Какова конечная цель эволюции?
Биологически мы все произошли от одного предка. Дальше распределились на виды. Идет естественный отбор за место под солнцем. Все плодимся. Все виды друг друга хотят убить и сами наплодиться, занять планету своим видом.
И воюем также внутри вида, люди между людьми. Но при этом также заинтересованы в сохранении и размножении своего вида, чтобы другие виды нас не убили как вид.
В итоге первичная цель понятна - каждый человек стремится передать свои гены в следующее поколение и чтобы его гены покрыли эту планету. Но когда его гены уничтожат все остальные и че начнут бороться между собой?
Так получается, если мы от одного предка произошли, то это уже так происходит. Все воюем со своими же генами, раз предок общий.
Получается какой-то замкнутый круг.
В чем смысл эволюции? Какой конечный итог биологический?
Эволюция - это лишь следствие изменений окружающей среды. Говорить о цели эволюции - это все равно, что говорить о цели дождевой капли, летящей вниз. Чтобы обрести смысл, следи за кучевыми облаками.
"Но когда его гены уничтожат все остальные и че начнут бороться между собой?"
А что странного в внутривидовой конкуренции? Как межвидовая - так, значит, выживет приспособленнейший, а как внутривидовая - как будто почему-то должно выйти иначе (и нет, всякие формы альтруизма тоже вписываются в такую концепцию).
"В чем смысл эволюции?"
В чём смысл кристаллизации? :-)
Как будто любой процесс обязан иметь смысл.
"Какой конечный итог биологический?"
Очевидно же - наилучшие в своих сферах на каждый момент времени организмы. Ага, дожившие до своего времени, то есть.
Ни у эволюции, ни у естественного отбора нет ни цели, ни смыла, ни прочих абстрактных понятий присущих лишь человеческому мышлению. Наверное, вы уже поняли, что в этом ошибаетесь.
Конечный итог эволюции есть все живое вокруг. И вы, и я, и комар за окном, и ворона на ветке, и сине-зеленая водоросль в луже - это все на данный момент в равной степени есть итог эволюции.
Ни в чём. У природы нет никакой цели. Создание целей - прерогатива разума.
Конечная цель эволюции - рюмка коньяка с ломтиком лимона.(цитата из Стругацких)..
Братва, не стреляйте друг друга!
Берем вид в миллион особей, заражем их чумой, смотрим кто выживет, потом испанкой(маллярией, меняем климат, подкидываем паразитов. ), смотрим кто выживет, а потом бьем каждого по голове молотком, смотрим кто выживет.
Какой в этом смысл?! Ну это ж прикольно :)
Ответ, по-моему, очевиден.
"Все воюем со своими же генами, раз предок общий" - бред. Гены у людей и условной медузы офигенно различаются. Мы доказываем, что именно наша версиях генов (развитая в результате случайных мутаций и естественного отбора) наиболее эффективна.
Цели нет, совсем. Это просто процесс.
Дело в том, что с течением времени набор генов потомка все больше отличается от набора предка. Т. е. твои гены = гены твоей мамы + гены твоего папы + около 70 случайных мутаций. Ты уже не совсем папа + мама. Между тобой и твоим предком в 1 году нашей эры таких случайных мутаций уже около 420 тыс., это не считая того, что его гены разбавлялись и перемешивались с другими.
Кроме того, не все особи и виды конкурируют. Конкуренция есть внутри одной экологической ниши. Внутри вида и пола тоже может быть конкуренция (она-то и самая острая).
В чем смысл искать смысл?
Крайне рекомендую "Феномен человека". Автор Пьер Тейяр де Шарден.
ну я всегда это идеализировал. развитие разума, самосознания, экспансия за пределы планеты, эволюция мысли, приобщение к вселенскому разуму или замена его. и т.д.
>В итоге первичная цель понятна - каждый человек стремиться передать свои гены в следующее поколение и чтобы его гены покрыли эту планету.
Первичная цель эволюции - уничтожить гены, отвечающие за неправильное написание тся/ться.
Волосатые женщины и прогрессивные мужчины: зачем нужны ДВА пола? Биология(часть 2)
За последнее столетие появились десятки гипотез и теорий, которые не объясняли до конца смысла разделения полов. Научное сообщество даже стало беспокоиться, что вопрос будет погребён под ворохом плодящихся догадок, но так и останется без ответа. Пока не вмешался… советский физик! Первая часть статьи тут: Волосатые женщины и прогрессивные мужчины: зачем нужны ДВА пола? Биология(часть 1)
Виген Артаваздович
Эволюционная теория пола была предложена ещё в 1965 г. Но так как автор её был физиком, на него только «косо посмотрели». Цитирую:
«В. А. Геодакяну, тогда ещё кандидату технических наук, работавшему в Физическом институте АН СССР в области физики твердого тела пришлось столкнуться с непониманием и сопротивлением многих биологов экспериментаторов, которым было трудно представить как человек, не имеющий биологического образования, работающий в другой области и не ведущий экспериментальной работы может обобщать имеющиеся факты и предлагать новые теории. Даже после того, как В. А. Геодакян проработал в области биологии несколько десятков лет и теорию активно стали применять другие ученые, его пытались сократить за “несоответствие занимаемой должности”.
Но потрясающая теория этого учёного не могла не пробить себе дорогу. Осмелюсь предположить: именно то, что ученый был в первую очередь физиком, позволило ему разглядеть то, что не заметили биологи.
Виген Артаваздович Геодакян (25 января 1925 — 9 декабря 2012) — кандидат технических наук (физико-химик), доктор биологических наук (генетик).
Как заметил В. Геодакян, эволюция всегда пытается решить две абсолютно разные задачи. Первая – сохранить в генах то, что уже прошло проверку и показало себя полезным. Эволюция не дурак - разбрасываться ценной информацией, потому что существует закон эволюционной необратимости (см. закон Долло) – однажды утратив из генофонда какой-то полезный признак, его уже не вернуть (похоже, что так приматы потеряли способность синтезировать витамин С, которая нам очень бы пригодилась: мы бы не знали, что такое цинга). Вторая задача прямо противоположна первой: необходим постоянный поиск генетических изменений для последующего прогресса и высокой адаптивности. То есть нужно оставаться и стабильным, и одновременно уметь быстро меняться… «Стой-там-беги-вперёд». Та ещё задачка! Её особенно трудно выполнить, когда организмы становятся слишком сложными и анатомически, и в «обслуживании». То ли дело улитка-гермафродит, которая живет 5 лет и мечет по 200 икринок два раза в год, в сравнении с человеком, который только половой зрелости достигает лет через 15. Чтобы такие немыслимо сложные и долгоживущие системы могли успешно выживать и развиваться дальше, пришлось «придумать»(это для понятности, эволюция не умеет думать) что-то более совершенное, чем просто половое размножение и гермафродитизм.
Две подсистемы.
Физик В. Геодакян увидел в женском и мужском полах две сопряженные подсистемы, которые, работая совместно, но асинхронно, успешно исполняют противоположные задачи эволюции, названные выше. Функция женского пола – консервативная, она направлена на сохранение уже имеющейся и проверенной генетической информации. Задача мужского пола – оперативная. Этот пол берёт на себя испытание нового и прогресс. Другими словами, мужской пол проверяет на себе все генетические инновации, и лишь потом, после «одобрения», новые гены могут быть допущены женским полом в общий генофонд. Вот так - разделив обязанности, - и получается "стоять на месте" и "идти вперёд" одновременно. Теперь подробнее.
В разделении эволюционных обязанностей между мужским полом и женским помогают гормоны. Эстрогены «удаляют женщин от среды»: для этого они делают женские особи, как правило, более осторожными, не склонными ввязываться в авантюры. Женщины больше заботятся о здоровье и о будущем, чаще предпочитают находиться в знакомой обстановке. Андрогены же (мужские гормоны) наоборот, заставляют мужчин как можно плотнее взаимодействовать с окружающим миром, то есть «сближают» их со средой. Потому мужчины более бесстрашны, рискуют, соперничают, экспериментируют, меньше думают о будущем… и чаще погибают. Их важнейшая функция – испытать "на своей шкуре" все происходящие в окружающем мире изменения. Даже ценой своего здоровья и жизни.
Но дело, конечно, не только в гормонах. Гормоны – штука не очень надёжная: в зависимости от баланса эстрогенов и андрогенов могут получиться мужчины–домоседы или женщины, которые любят риск и адреналин - и это в порядке вещей. Став генетиком, В. Геодакян убедительно показал, что помимо "гормональных" отличий поведения (которые являются лишь вспомогательными), есть фундаментальные генетические особенности, которые и без участия гормонов делают мужчин «испытателями», а женщин – «хранителями». А именно: генетически женщины обладают более широкой нормой реакции, а мужчины – дисперсией признака.
Вот тут будет немного сложно разобраться, но это важный момент. Если осилите до конца, узнаете, кто умнее, кто волосатее, а кто больше подвержен болезням, и почему.
Норма реакции.
Немного вспомним генетику. Есть генотип, а есть – фенотип. Генотип – это то, что дано нам по наследству, вся информация, которую передали родители. А фенотип – это то, как эта информация проявляется в жизни, в реальности. Сейчас буду сильно упрощать, надеюсь, генетики поймут и простят. Например: если ваш рост 1,70, то это не значит, что так прописано в генах. В генах может быть прописано: рост данной особи может быть в переделах от 1,65 до 1,75. Какой получится – будет зависеть от многих условий. Ребёнок плохо кушал, много болел, мало двигался – 1,65 вырос. Питался полноценно и был подвижным – 1,75 вымахал. И т.д. Вот этот разброс – «от» и «до», который прописан в генах, и есть норма реакции. Не у всех признаков есть достаточно широкая норма реакции: цвет глаз у нас, например, особо меняться не может. А вот количество жирка - очень даже.
Так вот, выясняется, что по многим признакам норма реакции у женщин гораздо шире, чем у мужчин. Это позволяет им лучше приспосабливаться к изменениям в среде и уходить от жесткого отбора. Грубо говоря там, где женская особь из-за широкой нормы реакции адаптируется и выживет, мужская – выйдет из игры.
Нормальные и гениальные. Дисперсия.
Вспомните, кто у вас в классе был самым высоким? Мальчик или девочка? А самым низким? Самый умный и самый глупый, скорее всего, тоже был ребенок мужского пола (не без исключений, конечно, это всё считается в общем). Девочки обычно, занимают золотую серединку.
Так вот, мужской пол обладает бОльшим разнообразием признака и занимает крайние формы его проявлений. Например, мужчины и женщины в среднем не отличаются уровнем интеллекта, но если перейти от среднего к крайностям, то гениев среди мужского пола мы обнаружим больше. Но, мужики, сильно не обольщайтесь - дурачков тоже больше будет, так как это также крайняя степень признака, только с другой стороны шкалы - так что количество гениев компенсируется. И так практически во всём. Женщины отличаются друг от друга меньше – они примерно одинаковы(усреднённые) и крайние позиции занимают гораздо реже. Такая «разношерстность» называется дисперсией признака. У мужчин дисперсия признака выше, а норма реакции - уже. Нужно это для того, чтобы мужские особи в популяции были более подвержены влияниям среды (более чувствительны к ним) и являлись своеобразными индикаторами. Тогда, при каких-то изменениях, самых «неподходящих» вышибет из седла и тем самым ненужные гены из популяции элиминируются. И наоборот.
Опять грубый пример: представим, что началась многолетняя засуха. Самые высокие и крупные самцы стали в таких условиях непригодными (слишком много воды тратят и испаряют), они начали болеть и погибать, молодые самки на них стали смотреть косо - здоровенный какой, обопьёт всю семью. Так гены слишком высокого роста вышли из оборота. Зато выжили и стали пользоваться популярностью другие крайности: самые мелкие самцы, которым до этого отбор не сильно благоприятствовал. Они успешно передали свои гены, появилось больше потомства небольшого роста. Таким образом, если засуха будет продолжаться, со временем вся популяция в среднем "помельчает" и отлично приспособится к жизни в пустыне. Но гены высокого роста в течение нескольких поколений будут сохраняться и передаваться самками, которые лучше адаптируются, – вдруг ситуация изменится и снова понадобится высокий рост? Мудро, не правда ли?
На верхнем графике наглядно видно, как распределяются М и Ж генотипы. Линия распределения женских особей по признаку - кучкуется в середине. Мужская линия по признаку растянута, выходит в зоны дискомфорта.
Из-за повышенной дисперсии и более узкой нормы реакции мужской пол испытывает на себе не только все причуды среды, но и болезни. В особенности новые, к которым вид ещё "не готов". Это одна из причин, почему средняя продолжительность жизни у мужчин на 10 лет короче, чем у женщин. По статистике новым современным болезням цивилизации - инфаркт, атеросклероз, гипертония, шизофрения и др., - подвержены больше мужчины, чем женщины. А вспомните тот же Ковид - смертность среди сильного пола была в 2,5 раза выше вне зависимости от возраста. Это многих удивляло, но эволюционная теория В. Геодакяна объясняет и этот феномен. Да, мужчины самоотверженно испытывали Ковид на себе.
Пока мужчины "работают испытателями", более средние по всем параметрам женщины уходят от отбора, а потом просто выбирают из оставшихся победителей лучших, решая, кому из них продолжиться в потомстве. Так вид вполне успешно и экономно эволюционирует. При чем, получается, что двуполый вид эволюционирует асинхронно. То есть сначала мужчины: они забегают вперёд - новый вариант признака появляется, распространяется у мужского пола и проходит проверку. Лишь через несколько поколений этот признак начинает эволюционировать у женщин и они постепенно "догоняют" мужчин. Также признак и утрачивается: сначала исчезает у мужчин, а лишь потом у женщин. Вот тут график эволюции признака у М и Ж. Я не буду углубляться, его восхитительно объясняет сам В. Геодакян в интервью, в конце дам ссылку.
Футуристический поиск и опробованное совершенство
Итого: из-за повышенной дисперсии и близости к среде мужской пол эволюционно всегда бежит впереди, а женский, удаленный от среды и обладающий более широкой нормой реакции, – запаздывает.
Цитирую: "Стало быть, признаки, чаще появляющиеся или/и четче выраженные у женского пола должны иметь “атавистическую” природу, а чаще появляющиеся у мужского пола —“футуристическую” (поиск). Иными словами, мужской пол осуществляет эволюционный поиск и пробы, поэтому включает и находки (новаторство, прогрессивность) и ошибки (несовершенство), а женский пол осуществляет отбор и закрепление уже опробованного (совершенство)."(Эволюционная теория пола, А.В. Геодакян)
Мне вот, например, было интересно, почему человеческие женщины лучше слышат высокие частоты и обладают более тонким обонянием, чем мужчины (предупреждаю, личный опыт тут не катит: если вы мужик с парфюмерным нюхом - это ещё ни о чём не говорит; расчёт идет в общем по популяции, а у вас, возможно просто крайняя степень из-за дисперсии). Исходя из теории В.Геодакяна стало понятно, почему: мужчины эволюционируют быстрее и как более прогрессивный вариант хомо сапиенса они понемногу утрачивают данные способности за их ненадобностью (нам уже нет необходимости слышать высокие частоты и вынюхивать добычу). Женщины, в свою очередь, остаются как бы более «древней» версией человека. По таким различиям между М и Ж можно выявлять и определять признаки, которые в данное время находятся на "эволюционном марше"(активно эволюционируют) у нашего вида.
Сразу предупрежу: такие эволюционные изменения не касаются первичных и вторичных половых признаков, там кино совсем другое. То есть бороду женщины в будущем носить не будут, не переживайте. А вот общей волосатости – касается. Ведь если исходить из того, что самые древние люди были довольно шерстяными, женщины, как более «старомодная» версия человека, должны быть более волосатыми, чем мужчины? Похоже, что да. Но ведь очевидно, что это не так! Ну, очевидность – это ещё не критерий. Если посчитать количество волосяных луковиц на поверхности тела, то у женщин волосы растут гуще. То есть женщины действительно оказываются в среднем более лохматыми, чем мужчины. Просто волосы, из-за влияния гормонов, у женщин на теле преимущественно пушковые и их не видно. Ну, и салоны красоты для хоббитов никто не отменял.
Главный вопрос: за что мужиков-то?
Конечно, мужской пол стал «экспериментальным» не случайно. И не потому, что эволюция недолюбливает мужиков. У эволюции всегда только трезвый расчёт: с точки зрения размножения мужской пол менее ценен, чем женский – количество детей не зависит от количества мужчин, а зависит от того, сколько в наличии женщин. Останься хоть один мужчина, он в состоянии "обеспечить" потомством (всю деревню) многих - его возможности в этом воистину стремятся к бесконечности. А вот женщина обладает весьма ограниченной способностью деторождения. Потому эволюция бессовестно пускает мужской пол в расход. А женский – бережёт. Может и не очень справедливо, но зато среди мужчин больше гениев и феноменальных личностей.
Устремлённые в будущее и хранители прошлого.
Как видим, разделение полов позволило решить две противоречивые эволюционные задачи - стремление к стабильности и одновременную необходимость в изменчивости, не теряя при этом в количестве потомства. Мужской пол более прогрессивен, он напрямую общается с изменчивой средой, берёт на себя основной удар отбора и первым устремляется в будущее. Это генетические "испытатели". Женский пол - более ценен (так как отвечает за количество потомства) и консервативен. Он в основном более осторожен, лучше приспосабливается и потому успешно удаляется от среды, сохраняя в себе проверенную информацию прошлого и допуская в генофонд только испытанные мужчинами инновации. Это генетические "хранители". За счёт такого эффективного "разделения обязанностей" вид может успешно эволюционировать, оставаясь при этом стабильным.
Пока биологи искали ответ, в чем преимущество разделения полов в размножении, В. Геодакян нашел ответ в эволюции. Он показал, что если бесполое размножение выигрывает в количестве потомства, половое - в ассортименте, то раздельнополое повышает КАЧЕСТВО размножения.
"Раздельнополость не лучший способ размножения, - это экономный способ эволюции."(В. Геодакян)
А зачем нам эволюция?
Кто-то может подумать, что человек уже достиг пика развития и больше не эволюционирует - соответственно, разделение полов уже не актуально для нас. Но это огромное заблуждение: если мы чего-то не замечаем, не значит, что этого не существует. Эволюция происходит медленно, но постоянно. Все виды живых существ находятся в непрекращающемся эволюционном движении - это бесконечный процесс. Он может лишь замедляться, если среда обитания долгое время остаётся стабильной; вид может прогрессировать или деградировать, но никогда не стоит на месте.
Пол – это не просто странная причуда природы, воспитание и гормональные различия. В разделении на две подсистемы состоит фундаментально важная задача выживания и процветания вида. Мы можем быть всякими – женственными мужчинами, мужественными женщинами - никто не запрещает. Мы можем обладать различными сексуальными предпочтениями – это, хоть и является отклонением от нормы, - также вполне природное явление. Но нужно ли, исходя из этих причуд, натягивать сову на глобус: воевать с половыми различиями или выдумывать третий пол, которого нет? Мы отличаемся не просто так, и мы созданы сотрудничать, а не соперничать: в этом наше великое преимущество. Как думаете?
Благодарю за любознательность всех, кто дочитал! Следующую статью планирую посвятить вопросу, что влияет на развитие гомосексуальности: гены, гормоны или воспитание. Уж очень большая путаница и много дезы в Сети на эту тему.
Вы ознакомились с очень поверхностной трактовкой блестящей сорокапятилетней работы Вигена Геодакяна. Более подробно эволюционную теорию пола можно прочесть в книге "Два пола. Зачем и почему?". Там приведены графики, статистика, формулы и многочисленные исследования (более 260 стр.). В 2012 году Вигена Геодакяна не стало. Но его теория уже вошла в программу обучения ВУЗов России. Для лучшего понимания рекомендую посмотреть одно из последних интервью с этим очаровательным учёным, о котором мало кто слышал: https://www.youtube.com/watch?v=b6tJVkkayHk&ab_channel=g.
Волосатые женщины и прогрессивные мужчины: зачем нужны ДВА пола? Биология(часть 1)
Вокруг полов и их количества происходит котовасия. Кто-то твёрдо уверен, что половые различия – устаревший пережиток. То есть мужчины и женщины совершенно одинаковы, а в разделении на М и Ж виновато воспитание, голубой и розовый цвет, а также другие стереотипы нашего общества (от которых нужно срочно избавляться). А кто-то считает, что полов вовсе не два, а… много. Энн Фаусто-Стерлинг (американская сексолог) предложила целых пять. Facebook решил гулять на все и добавил в профайлы пользователей 71 вариант гендерной идентичности. Ну ладно, это просто соцсеть, пусть хоть сто придумает. Но вот тут всё серьёзно: США в 2021 году был выдан первый паспорт с третьим вариантом пола – Х. Пол Х означает, что гендерная принадлежность человека не является чисто женской или чисто мужской.
А ведь действительно: зачем нужно разделение на два пола? А если пол нужен, то сколько? Два или 71? Вопросы, которые на первый взгляд имеют очевидный ответ, не так уж и просты, если призадуматься. Со времён Дарвина ученые не могли толком ответить, какие преимущества даёт двуполый способ размножения. Были выдвинуты десятки гипотез. Некоторые из них, мягко говоря, кажутся странными: например, гипотеза “Красной Королевы”.
(Ряд ученых были убеждены, что пол, по сути, предназначен лишь для того, чтобы животные могли защищаться от. паразитов. Эта версия успешно гуляет по сети до сих пор, хотя в 2004 г. дотошные учёные проверили гипотезу «Красной Королевы» на математической модели: чтобы паразиты стали причиной разделения полов, их должно было быть немыслимо огромное количество — во много раз больше, чем есть на самом деле.)
В общем, ответить на вопрос, почему у самых развитых животных и растений, подавляюще преобладает двуполое размножение, оказалось непросто. И вот почему (предупреждаю, будет как всегда: сложно, но интересно)
Сотни клонов
Началось всё с бесполого варианта размножения около 3,8 млрд лет назад. Клетка просто распадалась пополам, клонируя саму себя. Простые микроорганизмы и по сей день пользуются этим нехитрым способом приумножиться и расселиться. А что, очень удобно: партнёр не нужен, "наклепать" своих клонов можно в любое время, в каждом укромном углу. Увеличение числа особей идет в геометрической прогрессии, а геометрическая прогрессия - это мощь:
"Бактерия делится примерно каждые 20 минут, давая две дочерние клетки. С такой скоростью из одной клетки за 10 часов может образоваться 1 ООО ООО ООО потомков. А через сутки при благоприятных условиях их масса составит примерно 400 т." (Экологический справочник)
Но у такого фантастически плодовитого вида размножения есть один гигантский недостаток: отсутствие генетического разнообразия. Все потомки получаются одинаковыми, как две капли воды, а одинаковость в постоянно меняющемся мире – это плохо. Знаете поговорку: "Где толстый только сохнет, там худой сдохнет»? Вот она отлично подходит для понимания роли генетического разнообразия в выживаемости вида – чем выше вариации по какому-то признаку, тем больше шансов, что кто-то да выживет и продолжит род. Плюс изменения в геноме – это двигатель прогресса; может появиться какой-то новый очень полезный признак, который позволит виду продвинуться вверх по эволюционной лестнице. Разнообразие - наше всё.
При бесполом же размножении источником изменений в геноме служат только случайные генетические мутации (напомню: мутации бывают не только вредные, но полезные – помогающие приспосабливаться к изменениям среды). С точки зрения полезной мутации бесполое размножение – хорошо, нововведение из генома уже никуда не денется и будет переходить по наследству. Но с вредными мутациями - засада. Они тоже никуда не деваются из генома и являются причиной, по которой бесполая популяция непрерывно ухудшается, так как происходит накопление дефектов. Получается, при бесполом размножении количество потомства в огромном плюсе, а вот разнообразие сильно хромает.
А что, если стать собственным ребёнком?
Недостаток бесполого размножения привёл к гениальному решению перемешивать гены двух особей. Это повышает генетическое разнообразие, а значит и шансы на выживание в самых непредсказуемых условиях, и толкает вперёд развитие. Появился половой процесс (не путать с половым размножением, тут количество особей не увеличивается, только происходит обмен генетической информацией).
Один из вариантов полового процесса - конъюгацию - можно наблюдать у инфузорий. Эти милейшие одноклеточные в стабильной среде делятся по старинке - клонируют себя любимого. Но когда среда начинает меняться, они на всякий случай «готовятся» к неожиданностям. Две инфузории подплывают друг к другу и соединяются в районе предротовой полости. Их оболочки в месте соприкосновения растворяются, цитоплазмы сливаются, и во время такого «поцелуя» происходит дружественный обмен генами. Количество особей, прошу заметить, при этом не меняется, - инфузории после обмена благополучно «отлипают» друг от друга и расплываются по своим делам. Но генетически они уже совсем не такие, как были до процесса.
Как пишет А. Потехин, кандидат биологических наук: "Если провести аналогию с человеком (у которого половой процесс также не всегда ведет к размножению), можно представить конъюгацию, как если бы после акта любви оба партнера становились близнецами и при этом одновременно превращались в своих собственных детей — по сути, перерождались."
Эта парочка конъюгирующих инфузорий была застукана мной на днях в пробе пресной воды из пруда. Микроскоп: Motic BA310, oblique illumination
Половой процесс оказался очень полезным нововведением: он повышал генетическое разнообразие, а значит – адаптационные возможности вида. Потому эволюция пошла по этому пути дальше.
Половое размножение возникло раньше, чем пол!
Половое размножение возникло с "изобретением" гамет – половых клеток. Эти клетки были особенными: каждая гамета содержала только половину наследственной информации родителя, специально для того, чтобы найти такую же «половинку», и слившись с нею, образовать полноценный новый организм. Это уже получался не клон, а смесь двух организмов, особь с другими вариантами признаков. Блестящее решение проблемы "одинаковости" бесполого деления!
Сначала половые клетки все были одинаковых размеров и имели жгутики – чтобы путешествовать в поисках своей «половинки». Но гаметам жизненно важно не только уметь передвигаться. Им нужен запас питательных веществ – чтобы образовавшаяся от слияния двух гамет клетка могла благополучно развиваться. Таскать с собой «провиант» было неудобно и энергозатратно – потому гаметы «придумали» разделить обязанности. Ну, «придумали», это образно выражаясь, так как придумывалки у них, конечно, не было. Это (как и всё остальное) произошло методом проб и ошибок, по определённым закономерностям за сотни тысяч(миллионы?) лет: то есть путём естественного отбора.
Итак: сначала все половые клетки были одинаковых размеров со жгутиками (изогамия). Потом одни из гамет стали мельче (анизогамия). В конце концов самые крупные утратили жгутики (оогамия). То есть, с течением эволюции одни гаметы оставили себе функции «путешественников» – стали мельче и шустрее, а другие превратились в «домоседов» - лишились подвижности и стали крупнее, приныкав внутри запас питательных веществ. Так произошел первый шаг на пути к образованию полов – разделение половых клеток(гамет) на женские и мужские не только физиологически(внутренне), но и морфологически(внешне).
Изогамия сейчас наблюдается у некоторых простейших и водорослей, анизогамия - у водорослей, оогамия - у растений, грибов, животных(и нас в том числе).
Но и это ещё не было настоящим разделением полов! Да как так, когда уже кончится эта статья. А вот так: одна особь производила не один вид гамет, а ОБА вида сразу. Была, так сказать, не мальчиком или девочкой, а два в одном. Таким образом половое размножение появилось раньше разделения полов и это полезно знать. Вот такой интересный парадокс.
Два в одном.
Про гермафродитизм постараюсь очень кратко, потому как там… всё сложно.
Главное понять, что это уже считается половым размножением, но ещё не половым разделением! Гермафродит производит и мужские и женские половые клетки, являясь по сути и мамой и папой одновременно. Есть варианты гермафродитизма, когда особь может становиться на время «папой», на время «мамой» - периодически, в зависимости от условий. Удобно, правда? А в крайнем случае, когда партнёра, даже страшненького, рядом нет, некоторые гермафродиты могут оплодотворить и сами себя, на время пренебрегая разнообразием потомков в пользу их количества.
Потери и приобретения.
При появлении полового размножения главная проблема бесполого размножения была решена. Особи успешно обменивались генами, повышая разнообразие и приспосабливаемость потомков. Полезные комбинации генов быстро распространялись в популяции, а вредные – успешно из неё элиминировались.
Конечно, по сравнению с бесполым размножением, половое имело недостатки. Организмы стали меньше плодиться (теперь нужно было найти другую особь, пройти несколько стадий размножения, кучу времени потратить - не то что старое доброе развалиться пополам в укромном углу). Но главное – отныне родители передавали всего половину своей наследственной информации, а не всю, как при клонировании – вот такие чудовищные жертвы со стороны генома! И тем не менее, эгоистичный геном был на это «согласен», так как преимущество долгосрочной выгоды такой кооперации оказалось огромным.
Так половое размножение выиграло эволюционный тендер. Несмотря на недостатки, оно оказалось более выгодным для дальнейшего развития, чем бесполое. Эгоизм и количество, которым до этого брали самые примитивные формы жизни, были побеждены кооперацией и разнообразием. Да здравствует дружба!
Ну и на том бы, как говорится, и сказочке конец – что может быть идеальнее гермафродита? Но нет. Гермафродитизм свойственен животным, стоящим на сравнительно низкой ступени эволюции: это плоские и кольчатые черви, улитки, моллюски. У более развитых форм по каким-то причинам произошло РАЗДЕЛЕНИЕ полов. Появились не просто мужские и женские половые клетки, а мужские и женские особи. А это означало, что задача ещё усложнилась. Ведь им нужно было не просто найти соседа для спаривания, а соседа противоположного пола! И тихо сам с собой тоже больше не прокатывало. Это огромный риск с точки зрения генов: потери в количестве потомков и риск не оставить потомства вообще. И тем не менее, раздельнополое размножение преобладает среди высокоразвитых форм жизни!
Вы ещё здесь? Браво, немного современных людей находят в себе силы дочитывать до конца такие длинные тексты!
Непорочное зачатие. Партеногенез.
Я еще немного вас помучаю. Партеногенез – это половое, но однополое размножение. Да, и такое бывает. Когда есть яйцеклетка, но оплодотворение ей не нужно. С партеногенезом вообще запутанная история, скажу только, что он появился, по-видимому, как попытка «избавиться» от самцов (правильно, зачем они нужны, мы ж все одинаковые) То есть, уже после разделения полов эволюция пошла и по такому пути – постаралась сократить один из них. Партеногенезов есть множество форм, но что-то дальше насекомых, рыб и пресмыкающихся дело не пошло. Стоит призадуматься.
Половое многообразие.
А были ли попытки у эволюции создать больше полов, чем два? Конечно! Есть гриб, у которого 23 328 разных полов, щелелистник называется: https://elementy.ru/kartinka_dnya/376/Shchelelistnik_i_tysya.
Тут даже Фейсбук с его 70 гендерами завистливо курит в сторонке. Так что, природа даёт зелёный свет: можно смело выдумывать и третий пол, и ещё пятьдесят… Если вы - грибница.
Что мы имеем
Давайте, наконец, поведём итог. Способов размножения у живых организмов – несколько сотен (да, жизнь очень изобретательна!). Но их все можно разбить на три класса. Бесполое, половое и раздельнополое. Бесполое, самое древнее – клетка делится на два одинаковых клона, передаёт всю свою генетическую информацию. Половое – для размножения нужен партнёр, передаётся половина генов, но оба родителя взаимозаменяемы. Раздельнополое – происходит дифференциация на мужскую и женскую особь, больше никаких я сегодня мама, а завтра папа.
Если в переходе от бесполого к половому размножению выгоды понятны (повышение генетического разнообразия, выживаемости и ускорение эволюции), то зачем произошло дальнейшее разделение – совершенно не очевидно. На первый взгляд никакой пользы вообще нет, одни потери. Так почему же тогда не прижился гермафродитизм, партеногенез и тысячи полов, а все высокоразвитые организмы двуполы и выбрали такой «ущербный» способ размножения?
Кстати, за рубежом учёные, похоже, до сих пор не знают, зачем пол вообще существует и какие в этом эволюционные преимущества. Цитирую:
"Книга Вильямса(Williams, 1975) начинается с фразы: “Преобладание полового размножения у высших растений и животных несовместимо с современной эволюционной теорией”. У Мэйнарда Смита (Maynard Smith,1978) читаем: “Мы не имеем удовлетворительного объяснения тому, как возник и как сохраняется пол.” Еще один авторитет по проблеме пола пишет: “Довольно поразительно, но ученые не могут убедительно сказать, зачем существует пол?” (Crews, 1994). Все это свидетельствует о том, что центральная проблема эволюционной биологии и генетики—проблема пола—за рубежом остается все еще нерешенной."
А в книге К. Зиммера “Эволюция: Триумф идеи” вообще утверждается, что: “Пол не только не нужен, но и является рецептом для эволюционной катастрофы.»
И всё это странно, потому что у нас еще в 1965 году советским учёным (физиком!) был предложен потрясающий ответ и построена великолепная теория, которая уже входит в учебники ВУЗов РФ.
Но, подозреваю, что вы утомились. А теория, о которой я собираюсь рассказать, в кратком изложении 260 страниц. Так что пока всё, пойду ещё ужимать материал. Подписывайтесь и узнаете, зачем отличаются М от Ж, почему у женщин лучше нюх, а мужчины чаще болеют. Ну или не подписывайтесь.
Правда ли, что комнатные растения эффективно очищают воздух?
Распространено мнение, что комнатные растения способны в значительной мере очистить воздух в помещении и обогатить его кислородом. Мы решили проверить, подтверждается ли это научными данными.
(Спойлер для ЛЛ: нет)
Первые научные данные о способности комнатных растений очищать воздух были опубликованы НАСА в 1989 году. Для эксперимента учёные выбрали 12 растений, в том числе фикус Бенджамина, хедеру, спатифиллум и четыре вида драцены, входящие в упомянутые выше рейтинги, а также сансевиерию, аглаонему, хамедорею, хризантему и герберу. Горшки с растениями поместили в герметичные камеры и через различные промежутки времени стали замерять уровень содержания вредных веществ в окружающем их воздухе.
Оказалось, что цветы весьма эффективно перерабатывают опасные летучие органические соединения (ЛОС) — бензол, формальдегид и трихлорэтилен, которые входят в состав гипсокартона, ДСП, бытовой химии и косметики. За 24 часа уровень содержания ЛОС в камерах уменьшился почти на 90%. Исследователи подсчитали, что в закрытых герметичных условиях одного горшка с этими растениями достаточно для очистки воздуха на пространстве в 9 кв. м.
Вполне вероятно, что, опираясь именно на это исследование, садоводы-любители и сделали вывод о способности комнатных растений эффективно очищать воздух в помещении. Однако они упустили из виду несколько важных факторов.
Во-первых, речь шла исключительно о герметичных системах, а не о жилых помещениях с постоянной циркуляцией воздуха.
Во-вторых, вместо земли для растений использовался субстрат на основе активированного угля — вещества, широко известного своими абсорбирующими свойствами. Поэтому даже растения с полностью срезанными листьями, а также сами горшки без растений показывали высокие результаты по очистке воздуха.
По словам Майкла Уоринга, профессора и инженера-эколога в Дрексельском университете (США), в стандартном офисном помещении размером 10 х 10 футов (то есть примерно 3 х 3 м) для столь же эффективной очистки воздуха, как в проведённом НАСА эксперименте, понадобилось бы установить 1000 растений. В 2019 году Уоринг с коллегами опубликовал в журнале Exposure Science & Environmental Epidemiology результаты метаанализа 196 экспериментов и 12 научных публикаций по очистке воздуха в помещениях с помощью комнатных растений.
Исследователи пришли к выводу, что в условиях негерметичных помещений растения, хотя и удаляют из воздуха летучие органические соединения, делают это настолько медленно, что не могут справляться со скоростью воздухообмена в них. Майкл Уоринг резюмирует:
Группа учёных из Кембриджа отдельно исследовала возможности комнатных растений поглощать формальдегид. Поставив опыт над 27 видами листовых растений, они пришли к выводу, что «скорость поглощения этого вредного вещества через устьица была слишком низкой, чтобы оправдать утверждения о том, что растения вносят полезный вклад в очистку воздуха в помещениях». Не продемонстрировали растения и эффективности против образующегося в помещении озона. «Если бы уровень озона в вашем доме составлял условные 30 единиц, то с помощью комнатных растений вы могли бы снизить этот показатель лишь до 29,7», — говорит Эллиотт Галл, соавтор исследования и профессор Портлендского университета.
Более того, размещение в комнате большого количества растений может иметь и обратный эффект — может увеличиться концентрация ЛОС. Американское общество садоводов предупреждает, что пластиковые горшки для растений, отдельные микроорганизмы в почве, пестициды и удобрения могут ухудшать качество воздуха в домах, а также провоцировать у проживающих там людей аллергию, обострение бронхиальной астмы и приступы головной боли.
Из школьной программы по биологиивсем нам известно, что растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. Но может ли комнатное растение произвести объём кислорода, существенно улучшающий качество воздуха?
Давайте посчитаем. Взрослый здоровый человек в сутки потребляет около 550 л кислорода. По подсчётам Марко Торна, специалиста по клеточной биологии, на каждые 150 г прироста лиственной массы у растений приходится выделение 22 л кислорода. Таким образом, чтобы цветок в горшке мог производить 550 л кислорода в сутки, его лиственная масса должна увеличиваться в день на 3,75 кг. Представить такое быстрорастущее растение в условиях жилого помещения невозможно. Так что существенного влияния и на объём кислорода в воздухе растения не оказывают.
При этом наука не стоит на месте. Учёные из Вашингтонского университета вывели генетически модифицированный плющ вида эпипремнум золотистый, который с помощью гена, полученного из печени кролика, утилизирует бензол в 4,7 раза быстрее, чем обычные представители этого вида. В том же университете сейчас реализуют и проект по созданию растений, способных эффективно поглощать из воздуха формальдегид. Так что вполне возможно, что в будущем растения и смогут справляться с очисткой воздуха в помещении куда лучше.
При этом комнатные растения всё-таки не бесполезны — доказано, что они существенно снижают психологический и физиологический стресс и помогают людям чувствовать себя счастливее.
Таким образом, растения пока не могут считаться эффективными очистителями воздуха в жилых помещениях, так как скорость переработки ими вредных веществ существенно ниже естественного воздухообмена. Но специалисты в области генной инженерии ищут способ, как научить цветы в горшке поглощать больше вредных веществ и делать воздух чище. К тому же комнатные растения не только приятны глазу, но и полезны для нашей психики.
Наш вердикт: неправда
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла).
Правда ли, что подсчёт овец помогает быстрее заснуть.
. и мысли о чём, согласно исследованиям, помогают заснуть быстрее всего.
(Да, на эту тему есть авторитетные исследования)
Представить себе и сосчитать овечек, по очереди перепрыгивающих через изгородь, считается хорошим способом борьбы с бессонницей. Мы решили проверить, подтверждается ли эффективность такой методики научными данными.
По подсчётам учёных, около 10% взрослого населения планеты страдают от хронической бессонницы, ещё 30–50% имеют эпизодические проблемы со сном. Причины бессонницы разнообразны: неправильные условия засыпания, пренебрежение гигиеной сна, стресс, болезни, в том числе психические, приём некоторых лекарственных и наркотических препаратов. Спровоцировать проблемы со сном может также посменная работа, частая смена часовых поясов и световое загрязнение — засвечивание городского ночного неба искусственными источниками освещения.
Бессонница — опасное заболевание, недостаток сна приводит к ухудшению кратковременной и долговременной памяти, повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний, провоцирует проблемы с остеогенезом (формированием костной ткани), приводит к появлению лишнего веса, запуская различные метаболические нарушения. Существует даже фатальная бессонница — редкое наследственное заболевание со стопроцентным летальным исходом.
Методики преодоления этого неприятного и опасного для организма состояния занимают многих учёных. В 2002 году группа исследователей из Оксфордского университета провела сравнительный анализ разных техник засыпания. В эксперименте принимал участие 41 доброволец, страдающий бессонницей. Учёные разделили волонтёров на три группы, предварительно подсчитав время, которое требовалось участникам, чтобы уснуть. Затем исследователи попросили первую группу в процессе засыпания считать в уме овец, вторую — представлять разные пейзажи (лес, водопад, ручей и т. д.), а третья группа была контрольной, участники не получали никаких инструкций от экспериментаторов и засыпали так, как им было привычно.
Самой эффективной оказалась техника воображения природы — представляя умиротворяющие пейзажи, добровольцы засыпали в среднем на 20 минут быстрее, чем в те ночи, когда не представляли ничего. При этом считавшие овец не могли погрузиться в сон дольше, чем в другие ночи, когда никакого подсчёта парнокопытных не вели. Элисон Харви, одна из учёных, проводивших эксперимент, резюмирует:
О бесполезности и даже вредности подсчёта различных млекопитающих перед сном говорит также психолог Дайана Ричардс из Австралии, занимающаяся исследованием сна. По её мнению, подсчёт как таковой может спровоцировать дополнительный стресс, а прыгающие овцы могут оказать излишнее стимулирующее влияние на мозг. «Если бы вы просто любовались на спокойно стоящих овец, представляли себе мягкость их шерсти, это, вероятно, было бы лучше», — считает Ричардс.
Зоотехник экспериментальной станции министерства сельского хозяйства США (XD) Брет Тейлор согласен с выводами психологов: «Я пытался однажды считать овец, и мне это не помогло быстрее заснуть. Мне в принципе сложно представить овец, прыгающих через забор, сами по себе овцы так не поступают, пока ты их не заставишь».
Вместо подсчёта овец эксперты Гарвардской медицинской школы предлагают более эффективные и проверенные способы заснуть. Чтобы нормализовать сон, нужно:
- ложиться и просыпаться в одно и то же время;
- прекращать использование электронных устройств за два часа до сна;
- создать комфортную среду для сна — тихое и тёмное место;
- не заниматься в кровати никакими посторонними делами (гусары, молчать!).
Если уснуть не дают тревожные мысли, учёные предлагают выписать их на бумагу, а также воспользоваться техниками расслабления и нормализации дыхания.
Таким образом, подсчёт овец, возможно, и успокаивал наших предков-пастухов настолько, что они моментально проваливались в сон, однако современному человеку прыгающие через забор парнокопытные не помогут быстрее заснуть, скорее, даже помешают. А вот если представить себе бегущий через лес ручей или красивый водопад, то долгожданный сон может наступить значительно раньше.
Наш вердикт: неправда
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла).
Новая технология обработки может сделать картофель полезнее
Исследователи объявили о первых испытаниях новой технологии обработки картофеля, направленной на то, чтобы заставить наш организм медленнее переваривать картофельный крахмал. Лабораторные демонстрации показывают, что этот метод блокирует определенные пищеварительные ферменты от быстрого достижения картофельного крахмала, что приводит к более контролируемому высвобождению глюкозы.
Ученые сообщают, что метод хорошо показал себя в тестах с имитацией пищеварения в лаборатории. Обработка увеличила долю крахмала, который считается медленно перевариваемым, с 10% до 35% и значительно снизила способность фермента а-амилазы получать доступ к крахмалу в клеточных стенках.
Метод не предназначен для предотвращения переваривания картофеля, а скорее для его замедления, чтобы избежать быстрого повышения уровня сахара в крови. Исследователи говорят, что модификация может помочь потребителям чувствовать себя сытыми в течение большего времени после употребления обработанного картофеля, что поможет избежать переедания.
Как видели будущее в прошлом веке
Наткнулся на любопытный прогноз о будущем из 1962 года
Местами крайне точно. Например, Нобелевку за методы редактирования генома ("управление наследственностью") дали именно в 2020 году. Алгоритмы, которые можно назвать "искусственным умом", тоже весьма активно развиваются в нашем веке. А биологическая инженерия даже опередила прогноз
Что думаете насчёт остального? И главное, самоуничтожение или расселение?
Мне никогда не объясняли, откуда взялись люди
Американская журналистка Ольга Хазан признаётся, что в школе ей никто не рассказывал об эволюции человека. Как и многим другим американским школьникам.
Вот что я помню об уроках биологии в своей государственной школе в Техасе: мы узнали всё, что можно, о цикле Кребса. В жару мы собирали жуков и держали их в баночках от жидкости для снятия лака. Насколько я помню, мы так ничего и не узнали о происхождении человека.
Большинство учёных считают, что существа, которые в будущем стали людьми, отделились от общего предка с шимпанзе – нашими ближайшими нынешними родственниками – около 6 млн лет назад. Мы не изучали эту часть – «обезьянью» часть. То есть нашу общую родословную с другими приматами. Я закончила школу примерно 20 лет назад и не уверена в своих воспоминаниях, но я связалась со своими одноклассниками – и все они подтвердили, что ничего не помнят об изучении эволюции человека в нашей школе.
Уроки биологии были у меня только в 9 классе – они оказались настолько скучными, что я даже не помню имя своего учителя (я запросила имя в моём школьном округе, но мне ничего не ответили). По большей части мои преподаватели были религиозными, хотя, вроде бы, они придерживались стандартов государственной школьной программы. Однажды один из учителей показал нам схему человеческого глаза. А потом заявил, что сложность глаза – убедительное доказательство существования Создателя.
У меня было немного других возможностей узнать об эволюции человека. Пасторы евангельской молодежной группы, которую я посещала вне школы, говорили мне, что, возможно, люди и динозавры ходили по Земле в одно и то же время. По их мнению, ничего нельзя знать наверняка – потому что углеродному датированию не стоит доверять.
Моя история не уникальна. Согласно опросу 926 учителей биологии, проведённому в 2007 году, 13% из них говорят на уроках о креационизме и «разумном дизайне». А вот большинство преподавателей не выступают ни за креационизм, ни за эволюционную биологию. Эти «осторожные 60%», пишут политологи из Пенсильвании Майкл Беркман и Эрик Плутцер в статье 2011 года, «не являются сильными сторонниками эволюционной биологии и не являются явными сторонниками антинаучных альтернатив» (Плутцер сейчас проводит новый опрос – кстати, он сообщил мне, что предварительные данные показывают: мало что изменилось с 2007 года). А ещё мы помним недавние примеры школьных администраторов, которые сомневаются в необходимости преподавания теории эволюции. Так, в прошлом году в Аризоне три кандидата, претендующие на пост государственного школьного инспектора, заявили, что хотели бы, чтобы детей обучали «разумному дизайну». В 2017 году член школьного совета штата Юта предложила рассказывать как о разумном замысле, так и о дарвиновском происхождении.
По словам Плутцера, некоторые среди «сомневающихся 60%» преподают эволюцию только в контексте молекулярной биологии, а не макроэволюции видов (кажется, то же самое было у меня в школе). Другие дистанцируются от материала, даже когда говорят студентам, что те будут проходить стандартизированный тест. «Их главная задача – не обидеть учеников или их родителей, говоря о науке так, будто она бросает вызов религиозной вере, – считает Плутцер. – И я думаю, что в некоторых случаях у самих учителей есть сомнения».
А ещё некоторые учителя предлагают ученикам разные взгляды на теорию эволюции и предлагают им составить собственное мнение. «Но имеется ли у 15-летнего школьника достаточно знаний, чтобы отвергнуть тысячи рецензируемых научных работ?» – пишут Беркман и Плутцер в своей статье.
Некоторые учителя могут даже говорить об эволюционных идеях – таких как естественный отбор и микроэволюция. Но они пропускают часть, которую пропустил мой класс – «обезьянью» часть. Причина не удивительна. «Креационисты не переживают о влиянии эволюции на размеры и форму клювов вьюрков на Галапагосских островах, –говорит Гленн Бранч, заместитель директора Национального центра научного образования, который поддерживает преподавание эволюции в школах. – Их беспокоит, были ли люди созданы по образу бога».
По словам Бранч, причина, по которой в разных школах настолько разное преподавание биологии, заключается в том, что у учителей есть много возможностей «персонифицировать» материал. Государственные стандарты разнятся, и местные школьные советы разрабатывают учебные планы согласно этим разнящимся стандартам. Учителя забирают эти планы и уходят готовить планы уроков. А потом идут в свои классы. Они учат детей согласно плану или нет? Трудно узнать наверняка.
По словам Бранча, если учитель солидарен с ценностями общества, родители не станут жаловаться на материал, предлагаемый студентам. Если же родители жалуются – скажем, им кажется, что учитель неправильно говорит о религии в классе, – то директор может заставить учителя изменить подход. Если же директор в этой ситуации поддержит учителя, то это может стать началом судебного процесса.
Пока что суды занимают «светскую» сторону. За последние 40 лет во всех основных делах в федеральных судах США «проиграл креационизм». И даже самые рьяные креационисты не выступают против эволюции. Возьмём, к примеру, Discovery Institute, который позиционирует себя как «образовательная и исследовательская организация», где числится порядка 40 учёных – многие из них считают, что ключевые моменты жизни и сама Вселенная свидетельствуют о разумном замысле, а не о неуправляемом процессе. Вице-президент института Джон Уэст написал мне, что, по его мнению, лучший подход к изучению эволюции человека в государственных школах – это «дать учащимся точное понимание современной науки, включая рассказ о нерешенных проблемах и областях, в которых у учёных продолжаются разногласия».
По словам Бранча, отсутствие знаний об эволюции человека затруднит для врачей понимание устойчивости к антибиотикам некоторых бактерий. Или для фермеров – нюансов сельского хозяйства. Я отношусь к этому предположению со скепсисом – в Техасе много замечательных врачей и отличных фермеров. Когда я училась в старших классах, интернет не был так доступен, как сегодня – но, тем не менее, информация об эволюции была в свободном доступе. Сейчас это стало ещё проще.
Настоящая проблема «неизучения» эволюции человека в старших классах – разочарование от того, что ты не знаешь то, что знают другие люди. Государственная школа должна давать американцам возможность понять реальность, в которой мы живём. А ещё цель образования – показать нам, как мы попали туда, где находимся сегодня. К сожалению, для многих школьников это остаётся непонятным.
Перевод: Екатерина Шутова
Можно ли генномодифицировать собственные клетки?
Внимание: Не рекомендуется повторять описанные в статье действия.
Стрелки указывают на колонии трансдуцированных (заражённым врусом) клеток в моём теле.
Я создал этот пост как демонстрацию, насколько на самом деле просто и сравнительно безопасно можно синтезировать вирусные векторы и внедрять синтетические гены в человеческие клетки. Примерно похожим способом создавалась вектораня вакцина Спутник-5. Вектор это синтетическая ДНК, которая соддержит ряд генов которая система лентиврусной доставки встроит в код ДНК целевой клетки.
В данном случае мы используем вектор pLenti-EF1a-C-mGFP-P2A-Puro из интересных генов на векторе mGFP синтетически зелёный флоуресцентный протеин основанный на сиквенсе оригинального GFP из генома медузы Aequorea Victoria обеспечивает яркую флоуресценцию в синем (488 нм) свете. Длинная гена GFP 720 нуклеотидных последовательностей общий размер вектора 8300 нуклеотидов.
Так же на векторе есть ген устойчивость к пиромицину (клетки соддержащие этот ген не погибнут при воздействии пиромицина) всё это под промотером EF1a который обеспечивает постоянное производство mGFP и остальных генов. Вот карта вектора в подробностях. Обратите внимания на участкок помеченный SgfI Asc I и Rsr II, MluI и Not I по сути этот вектор заготовка, если в этот участок врезать (с помощью ферментов рестриктаз) код того или иного протеина трансдуцированные клетки будут его производить а GFP всего лишь маркер доставки. Если клетки светятся зелёным значит трансдукция произошла успешно. Если бы я вставил в вектор сиквенс S-протеина COVID-19 у меня бы получилась вакцина к COVID-19 собственного производства. Таким же образом можно лечить заболевания когда утрачена та или иная функция генов.
Медуза Aequorea Victoria свечение медузы обеспечивает Аквеорин который продуцирует синее свечение в присутствии ионов калция. GFP поглощает этот свет и излучает уже зелёное свечение. Аквеорин используется в исследовательской работе для оценки количестве калция в клетках. За расшифровку генетической последовательности GFP 2008 году Осаму Симомура, Мартин Чалфи и Роджер Тсьен получили Нобелевскую премию по химии «за открытие и разработку зелёного флуоресцентного белка GFP».
Всё это упаковывается в лентивирусную оболочку с помощью двух дополнительных плазмид PAX2 и VSV-G фомируя вирусные частицы и собирается воедино на клетках HEK293T это наш инкубатор для сборки вируса. Клетки HEK293 широко используются для производства вирусов и протеинов. Противники вакцин часто упоминают HEK293 как материал нерождённого мальчика. Да, действительно HEK293 были получены из абортивного материала, можете подробнее про них почитать тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/HEK_293
Клетки HEK293T 80% конфлюентности, готовый материал для сборки вируса.
После того как HEK293T произвели вирус, достаточно его отфильтровать из кульутры, используя 0.22 мкм фильтр он остеет клетки и клеточные фрагменты. У меня получилось что-то в духе 3 миллиардов вирусных частиц на миллитр объема. Теперь давайте посмотрим как оно работает. Помните любая заражённая клетка будет светится в синем свете. Можно было конечно заразить клеточную культуру и посмотреть на неё под микроскопом. Как видите, эффективность трансдукции около 30% тут как раз может пригодится ген устойчивости к пиромицину если добавить пиромицин в культуру не трансдуцированные клетки погибнут и получится чистая культура трансдуцированных клеток, этот процесс называется селекция.
Но заражать клеточные культуры это настолько банально, что я решил заразить вирусом самого себя и просто набил 23G иглой слово Pikabu у себя на запястье, обмакивая иглу в ампулу с вирусом. Очень приблизительно каждый укол доставлял 3-5 миллионов вирусных частиц. Это совсем не опасно, на самом деле что-то такое (заражение клеток вашей кожи различными вирусами) происходит ежедневно вы просто этого не замечаете. Разумеется не было ни температуры ни каких либо симптомов. Хорошо, что я как следует отфильтровал и для надёжности заморозил и разморозил вирусную культуру, идея ввести себе хотя бы несколько жизнеспособных HEK293T клеток более чем пугающая, теоретически моя имунная система может с ними справится, но это очень агрессивные и быстростущие онкологические клетки, у меня нет ни малейшего желения это проверять.
Спустя несколько дней, я решил посмотреть получилась ли у меня генно-модифицировать свои клетки. Тут я столкнулся с рядом проблем. Моё оборудование расчитанно на микроскопические объекты, но как при этом подсветить собственную руку светом 488 нм и при этом сделать фотографию? Решение было следующим, источником света был всё тот же микроскоп для экситации GFP светом 488 нм, но если просто сделать фотографию таким образом, ничего не будет видно из за отражения синего света в камеру телефона. Поэтому я добавил фильтр перед камерой телефона который блокировал значительную часть синего света, фильтр далеко не идеальный и несколько сбил цветовую гамму. Качество снимка получилось так себе, но видите эти яркие точки, это как раз свечение GFP в местах уколов где сформировались колонии заражённых лентивирусом клеток! Теперь у меня на руке есть скрытое слово Pikabu которое можно увидеть только в ярком синем свете за счёт внедрения генов медузы. Оставаться оно там будет достаточно долго, однако глобального позеленения можно не опасаться, лентивирус не имеет кода репликации, так что размер светящихся точек примено соотвествует количеству вирусных частиц доставленных в уколе иголкой. Разумеется можно добиться ещё более яркого свечения, если сделать иньекцию значительно большего количества лентивирусных частиц. Если бы авторы вакцины Спутник 5 решили прикрутить GFP к вакцине, то в месте укола бы появилось яркое пятно которое бы светилось в синем свете.
Подводя некий итог, лентивирусы работают в человеческом организме так же эффективно как и в клеточной культуре. Их производство вполне отработанный и не сложный процесс, если имеются хотя бы базовые инструменты и знания моллекулярной биологии. Однако даже если у вас есть необходимые условия для производства аденовируса или лентивируса не стоит повторять этот эксперимент, нужно очень хорошо понимать, что и как вы делаете. Надеюсь теперь вы лучше понимаете принципы создания и применения вирусных векторов в медицине для создания вакцин и лечения генетических заболеваний.
Ответ на пост «Как устроен этот мир»
Ууууу. Как у меня горит от пункта 1. Ну чё это за фигня про то что половина взаимодействий не предсказуема? Вы зачем людей вводите в заблуждение?
И так вот. Принцип неопределенности замечательного товарища Гейзенберга гласит не то что вы написали, а лишь то, что нельзя одновременно определить координату частицы (где она) и ее импульс (куда она). Простыми словами, вы можете точно узнать куда и как частица движется, и знать где она будет, но где она была находилась в момент измерения - не узнаете. И наоборот. Вы можете определить где она была, но сказать как она движется не сможете. И основная проблема измерений в квантовом мире, как и собственно один из смыслов неопределенности в том, что вы производите измерения за счёт таких же элементов. И влияете на систему самим фактом наблюдения. Представьте что вы слепой. Перед вами бильярдный стол. М вам надо узнать где лежат шары. Узнать вы это можете только катая другой шар. Вы его катите и слушаете - стукнется или нет. Если стукнулось - ура вы нашли шар. Определили его координаты. А вот сказать куда он покатился дальше - вы уже не сможете. Все. Вы знаете где частица была, но что дальше - хз. А теперь, вы берете и поднимаете один край стола. Бинго. Вы точно можете сказать что все шары прокатились в сторону наклона. Вы знаете импульс частицы. А где они находились - да бог его знает. Все. Всего то только это значит принцип неопределенности Гейзенберга. Не надо тут квантовую физику на философию натягивать. Это неправильно.
Пы.Сы. Я знаю что говорю. В универе у меня был один единственный хвост. По квантам как раз. Год сдавал. Потому что зубрить километровые выкладки - не моё. А вот решить любую задачу имея под рукой книгу, или на писюнах объяснить что угодно - моё. Так и сдал в итоге. Просто решил преподу все что он попросил и объяснил смысл всего что он просил. Но писать два листа А4 формулами что бы показать что я это знаю. Не мое .
UPD: К посту есть вопросы #comment_238118163
Почему умному человеку так сложно спорить с дураком.
Весьма применимо к нынешней ситуации с тегом "Политика"
Летучие мыши могут жужжать, как осы и пчёлы
Большая ночница (лат. Myotis myotis) может быть единственным известным млекопитающим, имитирующим звуки насекомых.
Об этом исследователи сообщили в журнале Current Biology.
С 1998 по 2001 год эколог-зоотехник Данило Руссо проводил полевые исследования больших ночниц в Италии (ареалом распространения Myotis myotis являются Европа и Ближний Восток), в ходе которых живых животных отлавливали натянутыми сетями. Когда он и его коллеги извлекали летучих мышей, они издавали в руках учёных жужжание, напоминающее жужжание ос или пчёл.
Большая ночница (лат. Myotis myotis)
«Когда вы их слышите, осы и пчёлы сразу приходят вам на ум», — говорит Руссо из Неаполитанского университета имени Федерико II в Италии.
Спустя годы Руссо и его команда решили проверить идею о том, что странное жужжание было не простым совпадением, а своего рода защитным механизмом, называемым мимикрией Бейтса. Бейтсовская мимикрия сама по себе безобидна и выражается в визуальном, акустическом или химическом сходстве с другими видами животных, которые неприятны или опасны. Часто хищник не может отличить безобидных мимиков от опасных оригиналов, которых он обычно избегает, и оставляет обманщика в покое.
Исследователи поймали летучих мышей и записали их жужжащие крики. Команда также записала жужжание четырёх видов жалящих насекомых (двух ос и двух пчёл), обычно встречающихся в европейских лесах.
Руссо и его команда сравнили звуковые профили жужжания насекомого и летучей мыши в лаборатории. Целевая аудитория жужжания имеет значение. Серые неясыти (лат. Strix aluco) и обыкновенные сипухи (лат. Tyto alba) обычно охотятся на летучих мышей, поэтому команда Руссо задалась вопросом, может ли жужжание быть направлено на птиц.
Серая неясыть (лат. Strix aluco)
Когда исследователи ограничили анализ частотами, которые слышит сова, жужжание летучей мыши и жужжание насекомых стало намного труднее отличить друг от друга, особенно относительно жужжания европейских шершней (лат. Vespa crabro). Затем команда воспроизвела записи жужжания летучих мышей и насекомых. Совы реагировали на жужжание насекомого и летучей мыши одинаково — отдалялись от источника звука.
Осциллограмма (верхний ряд) и спектрограмма (нижний ряд) жужжания, издаваемого европейскими шершнями и большими ушастыми летучими мышами
По словам Руссо, птицы, как правило, избегают жалящих насекомых: «Когда шершни заселяют гнездовья или дупла деревьев, птицы к ним не приближаются, не говоря уже о том, чтобы там гнездиться». Таким образом летучая мышь пытается обмануть или напугать хищную птицу, чтобы та приняла её за опасное насекомое.
Европейские шершни (лат. Vespa crabro)
Исследователи говорят, что это может быть первым известным примером мимикрии Бейтса, — акустической или иной, — когда млекопитающее копирует насекомое.
В целом, большинство примеров бейтсовской мимикрии связаны с визуальными сигналами, поэтому обнаружение потенциальной акустической мимикрии является интригующим открытием. Об этом говорит Дэвид Пфенниг, биолог-эволюционист из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл (США).
Пфенниг также указывает на несколько примеров акустической мимикрии, таких как роющие совы, имитирующие треск гремучей змеи, или конголезские гигантские жабы, шипящие, как габонские гадюки.
«Я ждала подобного исследования, потому что летучие мыши во многом похожи на певчих птиц. Они способны развивать свою вокализацию, как певчие птицы, — по крайней мере, в некоторых случаях, — и даже могут петь, поэтому мне кажется логичным, что они тоже могут подражать иным звукам», — говорит Анастасия Далзил, поведенческий эколог из Университета Вуллонгонга в Австралии.
Большая ночница (лат. Myotis myotis)
L. Ancillotto et al. Batesian acoustic mimicry in mammals: Bats mimic hymenopteran sounds to deter predators. Current Biology. Published online May 9, 2022. doi: 10.1016/j.cub.2022.03.052.
Пассифлора: Как неразумный замысел помогает выживать
Никогда не задумывались о том, как работает природа? Со стороны многим кажется, что это всегда нечто крайне хаотичное, непредсказуемое, непонятное, развивающееся сугубо по стечению обстоятельств и не имеющее каких-либо закономерностей. Некоторым, напротив, всё в природе кажется строго регламентированным и подчиняющимся неким законам. Но давайте порассуждаем о фундаментальном и великом на примере обычного цветка.
Пассифлора, она же страстоцвет (здесь уж как кому удобно), является в некотором смысле банальной, но хорошей иллюстрации для одной специфической мысли. #КнигаРастений не будет озвучивать её наперед, чтобы вы пришли к ней сами по ходу рассуждений.
Пассифлора, как и многие растения, нуждается в опылении. Но, в отличие от прочих, она прибегает к достаточно необычным уловкам, чтобы обмануть вредителей. До уровня мухоловки, конечно, не дотягивает и своими врагами не питается, но методика адаптации работает у оного растения достаточно неплохо. Пассифлора своими цветками привлекает опылителей, среди которых есть и бабочки из семейства Геликонид.
Однако те имеют наглость не только опылять данные прекрасные растения, но и откладывать на них свои яйца. В целом инициатива разумная, потомству же нужен хороший источник пищи. Листья пассифлоры - это достаточно хороший и качественный обед. завтрак, ужин и полдник. В общем-то насекомые не сильно привередливые, да и у личинок выбор как-то не велик. Когда гусеницы вылупляются, они начинают пожирать бедное растение. Но поскольку растение, не обладающее интеллектом, всё же не хочет умирать, а адаптация никуда не делась, в игру вступает такая штука, как эволюция.
Геликонида атакует пассифлору!
В ходе эволюции некоторые виды пассифлоры смогли различными способами адаптироваться под ситуацию и начать вырабатывать ядовитые токсины, смертельные для вредителей. Но здесь уже сами насекомые решили не оставаться в долгу. Они, не став терпеть такую наглость и недолго думая, стали эволюционировать параллельно и мало того что стали неуязвимы к токсинам пассифлоры, так еще и смогли, будто какое-то Нечто из одноименного фильма, впитать её свойства в себя. Ввиду чего сами начали накапливать яд (что позволило уже им успешно избегать нападок хищников).
Казалось бы, война проиграна. Но пассифлора решила стоять до конца и создала ещё один уровень защиты. У некоторых её видов листья по форме похожи на тёмно-зелёных бабочек в стайке.
Листья некоторых пассифлор похожи по форме на бабочек, но видят ли это бабочки?
Возможно, расчёт был на то, чтобы эти глупые жалкие насекомые посчитали, будто растение уже занято им подобными, а значит, «тикай с граду, приятель» (хотя листья у пассифлор вообще очень разнообразны, и учёные предполагают, что они просто стараются быть непохожими друг на друга, чтобы тем же геликонидам было сложнее их узнавать). Но это ещё не всё - растения стали симулировать яйца посредством специфических пятен на листьях. Ну чтобы уже до самого отмороженного дошло, что этот отель занят и мест здесь точно больше нет.
Адаптация пассифлоры, симуляция яиц бабочки
Какова же основная мысль у сего сказа? Всё просто. Любая аналогия ложна, но мы её проведём. Если условия жизни влияют на эволюцию растений, ввиду чего они во имя банального выживания должны адаптироваться под ситуацию. то что происходит с человеком? А с человеком всё так же. Есть такая именитая теорема: бытие определяет сознание. И как видно, это могут подтвердить не только психологи и различного рода Карлы Марксы, но и сама природа.
Обычные листья пассифлоры, которые каждая бабочка знает в лицо. Хочешь выжить - не будь похож на них!
Человек, как и растение, как и любое живое существо, является продуктом своего окружения и воздействующих на него явлений. Если растение получает мало света - оно будет некрасивым. Если его постоянно мучают паразиты - оно либо умрёт, либо адаптируется под ситуацию. Если за ним хорошо ухаживают и создают для него условия - оно станет лучше, расцветёт и даст плоды. Вопрос лишь в том, существует ли точка невозврата. И как показывает практика, да. Но если с растениями это можно видеть отчётливо и явно, с людьми всё обстоит в разы сложнее.
Обнаружена редкая окаменелость древней собаки
Задолго до того, как 14 000 лет назад первые люди пересекли Берингов пролив с псами, которых они использовали для охоты, на просторах Северной Америки существовали и охотились хищные собачьи виды. Редкий и почти полный окаменелый скелет одного из этих вымерших видов псовых был недавно обнаружен палеонтологами Музея естественной истории Сан-Диего.
Эта окаменелость принадлежит группе животных под названием Archeocyons, что означает «древняя собака». Скелет находился в двух больших кусках песчаника и аргиллита, обнаруженных в 2019 году при строительстве в районе ранчо Отай в округе Сан-Диего. Окаменелость относится к эпохе позднего олигоцена и, по оценкам специалистов, датируется от 24 до 28 миллионами лет.
Картина Уильяма Стаута в Музее естественной истории Сан-Диего показывающая, как выглядел Archeocyon (в центре) в эпоху олигоцена на территории современного Сан-Диего
Имеющиеся на сегодня окаменелости в коллекции музея Сан-Диего неполны и ограничены в количестве. Недавно найденный Археоцион поможет палеонтологам заполнить пробелы в знаниях о древних млекопитающих-собаках, которые жили в районе, известном сегодня как Сан-Диего.
Ходили ли они на «носочках», как современные собаки? Жили ли они в норах или на деревьях? На кого они охотились и какие животные охотились на них? Родственны ли они вымершим собачьим видам, существовавшим до них? Или же это совершенно новый вид? Эта новая окаменелость даёт учёным ещё несколько кусочков нерешённой эволюционной головоломки.
Частично расчищенный череп (мордой вправо) Археоциона
«Это похоже на то, как если бы вы нашли ветку дерева. Вам нужно больше ветвей, чтобы понять, что это за дерево», — сказала Аманда Линн, помощник куратора музея Сан-Диего, которая провела почти 120 часов с декабря по февраль, вычищая хрупкие, в некоторых местах бумажно-тонкие, кости скелета из каменного массива. — «Как только обнажаешь кости, они начинают распадаться. Я потратила много терпения и много клея».
Исследователь Эшли Поуст заявила, что как только скула и зубы ископаемого проступили при расчистке из камня, стало ясно, что это был древний вид псовых. В марте Поуст была одним из трёх международных палеонтологов, которые объявили об открытии нового саблезубого кошачьего хищника, Diegoaelurus, из эпохи эоцена. Но там, где у древних кошек были только разрывающие плоть зубы, у всеядных псовых были как режущие зубы спереди, чтобы разрывать мясо, так и плоские коренные зубы в задней части пасти для измельчения растений, семян и ягод. Это сочетание зубов и формы черепа помогло палеонтологу Тому Демере идентифицировать окаменелость как Археоциона.
Аманда Линн, ассистент палео-куратора в Музее естественной истории Сан-Диего, работает над окаменелостями Археоциона
Найденный скелет полностью сохранился, за исключением части длинного хвоста. Некоторые из его костей были перемешаны, возможно, в результате движения земли после того, как животное умерло. Но главное, что его череп, зубы, позвоночник, ноги, лодыжки и пальцы ног целы, что даёт обширную информацию об эволюционных изменениях Археоционов.
Поуст говорит, что длина костей лодыжек ископаемого в том месте, где они должны соединяться с ахилловыми сухожилиями, предполагает, что Археоционы приспособились преследовать свою добычу на большие расстояния по открытой местности. Также предполагается, что его мускулистый хвост помогал балансировать во время бега и резких поворотов. Судя по строению задних лап находки, есть признаки того, что Археоцион, возможно, мог лазать по деревьям.
Общий вид на окаменелости Археоциона в Музее естественной истории Сан-Диего
Археоцион был размером с сегодняшнюю серую лисицу, с длинными ногами и маленькой головой. Он ходил на пальцах ног и имел не втягивающиеся когти. Его более лисья форма тела сильно отличалась от вымершего вида, известного как Hesperocyons, который был меньше, длиннее, имел более короткие ноги и напоминал современных ласк.
После того, как в феврале окаменелость Археоциона была частично расчищена, Демере попросил Линн прекратить работу над окаменелостью, оставив её частично в камне. Исследователи решили не рисковать, дабы не нанести случайное повреждение хорошо сохранившемуся черепу, и решили, оставить находку в нынешнем виде, пока её не изучит известный исследователь плотоядных животных Сяомин Ван из Музея естественной истории округа Лос-Анджелес.
Почему окаменелость возрастом 22 миллиона лет светится в ультрафиолете?
Анализ окаменелостей пауков возрастом около 22 миллиона лет из богатой окаменелостями горной породы в Экс-ан-Провансе, Франция, показывает, что тела паукообразных покрыты смолистым чёрным веществом. Это вещество, своего рода биополимер, вероятно, выделялось крошечными водорослями, называемыми диатомовыми, которые жили в водах озера или лагуны на древнем участке, сообщают учёные 21 апреля в журнале Communications Earth & Environment.
Этот окаменелый паук найден в числе прочих во Франции и датируется возрастом около 22 миллионов лет. Используя ультрафиолетовое освещение, которое можно увидеть на вставке, учёные обнаружили, что окаменелость была покрыта веществом, богатым серой, произведенной вероятнее всего древними диатомовыми водорослями. Это вещество могло быть ключом к сохранению окаменелости.
Биополимер не просто покрыл тела пауков — он их пропитал. Химически реагируя с богатыми углеродом экзоскелетами пауков, слизь помогла сохранить тела от разложения, позволив им быстрее и легче превратиться в окаменелости, предполагает команда.
Мысль о том, что это покрытие может играть роль в окаменении, возникла, когда исследователи поместили окаменелость паука под флуоресцентный микроскоп. К их удивлению, вещество светилось ярким жёлто-оранжевым цветом.
«Это было необычно!», — говорит геолог Элисон Олкотт из Канзасского университета в Лоуренсе (США).
По словам Олкотт, флуоресцентное изображение нарисовало яркую красочную палитру на том, что в остальном было довольно тусклой окаменелостью паука. Без освещения она едва могла отличить паука от фонового камня, но при флуоресценции окаменелость паука светилась одним цветом, фон — другим, а биополимер — третьим.
В видимом свете эта окаменелость паука возрастом примерно 22 миллиона лет кажется слабым отпечатком в скале. Используя сканирующую электронную микроскопию, исследователи обнаружили смолистое черное вещество, покрывающее части паука (видно на крупном плане тела в центре справа). При просмотре с помощью флуоресцентного изображения (вверху справа) различные компоненты окаменелости выделяются ярким цветом в зависимости от их химического состава. Здесь покрытие, богатое серой, кажется желтым, а фон, богатый кремнием, кажется розовым.
Затем исследователи попытались определить химический состав таинственного светящегося вещества. Команда обнаружила, что оранжево-жёлтое свечение возникает из-за большого количества углерода и серы. «Это заставило меня задуматься о сульфуризации, — говорит Олкотт.
Окаменелости, показанные в обычном свете и в УФ-освещении. При обычном освещении не видно многих различимых деталей, но при УФ-освещении автофлуоресценция выявляет дополнительные подробности, поскольку области паука автофлуоресцируют жёлтым (а) и красным (б).
Это реакция органического углерода с серой, которая образует прочные химические связи с углеродом, делая его более устойчивым к разложению и разрушению — подобно тому, как производители шин закаляют резину, чтобы сделать её более износостойкой.
Образцы, показывающие распределение C, S, Si, O и Ca. Химические карты показывают, что C и S совмещены в областях окаменелости, где находится чёрный полимер. Окаменелости паука содержат Si и O.
В наше время такой запас серы поступает из липких выделений диатомовых водорослей — микроводорослей, плавающих во многих водах по всему миру. Когда эти выделения встречаются с насыщенными углеродом морскими частицами, направляющимися на дно океана, этот процесс сульфуризации помогает удерживать углерод на месте и, возможно, удерживать его на морском дне.
Диатомовая водоросль Fragilariopsis kerguelensis под микроскопом
Точно так же сульфуризация может помочь сохранить тонкие богатые углеродом окаменелости, помогая им выдержать испытание миллионами лет геологического времени, говорит Олкотт. Учёные часто замечали диатомовые водоросли в горных породах, содержащих ископаемые, в Экс-ан-Провансе, а также во многих подобных местах, богатых ископаемыми, добавляет она.
Сохранение паукообразных могло происходить следующим образом: мёртвый паук, плававший в воду, покрылся липкой слизью диатомовых водорослей. Слизь вступила в химическую реакцию с хитиновым экзоскелетом паука, пропитывая его и сохраняя экзоскелет практически неповреждённым и готовым к окаменению.
«Неизвестно, могли ли другие водоросли, производящие биополимеры, помочь окаменеть мягкотелым существам ещё более раннего периода, например, во время расцвета форм жизни кембрийского периода, начавшегося около 541 миллиона лет назад. Но было бы действительно интересно узнать это», — говорит Олкотт.
A.N. Olcott et al. The exceptional preservation of Aix-en-Provence spider fossils could have been facilitated by diatoms. Communications Earth & Environment. Published online April 21, 2022. doi: 10.1038/s43247-022-00424-7.
M.R. Raven, R.G. Keil and S.M. Webb. Rapid, concurrent formation of organic sulfur and iron sulfides during experimental sulfurization of sinking marine particles. Global Biogeochemical Cycles. Published online September 13, 2021. doi: 10.1029/2021GB007062.
Эффект Болдуина: обучение направляет эволюцию
Данная статья относится к Категории: Подражание известным решениям
«Взаимоотношения между генами и поведением вовсе не исчерпываются однонаправленным влиянием первых на второе.
Поведение тоже может влиять на гены, причём это влияние прослеживается как в эволюционном масштабе времени, так и на протяжении жизни отдельного организма.
Изменившееся поведение может вести к изменению факторов отбора и, соответственно, к новому направлению эволюционного развития. Данное явление известно как эффект Болдуина - по имени американского психолога Джеймса Болдуина, который выдвинул эту гипотезу в 1896 году (примерно в то же время несколько других исследователей пришли к этой мысли независимо от Болдуина).
Например, если появился новый хищник, от которого можно спастись, забравшись на дерево, жертвы могут научиться залезать на деревья, не имея к этому врождённой (инстинктивной) предрасположенности. Сначала каждая особь будет учиться новому поведению в течение жизни.
Если это будет продолжаться достаточно долго, те особи, которые быстрее учатся залезать на деревья или делают это более ловко в силу каких-нибудь врождённых вариаций в строении тела (чуть более цепкие лапы, когти и т. п.), либо те, кто лучше мотивирован (кому больше нравится карабкаться по стволам), получат селективное преимущество, то есть будут оставлять больше потомков.
Следовательно, начнётся отбор на способность влезать на деревья и на умение быстро этому учиться. Если появится случайная мутация, улучшающая эти способности, носители этой мутации будут оставлять в среднем больше потомков. Иными словами, мутация будет поддержана отбором. Частота её встречаемости в генофонде популяции начнет расти и в конце концов может достичь 100%.
По мере накопления подобных мутаций поведенческий признак, изначально появлявшийся каждый раз заново в результате прижизненного обучения, со временем может стать инстинктивным (врождённым) - изменившееся поведение будет «вписано» в генотип. Лапы при этом тоже, скорее всего, станут более цепкими.
А вот пример из нашего недавнего прошлого. Распространение мутации, позволяющей взрослым людям переваривать молочный сахар лактозу, произошло в тех человеческих популяциях, где вошло в обиход молочное животноводство. Изменилось поведение (люди стали доить коров, кобыл, овец или коз) – и в результате изменился генотип (развилась наследственная способность усваивать молоко в зрелом возрасте).
Эффект Болдуина поверхностно схож с ламарковским механизмом наследования приобретённых признаков (результатов упражнения или неупражнения органов), но действует он вполне по-дарвиновски - через изменение вектора естественного отбора.
Мутации, закрепляемые отбором, сами по себе случайны. Неслучайность (то есть направленность) эволюционным изменениям придает именно отбор, а отбор зависит от культурных традиций, определяющих нормы поведения.
Этот механизм очень важен для понимания эволюции. Например, из него следует, что по мере роста способности к обучению эволюция будет выглядеть всё более «целенаправленной» и «осмысленной». Чем умнее животные, тем легче они вырабатывают новые, полезные в данных условиях манеры поведения и тем эффективнее передают их из поколения в поколение путем обучения детенышей и подражания. Изменение традиций ведёт к изменению направленности отбора. В результате эволюция будет увереннее двигаться в «нужную» сторону (то есть в сторону лучшего приспособления к среде, включая сюда и среду социально-культурную).
Эффект Болдуина может ускорить развитие интеллекта благодаря положительной обратной связи. Чем выше интеллект и способность к обучению, тем выше вероятность, что животное изобретет какую-то новую, особо удачную манеру поведения. Чем чаще будут изобретаться отдельными особями - новые полезные хитрости, чем больше их будет в поведенческом репертуаре популяции, тем полезнее будет способность к быстрому обучению, быстрому схватыванию, эффективному перенятию чужого опыта.
В такой ситуации отбор может начать поддерживать закрепление не только какого-то конкретного нового приёма или действия (залезания на деревья или переваривания молока), но и более общей, генерализованной способности быстрее соображать и учиться. Может начаться отбор на «общий интеллект».
Марков А.В., Эволюция человека в 2-х книгах, Книга 2, Обезьяны, нейроны и душа, М., «Аст»; «Corpus», 2013 г., с. 182-184.
Дополнительные материалы
+ Плейлист из 27-ми видео:
+ Ваши дополнительные возможности:
Идёт приём Ваших новых вопросов по более чем 400-м направлениям творческой деятельности – на онлайн-консультацию третье воскресенье каждого месяца в 19:59 (мск). Это принципиально бесплатный формат.
Задать вопросы Вы свободно можете здесь: https://vikent.ru/w0/
Изображения в статье
Джеймс Марк Бо́лдуин — американский психолог, философ, социолог. Один из основателей психологии личности и социальной психологии в США / Public Domain & Изображение Pete Linforth с сайта Pixabay
Изображение Imo Flow с сайта Pixabay
О естественном отборе, который продолжается и сейчас
Интересное интервью Алексея Кондрашова, одного из лучших российских генетиков, профессора Мичиганского университета.
«Любая связь между твоим генотипом и вкладом в генофонд следующего поколения - это, по определению, отбор. Есть такие данные по США, где была показана корреляция между плодовитостью и образованием. А в Исландии была показана корреляция между аллелями, которые способствуют получению образования, и плодовитостью. Корреляция отрицательная: чем больше у тебя аллелей, способствующих получению образования, тем меньше у тебя детей. Эти аллели оказываются вредными - снижают приспособленность».
Т.е. природа социума старается избавиться от большого числа умных??
Раньше средняя женщина рожала 10 детей, из которых выживали двое. Это тоже был своего рода естественный отбор. Но, оказывается, этот вид отбора продолжается и сейчас:
«Есть еще такой скрытый фактор, как пренатальная смертность, и она составляет 70%, потому что только 30% зачатий приводит к рождению, в идеальных условиях. Это было показано больше 30 лет назад, и все тогда сильно удивились. Брали благополучных молодых американцев, которые хотят завести ребенка, и проводили тест на беременность каждые три дня. И выяснилось, что огромное количество беременностей возникает и сразу пропадает в первые две недели, когда никто про них не знает.
Есть на эту тему всякие интересные эволюционные соображения, но насколько они правильные, никто не знает. Сухой остаток состоит в том, что возможность отбора до рождения очень сильная, потому что смертность очень большая. Насколько эта смертность связана с вредными мутациями - никто не знает. Видимо, связана».
Сама статья по ссылке.
Появление и развитие приматов от общего предка
Где получил ранение самый большой в мире трицератопс?
Воротник на черепе, который окружает голову трицератопса, является наиболее узнаваемой деталью его внешнего вида. Так, зияющая дыра в костяном воротнике самого крупного из известных на сегодняшний день трицератопсов по прозвищу «Большой Джон» вызвала интерес у палеонтологов.
Скелет Большого Джона
Микроскопический анализ частично зажившего отверстия (фенестры) на воротнике Большого Джона позволяет предположить, что это могла быть травма, полученная в результате боя с другим трицератопсом, – сообщают исследователи 7 апреля в Scientific Reports.
Летом 2021 года итальянскими палеонтологами был реконструирован скелет Большого Джона. Один из специалистов, Флавио Баккия, занимавшихся реконструкцией, заметил отверстие в форме замочной скважины на правой стороне воротника динозавра. Баккия связался с Руджеро д’Анастасио, палеопатологом из Университета Габриэле д’Аннунцио в Пескаре (Италия), который занимается изучением травм и болезней на останках древних людей и животных.
Отверстие в виде замочной скважины на правой стороне воротника Большого Джона
«Когда я впервые увидел это отверстие, я понял, что это было что-то странное», – говорит д’Анастасио. В частности, неровные края отверстия были странными. Он никогда не видел ничего подобного.
Чтобы проанализировать окаменелые ткани вокруг отверстия, он взял кусок кости размером с 9-вольтовую батарейку, вырезанный из нижней части отверстия. Глядя на кость под сканирующим электронным микроскопом, д’Анастасио и его команда обнаружили свидетельства процесса такого формирования новой кости, который обычно наблюдаются у млекопитающих. Рост новой кости обычно поддерживается кровеносными сосудами, а в кости у края отверстия ткань была пористой и усеяна сосудистыми каналами. Дальше от отверстия в кости было мало признаков сосудов.
Череп Большого Джона
Кроме того, химический анализ выявил высокий уровень серы, что свидетельствует о белках, участвующих в формировании новой кости. В зрелых костях сера присутствует только в небольших количествах.
Полученные данные свидетельствуют о том, что это конкретное отверстие было частично зажившей раной. «Наличие заживающей кости – типичный показатель травматического события», – говорит д’Анастасио.
Учёные могут только гадать, что произошло в те далёкие времена. Однако расположение и форма раны позволяют предположить, что воротник на черепе Большого Джона был пронзён соперником-трицератопсом сзади, что может служить подтверждением идеи о том, что трицератопсы сражались друг с другом.
Иллюстрация художника на тему того, как Большой Джон мог получить ранение
«Палеопатология может помочь лучше понимать поведение динозавров», – говорит Филиппо Бертоццо, палеонтолог, специалист по динозаврам из Королевского бельгийского института естественных наук в Брюсселе. По его словам, поведение динозавров долгое время оставалось предметом спекуляций, но подобный анализ может дать представление об образе жизни этих животных.
Наиболее интересным моментом в этой истории, по словам д’Анастасио, является то, что заживление кости, наблюдаемое у этого трицератопса, было больше похоже на заживление, наблюдаемое у млекопитающих, чем у других динозавров.
Скелет Большого Джона в сравнении с человеком
Возраст Большого Джона составляет около 66 миллионов лет. Скелет был найден в 2014 году на территории частного ранчо в Мад-Бьютт, Южная Дакота, США, в геологической формации Хелл-Крик. В честь владельца ранчо находке и дали её нынешнее прозвище. Скелет в составе более чем из 200 костей имеет высоту около 3 метров, а длину около 8 метров.
Находка была куплена и отреставрирована итальянской компанией Zoic, после чего некоторое время выставлялась на всеобщее обозрение в Триесте и Париже. В октябре 2021 года Большой Джон был продан на аукционе за 7,7 миллионов долларов анонимному коллекционеру из США.
R. D’Anastasio et al. Histological and chemical diagnosis of a combat lesion in Triceratops. Scientific Reports. Published online April 7, 2022. doi: 10.1038/s41598-022-08033-2
Основные закономерности биологической эволюции по А.В. Маркову
Данная статья относится к Категории: Приёмы, инварианты, эвристики
Можно выказать гипотезу, что есть «…общее правило, гласящее, что структура организма допускает лишь ограниченный набор возможных преобразований и тем самым придает эволюции некоторую направленность, а иногда и предопределённость.
По-видимому, эволюция - это процесс в целом закономерный и предопределённый, но в деталях и частностях случайный. Предсказать ход эволюции можно лишь в самых общих чертах. У эволюции нет строгих законов, как в математике или физике.
У неё есть только набор закономерностей и правил, каждое из которых имеет множество исключений.
К числу важнейших закономерностей эволюции я бы отнёс следующие три «правила».
1. Общая направленность от простого к сложному. Хотя до сих пор сохранились и процветают такие примитивные формы жизни, как бактерии, никто не станет отрицать, что в биосфере идёт постепенное появление и накопление всё более сложных организмов. Часто усложнение организации оказывается выгодным, потому что ведёт к повышению интенсивности обмена веществ (росту «энергии жизнедеятельности»), а ведь в биологической эволюции, как и в химической […], побеждает тот «круговорот», который крутится быстрее. Это позволяет более сложным организмам занимать господствующее положение в сообществах, оттесняя примитивных предков в менее привлекательные ниши. Именно поэтому облик биосферы определяется в основном высокоорганизованными животными и растениями. И это несмотря на то, что и по численности, и по массе бактерии их явно превосходят. Рост биоразнообразия в целом носит аддитивный, то есть накопительный, характер - новое обычно добавляется к старому, а не вытесняет его.
2. Рост устойчивости и приспособляемости живых систем. Все эволюционные линии, дожившие до наших дней, в ходе своего развития прошли через горнило множества экологических кризисов, катастроф и массовых вымираний. Те группы, которые не могли быстро приспосабливаться к меняющимся условиям, в большинстве своём давно вымерли. Устойчивые, пластичные линии постепенно накапливались в биосфере. Это видно, например, из того факта, что с течением времени средняя продолжительность существования видов, родов и семейств неуклонно росла. Поэтому в наши дни биосферу населяют самые устойчивые и пластичные формы жизни из всех когда-либо существовавших.
3. Рост эффективности и безотходности биогеохимического круговорота. С ростом сложности и совершенства организмов и их сообществ неизбежно растёт и эффективность глобального круговорота веществ, в котором биосфера играет важнейшую роль и который определяет лицо нашей планеты. Например, самое сложное и совершенное из современных сообществ - тропический лес - не только чрезвычайно быстро «прокручивает» через себя огромные количества вещества и энергии, но и практически не производит никаких отходов. Там не образуется даже подстилка из листьев и других отмерших частей растений - всё это очень быстро перерабатывается грибами, бактериями и беспозвоночными и возвращается в круговорот. Совсем по-другому обстояло дело, например, в древних лесах каменноугольного периода, в которых из-за несовершенства структуры сообщества огромные массы отмершей древесины накапливались, образуя месторождения каменного угля. В результате столь необходимый для жизни углерод безвозвратно выводился из глобального круговорота. Рост безотходности заметен и в эволюции организмов. У высших растений и животных постепенно растёт продолжительность жизни, снижается «детская смертность», развивается забота о потомстве, что позволяет, в свою очередь, снизить уровень рождаемости - то есть фактически производить меньше заведомо обреченных на гибель потомков.
Все три названных закономерности: усложнение, рост устойчивости и безотходности - отчётливо прослеживаются и в развитии человеческого общества. Это позволяет говорить о преемственности социальной эволюции по отношению к эволюции биологической и придаёт особый смысл и практическое значение эволюционным исследованиям.
Важно подчеркнуть, что из этой преемственности вовсе не следует никакого «социал-дарвинизма» и она вовсе не свидетельствует об усилении «борьбы за существование» и «естественного отбора» в обществе, как пытались доказать некоторые политические силы в первой половине XX века. В трудах современных эволюционистов, например, В.А. Красикова, подчёркивается неуклонное ослабление роли борьбы за существование и отбора в ходе эволюции, развитие более «гуманных» эволюционных стратегий, основанных на взаимопомощи и симбиозе и ведущих к росту пластичности и снижению всевозможных потерь и отходов […] Может быть, самый главный из всех эволюционных законов - это постепенное отступление Смерти и Хаоса перед лицом развивающейся Жизни».
Марков А.В., Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы, М., «Астрель», 2010 г., с. 361-365.