роль биологии

Седьмой элемент

http://www.itogi.ru/paradox/2011/6/161739.html

Источником жизни во Вселенной может являться альтернативная химия. Это доказывают находки, сделанные на Земле

Недавно НАСА предъявило научному сообществу астробиологическое открытие, способное перевернуть наши представления о жизни. Ученые обнаружили и изучили микроорганизмы, которые в своем рационе полагаются на мышьяк, используя его для строительства клеток и нисколько не смущаясь тем фактом, что это яд, смертельный для всего живого. Сие фактически означает, что у нас под боком, возможно, существуют иные, непривычные формы жизни. А что же в таком случае творится на отдаленных планетах? Может, там есть жизнь, но совсем не в том виде, в каком мы ее себе представляем?

Как известно, все живые организмы строятся из шести элементов, которые красиво называют «кирпичиками мирозданья», — углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы (CHNOPS). Именно эта «великолепная шестерка», как до сих пор полагали ученые, является основой жизни. Это казалось настолько очевидным, что рассуждать о возможности существования форм жизни на ином фундаменте считалось уделом фантастов. И все-таки среди ученых находились энтузиасты, которые брали на себя смелость задаваться вопросом: не могут ли на место кого-то из «первой шестерки» претендовать другие химические элементы? Когда пять лет назад профессор университета Аризоны Пол Дэвис объявил, что форму жизни, отличную от той, к которой мы привыкли, следует искать в озерах, богатых мышьяком, его слова пропустили мимо ушей. А зря. «Мы считаем эти озера отравленными, но, быть может, как раз там и развивается жизнь, у которой фосфор заменен на мышьяк», — предположил ученый и назвал в качестве главного претендента озеро Моно, расположенное в Калифорнии. Как выяснилось, Дэвис попал в десятку.

Мышьяк на закуску

Геомикробиолог Фелиса Волф-Саймон из НАСА в течение нескольких лет исследовала «мертвое» озеро и пришла к неожиданному выводу: некоторые микробы действительно чувствуют себя в нем превосходно. Научная группа собирала ил по берегам и на дне водоема, затем образцы помещались в искусственную среду, в которой преобладали арсенаты — соли мышьяковой кислоты и почти отсутствовали фосфаты. Постепенно биологи довели концентрацию соединений фосфора до минимальной, однако даже в таких условиях одна группа бактерий из общей смеси продолжала процветать. Дальнейшие наблюдения показали, что в такой среде культура развивалась даже на 60 процентов быстрее, чем в присутствии фосфора, который считался жизненно необходимым. Когда же колонию бактерий лишили мышьяковой подпитки, она перестала расти. «Подсветив» раствор радиометками, биологи выяснили, что токсичный элемент используется в работе клеточных механизмов так же, как и фосфор. А раз на такое способен данный штамм, то и другие микроорганизмы в ходе эволюции вполне могли использовать подобный «рацион питания».

«Нынешнее открытие — это окно в новый, неизведанный мир и напоминание всем нам: формы жизни могут быть совершенно непредсказуемыми», — считает Фелиса Волф-Саймон. О чем говорит это открытие? В первую очередь о том, что коль скоро неожиданное поведение микроорганизмов пусть и редко, но встречается на Земле, то космос тогда вообще может кишмя кишеть необычными формами жизни. «Мы расширили понятие «жизнь», — заявил по этому поводу доктор Эдвард Вейлер, руководитель одной из научных программ НАСА. — Для того чтобы обнаружить ее во Вселенной, нам необходимо думать шире и разнообразнее». Стоит, вероятно, напомнить, что в прошлом веке немецкий физик Герман Гельмгольц и его советский коллега Петр Лазарев уже думали «широко и разнообразно» и додумались до возможности развития жизни в биологических микроструктурах. Фантаст Айзек Азимов, биохимик по профессии, приводил список из шести «химий жизни», охватывающих диапазон температур от абсолютного нуля до нескольких сот градусов по Цельсию. А академику Андрею Колмогорову вообще принадлежит мысль о возможности развития разумной формы жизни в виде плесени на камнях.

Всюду жизнь

Теоретики во многом оказались правы. Сегодня все чаще появляются сообщения об обнаружении организмов, которых с точки зрения теории о шести «кирпичах мирозданья», казалось бы, не может быть. Например, микробиологи из Национального исследовательского совета Канады и Института SETI, занимающегося изучением жизни во Вселенной, нашли уникальные анаэробные бактерии, потребляющие вместо кислорода метан. Они выживают в экстремальных условиях канадского севера — в источнике, температура воды в котором достигает минусовых значений, но при этом настолько соленая, что не замерзает. Данное открытие, по мнению ученых, поможет в поиске признаков жизни на Марсе — ведь этот источник может быть схож с условиями, существующими на Красной планете. Некоторые исследователи полагают, что науке нисколько не противоречит возможность возникновения биосистем на основе фтора, заменяющего в органических молекулах кислород (фтор, как и кислород, является окислителем, только более сильным), или структур, в которых роль воды будут выполнять соединения азота. Аммиак, например, на других планетах способен образовывать океаны, в то время как вода превратится в лед. Даже ядовитые цианистые соединения при определенном стечении обстоятельств могут стать заменителем H2O. «При высоких температурах возможна жизнь, основанная на сере и фосфоре вместо азота, — говорит Алексей Топунов, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биохимии азотфиксации и метаболизма азота Института биохимии им. А. Н. Баха РАН. — Условия для этого могут быть на планете малой массы — скажем, на Меркурии. Почти не остается сомнений в том, что во Вселенной существуют альтернативные схемы органической химии, отличающиеся от нашей».

Изучением форм жизни, в корне отличных от земных, занимается довольно молодая наука — альтернативная биохимия. Она предполагает широкие, порой почти фантастические возможности для возникновения жизни. Это могут быть не только комбинации различных химических веществ, но и, например, такое явление, как зеркальная биохимия, при которой живые организмы имеют симметричную земной биохимическую основу. Если, скажем, на нашей планете жизнь зиждется на D-углеводах и L-аминокислотах, то в других условиях, наоборот, все основано на L-углеводах и D-аминокислотах. «Такая возможность не противоречит ни одному из известных на сегодня законов природы», — замечает Алексей Топунов.

Рисуя поражающие воображение картины «другой» жизни, ученые предупреждают уже сейчас, что контакт с представителями иных миров, построенных по альтернативным химическим формулам, может окончиться плачевно для обеих сторон. Скажем, британский астробиолог Уильям Бейнс считает возможной жизнь на отдаленном от Солнца Титане, температура поверхности которого составляет минус 180 градусов по Цельсию, а под едкими оранжевыми облаками плещутся целые океаны жидкого метана. «Жизни требуется жидкость, — замечает Бейнс. — И если на Титане есть развитые живые организмы, их кровь должна представлять собой не водный раствор, а раствор метана. Вся их биохимия кардинально отлична от нашей. В целом она должна быть куда более химически активной». Гость с Титана, попав в нашу комнатную температуру, вскипит, выбрасывая в воздух высокореактивные и токсичные соединения фосфора и серы.

Что уж говорить о мирах, которые, возможно, лежат за пределами нашей Вселенной! «Пока что мы фантазируем в рамках таблицы Менделеева, поскольку другой в нашем мире нет и не может быть, — говорит Николай Кардашев, академик РАН, директор Астрокосмического центра ФИАН. — Пытаясь заместить один жизненно важный элемент другим, мы и не предполагаем, что где-то за границами нашего мира могут существовать другие законы природы, иная физика, а значит, и химия совсем не такая, как у нас. Каким-то образом попав в такой мир, мы вряд ли выживем — произойдет мгновенная аннигиляция, и нас просто не будет». Может быть, именно поэтому мы никак не встретимся с братьями по разуму и именно поэтому такой встречи ждать не стоит и в будущем. Слишком мы разные.

Стартап Orchid выбирает эмбрионов с лучшими генами для ЭКО

Стартап 29-летней выпускницы Стэнфорда Нур Сиддики проводит полное секвенирование генома эмбрионов-кандидатов на процедуру ЭКО, а затем вычисляет вероятность для будущего ребенка заболеть одним из более, чем 1200 заболеваний, в которых ту или иную степень влияния оказывают гены, включая аномалии развития нервной системы, предрасположенность к раку, диабету, шизофрении и др. И выбирает лучших.

Такие процедуры уже какое-то время существуют в репродуктивных клиниках, но они секвенируют всего 0,25% всего генома, тогда как Orchid читает почти 99%. Цена вопроса - 2500 долларов за один эмбрион.

ЭКО происходит так. Пациентка проходит двухнедельный курс гормональной терапии, затем из нее извлекают яйцеклетки. Их оплодотворяют, затем эмбрионы проводят в инкубаторе несколько дней, в этот период и проводят генетические тесты, после чего они помещаются в матку пациентки.

У Orchid всего 16 сотрудников, но они уже представлены в 40 репродуктивных клиниках по всей стране и имеют тысячи клиентов, включая, по слухам, несколько известных имен из тех-индустрии.

Во время интервью Wired журналист задал Сиддики вопрос:

Представьте, что если бы подобная технология существовала раньше, и ваши бабушка и дедушка воспользовались ей, т. к. не хотели, чтобы их ребенок страдал от заболевания глаз, ваша мама бы не родилась и вы, соответственно, тоже. Думаете, это справедливо?

Ну и дальше следует диалог типа:

- Я не удаляю свою мамку.

- Но типа как бы задним числом существует мир где ты ее типа стерла.

- У меня была бы мамка, но она бы не страдала.

- Ты бы не увидела, как она страдает, потому что не существовала бы.

- Это была бы другая я.

- Но ведь именно страдания твоей мамки побудили тебя попытаться улучшить мир.

И т. д.

Это не единственный раз когда вокруг стартапа велись этические дискуссии, его уже сравнивали с Гаттакой и Дивным новым миром.

Мозг

Ищу книгу по физиологии мозга

Доброго времени, многоуважаемые пидоры!

Пытаюсь найти книгу, которая случайно попадала мне в руки году, примерно, в 2006. Не помню ни названия, ни автора, ни цвет обложки. Сложно сказать в каком году она была издана, но по стилю изложения, подходам и методам я бы поставил на 70е года, максимум,  начало 80х, по стране оригинала тоже ничего сказать не могу, может быть и СССР, и Европа, и США. По стилю это плюс-минус научпоп или документальная проза. Больше всего напоминает "Мы---это наш мозг. От матки до Альцгеймера", "Человек, который принял жену за шляпу, и другие истории из врачебной практики" и немного "Программирование и метапрограммирование человеческого биокомпьютера".

Сама книга по большей части представляет из себя сборник из описания экспериментов над нервной системой и их трактовок. Эксперименты проводились как над людьми, так и над животными, чаще всего, кошками и собаками. В этой книге точно был эксперимент над двумя котятами, которые от рождения содержались в темноте, а на свету они проводили время в ходе эксперимента следующим образом: каждый котенок помещался свою коробку-вольер, в которых были разные предметы. Один из котят при этом был одет в специальную сбрую, которая с помощью сложной системы рычагов и шестерёнок передавала движение в другую коробку, на "люльку", в которую помещался другой котенок. В конечном итоге работа всей этой системы сводилась к тому что у котят перед глазами были одни и те же предметы и образы, но первый при этом исследовал свое пространство активно, а второй при этом не совершал никаких движений --- его возил первый. В результате была исследована роль активного движения в формировании навыков ориентирования в пространстве. Также, вроде бы в этой книге описывались эксперименты над людьми, которые носили призматические очки, которые выдавали в глаза перевёрнутую картинку, описания движения собаки с удаленной корой больших полушарий и эксперименты с рассечением хиазмы, уже не помню, над кем.

Humanity Lost

Ученые нашли способ восстанавливать хрящи в суставах.

http://med.stanford.edu/news/all-news/2020/08/Researchers-find-method-to-regrow-cartilage-in-the-joints.html

Наша хрящевая ткань имеет очень ограниченную способность к восстановлению, да и та теряется с возрастом. Поэтому чем дальше, тем хрящи больше изнашиваются и однажды истончаются настолько, что в суставе кость начинает тереться о кость. Это вызывает боль, воспаления и все остальные негативные эффекты пожилого возраста.

Ученым уже был известен способ восстановления хрящевой ткани, называющийся микроповреждениями. В хряще просверливалось множество маленьких отверстий, это заставляло тело производить новую хрящевую ткань, но она отличалась от "настоящей" примерно как шрамы отличаются от окружающей кожи. Она не обладает гибкостью, упругостью и нужной степенью скольжения.

Теперь к этому способу добавили еще и скелетные стволовые клетки. Такая клетка, прежде чем превратиться в костную ткань, проходит через стадию хряща, и исследователи нашли способ остановить развитие клеток на этой стадии с помощью костного морфогенетического белка. В итоге получилась новая хрящевая ткань, ничем не отличающаяся от оригинальной.

Сначала исследователи опробовали способ на обычных мышах, потом - на специальных мышах, которым была пересажена человеческая хрящевая ткань. На очереди более крупные животные, ну и потом человек.

Открыты механизмы, увеличивающие продолжительность жизни нематод на 500%