Биология

Длительные космические полёты вредны для здоровья. Очень вредны. Нахождение в космосе подвергает человека опасно высоким уровням радиации; длительное пребывание в условиях микрогравитации может повредить целый ряд систем органов, включая мышцы, кости и глаза. Проживание в течение месяцев или лет в тесных условиях может иметь серьёзные психологические последствия.

Ключом к решению этих проблем может стать физиологическая стратегия, существующая уже 250 миллионов лет, которая позволяет некоторым млекопитающим, птицам, рыбам и другим животным выживать в условиях крайнего дефицита ресурсов, по сути «отключаясь»: это гибернация. Во время гибернации животные почти полностью отключают свои физиологические функции; они не едят, не пьют и не двигаются, и, что не менее важно, не испытывают голода или жажды и, по-видимому, не страдают от холода. Эта удивительная способность может оказаться решающей для того, чтобы помочь людям добраться до Марса и дальше — а также может помочь спасти жизни на Земле.

Оказывается, гибернация может защитить от многих опасностей, связанных с длительными космическими полётами, включая радиационное облучение и потерю костной и мышечной массы. Более того, перевод путешественников в длительное бессознательное состояние мог бы помочь снизить негативные последствия многомесячного или многолетнего пребывания в замкнутом пространстве. Гибернация также могла бы значительно сократить количество продовольствия и воды, необходимого для полёта, что уменьшило бы полезную нагрузку и позволило бы космонавтам добраться до места назначения — и вернуться обратно — за меньшее время.

Я уже пять раз секвенировал свой геном с помощью портативного секвенатора MinION, разработанного Oxford Nanopore Technologies. Этот процесс включает взятие мазка, его подготовку, пропуск через секвенатор и последующий анализ. Для этой задачи хорошо подходит буккальный эпителий (клеточная ткань внутренней поверхности щёк) — он легко доступен и быстро восстанавливается. Однако эти ткани не подходят для диагностики рака, выявления воспалений или оценки экспрессии генов в других частях тела. Например, если у вас сыпь на груди и вы хотите узнать, какие гены экспрессируются в воспаленных клетках, вам нужно собирать именно эти проблемные клетки и сравнивать с их здоровыми образцами.

Для секвенирования клеток я купил специальный лабораторный материал и расходники. Мне пришлось около двух месяцев собирать всё необходимое, чтобы выполнить качественный процесс от и до. К тому же, стоит это всё очень дорого для рядового человека, хотя цены снижаются (причём экспоненциально!). Так что в будущем мы получим вполне доступную технологию — как это было с сотовыми телефонами или ИИ — которая позволит нам в реальном времени узнавать экспрессию генов ДНК и РНК.

Практически каждый год в научных журналах появляются сообщения о двух-трех новых потенциально опасных для людей вирусах. Большая часть так и остается в разряде любопытных находок — интересных для специалистов, но не вызывающих особого шума за пределами лабораторий. Но иногда среди них попадаются те, что потом меняют правила игры на годы вперед. Достаточно вспомнить ВИЧ, который выявили в начале восьмидесятых, или тот коронавирус, что в 2020-м привел к глобальным последствиям.

Чтобы каждый раз не начинать оценку нового вируса с нуля, исследователи обновили и опубликовали каталог всех известных РНК-вирусов, способных инфицировать человека. Сейчас в нем собраны сведения о 239 видах, включая их главные характеристики: круг хозяев, пути передачи, умение распространяться между людьми и другие важные параметры. Благодаря этому новые находки можно быстрее сопоставлять с уже изученными вирусами и гораздо раньше понимать, насколько серьезную угрозу они потенциально представляют. 

Лучше сотрудничать или обманывать?

Этот вопрос лежит в основе так называемой дилеммы заключённого, одной из самых известных идей в теории игр. Предположим, есть двое подозреваемых, задержанных за одно и то же преступление; их разделили и предложили сделку со следствием. Они могут или «сотрудничать», не выдав напарника, или «обмануть», предав его и согласившись на сделку. Если оба из них будут молчать, то оба получат короткие сроки. Если один промолчит, а другой его сдаст, то один получит максимальный срок, а второй выйдет на свободу. Но часто бывает так, что обманет и тот, и другой. Опасаясь предательства, каждый подозреваемый действует в собственных интересах, соглашается на сделку и потом долгие годы сидит в тюрьме. (Такой исход называется равновесием Нэша в честь Нобелевского лауреата, математика Джона Нэша.)

Дилемму заключённого уже давно используют для понимания множества различных процессов, от взаимодействия конкурирующих микробов в чашке Петри до поведения человеческих обществ, стремящихся развязать ядерную войну.  Эта модель всегда озадачивала учёных: сотрудничество необходимо для выживания биологической жизни, но как оно может возникнуть, если обман всегда обеспечивает наибольший выигрыш?

В Бостоне стояла суровая зима. Поверхность реки Чарльз полностью замёрзла. Но Закари Келсо преодолел пронизывающий холод, чтобы наконец разгадать загадку, преследовавшую нейробиологические лаборатории более полувека.

Для этого Келсо, научному ассистенту в гарвардской лаборатории нейробиолога Сэма Гершмана, нужны были черви. А именно — планарии: плоские черви со стреловидной головой, которые относятся к числу простейших существ, обладающих мозгом и нервной системой с двусторонней симметрией, подобной нашей. Обычно лаборатории заказывают этих широко используемых модельных организмов у компаний, поставляющих биологические материалы. Но черви, присланные по почте, не соответствовали спецификациям. Поэтому Гершман отправил Келсо на ледяные берега реки Чарльз, чтобы тот поймал несколько диких особей. «Я подумал: “Я буду выглядеть как сумасшедший, потому что разбиваю лёд молотком”, — вспоминает Келсо. — Поэтому я оделся в стиле „бизнес-кэжуал“, при этом с упором на „бизнес“».

Это был далеко не последний раз, когда Келсо оказывался в такой ситуации. Как оказалось, планарии из реки Чарльз тоже были не те. Как и черви, которых он добыл, переходя от ручья к ручью в окрестностях Юджина, штат Орегон, в марте 2025 года. И те, которых он выловил в озёрах Мичигана в июне того же года — на этот раз в высоких сапогах — под пристальными взглядами семей с берега, собравшихся на пикник. Келсо усердно переворачивал камни, использовал крючок с кусочками мяса, привязанный к нитке, и даже ориентировался по картам из старинного путеводителя под названием «Пресноводные триклады Мичигана». Но его приключение не дало результатов. Конечно, он поймал множество планарий. Но, вернувшись в лабораторию Гершмана, он выяснил, что ни одна из них не делала того, что от неё ожидалось.

Разберём современные теории старения и посмотрим на проблему с инженерной точки зрения. На примере нейронного клеточного автомата покажем, как система может долго сохранять устойчивость, а затем начать разрушаться без отдельной «программы смерти».

Построим кривые дожития, найдём скрытые модельные биомаркеры старения и попробуем воздействовать на внутреннее состояние системы. В результате частично восстановим клеточную массу и форму, а заодно увидим, почему хорошие биомаркеры не всегда совпадают с лучшими точками управления.

Биологи уже много лет пытаются собрать из отдельных молекул систему, похожую на живую клетку. Главная сложность здесь в том, чтобы объединить отдельные реакции в единый работающий цикл. Репликация ДНК, синтез белков, рост мембраны и деление — все это должно происходить внутри замкнутого пространства и повторяться из поколения в поколение.

Раньше получалось только что-то одно: либо репликация ДНК в липидных пузырьках, либо рост мембраны, либо синтез белка. Полноценный цикл долго оставался недостижимым. Недавняя работа группы Кейт Адамалы из Университета Миннесоты вплотную приблизилась к этой цели. Их искусственные клетки — пока простые, но уже способные делиться несколько раз.

Возможно вы слышали, что по Калининградской области на днях прокатился Ураган Бернадетт. Кто-то возможно переживает по этому поводу, но сильные ветра, шторма и ураганы здесь дело обычное.

В этой статье попробуем посмотреть на белки как на инженерные конструкции. Разберём, как форма, заряды, альфа-спирали и бета-листы превращают аминокислотную цепочку в подвижный механизм, а АТФ помогает переключать его состояния. На примере убиквитина посмотрим, как современные модели вроде BioEmu позволяют оценивать возможные формы белка и собирать из них наглядную анимацию. В конце поговорим о том, как такие модели могут помочь перейти от чтения ДНК к пониманию структуры, динамики и взаимодействий белков, а затем ускорить поиск новых лекарств.

Мозг и сознание человека остаются одними из самых загадочных систем, которые на протяжение многих веков изучают как нейробиологи, так и психоаналитики. Развитие технологий и наук позволило выяснить определенные аспекты работы мозга, установить их связь с окружающей средой и проявление в точки зрения психики человека. Многие теории прошлого оказались либо ошибочны, либо искажены ввиду тогдашних социальных и культурных мнений. Однако есть и те, которые получили подтверждение спустя много лет. Ученые из Университета Осло (Норвегия) провели исследование, в котором сопоставили современную теорию мозга, именуемую «прогнозирующее кодирование», с теориями Зигмунда Фрейда и других его коллег. Детали этого сравнения мы узнаем из доклада ученых.

В прошлой части я рассказывал о файлах и их форматах, которые я получил после полногеномного секвенирования.

В этой статье поговорим о трактовке результатов секвенирования с помощью ИИ, опенсорсного инструмента Just-DNA-Lite, а также о пересборке генома.

Серия статей о том, как устроены живые системы с точки зрения вычислений, управления и проектирования.

В этой статье попробуем разобраться, как инженеру воспринимать клетку, ДНК и развитие организма, используя понятные аналогии с микроконтроллерами, нейросетями и клеточными автоматами.

По определению ВОЗ, выгорание - накопление стресса, которое сопровождается усталостью, раздражительностью и цинизмом. Уже здесь термин вводит в заблуждение и прямо противоречит сути проблемы. Выгорание предполагает отсутствие чего-то, пустоту: «выгорело, кончилось». Тогда как расшифровка ВОЗ указывает на накопленное напряжение. Стресс в переводе с английского - это и есть напряжение. Не дефицит. Переизбыток.

В психике вообще гораздо больше физики, механики и математики, чем абстрактных разговоров про маму, типы привязанности и психологические травмы с абьюзерами. То как думают и транслируют в массы «инстаграм-психологи».

Грубо говоря, работа психики - это два встречных процесса переработки опыта. Вместе они образуют то, что называют снижением ошибки предсказания (больше можно почитать здесь https://habr.com/ru/articles/1042286/). Первый процесс - информационный метаболизм, описанный польским психиатром Антонием Кемпинским ещё в семидесятых: переработка поступившей информации о мире. Другой, встречный процесс, переработка возбуждения в широком смысле. Обработка моего уникального, специфического отношения, то есть тех чувств, которые возникли в организме в ответ на полученную информацию. Если ошибка предсказания огромна и возбуждение слишком сильное это психологическая травма. Резкое превышение ассимилятивной ёмкости, временный коллапс системы. Скачок напряжения, который сжёг предохранители. Выгорание похоже по сути. Это медленное накопление непереработанного возбуждения. Условные зомби-процессы, которые не делают ничего полезного, но греют процессор. Депрессия - огромное количество накопленного возбуждения, которое не было переработано. (Я не говорю об эндогенных или первично биологических депрессиях).

Миссия компании Conception заключается в том, чтобы превратить стволовые клетки в человеческие яйцеклетки и переосмыслить понятие фертильности.

Мы хотим поделиться захватывающей новостью: нам удалось получить первые ранние человеческие яйцеклетки («первичные ооциты»), полученные из стволовых клеток. После простого забора крови мы преобразовали клетки крови в стволовые клетки, а затем стимулировали эти стволовые клетки к формированию миниатюрных человеческих яичников, содержащих ранние яйцеклетки.

Хотя предстоит ещё проделать работу по доведению этих яйцеклеток до полной зрелости, мы считаем это значительным научным прорывом.

Впервые в истории биологи поместили набор неживых компонентов в мембрану, похожую на клеточную, и стали свидетелями того, как этот «мешок» из молекул начал вести себя как живой организм. Созданная в лаборатории синтетическая клетка росла, реплицировала свою ДНК и делилась, демонстрируя основные функции клеточного цикла.

«Это впечатляющий шаг, — сказал Джек Шостак, который изучает происхождение жизни в Чикагском университете и не участвовал в данном исследовании. — Мне не известны другие попытки создать искусственную клетку из биологических компонентов, которые продвинулись бы так далеко».

По существующим понятиям эта клетка не является живой. Она не может выжить без постоянного поступления питательных веществ и рибосом — механизмов, необходимых для синтеза белков. У неё нет защитных механизмов или эффективной системы выведения отходов. Но это самое убедительное на сегодняшний день доказательство того, что можно создать жизнь из неживого — цель, к которой синтетические биологи стремятся уже десятилетиями.

Месяц назад мы переехали из старого дома с садом в высотку-новостройку. Настолько "ново-", что стройка (отделка квартир застройщиком) еще продолжается. С точки зрения локальной экологии это значит, что местная экосистема только формируется. Обычно термин "сукцессия" применяют к ситуациям восстановления после катастроф, в частности, лесных пожаров. Но его вполне легитимно приложить и к ситуации формирования экосистемы в новосозданном [антропогенном] ландшафте. Вот как в доме в целом и квартире в частности. Интересно это наблюдать в процессе.

«Ты представляешь, сколько жизней мы должны прожить, прежде чем у нас появится смутная догадка, что жизнь не исчерпывается едой, борьбой и властью в Стае?»  (с) Ричард Бах: «Чайка по имени Джонатан Ливингстон» 

В прошлой части мы описали эволюционный гормональный механизм, побуждающий человека прилагать усилия к социальной реализации по одной их двух биопрограмм:

дофаминовой – путь создания нового и ценного для других для получения дофамина через механизм социального одобрения

серотониновой – путь укрепления личного статуса и власти для получения серотонина через механизм социального доминирования

В рамках основного паттерна эволюции ЭПЭР он образовывает Биопрограмму №2 - биопрограмму развития популяции, создавая напряжение и конфликт внутри самой популяции, в горниле которого дофаминщики постоянно соревнуются с серотонинщиками, обеспечивая механизм эволюционного отбора в области идей и идеологий.

И всё же этот двухконтурный двигатель пока не объясняет самую странную и, на первый взгляд, невыгодную для индивида вещь: самопожертвование. Почему человек отказывается не только от комфорта и семьи, но и от статуса, денег, славы — то есть от “пряников” второй биопрограммы — и при этом достигает субъективного счастья и внутренней устойчивости? Если мозг — машина дофамина и серотонина, что заставляет добровольно отказываться от этих наркотиков ради Истины, Смысла или Духа? Ответ кроется в биопрограмме третьего уровня.

Откуда картошка? Из Египта, вестимо..Картофель на прилавке продуктового магазина - выбирай на вкус! - сколько здесь символов?

Несмотря на научный и технологический прогресс, мозг продолжает оставаться одной из самых загадочных и сложных систем. Фактически любой процесс, протекающий в организме человека, в той или иной степени курируется мозгом. Многие из этих процессов протекают без нашего ведома, но выполняют жизненно важную функцию. Другие же требуют сфокусированности и ясного сознания. Человек не может решать головоломки или выполнять сложные языковые задачи находясь в бессознательном состоянии. По крайней мере так считалось ранее. Ученые из Медицинского колледжа Бейлора (Хьюстон, штат Техас, США) обнаружили, что человек, находясь под общей анестезией, все же способен выполнять сложные языковые задачи. Какие именно задачи выполняли испытуемые, какие показатели считывались, и что нового данное исследование говорит о мозге человека? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Могут ли марсианские аргиллиты (глинистые камни) содержать следы древних микробов? Новые данные укрепляют гипотезу о том, что на Красной планете когда-то существовала жизнь.

Новые данные, полученные марсоходом «Персеверанс» НАСА, выявили сложные углеродные соединения в двух марсианских глинистых породах, обнаруженных в кратере Езеро на Марсе — том же месте, где ранее были найдены свидетельства возможной древней жизни. Учёные полагают, что эти макромолекулярные (то есть крупные) сложные углеродные соединения могут содержать доказательства того, что древняя микробиологическая жизнь когда-то существовала в том же осадочном материале, как следует из одной новой статьи, описывающей эти наблюдения.