший учитель математики, кандидат физико-математических наук Сергей Рушкин вспоминал: «Гриша начал очень много работать в девятом классе, и у него оказалось очень ценное для занятий математикой качество: способность к очень длительной концентрации внимания без особых успехов внутри задачи.


Все-таки человеку нужна психологическая подпитка, нужны психологические успехи, чтобы заниматься чем-то дальше. Фактически гипотеза Пуанкаре – это почти девять лет без знания того, решится задача или не решится. Понимаете, там даже невозможны были частичные результаты. Не доказалась теорема в полном объеме – иной раз можно опубликовать даже двадцатистраничную статью по тому, что все-таки получилось. А там – или пан, или пропал». Вечность в кармане


В 2003 году Григорий Перельман принял приглашение прочесть о своих работах серию публичных лекций и докладов в США. Но его не понимали ни студенты, ни коллеги. В течение нескольких месяцев математик терпеливо объяснял, в том числе и в личных беседах, свои методы и идеи. Во время «американского турне» Перельман рассчитывал и на плодотворный разговор с Гамильтоном, но он так и не состоялся. Вернувшись в Россию, ученый продолжил отвечать на сыпавшиеся от математиков вопросы по электронной почте. В 2005 году, устав от атмосферы публичности, интриг и бесконечных объяснений, связанных с затянувшейся проверкой его выкладок, Перельман уволился из института и фактически оборвал профессиональные связи.


В 2006 году все три группы экспертов признали доказательство гипотезы Пуанкаре состоявшимся, на что китайские математики во главе с Яу Шинтуном, чья фамилия красуется в названии целого класса многообразий (пространств Калаби–Яу), ответили попыткой оспорить приоритет Перельмана. Правда, выбранный для этого инструментарий оказался неудачным: он сильно походил на плагиат. Оригинальная статья учеников Яу, Цао Хуайдуна и Чжу Сипина, занявшая весь июньский номер The Asian Journal of Mathematics, аннотировалась как окончательное доказательство гипотезы Пуанкаре с применением теории Гамильтона – Перельмана. Если верить журналистским расследованиям, то еще перед публикацией этой статьи, открыто курируемой Яу, последний потребовал у 31 математика из редколлегии журнала в кратчайшие сроки прокомментировать ее, однако саму статью тогда почему-то не предоставил.


Яу Шинтун не просто отлично знал Гамильтона, но и сотрудничал с ним, и заявление Перельмана об успешном решении задачи стало для обоих ученых сюрпризом: после долгих лет работы над ней они рассчитывали, несмотря на временную заминку, прийти к финишу первыми. Впоследствии Яу подчеркивал, что препринты Перельмана выглядели неряшливо и невнятно из-за отсутствия подробных расчетов (автор приводил их по мере необходимости в ответ на запросы независимых экспертов), и это мешало ему и всем остальным понять доказательство в полной мере.

Григорий Перельман: многомерная фигура Наука, Математика, Перельман, Длиннопост

Мир суперновой физики пространства-времени в теореме Пуанкаре – Перельмана

Попытка умалить заслуги Перельмана – а Яу даже любезно подсчитал их в процентном выражении – не удалась, и вскоре китайские ученые подкорректировали заглавие и аннотацию своей статьи. Теперь ее нужно было воспринимать не как свидетельство «венценосного достижения» китайских математиков, а как «самостоятельную и подробную экспозицию» доказательства гипотезы Пуанкаре, произведенного Гамильтоном и Перельманом – без посягательств на чей-то приоритет. Перельман прокомментировал действия Яу так: «Я не могу сказать, что я возмущен, остальные поступают еще хуже…» И правда, китайского математического гения можно понять: ревностную поддержку статьи своих учеников Яу позже объяснял желанием представить окончательное доказательство в удобоваримом, каждому понятном виде и закрепить в истории заслуги соотечественников в решении этой задачи тысячелетия – а ведь их и на самом деле отрицать нельзя…


Тем временем, в августе 2006 года, Перельману присудили Филдсовскую премию «за вклад в геометрию и его революционные идеи в изучении геометрической и аналитической структуры потока Риччи». Но, как и десять лет назад, от награды Перельман отказался, а заодно и сообщил о нежелании далее пребывать в статусе профессионального ученого. В декабре того же года журнал Science впервые признал математическую работу – работу Перельмана – «Прорывом года». Тогда же СМИ разразились серией статей, освещающих это достижение, правда, с упором на сопровождавший его конфликт. Для защиты своей позиции Яу обратился к адвокатам и пригрозил судом «опорочившим его имя» журналистам, однако угрозу так и не осуществил.


В 2007 году Перельман занял девятое место в рейтинге «Сто ныне живущих гениев», опубликованном в The Daily Telegraph. А спустя три года Математический институт Клэя присудил за решение задачи тысячелетия «Премию тысячелетия» – впервые в истории. Поначалу премию в один миллион долларов Перельман проигнорировал, а затем официально отверг: «Если говорить совсем коротко, то главная причина – это несогласие с организованным математическим сообществом. Мне не нравятся их решения, я считаю их несправедливыми. Я считаю, что вклад в решение этой задачи американского математика Гамильтона ничуть не меньше, чем мой».

Григорий Перельман: многомерная фигура Наука, Математика, Перельман, Длиннопост

Инфляционная экспансия в представлении многообразия Пуанкаре – Перельмана

В 2011 году «Премию тысячелетия», от которой отказался Перельман, Институт Клэя решил направить на оплату труда молодых, подающих надежды математиков, для которых в парижском Институте Анри Пуанкаре учредили специальную временную должность. Тогда же Ричарду Гамильтону присудили Премию Шао по математике за создание программы решения гипотезы Пуанкаре. Премиальный миллион долларов в тот год пришлось разделить поровну между Гамильтоном и вторым математическим лауреатом, Деметриосом Христодулу.


Доброе отношение к Гамильтону Перельман сохранил, несмотря на несостоявшийся диалог и очевидную неудовлетворенность старшего коллеги финалом этой научной истории. А это многое говорит о человеке. По слухам, Григорий Яковлевич продолжает жить в Санкт-Петербурге, периодически посещая Швецию, где сотрудничает с местной компанией, занимающейся научными разработками. Ну а шесть задач тысячелетия все еще ждут своего гения.

Источник: Naked Science.

Другие интересные статьи:

Гипотеза Лавлока: что, если Земля – живой организм?

Трагедия 22 июня: один человек против всех разведданных

Перехватчик МиГ-41: «Лисья гончая» XXI века

Показать полностью 5
109

Честные-Благородные газы!

Честные-Благородные газы! ЕГЭ, Образование, Химия, Наука, Научпоп, Школа, Газ, Длиннопост

Инертные газы — VIII группа, главная подгруппа элементов в П.С.Х.Э.. Все они одноатомные газы, с трудом вступающие в реакции с другими веществами. Потому что их внешние атомные оболочки являются энергетически стабильными, т.к. достигли максимального количества электронов возможного в периоде. Эти газы еще называют благородными или редкими.


Представители: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Некоторые химики к ним причисляют и недавно открытый элемент — оганессон. Впрочем, он еще мало изучен, а теоретический анализ структуры атома предсказывает высокую вероятность того, что этот элемент будет твердым, а не газообразным.

На нашей планете благородные газы чаще всего встречаются в воздухе. Но также можно встретить и в воде, горных породах, природных газах и нефти.


Т.к. гелий является продуктом термоядерного синтеза звезд его много в космическом пространстве. Он является вторым по распространенности после водорода. В Солнце его почти 10%. Ученые считают, что атмосферы крупных планет включают в себя большое количество благородных газов.


Добывают их из сжиженного воздуха фракционным разделением (кроме гелия и радона). Гелий получают как сопутствующий продукт при добыче природного газа.

Свойства


Газы без цвета, запаха и вкуса. В воде плохо растворимы. Не горят и не поддерживают горение. Являются плохими теплопроводниками. Хорошо проводят ток и при обладают характерным для каждого цветом свечения. Практически не реагируют с металлами, кислородом, кислотами, щелочами, органическими веществами. Химическая активность растет по мере увеличения атомной массы (зависит от давления созданного для проведения данной реакции_.


Гелий и неон вступают в реакции только при определенных, как правило, очень сложных условиях; для ксенона, криптона и радона удалось создать достаточно «мягкие» условия, при которых они реагируют, например, со фтором. В настоящее время химики получили несколько сотен соединений ксенона, криптона, радона: оксиды, кислоты, соли. Большая часть соединений ксенона и криптона получают из их фторидов. Скажем, чтобы получить ксенонат калия, сначала растворяют фторид ксенона в воде. К полученной кислоте добавляю гидроксид калия и тогда уже получают искомую соль ксенона. Аналогично получают ксенонаты бария и натрия.

Инертные газы не ядовиты, но способны вытеснять кислород из воздуха, понижая его концентрацию до смертельно низкого уровня.


Смеси тяжелых благородных газов с кислородом оказывают на человека наркотическое воздействие, поэтому при работе с ними следует использовать средства защиты и строго следить за составом воздуха в помещении.


Применение

В газовой и газово-дуговой сварке в металлургии, строительстве, автостроении, машиностроении, коммунальной сфере и пр. Для получения сверхчистых металлов.

Нерадиоактивные благородные газы применяются в цветных газоразрядных трубках, часто используемых в уличных вывесках и рекламе, а также в лампах дневного света и лампах для загара.

Гелий

Жидкий гелий — самая холодная жидкость на планете (кипит при +4,2 °К), востребована для исследований при сверхнизких температурах, для создания эффекта сверхпроводимости в электромагнитах, например, ядерных ускорителей, аппаратов МРТ (магнитно-резонансной томографии).

Гелий-газ применяют в смесях для дыхания в аквалангах. Он не вызывает наркотического отравления на больших глубинах и кессонной болезни при подъеме на поверхность.


Так как он значительно легче воздуха, им заполняют дирижабли, воздушные шары, зонды. К тому же он не горит и гораздо безопаснее ранее использовавшегося водорода.


Гелий отличается высокой проницаемостью — на этом свойстве основаны приборы поиска течи в системах, работающих при низком или высоком давлении.

Смесь гелия с кислородом применяется в медицине для лечения болезней органов дыхания.


Неон

Применяется в радиолампах. Смесь неона и гелия — рабочая среда в газовых лазерах.

Жидкий неон используется для охлаждения, он обладает в 40 раз лучшими охлаждающими свойствами, чем жидкий гелий, и в три раза лучшими, чем жидкий водород.


Аргон

Аргон широко применяется из-за своей низкой стоимости. Его используют для создания инертной атмосферы при манипуляциях с цветными, щелочными металлами, жидкой сталью; в люминесцентных и электрических лампах. Аргоновая сварка стала новым словом в технологии резки и сварки тугоплавких металлов.

Считается лучшим вариантом для заполнения гидрокостюмов.

Радиоактивный изотоп аргона применяется для проверки систем вентиляции.


Криптон и ксенон

Криптон (как и аргон) обладает очень низкой теплопроводностью, из-за чего используется для заполнения стеклопакетов.

Криптоном заполняют криптоновые лампы, используют в лазерах.


Ксеноном заполняют ксеноновые лампы для прожекторов и кинопроекторов. Его используют в рентгеноскопии головного мозга и кишечника.

Соединения ксенона и криптона со фтором являются сильными окислителями.


Радон

Применяется в научных целях; в медицине, металлургии.


Будьте благородными!  С наилучшими пожеланиями искренне Ваш - #БородатыйХимик! Счастья, здоровья, любви, процветания!

Показать полностью
1174

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 12
139

Антропология: Парантропы. Массивные австралопитеки. Станислав Дробышевский

Примерно 2.5-2.7 млн. лет назад произошли изменения в африканской саванне. Большая часть грацильных австралопитеков исчезла, а те которые продолжали жить и приспосабливаться, пошли двумя альтернативными эволюционными путями. Один из этих путей привел к появлению Homo, первых людей, а альтернативный путь привел к возникновению парантропов или массивных австралопитеков. В этом ролике антрополог и кандидат биологических наук Станислав Дробышевский расскажет про массивных австралопитеков.

Рассказчик: Станислав Дробышевский, антрополог, кандидат биологических наук, доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, научный редактор ANTROPOGENEZ.RU, автор книг "Достающее звено" и "Байки из грота. 50 историй из жизни древних людей".

Группа в ВК: https://vk.com/noosphere_studio

80

ТОП5 научно-популярных видео за август 2020 года

Привет, SciTopus!

Пятое место. Канал Химия – Просто: «Редкие, рассеянные и радиоактивные следы большого взрыва. Лекторий ФизТеха».


В комментариях под научно-популярными видео нередко можно встретить людей недовольных тем, что материал якобы слишком поверхностный. В этот раз на пятом месте как раз расположилась запись замечательной лекции про различные радиоактивные элементы с канала Химия – Просто.

Четвертое место. Канал Utopia Show: «ТЫ БЫ НИКОГДА ТАКОЕ НЕ ЗАГУГЛИЛ 4».


Четвертое место в августе занял канал Utopia Show с роликом из рубрики «Что?». Эта рубрика, как очевидно, интересна очень многим, но Топа не был бы Топой, если бы не заморочился над уже интересными фактами. Хорошая подача и юмор прилагается.

Третье место. Канал АНТРОПОГЕНЕЗ РУ: «Наталья Зубарева против Академии ВРАЛ | Прожектор Лженауки».


На третьем месте канал АНТРОПОГЕНЕЗ РУ. Ролик с занимательной историей о том как один из новоиспеченных академиков ВРАЛ пытается отказаться от своей премии.

Второе место. Канал Space Room: «Великие Дебаты | Как мы узнали о масштабах Вселенной».


На втором месте канал Space Room. Видео о том, как мы узнали о масштабах Вселенной. Ролик посвящен «Великим Дебатам». Это событие, которое произошло ровно 100 лет назад, и на котором собралось очень много умных мужиков, чтобы раз и навсегда определиться, что из себя представляют эти спиралевидные тела в небе. Являются ли они объектами Млечного пути, или это совершенно другие галактики?

Первое место. Канал kvashenov: «Ваша МОЧА все ИЗЛЕЧИТ? | Ликбез: УРИНОТЕРАПИЯ».


На первом месте канал kvashenov, ролик про уринотерапию. Зачем снимать видео на эту тему? Мало того, что это мерзко, и доказательств эффективности уринотерапии нет. Однако не все так просто. В нашей культуре любой контакт с мочой, считается чем-то не очень хорошим и приятным, но, может, мы с вами из-за своей брезгливости отказываемся от действительно неплохого метода лечения? Узнаете это, когда посмотрите ролик.

Если вам интересна научно-популярная тематика, то вам может быть полезен наш полный список всех науч-поп каналов.

Показать полностью 4
420

Что такое ПРЕДЕЛЫ. Математика на QWERTY

Вместе с математиком Георгием Вольфсоном мы сделали цикл роликов "А на хрена нам ___ ?". В комментариях выпуска про интегралы было много пожеланий рассказать про пределы. В новом ролике постарались рассказать об этом простыми словами.

Содержание ролика:

00:21 Парадоксе об Ахиллесе и черепахе. Парадокс Зенона.

03:49 Предел последовательности

04:30 Предел на графике

05:42 Бессчетное множество половин

06:25 Сколько нужно бросков игральных костей для теории вероятности

08:05 Предел функции

09:25 Замечательный предел

11:00 Может ли быть такое, что предела нет?


Если стало интересно, то вот и предыдущий ролик про интегралы:

108

ТОП научно-популярных видео недели (23.08.20 – 29.08.20)

Здравствуйте! Это подборка самых научно-популярных видео за неделю, по версии подписчиков SciTopus.

Рекомендуем посмотреть видео «Интервью: Станислав Дробышевский - детство, антропология и крылья Попугаев-неразлучников | Стань учёным!», вышедшее в сообществе Стань ученым!:

На пятом месте «Проклятие вавилонской башни: о чем невозможно сказать | Артур Шарифов» от канала SciOne:

Четвёртое место занял канал Чуть-Чуть о Науке благодаря видео «Как работает яд для Навального? Что такое ингибиторы холинэстеразы? [Спроси Ученого]»:

«Григорий Распутин - миф о великом старце, целителе, предсказателе» от канала Михаила Лидина на третьем месте:

Второе место – «Куда исчезла одна из самых ярких звёзд?!», Улица Шкловского:

Бонусным видео недели, по результатам голосования в нашей группе ВКонтакте, стало «МКС - это обман? Что? Нет, МКС - не голограмма, космонавты не на тросах. «Ляпы» МКС feat Space Room», канал Космос просто:

Самым популярным видео недели стало «ТЫ БЫ НИКОГДА ТАКОЕ НЕ ЗАГУГЛИЛ 4», канал Utopia show:

Если вам интересна научно-популярная тематика, то вам может быть полезен наш полный список всех науч-поп каналов.

Показать полностью 5
134

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

Представьте мир, где больное горло никак не лечится, где порез или волдырь угрожают жизням людей даже в странах с передовым здравоохранением. В течении многих лет учёные предупреждают нас об этом сценарии, и это именно то, что произойдёт, если антибиотики потеряют способность лечить бактериальные инфекции. И если мы не хотим столкнуться с еще одним масштабным кризисом здравоохранения на нашем веку, то в этот раз у нас хотя бы есть время подготовиться заранее.

Как вообще открыли антибиотики, как бактерии могут их перехитрить и как смелая идея (поддержанная The Audacious Project) может помочь нам решить эту проблему? Разбираемся вместе с TED.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#1. Первый широко используемый антибиотик — пенициллин, — открыли в 1928 году. Пенициллин произвел революцию в медицине: препарат для терапии ангины и менингита появился благодаря череде случайных событий.

Итак, бактериолог Александр Флеминг вернулся в свою лабораторию в Лондоне после летнего отдыха. Собираясь в отпуск, он забыл поместить одну из чашек Петри в инкубатор, в результате чего там выросла необычная плесень. Стафилококки, — предмет изучения Флеминга, — оказавшиеся у пятна плесени, фактически умерли. Флеминг назвал эту плесень «пенициллин», и более десяти лет пытался выделить ее действующее вещество.

Группа биохимиков из Оксфордского университета — Ховард Флори, Эрнст Чейн и Норман Хитли — подхватили эстафету. В 1940 году им удалось очистить пенициллин и протестировать его сначала на мышах, а затем на первом человеке: полицейском, который заразился опасной для жизни инфекцией после того, как поцарапался о розовый куст в своем саду.

А в это время Англия участвовала во Второй мировой войне. Как пишут в книге «The Mold in Dr. Florey's Coat: The Story of the Penicillin Miracle» («Плесень в халате доктора Флори: история пенициллинового чуда» — прим. пер.), ученые разработали план действий на случай вторжения Германии: они втирали споры пенициллина в свои лабораторные халаты, чтобы сохранить результаты своей работы, если им придется бежать.

Чтобы разработать методы масштабного производства пенициллина, Флори и Хитли пришлось попросить помощи. Они работали как с фармацевтическими компаниями, так и с правительством США. К 1943 году США снабжали все силы союзников этим чудо-препаратом, что давало им огромное преимущество в лечении травм.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#2. Пенициллин положил начало золотому веку открытия антибиотиков, когда ученые были сосредоточены на поиске веществ с похожими свойствами.

Микробиолог Селман Ваксман протестировал 10 000 образцов почвы за свою карьеру. В 1943 году он идентифицировал стрептомицин, антибиотик широкого спектра действия, который до сих пор входит в схемы лечения туберкулеза.

Его работа быстро привлекла внимание фармацевтических компаний, и они тут же бросились исследовать почву. Как отмечает журналист по вопросам общественного здравоохранения Мэрин Маккенна, компания Pfizer поручила пилотам, исследователям и иностранным корреспондентам присылать образцы почвы из своих поездок; Eli Lilly заключила сделку с Альянсом христиан и миссионеров, чтобы получать материалы от его членов; Bristol-Myers связалась со своими акционерами с просьбой отправлять образцы земли, отовсюду куда бы они не отправились.

Эта тактика работала десятилетиями, давая десятки новых антибиотиков, но к середине 1970-х исследователи образцов почвы поняли, что снова и снова находят одни и те же молекулы.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#3. Последние сорок лет для поиска и идентификации новых антибиотиков ученые используют геномное секвенирование (это общее название методов, которые позволяют установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК — прим. пер.). Это медленный и дорогостоящий процесс. По словам Маккены, он стоит около 1 миллиарда долларов (1 000 000 000, поняли, да? — прим. пер.) на препарат, и дает относительно мало результатов.


Пока мы ищем, бактерии учатся противостоять доступным нам лекарствам. Они развивают устойчивость к антибиотикам — хитрые стратегии, которые мешают лекарствам повредить их клетки и вмешаться в процесс развития болезни. Некоторые бактерии весьма успешны в этом (и это страшно — прим. пер.). Как объясняет Маккенна в своем выступлении на TED Talk:


• ванкомицин начали назначать в 1972 году, а к 1988 году появились устойчивые к ванкомицину бактерии;

• в 1985 году появился имипенем, устойчивость к которому была отмечена в 1998 году;

• совсем недавно, в 2003 году появился даптомицин с заметной устойчивостью, а к 2004...


Грустно.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#4. Антибиотики — это мутагены (факторы, вызывающие мутации — прим. пер.). Они действуют, нападая на бактериальную клетку. Если клетка не погибнет сразу, то начнет бороться за выживание, поэтому использование антибиотиков даже по показаниям увеличивает вероятность мутаций, повышающих устойчивость к препаратам.


Устойчивые к воздействиям извне клетки способны передавать резистентность своему потомству с поразительной скоростью — бактерии воспроизводят новое поколение каждые 20 минут. Кроме того, клетки даже могут передавать свою устойчивость другим бактериям. Как говорит Маккенна в своем выступлении на TED Talk: «Бактерии могут передавать друг другу свою ДНК, как путешественники, передающие чемодан в аэропорту. Запуская этот механизм сопротивления, мы не знаем, к каким последствиям это приведет».


Резистентность может накапливаться. Некоторые группы клеток теперь обладают устойчивостью к нескольким антибиотикам, и эти трудноубиваемые бактерии называют «супербактериями», о которых вы, вероятно, слышали.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#5. Учитывая, насколько быстро бактерии учатся сопротивляться, было бы логичным пользоваться антибиотиками экономно и только тогда, когда это необходимо. Поступаем ли мы так? Не всегда.


В некоторых странах антибиотики доступны без рецепта, а в Европе и Северной Америке врачи назначают их слишком часто (как будто бы в России их назначают обоснованно и умеренно — прим. пер.) Слишком многие пациенты требуют антибиотик даже от простуды. По данным US Center for Disease Control, 30% рецептов на антибиотики, выписанных в США (в кабинетах врачей и больницах) бессмысленны.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#6. 70% всех продаваемых антибиотиков в США используются на фермах для борьбы с инфекциями домашнего скота и ускорения роста. Препараты используются при выращивании рыбы и креветок, в садоводстве для таких фруктов, как яблоки, груши и цитрусовые (хотя и это не всегда оправдано).


Потребление антибактериального мыла увеличивается. С пандемией COVID-19, люди стали гораздо чаще используют гели для дезинфекции рук и дезинфицирующие салфетки. Это правильный поступок, потому что вирус представляет существующую реальную угрозу, но в конечном итоге это тоже может повысить общую защиту бактерий.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#7. Судя по отчету ВОЗ за 2019 год, минимум 700 000 человек ежегодно умирают от лекарственно-устойчивых заболеваний. К 2050 году эта цифра может возрасти до 10 миллионов в год, что сделает антибиотико-резистентные инфекции более смертоносными, чем рак. Есть шансы, что мы еще будем жить в мире, в котором все медицинские достижения прошлого века будут бессмысленны.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#8. В дело вступает работа лаборатории Коллинза в Массачусетском технологическом институте. Лаборатория, возглавляемая синтетическим биологом Джимом Коллинзом, собирается ускорить процесс поиска новых антибиотиков и пополнить наш арсенал лекарственных средств. Они пользуются возможностями машинного обучения для проверки беспрецедентного количества молекул на предмет наличия свойств антибиотиков.

В исследовании 2020 года команда Коллинза объявила, что они определили новый высокоэффективный антибиотик: галицин. Названный в честь HAL 9000, разумного компьютера из «Космической одиссеи 2001 года» он обладает почти сверхспособностями. Галицин быстро убивает e. coli, m. tuberculosis и прочие бактерии (способен уничтожить 35 видов потенциально смертельных бактерий — прим. пер.), а также эффективен против вызывающих сепсис и пневмонию бактерий, получивших устойчивость к уже существующим антибиотикам.

Особенно важно, что галицин, по-видимому, не вызывает мутации, как другие антибиотики: кишечная палочка может развить устойчивость к другим антибиотикам за сутки, но она не смогла развить устойчивость к галицину даже после 30 дней воздействия. Хотя ученым уже давно известно о галицине — он был протестирован как средство от диабета много лет назад, — никто не подозревал, что он обладает антибиотическими свойствами. «Он не похож на известные нам антибиотики, поэтому было бы почти невозможно распознать его как антибиотик», — говорит Коллинз.

С поддержкой инициативы по финансированию The Audacious Project, лаборатория Collins Lab ищет новые препараты. Их миссия — определить семь новых классов антибиотиков для борьбы с семью самыми смертоносными бактериальными патогенами в мире в течение следующих семи лет.

Исследование начинается с анализа антибактериальной активности 100 000 известных молекул. Исследователи также могут использовать то, что алгоритм узнает об антибактериальных свойствах, для разработки совершенно новых химических соединений, которые можно синтезировать и протестировать. Основываясь на химической формуле, с помощью машинного обучения они предсказывают, могут ли новые молекулы убить бактерии. В ходе этого процесса можно найти средства, идеально подходящие для лечения смертельных инфекций.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

#9. Как рассказал Коллинз в своем выступлении на TED, его команда тренирует платформу ИИ для поиска новых антивирусных препаратов, которые могут лечить коронавирус. В то же время они хотят модифицировать вакцину БЦЖ, которая в настоящее время используется для профилактики туберкулеза, чтобы включить в нее антигены COVID-19. Наконец, они работают над созданием маски, которая могла бы постоянно проверять носителя на COVID-19 во время дыхания (вау!). Они планируют сделать это путем расположения датчиков РНК на ткани.

9 фактов об антибиотиках и резистентности к ним + хорошая новость Наука, Медицина, Антибиотики, Бактерии, Болезнь, Научпоп, Коронавирус, Длиннопост

В следующий раз когда заболеете, еще раз посоветуйтесь с врачом, чтобы убедиться, что антибиотик действительно необходим. Если это так, обязательно следуйте инструкциям из рецепта, чтобы полностью убить бактерии, а не просто снять симптомы, но вызвать резистентную мутацию у выжившей популяции бактерий в вашем организме. В повседневной жизни вам стоит искать мясо без антибиотиков и покупать обычное мыло, а не антибактериальное — оно также эффективно против вирусных частиц.

Наши переводы и статьи на пикабу и VK | Telegram | Яндекс.Дзен | medicalrave@gmail.com
Картинки и книжки будут в инстаграмме

Показать полностью 10
612

У Пауков Есть Мышцы и Ещё Кое-Чего

Недавно был на Пикабу пост. Вот этот:

У Пауков Есть Мышцы и Ещё Кое-Чего Паук, Биология, Научпоп, Зоология, Длиннопост

В комментариях, конечно же, нашлись люди, поймавшие фигурантов картинки на лжи.

мышцы в ногах у пауков есть. И используются для сгибания. А вот разгибание происходит за счёт гидравлики http://biofile.ru/bio/19730.html

К сожалению, и эта пометка оказалась не до конца верной. На самом деле у пауков есть мышцы и для сгибания, и для разгибания. Не у всех пауков и не во всех суставах.

У Пауков Есть Мышцы и Ещё Кое-Чего Паук, Биология, Научпоп, Зоология, Длиннопост

Автор того текста, на который я буду ссылаться в конце этого поста, утверждает, что у всех пауков, чьи конечности были изучены, нет вообще никаких мышц в суставе Femur-Patella и Tibia-Metatarsus. Во всех остальных суставах мышцы присутствуют.


Мне захотелось узнать, откуда пошёл этот миф об отсутсвии мышц у пауков. Погуглив, я нашёл вот такую прелесть в Википедии.

У Пауков Есть Мышцы и Ещё Кое-Чего Паук, Биология, Научпоп, Зоология, Длиннопост

Я думаю, что в UberFacts просто не знают что такое «дистальный» (дальний), оттуда и недопонимание. Но кое-что ещё более интересное случилось далее -- я решил проверить источник и... там нет такого утверждения. Я его не нашёл. Если у кого есть желание и время почитать его или поискать информацию там по ключевым словам, пожалуйста, найдите и ткните меня носом. PDF


То, что верить всему, что написано в интернете (даже и особенно в Википедии), я думаю, вы знаете и без меня. Так что не верьте и мне, я могу ошибаться.


Ну и, чтобы не заканчивать на грустной ноте, вот ещё интересный факт о пауках. О том, как паукам удаётся лазить по стенам, потолку и даже перевёрнутым стеклянным поверхностям.


На кончиках лапок пауков есть маленькие волоски, зовущиеся Scopulae. На концах этих волосков находится по 500-1000 маленьких «ножек» (с на картинке ниже). То есть, получается, у паука есть ноги, у которых есть волосы, у которых есть ноги.


Расхожее мнение, будто Scopulae присасываются к поверхности, неверно. Электростатические силы тут тоже не при чём. «Приклеивание» осуществляется простой адгезией (ссылка для тех, кто не знает что это). А адгезия происходит блягодаря очень-очень тонкому слою воды на поверхности. На Тефлоне у пауков по причине отсутствия такого слоя удержаться не получится.


Поэтому в моём будущем доме стены будут покрыты Тефлоном, а на этот пост я буду ссылаться в ответ на удивление моих будущих гостей.

У Пауков Есть Мышцы и Ещё Кое-Чего Паук, Биология, Научпоп, Зоология, Длиннопост

Источник: «Biology of Spiders», Rainer Foelix. Страница 27 для Scopulae и стр 30 для мышц и суставов.

Показать полностью 3
49

Про рептилий и черепах

Прочитал еще одну статью про классификацию и хотел бы поделиться ей с пикабушниками (для лл: Австралийский палеонтолог Майкл Ли предложил новую гипотезу происхождения черепах. Как и многие авторы до него, Ли считает, что черепахи близки к крупным растительноядным ящерам пермской эпохи — парейазаврам; но он предполагает, что черепахи вместе с парейазаврами произошли от диапсид — ветви рептилий, к которой относятся крокодилы, динозавры и ящерицы. Если эта гипотеза подтвердится, она будет означать очень сильную перестройку эволюционного древа рептилий, возможно, даже заслуживающую названия «новой филогении рептилий»).


Парейазавр Deltavjatia vjatkensis, живший на территории России в конце пермского периода. Именно таких животных многие палеонтологи считают предками черепах.

Про рептилий и черепах Научпоп, Биология, Классификация, Черепаха, Пресмыкающиеся, Длиннопост

Черепахи появились на Земле примерно 220 миллионов лет назад, в конце триасового периода. Поздний триас — особая эпоха в истории наземных позвоночных. Именно тогда возникли млекопитающие, черепахи, крокодилы, динозавры и птерозавры (летающие ящеры) — пять групп животных, которые очень сильно изменили облик нашей планеты. Из всех этих групп именно происхождение черепах выглядит наиболее загадочным. И главная причина тут не недостаток усердия палеонтологов, а слишком необычная анатомия черепах, затрудняющая их сравнение с любыми другими позвоночными.


Какие вообще возможны «кандидаты» на роль предков черепах? Известно, что рептилии и их потомки делятся на три огромные группы: анапсиды, диапсиды и синапсиды. Главный признак, по которому эти группы выделены, это число височных дуг — костных мостиков в крыше черепа, разделенных отверстиями. У нас, например, височная дуга только одна (ее можно нащупать, проведя рукой назад от скулы), и это означает, что мы — синапсиды («слитнодужные»). К синапсидам относятся млекопитающие и вымершие зверообразные рептилии. Диапсидами («двудужными») называются животные, у которых височных дуг изначально было две; к ним относятся ящерицы, змеи, гаттерии, крокодилы, динозавры, птерозавры, а также птицы. И наконец, анапсиды («бездужные») — это те, у кого никаких височных дуг и отверстий нет вовсе. К ним относится несколько вымерших групп ящеров, например парейазавры и проколофоны.

Про рептилий и черепах Научпоп, Биология, Классификация, Черепаха, Пресмыкающиеся, Длиннопост

К синапсидам черепах не относит никто. А вот отнести их к анапсидам было совершенно естественно, потому что никаких височных дуг и отверстий у черепах нет; у них встречается разве что височная вырезка (но не отверстие!). Действительно, еще в начале XX века сразу несколько палеонтологов пришли к выводу, что черепахи — это единственные дожившие до наших дней анапсиды. Их предками вполне могли бы быть, например, парейазавры, которые немного похожи на черепах даже формой тела.


В 1947 году американский палеонтолог Эверетт Олсон (Everett Olson) предложил выделить анапсид в подкласс парарептилий (Parareptilia), подчеркивая их отдельное от других рептилий происхождение. В этот подкласс он включил и черепах.


Но ведь есть еще диапсиды. По Олсону, они вошли в подкласс настоящих рептилий (Eureptilia). Проблема в том, что и с современными диапсидами черепахи тоже имеют ряд общих черт. Например, сердце у черепах и у ящериц устроено настолько похоже, что это еще в 1916 году привело крупного английского сравнительного анатома Эдвина Гудрича (Edwin Stephen Goodrich) к мысли об их близком родстве. В дальнейшем признаки, общие у черепах с диапсидами, были обнаружены в анатомии тазового пояса, стопы, верхней челюсти, позвоночника, затылка. А височные окна, в конце концов, могли в каких-то эволюционных линиях возникнуть повторно или, наоборот, зарасти. В результате к концу XX века гипотеза происхождения черепах от диапсид стала довольно популярной (см.: В. Р. Алифанов. Загадка происхождения черепах, «Природа», 2001, №8).


Выбор между двумя главными теориями происхождения черепах — анапсидной (парарептилийной) и диапсидной (эурептилийной) — не сделан до сих пор. Достаточно сильные сравнительно-анатомические доводы можно найти и за ту, и за другую. К счастью, есть еще и молекулярная филогенетика. Анализ последовательностей ДНК, охватывающий больше двух сотен генов, приводит к выводу, что ветвь черепах находится внутри диапсид.


Положение черепах на эволюционных деревьях, построенных по морфологическим и по молекулярным данным. «Морфологическое древо» дано в двух версиях, соответствующих анапсидной (а) и диапсидной (б) гипотезам. Лепидозаврами называется группа рептилий, главными представителями которой являются ящерицы. На «молекулярном» древе (в) черепахи располагаются не совсем там, где на древе (б), но явно глубоко внутри группы диапсид, в которую, напомним, входят ящерицы, крокодилы и птицы. Иллюстрация из статьи: S. B. Hedges. Amniote phylogeny and the position of turtles // BMC Biology. 2012. V. 10. №1. P. 64

Про рептилий и черепах Научпоп, Биология, Классификация, Черепаха, Пресмыкающиеся, Длиннопост

Если верить, что последнее слово — всегда за молекулярной биологией, задачу можно на этом считать решенной. Но откуда же всё-таки столько противоречий в морфологических построениях? И как эти противоречия убрать?


Разобраться в этом, объединив по возможности все современные данные, решил австралийский палеонтолог Майкл Ли (Michael Lee). Он рассудил так: если решение задачи раз за разом не сходится — значит, нужно исследовать сам метод, которым мы ее решаем.


В наше время единственным общепринятым методом построения эволюционных деревьев является кладистический анализ (см. кладистика). В рамках этого метода вся эволюция рассматривается как набор дихотомических (надвое) ветвлений родословного древа, и задача сводится всего лишь к установлению порядка этих ветвлений. А он определяется по строгим алгоритмам, исходя из списков признаков, на которые обязательно разбиваются фенотипы животных. Во всех спорных случаях истинной считается та ветвь, у которой больше уникальных общих признаков.


Расчеты деревьев в кладистике уже давно выполняются автоматически, с помощью специальных программ. От этих программ зависит очень многое; ученые-филогенетики постоянно занимаются их усовершенствованием, комбинируя существующие подходы и предлагая новые.


Но даже из такого предельно краткого описания ясно, что в кладистическом анализе есть как минимум одна совершенно неизбежная операция, которая может быть выполнена только человеком. Это — составление списка признаков. Вид древа, которое выдает программа, всегда зависит от того, значения каких признаков в нее ввели.

А от чего зависит выбор признаков? В первую очередь — от того, какая группа животных находится в центре внимания данного исследователя. У ученых, специализирующихся на парарептилиях (анапсидах) и на настоящих рептилиях (диапсидах), при решении одной и той же проблемы — в данном случае проблемы происхождения черепах — получаются разные результаты в значительной степени потому, что они просто работают с разными признаками. Например, специалисты по анапсидам традиционно уделяют несколько больше внимания анатомии черепа, а специалисты по диапсидам — наоборот, анатомии конечностей и осевого скелета.


Черепах можно включить в древо, построенное изначально для парарептилий, а можно включить в древо, построенное изначально для диапсид. Результаты, конечно, в идеале должны быть одинаковыми, но на самом деле они будут разными. Майкл Ли решил специально проверить это. Сначала он с помощью соответствующих программ построил два типа родословных деревьев рептилий без черепах: «сфокусированное на диапсидах» (diapsid-focused) и «сфокусированное на анапсидах» (anapsid-focused), потом включил черепах в каждое из этих деревьев, а потом сопоставил результаты.

Про рептилий и черепах Научпоп, Биология, Классификация, Черепаха, Пресмыкающиеся, Длиннопост

«Диапсидоцентрическое» и «анапсидоцентрическое» древо рептилий. Эти деревья — «заготовки», черепах на них нет. На деревьях первого типа (а) ветвь черепах могла оказаться принадлежащей к любому из трех узлов (1, 2 или 3) в зависимости от особенностей алгоритма построения. На деревьях второго типа (б) ветвь черепах оказывалась принадлежащей к узлу 1 или 2, но никогда не 3. На схемах есть названия, не упоминаемые в тексте: Ankyramorpha — недавно предложенное название ветви, к которой относятся проколофоны и парейазавры; миллереттиды и никтеролетеры — вымершие группы ящерицеобразных парарептилий; чешуйчатые — отряд, к которому относятся ящерицы и змеи; Archosauromorpha (архозавры) — название ветви диапсид, к которой относятся крокодилы, динозавры и птицы (обычно их противопоставляют лепидозаврам). Существуют также вымершие группы диапсид, не относящиеся ни к лепидозаврам, ни к архозаврам; они обозначены на схеме как «примитивные диапсиды» и в кладистический анализ не включены. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Journal of Evolutionary Biology, с изменениями.


По-русски деревья первого типа удобно назвать «диапсидоцентрическими», второго — «анапсидоцентрическими»; громоздкие слова, но тут проще не скажешь. И тех, и других было построено по восемь штук, с применением разных вычислительных методик. При этом из восьми «диапсидоцентрических» деревьев на шести черепахи оказались внутри диапсид, и на двух — всё-таки внутри анапсид. А вот на «анапсидоцентрических» деревьях черепахи оказались внутри анапсид во всех случаях. Предпочтения в пользу диапсид там ни в одном варианте не выходит.


Итак, между «диапсидоцентрическими» и «анапсидоцентрическими» деревьями есть асимметрия. «Анапсидоцентрические» поддерживаются кладистическим анализом существенно надежнее. Просто группа животных попалась такая сложная, что без специального исследования это не видно.


Значит, черепахи — всё-таки анапсиды?


Но как же тогда быть с молекулярными данными, которые довольно однозначно помещают черепах среди диапсид?


Ли находит очень экстравагантный выход из этого противоречия. Он высказывает идею, что утверждения о происхождении черепах от диапсид и о близости их к парейазаврам и проколофонам (то есть к заведомым анапсидам) могут быть верны одновременно. Это означает, что парейазавры, проколофоны, а может быть, и другие парарептилии — тоже диапсиды, только потерявшие височные окна очень рано и быстро.


Имеет ли право на жизнь такая гипотеза, без преувеличения переворачивающая традиционное представление о родословном древе рептилий? Ли ссылается на недавние находки парарептилий, близких к проколофонам, у которых по крайней мере одно височное окно действительно обнаружено (см.: Modesto et al., 2009. A new parareptile with temporal fenestration from the Middle Permian of South Africa). Более того, совсем недавно была опубликована эволюционная реконструкция, согласно которой наличие хотя бы одного височного окна является примитивным состоянием для всех рептилий вообще (см.: Pineiro et al., 2012. Cranial morphology of the Early Permian mesosaurid Mesosaurus tenuidens and the evolution of the lower temporal fenestration reassessed). На таком фоне гипотеза Ли, фактически ликвидирующая группу анапсид, не выглядит совсем уж невероятной. И противоречие, касающееся положения черепах, она действительно снимает.


Майкл Ли известен как давний сторонник гипотезы происхождения черепах от парейазавров (см., например: Lee, 1997. Pareiasaur phylogeny and the origin of turtles). Новая радикальная версия этой гипотезы определенно служит ему «последним рубежом обороны». Так что его позицию вряд ли можно считать абсолютно объективной (а, впрочем, кто из ученых полностью объективен?). Но обоснование новой гипотезы Ли выглядит вполне разумно. Эта гипотеза, безусловно, требует проверки, но внимания она заслуживает — уже потому, что предлагает взглянуть на эволюцию давно и хорошо изученной группы животных с неожиданной стороны.


Если же Ли окажется прав, то и учебники зоологии в части, касающейся эволюции рептилий, придется переписать. Можно даже сказать, что здесь вырисовывается своего рода «новая филогения рептилий», по аналогии с уже широко известной «новой филогенией животных» (см.: Новые данные позволили уточнить родословную животного царства, «Элементы», 10.04.2008). Причем в данном случае молекулярная биология будет при проверке новой идеи почти бесполезна: все переходные группы вымерли настолько давно, что по ним невозможны никакие молекулярно-генетические исследования. Так что дело — за палеонтологами.


Источник: https://elementy.ru/novosti_nauki/432138/Cherepakhi_grozyat_...


Оригинал: Michael S. Y. Lee. Turtle origins: insights from phylogenetic retrofitting and molecular scaffolds // Journal of Evolutionary Biology. December 2013 (in press). V. 26. Issue 12. Pp. 2729–2738.

Показать полностью 3
135

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций

Продолжаем анализировать русский язык при помощи математики! Предыдущие посты:

1. Частота букв в русском языке

2. Лев Толстой против Пикабу — статистика русского языка


В комментариях под прошлым постом предложили сравнить очень интересный материал — магистерскую и докторскую диссертации, написанные на одной кафедре. Этим мы сегодня и займёмся! А чтобы читать пост было интересно всем, сравним их с первой и последней книгами из серии о Гарри Поттере


Волшебник из книг Джоан Роулинг рос вместе с нами. Первая книга «Гарри Поттер и философский камень» написана простым языком, понятным и детям. В последней книге серии — «Гарри Поттер и дары смерти» герои взрослее, а проблемы серьёзнее

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

В науке исследования, как правило, ведутся в узком направлении. Но каждая работа должна быть уникальной, а магистерская и докторская диссертации отличаются по сложности. Итак, что по вашему мнению будет больше похоже: первая и последняя книги о Гарри Поттере или магистерская и докторская диссертации, написанные на одной кафедре? Ставки приняты, начнём анализ!


Тексты о волшебстве

Начнём с анализа книг о Гарри Поттере. Сперва, по традиции, посмотрим на топ 15 самых частых слов в книгах:

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост
Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

Да уж, нет никаких сомнений в том, кто главный герой серии. Забавно, что Гермиона обогнала Рона по частоте упоминаний в последней книге, хотя в первой уступала даже Хагриду. А ещё в серии неожиданно часто встречаются руки


Кстати, в этот раз я улучшил предобработку: теперь стоп-слова, наподобие частиц и предлогов, выбрасываются из текста, а остальные слова приводятся к одинаковой форме. Например, и «ответил», и «ответила» превращаются в «ответить», а «Рона», «Рону» и «Рон» считаются как одно слово. Это называется лемматизацией


Это делается автоматически и иногда приводит к казусам. Например «Малфой» превратился в слово «Малфа», а «Снегг» в «Снегга». Любители фанфиков, наверняка, останутся довольны


Вот визуализация топ 150 слов в текстах. Чем больше слово, тем чаще оно упоминается в книге:

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост
Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

В первой книге очень много имён, ведь она знакомит нас с новым миром. В последней речь больше идёт о главных героях и их действиях


Тексты о науке

Для анализа использовались две работы с кафедры электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств Чувашского Государственного Университета. Большое спасибо за этот материал Фёдору Иванову (@fedor0804)


1. Магистерская диссертация «Индукционная установка для сквозного нагрева заготовок» Фёдора Иванова

2. Докторская диссертация «Исследование особенностей характеристик электротехнологических дуг в дуговых печах» Дениса Михадарова


Топ слов, конечно, совсем не похож на книги о Гарри Поттере. Главные герои здесь индуктор и дуга, а в тексте часто встречаются числа и специальные символы. Их, к сожалению, не удалось правильно обработать и на графиках они выглядят как прямоугольники. Скорее всего, это греческие буквы, например, β

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост
Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

Сравнение магии и науки


Итак, у нас есть 4 огромных текста. Как понять, насколько они похожи друг на друга? Для этого можно посчитать косинус угла между текстами или даже сам угол. Давайте разберёмся, как это работает


Представим два текста поменьше: по одному предложению в каждом. Первый текст — «Еле-еле ели». Второй текст совсем лаконичный — из одного слова «Едим». После лемматизации у нас будут уже такие тексты:

1. еле еле есть

2. есть


Теперь подсчитаем количество слов в них:

1. «еле»: 2, «есть»: 1

2. «еле»: 0, «есть»: 1


Мы можем нарисовать простой график, где по одной оси будет отложено количество слова «еле» в тексте, а по другой — количество слова «есть». Изобразим наши предложения на этом графике

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

Теперь не проблема посчитать угол между текстами! Можно, конечно, взять транспортир. Но для того, чтобы решить эту задачу для текстов с тысячами слов, это не поможет. Если конечно, вы не живёте в тысячемерном мире и у вас полно тысячемерных транспортиров


Мы представили тексты в виде векторов. В школе вы считали скалярное произведение между векторами и находили через него угол. Здесь можно сделать то же самое — и неважно, сколько всего уникальных слов в текстах – два или тысячи. Для текстов из примера — косинус будет равен примерно 0.44, а угол — 63 градуса


Чем меньше угол между текстами, тем больше они похожи. Если же угол равен 90 градусам, то тексты перпендикулярны — совсем разные. Например, такой угол был бы между текстами на русском и китайском языках — у них нет общих слов. Надеюсь, вы только что стали немного умнее :)

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

Вернёмся к нашим текстам. Больше всего оказались похожи книги о Гарри Поттере. Угол между ними — всего 26 градусов

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

Между магистерской диссертацией и книгами о Гарри Поттере оба угла составили 87 градусов. Эти тексты очень разные. Ещё менее похожими на книги Джоан Роулинг оказалась докторская диссертация — у неё получился угол 88 градусов с первой книгой и 89 градусов с седьмой


Что забавно, научные работы тоже оказались довольно разными. Угол между диссертациями — целый 71 градус


Так что, последняя книга о Мальчике, который выжил — почти то же самое, что и первая, но немного под другим углом. А читая научные работы, даже с одной кафедры, вы каждый раз изучаете новый труд

Магия против науки — сравнение книг о Гарри Поттере и диссертаций Наука, Научпоп, Статистика, Гарри Поттер, Русский язык, Лингвистика, Инфографика, Математика, Человек наук, Длиннопост

Заглядывайте в комментарии – там есть небольшой бонус. Пишите, анализ, каких текстов вам ещё бы хотелось увидеть


Моя группа ВК и телеграм-канал

Показать полностью 10
53

Этическое будущее исследований органоидов мозга человека

Биологи и специалисты по этике пытаются разрешить вопросы, связанные выращиванием органоидов, лабораторных «мозгов в банке», которые всё больше становятся похожими на ткани мозга человека. В прошлом году мы уже писали о том, как исследовательская группа Йельской школы медицины сумела частично восстановить работу мозга свиней, забитых четыре часа назад, и еще шесть часов поддерживать их мозговую деятельность. Количество таких исследований увеличивается каждый год. Разбираемся в дебрях этических вопросов вместе с Quanta Magazine.

Этическое будущее исследований органоидов мозга человека Наука, Нейронаука, Биология, Нейробиология, Исследования, Перевод, Длиннопост

Клетки органоида дифферецируются и образуют структуры, напоминающие те, которые имеют эмбриональные ткани. Зелёные клетки — это предшественники нейронов, красные клетки — незрелые нейроны, формирующие кортикальный слой. Можно ли считать эту форму жизни по-настоящему живой? По мере того как различий между такими структурами и нашим мозгом становится всё меньше, перед исследователи возникает широкий круг этических проблем.


Привлекательность исследований мозга в том, что они могут помочь нам понять, кто мы на самом деле и что делает нас людьми. Этот факт также делает большую часть потенциальных экспериментов над мозгом чудовищными, независимо от того, какой благой цели они служат. Поэтому нейробиологам часто приходится умерить свой исследовательский пыл и изучать экспериментальных животных или изолированные человеческие нейроны, но даже эти несовершенные заменители имеют свои этические, практические и концептуальные ограничения.


Новый мир возможностей открылся в 2008 году, когда исследователи узнали, как создавать мозговые органоиды — крошечные капли, выросшие из стволовых клеток человека, которые самоорганизуются в структуры с электрически активными нейронами, похожие на мозг. Хотя эти органоиды не больше горошины, они обладают огромным потенциалом для улучшения нашего понимания работы мозга: с их помощью мы можем следить за развитием болезней, которые невозможно было исследовать в лабораторных условиях. Ученые уже использовали органоиды для изучения шизофрении, расстройств аутистического спектра и микроцефалии, вызванной вирусом Зика.


И все же изучение органоидов мозга также может быть сопряжено с этическими дилеммами. «Чтобы создать идеальную модель, вы постараетесь сделать её как можно более человечной», — сказал Хэнк Грили, профессор права в Стэнфордском университете, который специализируется на этических и юридических вопросах биологических наук. «Но чем более человечной она становится, тем больше мы вынуждены возвращаться к тем же вопросам этики, из-за которых не можем просто использовать живых людей».


В общественном сознании, подогреваемом чрезмерным красочным описанием органоидов как «мини-мозгов», вспыхивают споры о том, может ли ткань стать сознательной и ощущать свое противоестественную жизнь как пытку. Реально стоящие перед учеными вопросы менее сенсационные, но более существенные. Изучение подобных органоидов попадает в странный разрыв между другими областями исследований, усложняя формальный этический контроль, но никто не может отбросить мысль как о потенциале таких исследований, так и о проблемах, связанных с ними.

Например, Дональд О'Рурк, нейрохирург в Медицинской школе Перельмана при Университете Пенсильвании, использует органоиды, в том числе трансплантированные грызунам, для тестирования терапии при злокачественных новообразованиях мозга. Этика исследования органоидов не беспокоит его вообще: «Я имею дело со смертельной болезнью, которая убивает людей за 15 месяцев. Мы работает над усовершенствованной диагностикой, чтобы в реальном времени оценить, какие методы лечения могут помочь. На мой взгляд, это решает все этические проблемы».

Этическое будущее исследований органоидов мозга человека Наука, Нейронаука, Биология, Нейробиология, Исследования, Перевод, Длиннопост

Аксоны нейронов (красные) из органоида человеческого мозга в лабораторных условиях. Их ядра окрашены в синий цвет.


Итак, методики выращивания органоидов становятся всё совершеннее. И даже если эти ткани далеки от ощущения боли или осознания себя, специалисты по этике и биологи подчеркивают, что необходимо начать обсуждения прямо сейчас, если мы хотим избежать проблем в будущем. В качестве первого шага они начинают исследования, которые освещают различия между мозгоподобными органоидами и головным мозгом, и разрабатывают критерии для их сравнения.


Ещё бессознательные, но всё более сложные


Среди тех, кто работает в этой области, царит почти единодушное согласие в том, что доступные мозгоподобные системы и те органоиды, которые могут быть выращены в обозримом будущем, не будут обладать сознанием. «Они все еще очень примитивны и рудиментарны по сравнению даже с мозгом мыши, — говорит Хан-Чиао Исаак Чен, профессор нейрохирургии в Медицинской школе Перельмана, — не говоря уже о мозге человека».


Даже самые совершенные органоиды головного мозга не достигают размера, структуры и полноценных функций человеческого мозга. Им не хватает важных типов клеток и кровеносных сосудов, необходимых для поддержания их тканей полноценными и здоровыми. Они незрелые: одна методика оценки возраста их развития постоянно сравнивает их с мозгом плода второго триместра. И, возможно, самое главное, они не способны получать сенсорную информацию. «Мы те, кто мы есть, благодаря нашему опыту», — утверждает Хонгджун Сонг, нейробиолог из Медицинской школы Перельмана. «Органоид в банке на самом деле не имеет стимула для формирования мозговых структур таким образом, чтобы он развивался так, как это необходимо настоящему мозгу».


Короче говоря, лабораторные ткани находятся далеко от сознания. «Это дает нам запас прочности на несколько лет», — говорит Джон Аах, старший научный сотрудник Гарвардского университета и коллега Джорджа Черча, выдающегося генетика и синтетического биолога, который использует органоиды в своих исследованиях.


Мы знаем, что эти [органоидные] нейроны функционируют. ... Но что это на самом деле означает?
Bruna Paulsen, Harvard University


Но все в этой области признают, что эксперименты с искусственными тканями становятся все более сложными и реалистичными. Инсу Хен, биоэтик из Case Western Reserve, недавно отметил в онлайн-эссе, что в течение следующих пяти лет учёные, вероятно, попытаются создать органоиды с сетями функциональных кровеносных сосудов и полным набором типов клеток мозга. Органоиды могут быть предназначены для эмуляции (точного копирования — прим. пер.) определенных областей мозга, для обработки входных данных нервной системы и для получения электрических выходных данных. Более того, многие из экспериментов включают пересадку клеток крысам или другим лабораторным животным, у которых своя функционирующая нервная система, в которую органоиды могут интегрироваться. Поэтому, даже если органоиды не переступят порог сознания и не начнут испытывать боль в течение следующих нескольких лет, не следует забывать, что у них есть такая возможность.


Неполная книга правил


Исследования органоидов развиваются не в вакууме. Существующая нормативно-правовая база для смежных видов биологических исследований предлагает множество этических мер защиты для органоидов.


Поскольку органоиды мозга выращены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (клеток, которые могут дифференцироваться как любая как ткань — прим. пер.), они в частично находятся в области о этической инфраструктуры, которая управляет экспериментами с использованием человеческих тканей. Конкретные правила и рекомендации определяют, откуда ученые могут получить эти клетки и в каких лабораторных животные можно их пересаживать. Приматы даже не обсуждаются. Комитеты, состоящие из ученых, а также специалистов, разбирающихся в юридической, этической и социальной экспертизах, следят за тем, как используются эти клетки. Точно так же, когда органоиды пересаживаются животным, они попадают под компетенцию комитетов по защите животных.


Но сама природа органоидов заставляет задуматься, насколько хорошо действуют некоторые из старых систем правил и должны ли они действовать вообще.


Возьмём «правило 14 дней», которое ограничивает продолжительность выращивания человеческих эмбрионов in vitro (это технология выполнения экспериментов, когда опыты проводятся вне живого организма, «в пробирке» — прим. пер.). Определенные структуры появляются в зародыше через две недели с момента оплодотворения, и это говорит о том, что нервная система начала собираться. Но правило 14 дней не работает для органоидов, потому что они не связаны с реальными эмбрионами. Органоиды мозга следуют совершенно другим путем нейронной архитектуры. Весь смысл работы над ними заключается в создании реальных структур мозга. И поэтому органоиды «вызывают такое специфическое ощущение, когда вы знаете, что приближаетесь к чему-то, что в прошлом создавало этические затруднения», говорит Аах.


Эти исследования не относятся к определённой категории надзорных комитетов: они не базируются исключительно на людях, животных или стволовых клетках ex vivo (проведение экспериментов на живой ткани, перенесённой из организма в искусственную внешнюю среду — прим. пер.) Для органоидов не существует регулирующей структуры. Сейчас это не страшно. Но это пробел, который необходимо заполнить, потому что проблемы становятся ближе с каждым днём.


Этики и ученые сейчас работают вместе, чтобы выяснить, нуждаются ли эти исследования в новом своде правил. Этические дискуссии продвигаются стремительно, далеко опережая науку. Национальные институты здравоохранения выступили спонсорами совещаний и семинаров, велись обсуждения создания другого вида комитета по надзору. Ученые обратились к специалистам по этике в частном порядке, чтобы обсудить особенности своего исследования: еще в 2013 году Хэнк Грили, директор Центра по праву и бионаукам при Стэнфордском университете в Калифорнии, вспоминал, что получал электронные письма от экспериментаторов, стремящихся начать диалог. А Алиссон Муотри, биолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, организовал конференции, чтобы связать специалистов по этике как с биологами стволовых клеток, так и с исследователями сознания.

Этическое будущее исследований органоидов мозга человека Наука, Нейронаука, Биология, Нейробиология, Исследования, Перевод, Длиннопост

Исследователь Алиссон Муотри держит блюдо для культивирования, содержащее мозговые органоиды в своей лаборатории в Калифорнийском университете в Сан-Диего (слева).


Органоиды (справа) — крошечные самоорганизующиеся комки клеток, которые могут заменять ткани мозга человека в экспериментах, — в настоящее время довольно просты, но ученые работают над тем, чтобы они по форме и функциям напоминали структуры реального мозга.



Объединённый этический брейншторм


Особый интерес представляет «Brainstorm Project», двухлетняя программа, финансируемая Национальными институтами здравоохранения, сопредседателями которой являются Хен и Джантин Лунсхоф, специалисты по этике в Гарварде. Программа обеспечивает институциональную поддержку для объединения этиков и ученых в небольшие рабочие группы, чтобы они могли определить, на каких этических проблемах сосредоточиться и какие области исследований органоидов в мозге они рекомендуют для будущего финансирования Национального Института Здравоохранения.


Brainstorm Project частично смоделирован на основе повседневной практики Лунсхоф, специалиста по этике и философии: с 2006 года она работает с исследовательскими группами в Гарварде. Она сотрудничает с биологами в их полномасштабном исследовании от начала до конца — посещая еженедельные собрания исследователей, изучая экспериментальные проекты, исследуя новые статьи, и оживленно беседуя о методах и целях текущей работы.


Лунсхоф называет это улицей с двусторонним движением: она задает вопросы и узнает о текущих экспериментах, в то время как учёные лучше знакомятся с мнением специалистов по этике. Регулярный контакт побуждает исследователей консультироваться с Лунсхоф, когда они думают, что вошли или собираются войти в этически серую зону. «Это непрерывный процесс обучения», — сказала Лунсхоф. «И это взаимно». Это то, что она называет «этика сотрудничества».


Она старается воздержаться от осуждения. «Я не полиция по этике. У меня нет никакой официальной надзорной роли. Это тоже не моя цель». Вместо этого в совместных обсуждениях «...ученые, работающие с нами, и мы, работающие с ними, выясняем, каким может быть будущее и как, по их мнению, нам всем следует к тому относиться».

Этическое будущее исследований органоидов мозга человека Наука, Нейронаука, Биология, Нейробиология, Исследования, Перевод, Длиннопост

Джантин Лунсхов — специалист по этике, которая работает с биологами при Гарвардском университете в Виссе, чтобы помочь составить программу исследований по органоидам.


Brainstorm Project, безусловно, не является немедленной попыткой создать набор руководящих принципов исследования органоидов. «Для этого еще рано», — утверждает Инсу Хен, профессор биоэтики. Прямо сейчас, «на самом деле никто не готов сказать:"Вот та самая граница, которую никто не должен пересекать"». Хотя он действительно хочет использовать сегодняшние обсуждения для создания будущих правил исследований, сейчас речь идет о «...необходимости развития этики и науки вместе. Этики не должны слепо контролировать науку, но могут быть вовлечены на раннем этапе, чтобы помочь сформировать направление исследований социально ответственным образом».


Хотя обсуждения появления органоидного сознания, ощущения боли, самопознания и других тревожных вещей неизбежно встречается на собраниях Brainstorm Project, это не является их главной задачей — все эти события все еще слишком далеки. Вместо этого Лунсхоф, Хен и их коллеги пытаются найти неотложные этические проблемы, которые требуют решения уже сейчас. Обсуждение сознания имеет решающее значение, «но концентрация внимания только на этой проблеме отвлекает нас намного более существенных, важных и удивительных вещей», — сказал Хен.


Сопоставление с мозгом


В приоритете для Хен стоит задача убедиться, что дела на самом деле обстоят так, как утверждает наука. Многие из затронутых вопросов, возможно, не относятся к этике напрямую, но определение практической эффективности этих подходов имеет важное значение для этической стороны исследований. Если они не приносят пользы, то любой вред от них становится неприемлемым. Действительно ли органоиды моделируют то, что утверждают ученые? Как наиболее приемлемо создавать и использовать их? Можно ли основывать лечение пациентов на исследованиях, проводимых в органоидных системах или использовать органоиды для диагностики?


По мере продвижения исследований будет важно определить различия между органоидами мозга и реальным мозгом, помимо разницы в размерах и количестве нейронных связей. «Мы знаем, что эти [органоидные] нейроны функционируют. И уверены, что они связаны», — говорит Бруна Полсен, научный сотрудник лаборатории известного исследователя органоидов Паолы Арлотты в Гарварде. «Но что это на самом деле означает для нас?»


«Мы не до конца понимаем, какие типы основной электрической активности характерны мозгоподобным системам» — говорит Чен. Например, Муотри и несколько его коллег недавно вызвали настоящий переполох, когда они сообщили, что записали электрические сигналы, напоминающие мозговые волны новорожденного ребенка в органоиде коры больших полушарий. Но не все учёные с такой интерпретацией результатов: они утверждают, в что электрическая активность человеческого мозга зависит от анатомических структур и типов клеток, которых не может быть у органоидов. Пока этому не найдется логичное объяснение, подобные выводу будут вводить в заблуждение научное сообщество. Муотри, со своей стороны, подчеркивает важность этих споров, чтобы указать на необходимость обсуждения и объединения с экспертами по человеческому развитию, сознанию и другим областям, с которыми исследователи стволовых клеток могут быть не знакомы.


Также обсуждаются вопросы о том, как долго стоит поддерживать жизнедеятельность органоидных систем, где компромисс между созданием сложных органоидов и простотой управления, и как публично говорить об исследованиях. Лунсхоф и Грили отметили, что популярное описание органоидов мозга как «мини-мозг», хотя многим оно и нравилось, вызывает излишнюю тревогу.


То, как исследователи берут разрешение на использование биоматериала в органоидных экспериментах, также находится под пристальным контролем. Биологи и этики обсуждают, следует ли говорить участникам исследований о том, что частички их кожи могут стать плюрипотентными стволовыми клетками и будут использованы для создания некого подобия головного мозга, и если да, то сколько информации следует и нужно раскрыть. В свете своих недавних открытий Муотри пересмотрел форму информированного согласия для доноров материала и включил в нее обсуждения органоидов мозга и их способность генерировать некоторые типы электрических волн. «После этого я впервые увидел семью, которая решила не участвовать в исследовании. Не всем захочется жертвовать свои клетки, зная, к чему это потенциально может привести».


Сознание под сомнением


Несмотря на то что мы не ждём значительного прорыва в ближайшем будущем, Муотри не ждет, когда органоиды станут более сложными, чтобы приступить к амбициозным исследовательским вопросам. Работа, которую он планирует, может помочь составить карту биологической и этической среды для будущих исследований органоидов. В частности, Муотри хочет отслеживать ЭЭГ органоидов с помощью новых экспериментов, разработанных специально для поиска следов потенциального сознания.


Большинство предложенных вариантов таких исследований представляли собой аналоги тестов для пациентов-людей. Например, некоторые ученые предложили использовать алгоритмы, разработанные для оценки мозговых волн пациентов с комой, на наличие признаков осознания и настроить их для применения при изучении активности органоидов.


Пока что нельзя сказать, дадут ли что-то подобные эксперименты. Активность органоидов минимальна, поэтому пока не так много идей для исследований. Поскольку такие измерения никогда не проводились до этого, и пока мы не можем сравнить разные результаты для клеточных систем в чашке или клеток животных.


Чем больше вы принимаете участия в этих исследованиях, тем больше у вас вопросов и тем меньше уверенности в ответах

Jeantine Lunshof, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering


Тем не менее, по словам Чена, исследования в этой области сместились с изучения клеточного состава, экспрессии генов и условий для их выращивания и развития, к пониманию их электрической активности. «Единственное, что мы сейчас можем, — это просто измерить их электрическую активность и посмотреть, что мы видим», — сказал он. «Я думаю, что в течение следующих пяти лет мы увидим гораздо больше работ, посвященных характеристике этой электрической активности».


Муотри намерен стать одним из основных участников этого исследования. Один эксперимент, который он хочет провести, включает анестезию органоида и тест его реакции: если определенные электрические сигналы исчезают из записей под наркозом, но появляются вновь после выхода из него, можно сделать интересные выводы (хотя Муотри осторожно отмечает, что это не означает значительное доказательство сознательности, а скорее только первый шаг к подобным выводам). Он также планирует подавать больше сенсорной информации в органоиды, создав нейроны с рецепторами боли, и проверить, реагируют ли эти нейроны на стимуляцию. «Мы не на 100 процентов уверены, что это правильный путь», — признается исследователь. Но это «может предложить что-то новое» или указать полезное направление.


Сейчас он работает над «картой, которая скажет нам, где сейчас находятся органоиды на своём пути к сознанию». На данный момент это набор вопросов «да» или «нет», которые могут помочь исследователям отслеживать, как далеко они продвинулись в своей работе: есть ли у органоида кора головного мозга? Генерирует ли эта кора сигналы, похожие на мозговые волны? Какие есть структуры помимо коры и как они связаны? Может ли органоид контролировать часть тела? Может ли он проводить информацию?


Найти границу между этически неприемлемым и недопустимым на такой «дорожной карте» «гораздо сложнее, чем может показаться», считает Лунсхоф. «Чем больше вы принимаете участия в этих исследованиях, тем больше у вас вопросов и тем меньше уверенности в ответах». Но она надеется на будущий успех совместных усилий ученых и специалистов по этике. «Чтобы применить эти результаты на практике, я потратила 15 лет. И да, это работает».

Наши переводы и статьи на пикабу и VK | Telegram | Яндекс.Дзен | medicalrave@gmail.com

Показать полностью 3
950

Топ - 5 «старперов» из живой природы

Ты переключал плоскогубцами каналы на телевизоре, ел мороженое за 2 коп., являешься современником кого-то из председателей ЦК КПСС или заряжал банку от слов Кашпировского и мнишь себя OLD-ом? Так вот у меня для тебя плохие новости. Ты не самый старый! В природе есть олды и постарше. Например: животные, которые живут несколько веков. Обо все этом кратенько, но понятненько с небольшими теоретическими выкладками я попробую рассказать. Поехали.


5 место. Открывает наш топ - образец долгожития. Когда мы говорим про продолжительность жизни, многим сразу на ум приходят черепахи. Megalochelys gigantea - гигантские сейшельские черепахи. Они вполне могут жить до 250 лет! Какова причина такого долголетия? Секрет прост: хладнокровие. Невысокая скорость метаболизма позволяет этим животным жить 2,5 века.

Топ - 5 «старперов» из живой природы Биология, Наука, Научпоп, Жизнь, Образование, Кит, Медуза, Черепаха, Длиннопост

4 место. Следующий участник - Гренландский кит (200 лет). Это самое долгоживущие млекопитающие. Нет, нет, нет, это не вредные бабки на лавке, которые всех кличут «наркоманами» и «…». Именно этот могучий представитель живет дольше из тех, кто питается молоком! Секрет долголетия? Организм гренландского кита располагает механизмами, отчасти подавляющими основные недуги старения, включая рак. Вот так!

Топ - 5 «старперов» из живой природы Биология, Наука, Научпоп, Жизнь, Образование, Кит, Медуза, Черепаха, Длиннопост

3 место.  Гренландская полярная акула может дотянуть свою лямку до 500 лет!! Однажды выловили представителя данного вида с крючками для ловли рыбы, изготовленных за 400 лет до того как ее поймали второй раз! Почему же она так долго живет? Обитая в стуже и темноте, где некуда спешить и некого бояться, у рыбины развился замедленный обмен веществ, что, видимо, и стало главной причиной долголетия. Да и размножаться быстро ни к чему — питательная база у грозного хищника не такая уж и безграничная. Поэтому детенышей рождается мало, а половозрелости самка акулы достигает только к 150 годам.

Топ - 5 «старперов» из живой природы Биология, Наука, Научпоп, Жизнь, Образование, Кит, Медуза, Черепаха, Длиннопост

2 место. А теперь организм перед которым все остальные - щеглы малолетние! Bacillus permians — 250 миллионов лет!!! Но не надо сразу падать в обморок с криком: «Боже, как долго!». Существовали эти бактерии в виде спор, которые смогли пробудить после обнаружения в соляных отложениях штата Нью Мексико. Но сам факт того, что споры смогли просуществовать 250 миллионов лет, не может не удивлять. Ведь от динозавров того периода редко остается что-то стоящее.

Топ - 5 «старперов» из живой природы Биология, Наука, Научпоп, Жизнь, Образование, Кит, Медуза, Черепаха, Длиннопост

1 место.  Закрывает наш топ Дункан Маклауд из клана медуз. Бессмертное существо, по имени Turritopsis dohrnii. На счет бессмертия я не пошутил. Штука реально может не умирать, если ей не помочь. Как же так выходит? Если условия среды не благоприятны, то медуза превращается в свою первую стадию (как у покемонов, только наоборот) – полип. Прилипает к субстрату и снова тянет лямку. Затем полип снова порождает медузу… И, похоже, в цепи этих метаморфоз нет места смерти.

Топ - 5 «старперов» из живой природы Биология, Наука, Научпоп, Жизнь, Образование, Кит, Медуза, Черепаха, Длиннопост

На этом сегодня все, потом соберем топ олдов среди растений!


Живите долго, живите счастливо! С наилучшими пожеланиями искренне Ваш - #БородатыйХимик! Счастья, здоровья, любви, процветания!

Показать полностью 4
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: