Биологи поняли, зачем пчелы строят соты не шестигранной формы
Среди множества шестиугольных сот изредка появляются пяти- и семигранные. Долгое время они считались случайной ошибкой, нарушающей стройность общей структуры. Но оказалось, что такие ячейки — результат элегантного решения геометрической проблемы, связанной со «стыковкой» сот разных размеров.
Пчелы выводят потомство в шестиугольных сотах. Такая форма позволяет использовать минимум строительного материала при максимуме внутреннего объема каждой соты, при этом между ними не остается просветов. Лишь изредка встречаются соты нестандартной формы — пяти- и семигранные. Более того, это характерно и для пчел, и для некоторых ос, их родственников. Новая работа американских ученых показала, что это позволяет соединять в единой конструкции соты разных размеров, в которых созревают личинки с разной судьбой. Об этом рассказывается в статье, опубликованной в журнале PLoS Biology.
Напомним, что колонии пчел и общественных ос состоят из многочисленных стерильных рабочих особей — потомства единственной самки, матки, которая занята лишь откладыванием яиц. До определенного момента в сотах развиваются только рабочие, пока колония не достигнет нужного размера и ей не придет пора «размножиться».
Для этого необходимо вывести фертильных особей, самок и самцов, которые станут основой новой семьи. Такие особи требуют особых условий развития, они заметно крупнее рабочих, поэтому и соты им нужны побольше. Это ставит перед насекомыми необычную геометрическую проблему: соединить в рамках единой конструкции, без промежутков, шестигранные ячейки разных размеров.
Соты пчел и ос с парами ячеек нестандартной формы. Снимки ориентированы так, что более «свежие» соты находятся внизу, показывая, что пятигранная ячейка строится перед семигранной, позволяя переходить к шестигранникам больших размеров
Чтобы выяснить, как решается эта задача, Майкл Смит (Michael Smith) и его коллеги из Обернского университета (США) собрали снимки 115 колоний пяти видов пчел (Apis mellifera, A. cerana, A. dorsata, A. florea и A. andreniformis) и пяти видов общественных ос (Vespula vulgaris, V. maculifrons, V. flavopilosa, V. shidai и Metapolybia mesoamerica). С помощью машинного зрения они получили точные данные по числу и длине граней, а также количеству соседей для 22 745 отдельных сот.
Оказалось, пяти- и семиугольные соты возникают при переходе от небольших к крупным сотам. Они возводятся парами, так что общее число внешних граней остается тем же, что и у двух шестиугольных ячеек. Это позволяет легко «стыковать» такую пару с соседями, не нарушая общую структуру. Одновременно размеры граней пятиугольной соты дают возможность соединять ее с небольшими шестиугольниками, а более длинные грани семиугольной соты — перейти к более крупным шестиугольникам.
Эффективность этого решения подтвердило моделирование, проведенное математиками из Корнеллского университета на основе триангуляции Делоне. Они показали, что добавление больших шестигранников к массиву малых постепенно деформирует общую структуру: это либо приведет к возникновению просветов, либо потребует строительства дополнительных, нефункциональных ячеек. Однако введение пяти- и семигранных пар снимает эту проблему, позволяя сохранить целостность конструкции без потерь.
Письмо пчелам от биологов: -Дорогие пчелы, мы двадцать лет изучаем соты в рамках. По нашим иследованям получается что в каждой рамке порядка шести тысяч шестиугольных сот, но иногда мы находим две-три пяти угольные, а иногда так вобще семиугольные. Вы там сумашедшие что ли все?
Проведенный в Британии эксперимент показал, что как минимум некоторые птицы готовы изменить свои социальные связи ради выгоды. Но только если речь не идет о «родственных узах».
Галка (Corvus monedula)
Галки (латинское название — Corvus monedula) — птица семейства врановых, ближайшая родственница грача и вороны. Это самый мелкий представитель рода Corvus, глава которого — сам ворон.
Ученые из Бристольского и Эксетерского университетов провели серию опытов и пронаблюдали за социальным поведением диких галок на месте их гнездования в западной части Корнуолла (Великобритания). Работу в рамках более обширного проекта Cornish Jackdaw Project, посвященного этим птицам, опубликовал журнал Nature Communications.
У галок, участвующих в проекте, на лапках надеты кольца с вмонтированными RFID-метками. Похожие используют владельцы домашних кошек и собак для чипирования своих питомцев. В корнуоллском эксперименте ученые разделили птиц на две группы — A и B — и специальным образом запрограммировали автоматические кормушки, реагирующие на RFID-метки галок.
Общая схема эксперимента с галками
Кормушки выдавали вкусных для птиц мучных червей только в том случае, когда к ним одновременно прилетали две особи из одной подгруппы (AA или BB). Если вместе прилетали галки из групп A и B, кормушки оставалась закрытыми. Когда пернатые посещали кормушки поодиночке, то получали только обычное зерно, а не более желанных червей.
Исследователи хотели выяснить, способны ли галки менять социальные связи ради лучших в плане корма результатов. Эксперимент показал, что галки умеют действовать стратегически. Они быстро научились бросать «неправильных» друзей и посещать кормушки вместе с сородичами нужной подгруппы, чтобы получить лакомство.
Однако птицы делали исключение, когда дело касалось их прямых родственников — потомства, братьев и сестер — или партнеров по спариванию, которых галки выбирают один раз и на всю жизнь. Галки сохраняли родственные отношения, даже если не получали еды из кормушек.
«С помощью эксперимента мы показали, что дикие галки научились отдавать предпочтение социальным связям с членами нужной группы (особями, которые обеспечивали большую отдачу от социального взаимодействия в целях получения пищи). Однако изменения в системе их социальных взаимоотношений были ограничены сохранением ценных, ранее существовавших связей», — отметили исследователи.
Также ученые подчеркнули, что полученные результаты имеют важное значение для понимания эволюции интеллекта, поскольку показали, что способность отслеживать и запоминать информацию о социальных партнерах может приносить пользу.
Ученые впервые увидели размножение гигантских антарктических морских пауков
Процесс размножения гигантских морских пауков из Антарктиды не попадался на глаза исследователям более 140 лет — с момента их открытия и до сих пор. Недавно ученые отправились на отдаленный континент и своими глазами увидели поведение этих загадочных существ.
Антарктический морской паук
Морские пауки (класс Pycnogonida) — это группа паукообразных беспозвоночных, обитающих в морских средах по всему миру. Большинство из них размером меньше ногтя, но у антарктического вида Colossendeis megalonyx размах конечностей (от кончика одной ноги до кончика противоположной ноги) превышает 40 сантиметров. Это животное представляет собой известный пример «полярного гигантизма» — эволюционного феномена, когда организмы в полярных регионах вырастают до гораздо больших размеров, чем их сородичи в более теплом климате.
У всех известных видов морских пауков самец-родитель заботится о детенышах, вынашивая эмбрионы на яйценосных ножках от оплодотворения до вылупления и часто после него. Исключительная забота самца о потомстве — самый редкий вид родительской заботы, и его эволюционное происхождение у морских пауков не раскрыто до конца.
Пара антарктических морских пауков. Стрелка указывает на кладку яиц
Команда исследователей, ныряя под льды Антарктики, вручную собрала несколько пауков, которые спаривались. Ученые перенесли их в резервуары для наблюдения. Оказалось, что гигантские морские пауки вынашивали потомство иначе, чем остальные виды морских пауков. Выводы исследователей опубликованы в журнале Ecology.
К удивлению авторов работы, две разные спаривающиеся группы произвели тысячи крошечных, около миллиметра диаметром, яиц. Они впервые были замечены в виде студенистого облака, окружающего одного паука, который ранее был частью группы спаривания. Вместо того чтобы вынашивать детенышей, пока они не вылупятся, как у большинства видов морских пауков, один из родителей (вероятно, самец) провел два дня, прикрепляя яйца к каменистому дну. В течение нескольких недель после откладки мельчайшие яйца обросли микроскопическими водорослями, обеспечивая идеальную маскировку.
Антарктический морской паук рядом с кладкой яиц
Ученые выдерживали эмбрионы в отфильтрованной морской воде в инкубаторах при температуре -1,8 градуса по Цельсию в течение 11 месяцев и фотографировали их каждые 2-3 недели под микроскопом. Развитие шло медленно, что характерно для антарктических видов. Зачатки конечностей были видны только на 83 день и становились все более и более отчетливыми на протяжении остального процесса созревания. Первая вылупившаяся личинка была замечена примерно через 8 месяцев после нереста.
(e) Бластулы, через 6 месяцев после нереста. (f) Невылупившиеся особи через 8 месяцев после нереста. (g, h) Только что вылупившиеся личинки 50 мкм
В итоге ученые впервые узнали детали жизненного цикла этих удивительных антарктических животных. Открытый механизм ухода за эмбрионами у гигантских морских пауков представляет собой эволюционно промежуточную стратегию между свободным нерестом и отцовским вынашиванием, характерным для большинства других групп морских пауков.
Общая экология и репродуктивная биология морских видов Антарктики остаются в подавляющем большинстве неизвестными, до сих пор были описаны лишь несколько видов с этого континента. Подобные работы буквально проливают свет на то, как обитают животные в одной из наименее изученных частей мирового океана.
Быки реагируют на красный цвет, дельфины — добрые, обезьяны обычно едят бананы, коалы — милые и добродушные, лемминги сбрасываются с обрыва. Что общего между этими фактами о животных? Все они мифы, в которые верит большинство населения планеты земля. Может быть, о них я поговорю попозже. А вот сейчас я особо бы хотел рассмотреть случай с леммингами. Благо у этого мифа довольно интересная и даже где-то трагическая история. Люди при слове «лемминги» как-то сразу проводят параллель «самоубийство». Вон даже комиксы и компьютерная игра про это есть. Но если попросить человека развернуть свой ответ, и уточнить причины такого их поведения, то, вероятно, перед вами нарисуют следующую картину: численность леммингов возрастает, еды становится меньше и толпы зверьков в поисках, чего бы пожрать, бродят по округе. Они следуют друг за другом и когда их «вожак», от голода потерявший рассудок, сбрасывается с обрыва, все остальные следуют за ним. Этот закон прописан в их генетическом коде, как регулятор численности во время голода. Да. Природа странна и удивительна.
Посмотрите, как он прекрасен и горд собой.
Несмотря на правильный последний вывод (а природа, действительно странная штука), у этой гипотезы есть ряд несоответствий. Например, лемминги исключительно соло-зверьки. Они яркие индивидуалисты, кроме нескольких видов-исключений, которые в зимние месяцы максимум собираются в гнёзда. Самки стандартных соло-леммингов с выводками живут на отдельных территориях, а соло-самцы беспорядочно бегают по округе в поисках чебы тут пожрать. Никаких стадных инстинктов у них нет вообще. Зато они обладают способностью достаточно быстро размножаться, а в поисках пищи, в голодное время готовы пробегать значительные расстояния. Ну и да, иногда от безысходности они жрут ядовитые растения и нападают на крупных животных — тоже такой своеобразный суицид. Но это скорее исключение. Внушительные стаи подобных зверьков, можно иногда заметить в процессе массового расселения. И обычно это возникает где-нибудь на отдельном сложном участке пути (вроде водной преграды или узкого перешейка). Именно тогда возможны и случайные смерти, когда отдельных зверьков утаскивает течением. Но не о каких «сбиваются в стаи и идут топиться» речи нет.
Как это видят художники
Откуда же взялась эта легенда? Впервые значительные колебания популяции леммингов заметили ещё в XVIII веке, когда человечество почуяло в себе научную жилку и бросилось замерять всё подряд. Но тогда комплексных анализов и подсчётов ещё не было, и учёные просто ради прикола выдвинули ряд гипотез для объяснения этого момента. От «они жрут друг друга» до «а куда им деваться, кроме как, топиться в море». Ну а чем ещё можно это объяснить? И вот в 1908 году последняя гипотеза вошла в популярную английскую детскую энциклопедию, под редакцией научного журналиста Артура Ми как достоверный факт. Книга действительно была популярной, поэтому большинство читателей став взрослыми, пронесло это убеждение через всю свою жизнь.
Главный распространитель мифа.
Именно этот неверный факт стал отправной точкой и для работников студии Диснея во время съёмок знаменитой «Белая пустошь» в 1958 году. Фильм был частью первой большой попытки Уолта Диснея в документалистику — серии «Настоящие приключения», которая стартовала в 40-х годах. В цикле фильмов детям и взрослым показывали различные уголки земли — пустыни, снега, леса и так далее. Какие там условия, кто обитает, чем занимаются. И по уверениям создателей — все кадры без исключения были сняты именно в дикой природе.
Второй популяризатор. Более жестокий
Впрочем, это утверждение позднее было опровергнуто. В 1982 году канадский новостной журнал выпустил фильм-разоблачение «Жестокая камера». Там было показано, например, как, для серии «Живая пустыня» вместо настоящих песков были использованы декорации, в которых пауков и прочих насекомых буквально заставляли драться друг с другом, натравливая и раздражая. Ну, эффектные кадры нужны же. А в «Белой пустоши» дело обстояло ещё хуже. Многих зрителей во время просмотра серии об Арктике в самое сердце поразила картина того, как маленькие пушистые зверьки падают с обрыва, пытаются убежать от массы таких же комочков, которые катятся рядом, как их крохотулечные лапки не могут удержаться за камни, и зверьки срываются ещё ниже, цепляясь за склон изо всех сил. Как они оказываются у края земли и буквально сыплются в воду. Вот только всё это было обманом.
Вот то самое видео
Начать нужно с того, что снимали этот фильм совсем даже не в Арктике, о которой якобы шла речь, а в канадской провинции Альберта, где лемминги вообще не обитают. Их специально закупали у детей инуитов в другой провинции Канады — Минитобе (расстояние около 1200 километров), по 25 центов за штуку. И этих зверьков нужно было множество. Ведь потом, специальными вращающимися механизмами для создания эффекта массовости, а иногда и с помощью обычных швабр плюшевых заставляли бежать в нужном направлении и прыгать со скал в воду. Тех, кто выжил после падения, вылавливали и прогоняли через всё это ещё раз, для лучшего дубля. То есть да, это было хладнокровное убийство зверушек в целях снять эффектные кадры. Так что большинство зрителей поверило в миф о самоубийственных походах леммингов — ведь его показали в кинотеатрах, а там врать не будут. Кстати, этот фильм получил «Оскар».
А вот в этом живет душа берсерка. И вот с тех пор, под воздействием книги и «Белой пустоши», большинство людей уверены, что у зверьков явно не всё в порядке с головой. Нет, это, конечно, так, но по другой причине. Раз уж о леммингах зашёл разговор. Вот вам ещё один миф, что они безобидные и плюшевые грызуны. Вот вы знали, куда попадали души викингов-берсеркеров после смерти? Нет, судя по всему, не в Валгаллу. Они переселялись в норвежских леммингов. Ничем другим объяснить «нарывистость» и «безбашенность» этих грызунов нельзя. До медоедов и росомах им, конечно, пока ещё далековато, но они смело идут по этому пути и не пасуют перед крупными хищниками. Учёные отмечали, что мелкие пушистики отважно кидаются даже на человека с камерой, если тот подошёл достаточно близко и пытается ущемлять права зверьков на личное пространство. При этом они рычат, скалят зубы и совершают резкие движения, обещая продать свою жизнь как можно дороже. «Да, ты можешь меня съесть, но это будет стоить тебе пары свежих шрамов на память, так что выбирай с умом» — как бы намекает норвежский лемминг своим поведением и продолжает с рыком наскакивать на обидчиков. И это при размерах в 15 сантиметров и внешности пушистого пирожочка. Есть видео, где эти пухляши отважно напрыгивают на кошек, бойцовых собак и хищных птиц. Ну а те, охреневшие от подобного поворота событий, ретируются. Мало ли чего ещё ожидать от этого психа.
Лемминг атакует камеру.
А самое забавное в норвежском лемминге — это окраска зверьков. Казалось бы — сделайся незаметным, белым зимой и бурым летом. Но нет, она специально яркая и заметная — рыжая, жёлтая и оранжевая в пятнышко. То, что в научной среде называется апосематизмом. Это такая стратегией выживания, основанная на яростной демонстрации всем желающим, что с тобой лучше не связываться. Апосематизм характерен, например, для пчёл с их жёлтыми и чёрными полосами, для ядовитых ярких лягушек или неоновых насекомых. А вот среди млекопитающих такое встречается редко. И раз эволюция за миллионы лет не сменила расцветку этому бересерку, то стратегия выживания у него вполне себе действенная. Так что если этот лемминг и самоубийца, то только в таком же качестве как у Джеймса Ганна с его «Отрядом». Живое воплощение фразы: «их боялись даже чеченцы».
Мыши среднего возраста (18 месяцев, около 50 лет на человеческий), которые получали добавку альфа-кетоглутарата (анион α-кетоглутаровой кислоты) с едой, лучше себя чувствовали в старости. У них был значительно более короткий период болезней перед смертью.
Ранее исследования показали, что содержание АКГ в плазме крови с возрастом может упасть десятикратно.
Также было показано, что голодание и физические упражнения продляют жизнь и увеличивают производство АКГ. Поскольку АКГ не содержится в пище, единственным способом его получения являются добавки.
"Стандартным критерием эффективности в исследованиях старения является проверка, действительно ли вмешательство продляет период здоровой жизни. Здесь мы этого добились с добавкой, которая производится нашим телом и показала свою безопасность в тестах", - говорит автор исследования, профессор Гордон Литгоу. Средняя общая продолжительность жизни мышей увеличилась на 12%, а продолжительность здоровой жизни (healthspan) увеличилась на 40%. "Ночным кошмаром было бы продление жизни без улучшения здоровья. В этом эксперименте мы показали, что мыши среднего возраста становились здоровее со временем. Даже те мыши, которые умерли рано показали улучшения состояния."
АКГ участвует во множестве фундаментальных физиологических процессов, в общеме веществ, обеспечивает клетки энергией, стимулирует синтез коллагена и белков, влияет на возрастные изменения. Подавляет распад белка в мышцах, что делает его популярной спортивной добавкой. Его также использовали в лечении остеопороза и болезней почек.
Результаты эксперимента зависели от пола и в среднем самки показывали лучшие результаты. Значительно улучшились плотность и цвет меха, изменилась походка, уменьшилось возрастное искривление позвоночника. У самцов же с возрастом лучше сохранялась мышечная масса, улучшилась походка и сила хвата, уменьшилось искривление позвоночника и количество опухолей, а т. ж. улучшилось зрение.
Сейчас планируется исследование АКГ на людях 45-65 лет.
Но надо сказать, что с АКГ уже было пилотное исследование на людях, и было показано, что возраст, измеряемый по эпигенетическим часам, уменьшился в среднем на 8,5 лет. Кроме того, многократные тесты показали практически полное отсутствие побочек.
А еще АКГ можно купить. Именно Calcium AKG, который использовался в этих тестах на мышах. Месячная доза обойдется в 150 баксов. На свой страх и риск конечно, не смотря на все их заявления.
И это далеко не единственная добавка, которая используется в исследованиях старения, которую можно купить. Постараюсь в скором времени запилить пост по всем, ну или хотя бы по основным.
Скриншот из вот этого видоса, в котором все объяснено подробнее.
Я тоже считаю Клабхаус однодневкой, но давай не будем превращаться в дедов, которые гундят по поводу всего нового? Помню, лет 10 нос воротили от инстаграма, говорили что это новомодная хипстерская хуерга. А теперь у каждого второго есть аккаунт, даже у жителей села
С помощью регулярного обслуживания машину можно поддерживать в ходовом состоянии намного дольше ее нормального срока жизни.
С надлежащим уходом и обслуживанием верхней границы нет. Любая часть, которую нельзя починить, может быть заменена.
Замена частей
Но что если часть нельзя заменить?
Представьте себе огромный дефицит частей на замену для автомобилей. Дефицит топливных насосов, карбюраторов, шин, фар и т. д.
Множество в остальном работающих машин оказались бы на свалке, а все из-за того, что имели какую-то часть, которую невозможно заменить.
В такой ситуации находимся мы с нашими телами. Недостаток запасных частей - основная причина смерти в развивающихся странах. Только в США 35% смертей - почти миллион человек в год - происходит из-за недоступности органов, и с каждым годом проблема только ухудшается.
Из 30 миллионов человек с диагностированными болезнями сердца трансплантаты получат менее 1 из 1000.
Но, благодаря недавним открытиям и новым технологиям, надежда есть. Всех этих смертей можно будет избежать, когда у нас появится возможность создавать новые органы по необходимости с помощью регенеративной медицины.
Эта революционная технология дает возможность создавать средства лечения для болезней, ранее считавшихся неизлечимыми. Для диабета, болезней сердца, почечной недостаточности, остеопороза, травм спинного мозга.
Практически любая болезнь вызванная отказом или повреждением может быть потенциально излечена с помощью регенеративной медицины.
Наш нынешний подход к трансплантации органов далек от идеала. Только один из трехсот умирает так, чтобы его органы были пригодны для трансплантации. Более того, требуется найти близкое совпадение.
Все это приводит к длинным листам ожидания. А потом еще есть шанс отторжения трансплантата, когда иммунная система атакует орган, принимая его за инородное тело. Чтобы уменьшить шанс отторжения, реципиент до конца жизни должен принимать иммуносупрессоры.
Новые технологии предлагают намного лучшие пути замены частей. Органы, которые могут быть созданы из собственных клеток пациента, что гарантирует доступность и идеальное совпадение, исключая малейшие шансы отторжения.
В 2019 году ученые напечатали первое в мире живое сердце из человеческих клеток, с кровеносными сосудами, желудочками и камерами.
Технология печати органов совмещает две базовые технологии:
1. Репрограммирование взрослых клеток в стволовые, а затем в другие типы клеток.
Все начинается с превращения клеток пациента в стволовые клетки. Эти стволовые клетки могут затем быть перепрограммированы в клетки любой ткани. Различные типы клеток используются в качестве чернил для 3Д-принтера и затем наносятся на каркас.
Некоторые органы сравнительно просты. Мочевой пузырь состоит всего из двух типов клеток. А вот у почек их больше 30. Тем не менее, сложные органы успешно печатаются и имплантируются.
Biolife4D обещает доставлять идеально подходящие кастомные органы. Они будут сканировать человеческое сердце с помощью МРТ, чтобы определить его точные форму и размер. Затем принтер напечатает сердце, полностью повторяющее сердце пациента. Через несколько дней после печати клетки сливаются, каркас рассасывается, и сердце начинает биться.
Печать органов - большой прорыв. Она позволит отказаться от иммуносуппрессии, листов ожидания и отторжения органов. Люди больше не будут умирать из-за недостатка запасных частей.
Регенеративные технологии, такие как биопечать продлят и улучшат жизни многих. Но какой бы невероятной ни казалась биопечать, это всего лишь начало того, что скоро станет возможным.
Восстановление повреждений
Замена органов требует операций - дорогостоящих и опасных.
Менее инвазивно восстанавливать органы на месте. Делать так, чтобы они излечивались и омолаживались сами собой.
Это больше похоже на настройку, а не на замену двигателя.
Генные терапии и лекарства в ближайшем будущем позволят нам настраивать наши тела. Это позволит нам вернуться в более здоровое и более молодое состояние.
Генные терапии для восстановления
Гены управляют работой всех наших клеток. Генные терапии модифицируют гены либо их экспрессию путем активации, добавления, деактивации или удаления генов.
Некоторые генные терапии используют вирусы для внедрения генов. Другие, такие как CRISPR, могут напрямую модифицировать гены живых организмов.
Испытания генных терапий на других видах показывали удивительные результаты в плане продления жизни. Вот чего мы достигли на других видах:
Дрожжи.
В 2008 году исследователи выключили два гена RAS2 и SCH9, которые ускоряют старение и увеличивают шансы онкологии у человека. Они внедрили модификации этих генов в популяцию дрожжей.
Мы добились десятикратного продления жизни. Это лучший результат, когда либо достигнутый на любых организмах.
- Вальтер Лонго, руководитель исследования, Южнокалифорнийский университет.
Черви
В 1993 году биологи выключили один ген и удвоили продолжительность жизни червей. Ген называется DAF-2 и контролирует рецептор инсулиноподобного фактора роста. У людей он тоже есть. Выключение одного этого гена удвоило продолжительность жизни червей.
В 2013 году другой научный коллектив пошел дальше. Вдобавок к подавлению DAF-2 они заблокировали RSKS-1, который контролирует сигнальные пути нутриентов. Они рассчитывали на 130-процентное увеличение продолжительности жизни, но были шокированы: черви прожили впятеро дольше.
Две мутации создают петлю положительной обратной связи в определенных тканях, что продляет жизнь. Продолжительность жизни этих червей эквивалентна жизни человека в 400-500 лет.
- Доктор Панкай Капахи, руководитель исследования.
Мыши
В 2008 году ученые генетически модифицировали мышей, чтобы они производили больше теломеразы, которая защищает ДНК. Мыши прожили на 50% дольше, а также дольше оставались молодыми и здоровыми.
В результате мышь получилась меньше среднего, а так же показала пониженный уровень инсулина и сахара. Она не дожила всего месяц до своего пятого дня рождения. Это более, чем вдвое превышает среднюю продолжительность жизни для таких мышей (2,25 года).
Лекарства для восстановления
Генные терапии - это пока еще область экспериментов и они рискованны. Их очень трудно обратить. В результате, фармацевтические вмешательства для продления жизни продвигаются дальше, когда дело доходит до тестирования на людях.
Устранение сенесцентных клеток
В 2016 году исследователи из Клиники Майо обнаружили, что систематическое удаление сенесцентных клеток два раза в неделю препаратом AP20187 продляет жизнь мышей на 25 процентов. Это также отодвигает на более поздний срок проявление таких болезней как катаракта, ухудшение работы сердца и почек, а также появление опухолей.
После публикации исследования была создана компания Unity Biotechnology чтобы применить такой же подход к людям.
Если мы сможем принести эти открытия в медицину, наши дети вырастут в совершенно другом мире.
Вещество NAD+ может быть найдено в каждой клетке наших тел. Но его количество снижается с возрастом. Считается, что он играет роль в защите ДНК от повреждений.
В 2017 году международная команда ученых, возглавляемая Дэвидом Синклером, выяснила, что после одной недели лечения веществом NMN, которое превращается в NAD+ в организме, клетки старых мышей вернулись в молодое состояние.
Клетки старых мышей были неотличимы от клеток молодых всего после одной недели лечения. Это наиболее близкий к выпуску препарат для борьбы со старением. Если испытания пройдут хорошо, он появится на рынке через 3-5 лет.
- Дэвид Синклер, Центр биологии старения имени Пола Гленна, Гарвардская медицинская школа.
Испытания NMN на безопасность вскоре начались и были опубликованы в 2020 году. Пока по всему выходит, что препарат безопасен.
Омоложение
Открытие Шиньи Яманаки, позволяющее вернуть клетки в молодое состояние взволновало исследователей старения.
Однако, первоначальные тесты заканчивались катастрофически. Когда мышам давали большие дозы факторов Яманаки, их клетки начинали очень быстро разрастаться, у них появлялись опухоли. Все мыши умерли за один день.
Но в 2016 году Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, профессор лаборатории экспрессии генов в Институте Солка нашел способ избежать этого. Применением пониженных периодических доз факторов Яманаки клетки можно перевести в молодое состояние без того, чтобы они превращались обратно в стволовые клетки и забывали свою функцию.
В 2020 году команда из Стэнфорда обнаружила, что низкие дозы факторов Яманаки можно ввести в хрящи, взятые сустава с артритом. Это омолодило их и облегчило воспаление
Члены этой стэнфордской команды основали Turn Biotechnologies, чтобы коммерциализировать терапии для остеоартрита и других заболеваний.
Испытания на людях
Некоторые из этих терапий потребуют годов клинических испытаний на безопасность и эффективность, прежде чем их одобрят для широкого использования. Однако, существуют лекарства, одобренные для других целей, которые показывают многообещающие результаты в борьбе со старением.
В 2019 году исследователи создали коктейль из трех существующих препаратов: лития, траметиниба и рапамицина. Каждый из этих препаратов по отдельности продлевал жизнь плодовых мушек примерно на 11%. Мушки, принявшие комбинацию из трех препаратов, прожили на 48% дольше.
В том же году другая группа ученых сообщила об успехе в испытании другого коктейля лекарств. Но уже на людях.
Исследователи комбинировали человеческий гормон роста rHGH, стероид DHEA и препарат от диабета метформин.
Ученые давали этот коктейль подопытным более одного года, периодически измеряя их биологические часы. В первые 9 месяцев подопытные молодели на 1,6 года в год. Скорость омоложения возросла до 6,5 лет в год в последние 3 месяца испытаний.
К концу испытаний подопытные были на 1,5 года моложе, чем в начале эксперимента. Они скинули по 2,5 года!
Я ожидал увидеть замедление "хода" биологических часов, но не их обращение вспять. Это просто фантастика!
Наши иммунные клетки очень похожи на амеб. Они рыщут по всему телу, разыскивая инородные частицы и поедают их. С помощью вакцин мы можем натренировать наши клетки искать и поедать межклеточный мусор или убивать сенесцентные клетки.
Наномедицина
Наномедицина находится на пересечении медицины и нанотехнологий.
В основе работы наших тел лежат молекулярные наномашины. В сущности, наша внутренняя биология - это продвинутая нанотехнология, которая совершенствовалась миллиарды лет.
Чинить наши тела скальпелем - все равно, что чинить компьютерный чип гаечным ключом. Масштаб слишком разный.
Ключом к прорывам в медицине может стать наше умение манипулировать материей на микро- и наномасштабах. Мы уже можем создать компьютер, отдельные части которого всего десятки атомов в поперечнике.
Мой друг Альберт Гиббс предложил интересный вариант использования микромашин. Он сказал, что хоть это и неизведанная область, было бы интересно, если бы ты смог проглотить хирурга.
Вы помещаете маханического хирурга в кровеносный сосуд, он путешествует до сердца и осматривается там. Он выясняет, какой из клапанов работает плохо, достает маленький нож и надрезает его. Другие маленькие машины могут постоянно находиться в нашем теле, чтобы помогать работе неправильно функционирующих органов.
Даже если мы достигнем биологического бессмертия, все равно останется риск травм и несчастных случаев. Только один человек из 1800 в среднем доживет до своего десятитысячного дня рождения
Как все мы знаем из личного опыта, если мы не бэкапим важные файлы, мы напрашиваемся на неприятности.
Но как насчет забэкапить наш мозг?
До тех пор, пока существует цифровая копия вашего мозга, вы можете пережить любые инциденты. Нанотехнологии помогут восстановить вас даже после полного разрушения тела и мозга.
Смерть - это потеря информации
Многовековая проблема бессмертия свелась к довольно прямолинейной проблеме хранения данных.
У нас уже есть технология для автоматического сканирования и оцифровывания мозга. Она была создана профессором молекулярной и клеточной биологии Джеффом Лихтманом, который проводит исследования в Гарвардском центре изучения мозга. Ему помогал его студент Кеннет Хэйворт, который позже основал Фонд сохранения мозга.
Искусственный интеллект Гугл и алгоритмы обработки изображений были применены для реверс-инжениринга из сканов, полученных с помощью электронного микроскопа. Получилась диаграмма, состоящая из 25000 клеток мозга и 3 миллионов нервных соединений.
В этой работе мы воплотили мечту ученых, который более ста лет. По крайней мере для центрального мозга одного животного со сложным поведением у нас есть полная карта всех типов клеток, всех нейронов и их соединений.
Эта карта занимает всего лишь 26 мегабайт. Но подсчитано, что подобная карта мозга человека займет уже 20 петабай - в миллиард раз больше или примерно 1000 самых больших жестких дисков из доступных сегодня.
В сегодняшних ценах только на одни диски придется потратить 300000$. Но стоимость хранения данных падает в 1000 раз каждые 15 лет. Если тренд сохранится, то к 2035 году бэкап вашего мозга обойдется вам в 300 баксов.
СКОРОСТЬ УБЕГАНИЯ ОТ СТАРЕНИЯ
В 1900 году ожидаемая продолжительность жизни в США составляла 47 лет. К 2000 году она возрасла до 75 лет - на 28 лет за век.
Как долго будет продолжаться тренд?
Другими словами, каждый год в течение 20 столетия ожидаемая продолжительность жизни увеличивалась на 3 месяца.
Если технологии будущего позволят ожидаемой продолжительности жизни увеличиваться более, чем на 12 месяцев за год, мы достигнем технологического бессмертия.
У нас нет технологии бессмертия прямо сейчас. Однако, вы можете быть достаточно молоды, чтобы дожить до момента в будущем, когда она появится. До этого момента появятся технологии омоложения, которые дадут вам дополнительное время, чтобы дождаться технологического бессмертия.
Я думаю, что первому человеку, который доживет до 1000 лет, сейчас уже 60.
Все они олицетворяют одну мечту: избежать старения и смерти.
Современная медицина на пороге открытия настоящего фонтана молодости.
Мы научились продлять жизнь организмов десятикратно; мы омолодили людей на пару лет с помощью препаратов; мы возвращали клетки в молодое состояние; мы разрабатываем технологии, которые однажды дадут нам цифровое бессмертие.
Решение судей гласило, что ничьи аргументы не соответствовали критериям и не смогли опровергнуть ди Грея.
С 2005 года мы научились создавать стволовые клетки, печатать органы и модифицировать гены по желанию
Слова Фейнмана так же правдивы сейчас, как когда он их впервые признес: "В биологии не открыто ничего, что бы указывало на неизбежность смерти".
Это подтверждается открытием бессмертных видов - они показывают, что возрастные повреждения можно восстановить. Мы знаем, что это можно сделать. Понять как именно - только вопрос времени.
Стоит ли нам?
Менее ясный вопрос не можем ли мы это сделать, а стоит ли нам это делать.
Некоторые говорят, что оперировать подобными силами - это против природы, что это игра в бога, что это приведет к катастрофе вроде перенаселения и дефицита ресурсов.
Продление жизни неестественно
С такой точки зрения любая технология - от книг и кондицеанеров до мыла - неестественна. Преодолевать наши природные ограничения заложено в самой нашей природе.
Зачем останавливаться на этом, если старение вызывает страдания, болезни и смерть?
Перенаселение
Римский философ Луркеций утверждал две тысячи лет назад, что смерть - это хорошо, она освобождает место грядущим поколениям.
Up, with good grace! make room for sons: thou must.”
Justly, I fancy, would she reason thus,
Justly inveigh and gird: since ever the old
Outcrowded by the new gives way, and ever
The one thing from the others is repaired.
Titus Lucretius Carus in “On the Nature of Things” (circa 60 B.C.)
Но утверждения, что избавление от смерти неизбежно приведет к перенаселению, нехватке места, ресурсов и разрушению окружающей среды, не учитывают новые возможности, которые дают технологии.
Вот пример из истории:
Представим, что вы ученый 200 лет назад, который понял, как значительно снизить смертность младенцев с помощью гигиены. Вы толкаете речь по этому поводу, и кто-то на заднем реду встает и говорит: "Погодите-ка, если мы так сделаем, то начнется перенаселение". Вы отвечаете: "Нет, все будет в порядке, потому что все мы будет носить эти дурацкие резиновые штуки во время секса". Вас бы никто не воспринял всерьез. Но так и случилось. Барьерная контрацепция была широко принята как раз тогда, когда младенческая смертность начала снижаться.
Технологии, дающие наномедицину и цифровое бессмертие - это те жесамые технологии, что позволят решить проблему перенаселения, нехватки места и истощения ресурсов - одновременно с тем, что позволят населению вырасти в миллион раз.
Наш нынешний подход к выращиванию еды крайне неэффективен. Чтобы прокормить одного человека, нам нужно полгектара земли. Те же полгектара получают в среднем 663 киловатта энергии от Солнца. Если бы мы использовали эту энергию для прямого синтеза еды с помощью нанотехнологий, мы бы прокормили 6853 человека!
Технология синтеза еды позволит людям значительно уменьшить воздействие на окружающую среду и в то же время поддерживать гораздо большее население.
Как насчет нехватки места?
Человечество, как выясняется, занимает немного места. Все мы поместились бы в куб со стороной в милю, а таких кубов поместилась бы 1000 в один только Большой Каньон.
Единственная причина, по которой мы стоим перед проблемой перенаселения и нехватки ресурсов - это неэффективность производства еды с точки зрения использования места и энергии.
Технологии будущего, такие как загрузка сознания не только дадут каждому человеку неограниченное пространство в виртуальной реальности, но и позволят людям жить где угодно. Например на Луне.
Будущие поколения бессмертных людей могли бы жить на Луне
Луна получает 13000 тераватт энергии от солнца. Человеческий мозг потребляет 20. Значит этой энергии хватит, чтобы обеспечить 650 триллионов человек - в 83 тысячи раз больше, чем сейчас на Земле.
Мы могли бы покинуть Землю и позволить природе восстановиться.
Сделаем ли мы это?
Есть убедительные причины попробовать. И у этого есть огромные плюсы.
Возможно, вопрос звучит не "можем ли мы?" или "стоит ли нам?", но "должны ли мы?"
Посмотрите это видео и спросите себя: стоит ли убить дракона?
Каждый день 100000 человек умирает от возрастных заболеваний. Есть ли у нас моральное право попытаться предотвратить все эти смерти?
МЫ СДЕЛАЕМ ЭТО!
Какой старик не мечтал снова стать молодым? Какой больной не мечтал стать здоровым? Когда такое было, чтобы люди не пытались сделать то, что кажется им возможным?
Существует огромный запрос на омоложение и продление жизни. Возможно, не все этим воспользуются, но по крайней мере некоторые. Возможность провести на этой планете больше 120 лет станет доступна.
И если вы сможете прожить достаточно долго, вы сможете жить вечно или, по крайней мере, столько, сколько захотите.
Зачем мы стареем, почему размножаемся, и как это связано с микроорганизмами?
Глава девятая - Логика пандемии
Непосредственных исторических данных о досаждавших человечеству древних пандемиях у нас нет. Судить о них можно лишь по косвенным признакам, по оставленным ими отпечаткам и отголоскам. Но, согласно эволюционной теории и растущему массиву доказательств из области генетики и других наук, пандемии и вызывающие их патогены сыграли немалую роль в формировании основополагающих аспектов человеческой природы – от воспроизводства до смерти. Они обусловили разнообразие наших этносов, исходы наших войн, передающиеся из поколения в поколение представления о красоте, не говоря уже о наших организмах как таковых и их уязвимости для сегодняшних патогенов. На современных факторах, провоцирующих пандемии, их древнее могучее воздействие сказывается точно так же, как на течениях – воздействие приливов и отливов.
Болезнь – неотъемлемая составляющая взаимоотношений между микробами и носителями. Чтобы убедиться, достаточно совершить краткий экскурс в историю существования микробов и заглянуть внутрь нашего собственного тела. Сейчас царь природы – человек, однако в прошлом на планете царили микробы. К тому времени – около 700 млн лет назад, – как наши древнейшие предки, первые многоклеточные организмы, выбрались из моря, микробы колонизировали земной шар уже почти 3 млрд лет. Они заполонили все доступные среды обитания – море, почву, глубокие слои земной коры. Они выдерживали самые невероятные условия – от 10-градусного мороза до 110-градусного пекла, питаясь чем угодно – от солнечного света до метана. Благодаря такой стойкости и выносливости они смогли существовать в самых недоступных и экстремальных нишах, осваивая поры скальных пород, ледяную корку, вулканы и океанские глубины. Им неплохо жилось даже в самых холодных и соленых морях{566}.
Для микробов наш организм был всего-навсего очередной нишей для освоения, и, как только он сформировался, они устремились завоевывать новую среду. Микробы колонизировали нашу кожу и эпителий кишечника. Они внедрили свои гены в наши. Вскоре в человеческом организме обитало 100 трлн микробных клеток – в десять с лишним раз больше, чем человеческих. Треть нашего генома образована генами бактериального происхождения{567}.
По доброй ли воле наши предки давали прибежище микроорганизмам-колонизаторам? Возможно. Но маловероятно. Потому что, подобно обороняющемуся государству, объявившему всеобщую мобилизацию, мы выработали огромный арсенал средств для распознавания, захвата и уничтожения микробов. Мы отшелушиваем частицы кожи вместе с микробами, угнездившимися на ее поверхности. Регулярно моргая, мы смываем микробов с глазных яблок. Мы создали антибактериальную смесь из слизи и соляной кислоты в желудке, чтобы микробам неповадно было там селиться. Каждая клетка нашего организма изобретала хитрые способы защититься от микробного вторжения и самоуничтожиться в случае неудачи.
Специализированные клетки – белые кровяные тельца – курсируют по организму с единственной задачей: выявлять, атаковать и истреблять микробов-захватчиков. За то время, что вы читаете эти строки, они уже пронеслись потоком по всему вашему телу, выискивая признаки микробного вторжения.
Выработка этой иммунной защиты свидетельствует о непреходящей угрозе, которую всегда представляли собой микробы. Чтобы выжить, наш организм должен был чутко реагировать на заражение и давать отпор. Иммунная защита существует не для проформы – как какой-нибудь пенсионер-охранник, похрапывающий перед телевизором в дальней комнате захудалого магазина. Она всегда начеку и заводится с пол-оборота. Сегодня нам достаточно увидеть изображение человека, подвергнувшегося микробной атаке – чихающего или с гнойниками на коже, – и наши белые кровяные тельца лейкоциты моментально выбросят усиленный десант иммунных борцов, например цитокина интерлейкина-6, будто нам и в самом деле грозит микробный удар{568}.
Поддерживать эту боеготовность против микробов – дело нелегкое. При каждой активизации иммунной системы нам требуется увеличивать потребление кислорода. И когда энергию приходится тратить куда-то еще (например, когда мы вынашиваем и нянчим потомство), защита закономерно ослабевает. И в первобытные времена, и сейчас нам не хватает ресурсов, чтобы обслуживать энергоемкую иммунную систему. Защита организма от микробных посягательств «затратна», как говорят биологи. И все же мы эту цену платим, поскольку иначе в микробном окружении не выжить{569}.
Однако, хотя иммунная система и борется с покушениями патогенов на организм, обезопасить его полностью она не может. Об этом нет и речи: по сей день любое снижение боеготовности – или изменение способности микробов прорывать защиту – приводит к жестоким стычкам. Когда наша иммунная защита ослабевает с возрастом, из-за болезни или упадка сил, в клетки вторгаются микробы. И начинают бесчинствовать – каждый по-своему. Одни размножаются без меры, поглощая наши питательные вещества или разрушая в процессе наши ткани. Другие, в частности холера, выделяют токсины, способствующие ее размножению или распространению. Третьи просто вызывают реакцию других чувствительных систем организма. Способы могут быть разными, но итог один: они жиреют, а мы таем.
Мы называем этих захватчиков патогенами, но на самом деле это просто микроорганизмы, которые делают то же, что и везде: непрерывно питаются, растут и распространяются. Такова их природа. При оптимальных условиях микробы удваиваются в количестве каждые полчаса. И они не стареют. Пока вокруг достаточно пищи, они не умрут, если только не уничтожить их специально. Иными словами, они будут эксплуатировать любые доступные ресурсы по максимуму, и если это приведет к эпидемии или пандемии – ну что ж поделать.
Мы можем себе представить картину прошлого, полного пандемий, исследуя логику жизненного цикла микроорганизмов и характер нашей иммунной защиты. Но есть и другие источники информации. Эволюционные биологи и генетики считают подтверждением нарисованной картины определенные аномалии – необычные профили генной экспрессии в нашей ДНК и странные, ничем иным не объясняющиеся поведенческие проявления. Для специалиста (а специалистов в этих областях все больше) они не менее показательны, чем для следователя – дрожь в руках у человека, вроде бы благополучно оправившегося от психического потрясения. Объяснить их наличие можно только бурным, изобиловавшим пандемиями прошлым.
* * *
Большинство людей не видит в этих аномалиях ничего аномального – странного или труднообъяснимого. Это две фундаментальные составляющие нашей жизни: половое размножение и смерть. Мы принимаем их как данность. Но для эволюционного биолога это загадочные явления нашей эволюции, требующие объяснения.
Чтобы разобраться в этом несколько парадоксальном положении дел, потребуется небольшой экскурс в так называемую теорию эгоистичного гена. Основная ее идея заключается в том, что главной движущей силой эволюции выступают гены или, точнее, геном – весь набор генов конкретной особи. Геном состоит из длинных спиральных молекул ДНК (или РНК), которые содержатся в каждой из наших клеток. В их элементах (генах) закодированы инструкции для формирования всех биологических особенностей, от цвета глаз и формы носа до тембра голоса. Согласно теории эгоистичного гена, к «действиям» генов по поддержанию собственного существования сводится вся эволюция. Одни гены, диктуя, т. е. кодируя, свойства организма, которые будут способствовать их вместе с самим организмом дальнейшему распространению, устойчиво закрепляются. Другие кодирующие особенности, бесполезные или мешающие успеху распространения, вымирают.
С точки зрения теории эгоистичного гена половое размножение и смерть как раз и удивительны – ведь ни половую связь, ни смерть, учитывая возможные альтернативы, эффективным средством распространения генов не назовешь.
Возьмем половое размножение. Когда-то все живое на планете размножалось неполовым путем (клонированием или иными способами). Полового размножения не было. Но на каком-то витке эволюции оно появилось, хотя с точки зрения генов стратегия эта сильно уступала другим способам воспроизводства. Клонирующийся организм передает потомству все 100 % своих генов, тогда как при половом способе приходится не только искать партнера для воспроизводства, но и упускать половину генов, поскольку отпрыск наследует лишь 50 % от каждого родителя.
Чтобы выжить, первым организмам, размножающимся половым путем, необходимо было победить в конкуренции с клонирующимися, господствовавшими над ресурсами и экологическими нишами планеты. Но каким образом? В 1970-х годах эволюционный биолог Уильям Хэмилтон смоделировал на компьютере условия тех первобытных времен. Для модели задано было население, в котором половина особей размножается клонированием, а половина – спаривается. (Вообразите себе клан амазонок, которые размножаются без мужчин, и племя женщин, которое производит потомство только при участии партнера противоположного пола.) Никто из них не избавлен от вероятности случайной смерти, грозящей любому живущему в дикой природе, – погибнуть в когтях хищника или замерзнуть в буране. Затем компьютерная модель просчитывала репродуктивный успех обоих племен, вычисляя, сколько потомства произведет каждое.
Результаты двух разных стратегий размножения не заставили долго себя ждать. При каждом запуске модели воспроизводящиеся половым путем быстро вымирали. Случайная гибель в спаривающемся племени приводила к непропорциональному истощению фонда потенциальных партнеров (что испытал на себе любой представитель возраста «кому за сорок», пытающийся завести романтическое знакомство). Клонирующимся, которые сохраняли стабильный уровень воспроизводства независимо от случайных потерь, это не грозило. И не важно, что потомство в спаривающемся племени получалось более генетически разнообразным, а значит, более устойчивым к изменениям окружающей среды в долгосрочной перспективе. Перед непосредственной опасностью в виде бремени случайных потерь долгосрочные преимущества меркли.
Получается, что половое размножение – провальный эксперимент? А вот и нет. В конечном итоге репродуктивная стратегия наших самых далеких предков распространилась на все животное царство, включая и человека, для которого до сих пор поиск партнера – одна из основных жизненных задач.
Разрешил этот парадокс сам Хэмилтон, предложив сенсационную разгадку: половая связь появилась благодаря патогенам.
Половое размножение требует значительной генетической жертвы, отмечает Хэмилтон, но она окупается тем, что потомство при таком размножении генетически отличается от родителей. В борьбе с суровой погодой или хищниками это невеликое преимущество, а вот в борьбе с патогенами – огромное. Поскольку патогены, в отличие от погоды или хищников, оттачивают технику наступления.
Предположим, некий патоген прицепился к вам еще в младенчестве. По мере того как вы растете, у него сменяются сотни тысяч поколений. К тому моменту, как вы достигнете зрелости (если он вас за это время не убьет) и будете готовы дать потомство, его техника нападения будет совершеннее вашей техники защиты. Ваши генетические характеристики остались на прежнем уровне, а патоген успел эволюционировать.
Особи, размножающиеся клонированием, создают точную копию организма, который перед патогеном уже спасовал, а значит, оставляют потомству самые ничтожные шансы умерить аппетиты патогена. Гораздо выгоднее в таком случае, рассуждал Хэмилтон, производить генетически отличное от вас потомство, даже если половиной собственных генов для этого придется пожертвовать.
Насколько отточенными становятся со временем атаки патогенов, ученые продемонстрировали, в порядке эксперимента подсаживая патогены пожилой особи к более юной. Одно из таких исследований, на которое ссылается эволюционный зоолог Мэтт Ридли, проводилось над деревьями-долгожителями – Дугласовыми пихтами, которые регулярно страдают от щитовки. (Хоть щитовка не микробы, но, как и микробные патогены, приводит к болезни дерева.) В дикой природе старые деревья болеют больше молодых. И вовсе не потому, что они слабее, хотя именно эта догадка первой приходит на ум. Старые деревья легче поддаются заражению, потому что у развившихся на них патогенов было больше времени приспособиться. Молодое дерево, на которое ученые пересадили щитовку со старого, болело с той же интенсивностью. Учитывая все это, неудивительно, что половое размножение увеличивает шансы на выживание по сравнению с клонированием{570}.
За время своего существования гипотеза Хэмилтона о патогенах и эволюции половых связей успела получить внушительное эмпирическое подкрепление. Биологи установили, что виды, которым свойственно как половое, так и бесполое размножение, переключаются с одного на другое в зависимости от присутствия патогенов. При выращивании в лабораторных условиях, где привычных патогенов нет, или в окружении патогенов, искусственно лишенных возможности эволюционировать, круглый червь Caenorhabditis elegans в основном размножается бесполым путем. Но, когда его осаждают патогены, он переходит на половое размножение. В других экспериментах ученые целенаправленным воздействием «отключали» червю половое размножение, и выращенные затем с патогенами черви вымирали в пределах двадцати поколений. И наоборот, когда круглым червям оставляли возможность размножаться половым путем, они выживали в окружении патогенов бесконечно долго. Судя по всему, без определенных преимуществ, которые дает половое размножение, противостоять патогенам не удастся{571}.
В дополнение к эволюции половых связей патогены могли спровоцировать и другую адаптацию – смерть. Видеть в ней необязательное свойство, которое можно выработать эволюционным путем, нам непривычно. Неотвратимость увядания и смерти – один из ключевых элементов нашего мировоззрения. Мы рассматриваем тело как механизм, который со временем неизбежно изнашивается, его части выходят из строя, повреждения накапливаются, и наконец после преодоления некоего критического порога механизм перестает работать вовсе. Поэтому мы говорим, что «смерть не обмануть». У нас даже слово «возраст» – которое в буквальном смысле означает лишь течение времени – ассоциируется с увяданием и износом. (На самом деле мы имеем в виду биологическое старение – постепенное ухудшение функционирования организма, в конечном итоге приводящее к смерти.)
Однако неотъемлемым аспектом жизни одряхление и смерть назвать нельзя. Вокруг достаточно примеров бессмертия: микроорганизмы живут вечно, деревья не дряхлеют, а наоборот, с годами становятся только крепче и плодовитее. Для микробов и многих растений бессмертие – это правило, а не исключение. Среди животных тоже попадаются вечно юные: например, омары и двухстворчатые моллюски, которые гибнут лишь насильственной, а не естественной смертью.
У человеческого организма имеется одно бесспорное отличие от машины – возможность самовосстановления. После физической нагрузки мы восполняем урон, нанесенный мышцам. При переломе или порезе мы выращиваем новую костную ткань и рубцуем рану. (Есть даже сообщения о людях, которым нарастили оторванные пальцы.){572} У наших клеток имеется немало способов восстанавливаться после причиненного ущерба. Способности к самозаживлению имеются и у других животных: черви регенерируют из отрезанной части тела, морские звезды отращивают заново потерянные лучи, а ящерицы – хвост. И от этой регенерации организм не становится слабее, наоборот.
Ученые установили, что одряхление – вовсе не заведомая неизбежность, оно контролируется определенными генами – так называемыми генами смерти, или «самоубийственными». Их функция заключается в том, чтобы постепенно отключать процессы самовосстановления, поддерживающие организм в рабочем состоянии. Как дворецкий, который гасит свечи после бала. В урочный час, невзирая ни на что{573}.
Открытие этих генов относится к 1970-м, когда ученые обнаружили, что удаление определенных желез у самки осьминога может отсрочить неизбежную в противном случае смерть. В обычных условиях самка осьминога перестает питаться и умирает ровно через десять дней после высиживания яиц. Однако хирургическое удаление желез, отвечающих за созревание и размножение, кардинально изменило поведение самки. Отложив яйца, она снова начала есть и прожила еще полгода{574}. Аналогичные гены, не имеющие иной задачи, кроме как запускать процесс угасания и смерти, ученые выявили у червей и мух. Если эти гены «отключить» в ходе эксперимента, смерть откладывается – подопытные червяки и мухи продолжают жить{575}.
Пока маловероятно, что такие же – однозадачные – гены обнаружатся у людей. Скорее всего, гены самоуничтожения у человека выполняют целый ряд функций, как разрушительных, так и полезных. Гены, отвечающие за воспаление, защищают нас от ран и инфекций в юности, но затем идут вразнос и начинают поражать здоровые клетки. Условия, провоцирующие такую резкую смену курса, еще не установлены, однако, по очевидным причинам, по этой теме ведется масса вызывающих пристальный интерес исследований в области борьбы со старением{576}.
Открытие самоубийственных генов рождает те же вопросы, что и половое размножение. Как такие гены могли развиться? Вызываемая ими запрограммированная смерть – заведомый проигрыш по сравнению с альтернативами. При непосредственной эволюционной конкуренции обремененные подобными генами особи – сходящие с дистанции на полпути к финишу, тогда как соперники летят вперед во весь опор, – несомненно, терпят фиаско. А значит, такой серьезный недостаток должен как-то окупаться.
Окупается он, согласно так называемой адаптационной теории старения, защитой против пандемий, уничтожающих целые виды. У бессмертия, несомненно, есть свои выгоды, но есть и существенные издержки. Одна из них заключается в том, что бессмертный вид очень быстро разрастается до исчерпания необходимых ему ресурсов окружающей среды. И тогда он становится уязвимым для таких бедствий, как голод и пандемии, которые могут уничтожить его одним махом, убив всех представителей разом.
Известно, что в прошлом подобные катастрофы случались нередко. В конце концов, 99,9 % всех когда-либо существовавших на Земле видов сейчас отсутствуют. Нынешние оставшиеся – это те немногие, кому удалось выжить на нашей непредсказуемой планете. Как же им удалось?
Бессмертные виды вроде микробов, скорее всего, устояли против катастрофического голода – и пандемий в том числе – за счет клонирования. Это значит, что даже пандемия, уничтожающая 99,9 % популяции, не приведет к вымиранию, поскольку мизерного количества оставшихся хватит, чтобы восстановить численность. А вот у размножающегося половым путем бессмертного вида шансы невелики. По подсчетам одной команды биологов, занимающихся сохранением биоразнообразия, минимальная численность жизнеспособной популяции у большинства животных видов с половым способом размножения составляет около 5000 особей{577}. Другие называют цифры от 500 до 50 000 в зависимости от вида. Любая пандемия (или голод), при которой порог минимальной численности будет перейден, уничтожит размножающийся половым путем вид навсегда{578}.
Согласно адаптационной теории старения, именно это обстоятельство и послужило предпосылкой для развития самоубийственных генов. Сценарий рисуется примерно такой: представьте две конкурирующие группы организмов, размножающихся половым путем. В одной группе все бессмертны. В другой появились самоубийственные гены и какие-то особи постепенно стареют и умирают. Первая группа напоминает густой лес, вторая – регулярно прореживаемый. При возникновении пандемии у первой группы шансов на выживание столько же, сколько у густого леса во время лесного пожара. Вторая, позволившая распространиться самоубийственным генам, выживет с большей долей вероятности.
Разумеется, полностью от угрозы голода и пандемий самоубийственные гены нас не защищают. Но поскольку старость и смерть мало-помалу, как выразился исследователь в области борьбы со старением Джошуа Миттельдорф, прореживают наши ряды, снижается риск вымирания всего вида целиком. Старение и смерть, утверждает Миттельдорф, – это отступные, которые мы платим пандемиям{579}.
И теория Хэмилтона об эволюции полового размножения, и адаптационная теория старения представляют собой разновидности так называемой гипотезы Красной Королевы[20], совершившей переворот в современной биологии. Название – отсылка к эпизоду из «Алисы в Зазеркалье» Льюиса Кэрролла. После бешеного бега вместе с Красной Королевой Алиса в изнеможении падает на землю и обнаруживает, что они с Королевой все там же, где были. «У нас, когда долго бежишь со всех ног, непременно попадешь в другое место», – недоумевает Алиса. «Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!»[21] – объясняет ей Королева.
Какое отношение это имеет к прошлому и будущему наших эпидемий? Как гласит классическая теория естественного отбора, которую сформулировал в 1859 году Чарльз Дарвин и которую учат на уроках биологии во всем мире, патогены и их жертвы со временем приспосабливаются друг к другу, эволюционируя в направлении минимизации трений. Гипотеза Красной Королевы утверждает иное.
В ответ на каждое эволюционное приспособление у одного вида появляется контрприспособление у противника. Иными словами, патогены и их жертвы не эволюционируют в направлении взаимной гармонии, а ведут бесконечную гонку вооружений, напоминая супругов в неудачном браке. Они «долго бегут со всех ног», но «никуда не движутся».
Из этого следует такой же вывод, как из гипотез, касающихся природы микробов и иммунной системы и эволюции полового размножения и смерти. А именно: отношения между патогенами и их жертвами не стремятся к урегулированию. Наоборот, это постоянная битва, в которой каждая сторона изобретает все более хитроумные способы пробить защиту противника.
А значит, эпидемии не обязательно вызываются неудачно сложившимися историческими условиями. Независимо от наличия каналов, самолетов, трущоб и агропромышленных комплексов патогены и их носители все равно были и остаются узниками замкнутого круга эпидемий. Эпидемии – это не исторические аномалии, а естественная особенность жизни в окружении микробов.
Глава 9 - Логика Пандемии Книга - Пандемия: Всемирная история смертельных вирусов Автор - Соня Шах
566 Markus G. Weinbauer and Fereidoun Rassoulzadegan, 'Extinction of Microbes: Evidence and Potential Consequences,' Endangered Species Research 3, no. 2 (2007): 205–15; Gerard Tortora, Berdelle Funke, and Christine Case, Microbiology: An Introduction, 10th ed. (San Francisco: Pearson Education, 2010).
567 Kat McGowan, 'How Life Made the Leap from Single Cells to Multicellular Animals,' Wired, Aug. 1, 2014
568 В анализах крови испытуемых, которым предъявлялись изображения людей, чихающих или покрытых оспинами, обнаруживалось на 23,6 % больше интерлейкина-6, чем у тех, кто разглядывал изображения предметов мебели или нацеленного оружия. C. L. Fincher and R. Thornhill, 'Parasite-Stress Promotes In-Group Assortative Sociality: The Cases of Strong Family Ties and Heightened Religiosity,' Behavioral and Brain Sciences 35, no. 2 (2012): 61–79.
569 Sabra L. Klein and Randy J. Nelson, 'Influence of Social Factors on Immune Function and Reproduction,' Reviews of Reproduction 4, no. 3 (1999): 168–78.
570 Matt Ridley, The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature (New York: Macmillan, 1994), 80.
571 Michael A. Brockhurst, 'Sex, Death, and the Red Queen,' Science, July 8, 2011.
572 Makoto Takeo et al., 'Wnt Activation in Nail Epithelium Couples Nail Growth to Digit Regeneration,' Nature 499, no. 7457 (2013): 228–32.
573 Joshua Mitteldorf, 'Evolutionary Origins of Aging,' in Gregory M. Fahy et al., eds., The Future of Aging: Pathways to Human Life Extension (Dordrecht: Springer, 2010).
574 Jerome Wodinsky, 'Hormonal Inhibition of Feeding and Death in Octopus: Control by Optic Gland Secretion,' Science 198, no. 4320 (1977): 948–51.
575 Valter D. Longo, Joshua Mitteldorf, and Vladimir P. Skulachev, 'Programmed and Altruistic Ageing,' Nature Reviews Genetics 6, no. 11 (2005): 866–72.
576 Интервью с Джошуа Миттельдорфом, 4 февраля 2015 года.
577 Catherine Clabby, 'A Magic Number? An Australian Team Says It Has Figured Out the Minimum Viable Population for Mammals, Reptiles, Birds, Plants and the Rest,' American Scientist 98 (2010): 24–25.
578 Curtis H. Flather et al., 'Minimum Viable Populations: Is There a 'Magic Number' for Conservation Practitioners?' Trends in Ecology & Evolution 26, no. 6 (2011): 307–16.
579 Согласно адаптационной теории старения, адаптивность самоубийственных генов проявляется на уровне популяции, а не особи. Эволюционные механизмы действия так называемого группового отбора в данном случае точно не установлены. Joshua Mitteldorf and John Pepper, 'Senescence as an Adaptation to Limit the Spread of Disease,' Journal of Theoretical Biology 260, no. 2 (2009): 186–95.
Если ты думаешь, что во всём многообразии живых существ на этом комке земли наиболее опасные ребята это зубастые когтистые большие крокомедвельвы, то ты, мой друг, конкретно попутал.
Давай замажем, что размер не важен. Речь сегодня пойдёт о маленькой, но очень опасной скотине. Имя её мы уже произнесли в начале, так что теперь будем трепетать, как грязнокровки перед невротичным сифилитиком-вальдемаром.
Внешний вид паразита как бы намекает, что все очень плохо
Что это вообще такое? Это мелкий вид эукариотических одноклеточных паразитов. А теперь вспомни, каких простейших традиционно тебе впаривают в качестве паразитов? Правильно, амёбы. Ну да ладно, амёбы это правильный ответ, но нам обычно что говорят: дизентерийная амёба айайай, мойте руки после прогулок по общественным туалетам, ротовая амёба, вообще фуфло, даже не патоген ни разу, разве что сопровождает различные инфекции. Но вот о чём СМИ умалчивают, и о чём ни в одном курсе школьной балаболии вы не услыхаете, так это о нашем госте сегодняшнем.
Этот гад даже сейчас вам нахально лыбится
К чему была вся эта преамбула? А к тому, что ты даже не подозреваешь по какой остреющей бритве двигаешься, когда плаваешь в деревенском грязном пруду.
Неглерия обитает в тёплых водоёмах и, преимущественно, пресных. И хотя, зарегистрирована она в основном в местах особо токсичных и грязных, теоретически может жить в любой точке глобуса.
Так вот я всё привлекал твоё внимание словами DANGER и ACHTUNG. Пришло время рассказать тебе почему же. А потому что эта мелкая дрянь — факультативный паразит человека, как нетрудно догадаться. Так вот если на пути к высшему образованию Неглерия решит посетить курсы анатомии высших приматов, то тебе с высокой долей вероятности наступит бесповоротный трындец. Потому что эта хрень питается ничем иным, как твоим МОЗГОМ.
Береги его. Он у тебя один такой.
Пропустим вагон шуток про лоботомитов и жертв карательной психиатрии, которые палец от жопы отличить не могут. Ты спросишь, как эта мразь вообще может питаться мозгом, он же у меня в голове. Но не спеши харахориться, амёба вида Неглерия Фоулера оказавшись в тёплой водичке, которую ты имел неосторожность хлебнуть носом, сразу садится на скоростной экспресс по цене обычной электрички, который называется обонятельными нервными путями. И, выразив уважение за удобный сервис, отправляется прямиком в головной мозг.
Тут может возникнуть вопрос, если ты немного подкован: а как же гематоэнцефалический барьер? Ведь даже многие полезные препараты не могут пробиться через ГЭБ в мозг. Дело всё в том, что ГЭБ это барьер между кровеносной и нервной системой, но амёба хитра и коварна, поэтому сразу по нервным волокнам шпарит на всех парах тусить в столицу ЦНС.
В черно-белом все кажется страшнее
По прибытии наглая рожа начинает люто делиться, поражает и пожирает планомерно все отделы мозга, включая серое и белое вещество. Самые жаркие действа происходят, естественно, рядом с кровеносными сосудами, там же происходит размножение, а то есть деление и поедание сосудистого эпителия и мозгового вещества. Все это приводит к великолепному букету последствий таких как: кровоизлияния, некроз тканей и вызывает заболевание, известное как амебный менингоэнцефалит.
Есть много страшных фотографий больных, но показывать их здесь будет неэтично.
Через 2-6 дней после вторжения у человека начинается ад. Сначала болит голова, плохо различаешь запахи и вкусы. Потом ты начинаешь видеть галлюцинации, впадать в припадки. Потом, после 10 дней такого ужаса, всё вышеперечисленное учащается, встать с кровати уже невозможно, и смерть настигает тебя уже в состоянии овоща. Самые стойкие люди держались до месяца, но потом также уходили в мир иной.
Википедия говорит, что мразь живёт в воде до 32 градусов. Это дезинформация. Наша сопля может до 45 градусов воду терпеть. А если шашлык слишком мясной или мороженное холодное, то гадина закрывается в цисту и ждёт лучших времён. А ждать она может сотни лет.
Надеюсь кто-то еще помнит эти комиксы
Примечательно так же то, что в ответ на уничтожение родительской квартиры, на борьбу с одноклеточным выезжает целый наряд из иммунных клеток. Но как бы не так, это лишь усугубляет дело, ведь результатом будет отёк, от которого ты ещё и ослепнешь под конец.
Для тех, кто осилил этот хоррор до конца: это на самом деле не амёба нихрена, а экскавата. Просто кормить сложными терминами в начале не хотелось. Амёба в данном случае не название таксона, а скорее амебоидный внешний вид. По строению и последовательностям рибосомной РНК она ближе к эвгленам и трипаносомам.
При меньшем увеличении
Ну, и напоследок. Бойся же теперь нечистых жарких водоёмов, бойся Неглерии. Шансы спастись есть, но лекарства не всегда могут гарантировать исцеление. Даже прославленный доктор Хаус сначала не мог понять, что за монстр тут вселился в пациента. За что только её не принимали, за отравление угарным газом, за простую инфекцию, за сглаз и проклятия бабкиных родственников. Но факт остаётся фактом, Неглерия Фоулера — невероятно опасная и реальная угроза. Хотя и редкая. Спи спокойно и не тушуйся, ведь в России и так слишком интересно живётся, чтобы ещё с этим иметь дело. Спасибо за чтение, теперь можем обсудить все в комментариях, если есть вопросы.
Недавно все мои родственники начали использовать некую Катушку Мишина говоря, что она использует електростатическое поле (вроде) чтобы убивать все вирусы/бактерии/грибки, а также она помогает заживать синякам/сломаным костям, помогает против проблем с носом/ртом/ушами, исправляет пищеварение и память, в общем, похоже на очередную панацею.
Дальнейшее расследование показало что т.н. "Катушка Мишина" есть, по сути, той же катушкой Теслы, но ее используют в медицинских целях говоря что она лечит даже рак, хотя я находил инфу, что катушка Теслы может вызвать рак.
К сожалению, я не физик и не врач, по-этому не могу сказать правда это или нет. Если кто из вас знает об этой хренотени, посоветуйте как бороться с необразованными родственниками и какие аргументы использовать в споре об этом агрегате?
ПЫСЫ: Кампания по продвижению сей катушки в сети основана на теории заговора о злых врачах-капиталистах, что специально заражают людей болячками чтобы посадить их на нарко-таблетки. Вдруг полезно.
-Дорогие пчелы, мы двадцать лет изучаем соты в рамках. По нашим иследованям получается что в каждой рамке порядка шести тысяч шестиугольных сот, но иногда мы находим две-три пяти угольные, а иногда так вобще семиугольные. Вы там сумашедшие что ли все?