Мягкая еда дала нам прикус, удобный для произношения губно-зубных звуков.
Ртом мы одновременно едим и говорим. Может ли быть так, что то, что мы едим, влияет на то, как мы говорим? Разумеется, речь не об отдельно взятом человеке, а о длительных изменениях, которые занимают не одно поколение. Эту гипотезу предложил ещё в 80-е годы прошлого века американский лингвист Чарльз Хоккет (Charles Hockett) после того, как он заметил, что в языках народов, которые до сих пор ведут жизнь охотников-собирателей, почти нет губно-зубных звуков, таких как [ф] и [в].
Хоккет предположил, всё дело в диете: то, что приходится есть охотникам-собирателям, это достаточно твёрдая, волокнистая еда, которая даёт большую нагрузку на нижнюю челюсть и быстро изнашивает коренные зубы. Лучше всего с такой едой справится тот, у кого нижняя челюсть достаточно мощная, а зубы в нижней и в верхней челюсти должны стоять друг напротив друга в прямом прикусе. Но с таким прикусом трудно произносить губно-зубные звуки, для которых верхняя челюсть должна касаться нижней губы. Поэтому в языках у охотников-собирателей таких звуков и нет.
В то время гипотеза Хоккета не нашла признания, но сейчас её удалось подтвердить. Исследователи из Цюрихского университета начали с компьютерного моделирования рта человека, и с помощью моделей выяснили, что с глубоким прикусом, когда верхняя челюсть выступает вперёд, губно-зубные звуки произносить действительно проще. Затем авторы работы подробно сравнили разные языки мира и обнаружили, что в языках народов, которые освоили фермерское хозяйство, губно-зубных звуков в четыре раза больше, чем у охотников-собирателей. Наконец, когда проанализировали родственные связи между языками, то оказалось, что губно-зубные довольно быстро распространились в языках народов мира в течение 6000–8000 лет, и распространяться они начали как раз после того, как люди стали осваивать сельское хозяйство.
У людей стал меняться рацион – с сельским хозяйством появились молочные продукты и блюда, сделанные из молотого зерна и разных культивируемых овощей и фруктов. Такая еда была мягче, и прямой прикус стал необязательным, нижняя челюсть смогла уменьшиться. Те, у кого она уменьшилась, освоили губно-зубные звуки. Большую роль играл также прогресс в кулинарии и, если можно так сказать, пищевой промышленности – то есть, скажем, со временем зерно в муку мололи всё лучше и лучше. И хотя [ф], [в] и прочие подобные звуки сейчас есть в большинстве индо-европейских языков, в Европе они, по словам авторов работы, распространились совсем недавно, буквально за последнюю пару тысяч лет.
Подробно результаты исследований описаны в журнале Science.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Физикам удалось вернуть квантовую систему из будущего в прошлое.
Исследователи из Московского физико-технического института и их американские и швейцарские коллеги разработали алгоритм, способный вернуть состояние квантового компьютера на долю секунды в прошлое. Кроме того, они вычислили, с какой вероятностью электрон в пустом межзвёздном пространстве может самопроизвольно отправиться в своё недавнее прошлое. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
«Это одна из серии работ, посвящённых возможности нарушить второе начало термодинамики – закон физики, тесно связанный с понятием стрелы времени, различием между прошлым и будущим, – отметил ведущий автор исследования Гордей Лесовик, заведующий лабораторией физики квантовых информационных технологий МФТИ, – мы искусственно создали такое состояние системы, которое само развивается в обратную с точки зрения второго начала сторону».
Большинство законов физики не делают различия между прошлым и будущим. Например, столкновение и разлёт двух бильярдных шаров описываются одним уравнением. Если записать этот процесс на видео и проиграть в обратную сторону, то невозможно сказать, какая версия развития событий настоящая: из прошлого в будущее или из будущего в прошлое. Однако если заснять на видео, как бильярдный шар разбивает пирамиду (собранные вместе в виде треугольника остальные шары) и потом проиграть запись в обратную сторону, то любой человек отличит прямое действие от обратного.
Опыт подсказывает, что случайно движущиеся шары не могут сложиться в правильную неподвижную фигуру. Это отражено во втором законе термодинамики: если некоторая система не имеет притока энергии извне, то она либо сохраняет своё состояние, либо оно самопроизвольно изменяется в сторону хаоса, но не порядка. Как говорят физики, у системы растёт энтропия. Это и задаёт направление эволюции мира – так называемую стрелу времени.
Так что, хотя законы физики и не запрещают катающимся шарам складываться в пирамиду, растворённому в стакане чаю собираться назад в пакетик, а растаявшему мороженому вновь замёрзнуть на жаре, все эти процессы в реальности мы не наблюдаем. Ведь в них изолированная система самопроизвольно упорядочивалась бы, что противоречит второму закону термодинамики. Его природа пока не объяснена окончательно во всех деталях, и раскрытие происхождения «стрелы времени» остается важной фундаментальной научной задачей. Поэтому исследователи вновь и вновь «пробуют его на зуб», пытаясь понять, можно ли обойти необратимость времени, и, если да, то как это сделать практически.
Квантовые физики из МФТИ попытались ответить на вопрос, может ли время само собой повернуться вспять хоть на долю секунды для отдельно взятой частицы. Для этого они рассмотрели одиночный электрон в пустом межзвёздном пространстве. Пусть в начальный момент наблюдений электрон локализован. Это значит, что мы знаем, где он расположен. Правда, указать конкретную точку не получится, запрещает принцип неопределённости квантовой механики, но можно очертить небольшой участок пространства, в котором находится электрон.
В ходе последующей эволюции этот участок уже через доли секунды «расползётся». Система стремится к хаосу – со временем мы будем знать о местонахождении электрона всё меньше. Неопределённость растёт. Такое поведение состояния отдельной частицы – аналог увеличения энтропии большой системы, описываемой вторым началом термодинамики. Однако уравнение Шрёдингера, которым описывается квантовое состояние электрона, не делает различия между прошлым и будущим, оно обратимо. С математической точки зрения это значит, что если подвергнуть его определённому преобразованию (комплексному сопряжению), то полученное уравнение будет описывать то, как «размазанный» электрон локализуется обратно за то же время, что ушло на «расползание».
Теоретически такое явление может произойти из-за случайной флуктуации реликтового излучения, которым пронизано межзвёздное пространство. Исследователи вычислили его вероятность. Оказалось, что даже если ежесекундно наблюдать по 10 миллиардов электронов, то всего времени жизни Вселенной (13,7 млрд лет) хватит, чтобы лишь один раз увидеть обратную эволюцию состояния электрона. И то речь идёт о возврате электрона в прошлое не на минуту и не на секунду, а примерно на одну десятимиллиардную долю секунды.
Ясно, что в макроскопических явлениях вроде столкновения шаров, когда задействовано умопомрачительное количество электронов, вероятность отката в прошлое значительно меньше. Поэтому мы и не наблюдаем, чтобы люди молодели, а чернильная клякса на бумаге собиралась в каплю. Тем не менее, можно разработать алгоритм для квантового компьютера (системы кубитов), который включает в себя комплексное сопряжение и, таким образом, обращает во времени квантовое состояние. Руководствуясь этой идеей, физики попытались обратить время вспять в эксперименте.
Они наблюдали состояние квантового компьютера из двух, а затем из трёх сверхпроводящих кубитов. Эволюция системы проходила четыре стадии. На стадии порядка все кубиты приводятся в состояние «0», которое называют основным. Система упорядочена. Это соответствует локализации электрона в небольшом участке пространства, или бильярдные шары выстроены в пирамиду. Далее наступает стадия деградации, и порядок утрачивается. Состояние кубитов начинает причудливым образом усложняться, под действием программы эволюции. Это соответствует расплыванию электрона в пространстве, или разбиванию пирамиды. Деградация произошла бы и сама из-за взаимодействия с окружением, ведь система стремится к хаосу, но контролируемая программа эволюции системы делает возможной последнюю стадию эксперимента. Затем происходит обращение времени. Специальная программа преобразует состояние квантового компьютера так, чтобы в дальнейшем оно развивалось наоборот, от хаоса к порядку.
Эта операция аналогична случайной флуктуации поля в случае с электроном, только теперь она умышленная. В примере с пирамидой – можно представить, как кто-то пнул или потряс бильярдный стол с очень точным расчётом. Наконец, на стадии регенерации повторно запускается та же программа эволюции, которая ранее вызывала нарастание хаоса. И если «пинок» был успешен, то состояние кубитов начинает отматываться назад, в прошлое, словно размытый электрон вновь локализуется, а шары, пройдя по своим траекториям из прошлого задом-наперёд, складываются в пирамиду.
Исследователи установили, что в 85% случаев после преобразования компьютер из двух кубитов действительно возвращался обратно в исходное состояние. В случае с тремя кубитами ошибки случались чаще – в половине случаев. Однако, по словам авторов работы, это объясняется несовершенством использованного квантового компьютера. С его модификацией ошибка будет уменьшаться. Алгоритм обращения времени может в будущем найти и другое применение. Его можно доработать и использовать для проверки программ квантового компьютера, а также для устранения помех и сбоев в его работе.
По материалам пресс-релиза МФТИ.
Автор: Алексей Понятов
Источник: Наука и жизнь
Шимпанзе, живущие рядом с людьми, реже пользуются в своей повседневной жизни какими-то культурными трюками.
Многие исследователи говорят о том, что у человекообразных обезьян есть культурные традиции: если обезьяна умеет как-то особенно ловко колоть орехи или доставать термитов из гнезда, она сможет передать это умение, показав молодому товарищу, как это надо делать.
Но ещё двадцать лет назад приматологии, наблюдавшие за орангутанами, обнаружили, что под действием человека подобные традиции из обезьяньей популяции исчезают. Возможно, люди просто истребляют тех обезьян, которые владели тем или иным секретом, или же из-за человеческой деятельности обезьянам ловкость рук становится ни к чему (например, обезьян оттесняют от деревьев с орехами, которые нужно особым образом колоть). Но прежде чем объяснять исчезновение культурных традиций, следовало подтвердить, что они действительно исчезают, на большем материале.
Исследователи из Университета штата Аризона, Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и ещё целого ряда научных центров Северной Америки, Европы и Африки много лет наблюдали за поведением 46 групп шимпанзе; результаты наблюдений объединили с аналогичными данными ещё по 106 группам шимпанзе, полученным от других исследовательских коллективов.
В целом, как говорится в статье в Science, удалось увидеть тридцать одну разновидность культурного поведения – культурного, напомним, в смысле передачи традиции от старших к младшим. Где-то шимпанзе умели доставать особым образом съедобные водоросли, где-то они ловили рыбу, где-то – термитов или кололи орехи и т. д.
Важно, что такое поведение в группах обезьян было не одно на всех, то есть в одном и том же коллективе шимпанзе могли демонстрировать 15–20 каких-то культурных приёмов. Однако эти 15–20 видов поведения демонстрировали только те шимпанзе, которые жили далеко от людей. Чем ближе к людям жили обезьяны, тем сильнее падала вероятность того или иного культурного трюка. И если сравнивать тех, кто жил дальше всего от людей, и тех, кто жил ближе всего, то разница в этой вероятности составляла 88%.
То есть, видимо, человеческое присутствие и впрямь плохо сказывается на культуре человекообразных обезьян. Правда, сами авторы работы говорят, что для абсолютно полной уверенности здесь нужно достаточно долго понаблюдать за теми шимпанзе, которые живут вдали от человека. Умение выполнять те или иные трюки может ещё зависеть от других, не человеческих факторов – скажем, умение колоть орехи может угасать в годы, когда орехов в силу естественных причин урождается мало.
Кстати говоря, одно время считалось, что и знаменитая повышенная агрессивность шимпанзе есть следствия людского влияния. Но несколько лет назад в Nature появилась статья, в которой говорилось, что шимпанзе воюют друг с другом и без влияния человека.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Инсулин помогает клеткам кишечника прочно соединяться друг с другом и не пропускать бактерии, которые могут вызвать воспаление.
Избыточному весу часто сопутствуют онкологические заболевания, и связующим звеном здесь обычно называют воспаление: ожирение провоцирует вялотекущую воспалительную реакцию, из-за неё в клеточной ДНК возникают повреждения, и в итоге в здоровой ткани начинает расти злокачественная опухоль.
Но как начинается само воспаление? Здесь могут быть разные механизмы. С одной стороны, жировые клетки, накопившие очень много жира, способы сами по себе раздражать иммунную систему. Если же мы говорим о раке толстого кишечника или прямой кишки, то тут значительную роль могут играть бактерии. В норме они не способны не то что проникнуть в стенку кишечника, но даже приблизиться к ней – их не пускает слой слизистой оболочки. Однако при ожирении микробы проходят сквозь кишечный эпителий и сталкиваются с иммунной защитой кишечника. Начинается воспаление, которое так просто не остановить – ведь избыточный вес быстро не исчезает – бактерии продолжают проникать в кишечник, воспаление продолжается, и часто всё заканчивается раком толстой или прямой кишки.
Исследователи из Института метаболизма Общества Макса Планка пишут в Nature Metabolism, что в такой ситуации может помочь инсулин. Чтобы клетки эпителия не пропускали бактерий в ткани кишечника, они должны быть прочно соединены друг с другом. Такие межклеточные контакты сделаны из целого ряда белков, а чтобы эти белки были, должны работать соответствующие гены. Оказывается, что гены, обеспечивающие межклеточные контакты, включаются под действием инсулина. То есть в случае эпителиальных клеток кишечника инсулин одновременно побуждает их поглощать глюкозу и синтезировать белки, которые сформируют соединение между клетками.
Всё дело в том, что ожирение, как известно, чревато ещё и уменьшением чувствительности тканей к инсулину (причина тому опять же в воспалении). Вообще это грозит диабетом, и есть целый ряд лекарств, нацеленных именно на то, чтобы вернуть клеткам тела способность чувствовать инсулин. В случае клеток кишечного эпителия снижение инсулиновой чувствительности грозит ещё и бактериальным вторжением в ткань кишечника, так что им способность реагировать на инсулин нужно возвращать как можно раньше.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Паразиты всего за несколько лет приспособились к тем птицам, на которых им приходилось жить.
Приспосабливаясь к условиям среды, живые существа меняются, и даже если взять один и тот же вид, мы обнаружим, что в одном месте он выглядит немного иначе, чем в другом – на каждой территории преимущество получают те особи, которым проще всего здесь выжить. Постепенно такие различия могут усугубиться настолько, что возникнут новые виды. Это – грубое описание адаптивной радиации, когда мы видим группу видов, в той или иной степени близких друг другу, но всё же отличающихся.
Один из самых известных примеров адаптивной радиации – знаменитые галапагосские вьюрки, которые произошли от одного предка, переселившегося с материка на острова, и у которых образовалось много разновидностей, отличающихся размером и формой клюва. Известность же они получили благодаря тому, что в своё время натолкнули Чарльза Дарвина на некоторые важные мысли относительно биологической эволюции.
Но обычно, когда биологи изучают адаптивную радиацию живых организмов к условиям среды, то имеют дело, так сказать, с конечным результатом – готовыми разновидностями или готовыми видами. Исследователи из Университета Юты решили поступить иначе – они захотели увидеть адаптивную радиацию в действии. И для этого они взяли голубей и их паразитов – пухоедов Columbicola columbae, крохотных насекомых, которые живут на птицах, питаясь перьями.
Птицы стараются от паразитов избавиться, так что паразиты вынуждены меняться, чтобы удержаться на своих хозяевах. Среди пухоедов Columbicola есть виды разных цветов, и можно предположить, что окраска насекомых помогает им оставаться незаметными на птичьем оперении. В таком случае, если мы возьмём пухоедов одного цвета и одного вида и посадим их на голубей, у которых есть разные варианты окраски, мы вправе ожидать, что среди паразитов вскоре появятся новые цвета.
Сначала исследователи окрасили пухоедов в чёрный и белый цвета и рассадили их по белым и чёрным птицам. Голубям дали двое суток, чтобы выловить у себя тех паразитов, которых они заметят. Оказалось, что белых пухоедов на чёрных перьях и чёрных пухоедов на белых перьях голуби ловили на 40% чаще, чем тех, у кого была маскирующая окраска. Иными словами, птицы действительно выискивали паразитов на глаз, и чистка перьев – именно то, чего стоит опасаться пухоедам.
Затем обычных, неокрашенных сероватых пухоедов рассадили по голубям трёх цветов – белым, чёрным и серым. Часть птиц могла чистить перья как обычно, а часть не могла из-за особого устройства на клюве. Эксперимент длился четыре года, за это время на голубях должно было смениться 60 поколений пухоедов. За паразитами следили, каждые полгода фотографируя их, чтобы понять, как меняется – и меняется ли – их окраска.
Цвет пухоедов, как можно догадаться, менялся на тех голубях, которые могли чиститься от паразитов, и к концу эксперимента самые светлые пухоеды были на белых птицах, самые тёмные – на чёрных. Более того, варианты окраски передавались по наследству. В статье в Evolution Letters говорится, что когда пухоедов того или иного цвета пересаживали на серых голубей, которые не могли счищать с себя паразитов, то через 48 дней на птицах появлялись новые пухоеды, чья окраска была очень похожа на родительскую.
В целом же за то время, пока пухоеды перекрашивались, они продемонстрировали исследователям всю гамму оттенков, какая есть у рода Columbicola. Род этот существует не один миллион лет, но чтобы приобрести защитную окраску, насекомым понадобилось всего четыре года. Скорость изменений оказалась удивительной, хотя, возможно, всё зависит от конкретного признака и конкретного вида (обычно стремительные изменения мы ждём всё же от каких-нибудь бактерий и вирусов).
Как видим, окружающий мир может меняться намного быстрее, чем может показаться. Не исключено, что и другие паразиты способны меняться столь же быстро, и эта тема быстро переходит из общетеоретической в практическую, если вспомнить, что способность маскироваться от иммунной системы – такой же признак, как и все остальные.
По материалам Phys.org.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Во время сна молекулярным машинам, ремонтирующим ДНК, удобнее выполнять свою работу.
Мы знаем, что сон помогает бороться с инфекциями, что он нужен для нормального обмена веществ, что во время сна мозг избавляется от молекулярного мусора и превращает кратковременную память в долговременную и т. д. Исследователи из Университета Бар-Илана добавили длинному списку биологических процессов, для которых нужен сон, ещё и ремонт ДНК в нейронах.
ДНК в наших клетках постоянно повреждается – из-за молекул-окислителей, которые в той или иной степени есть всегда, из-за внешних факторов, вроде радиоактивного фона, из-за ошибок молекулярных машин, которые работают с генетической информацией. Если говорить о нейронах, мы как-то писали, что сами нейроны вынуждены постоянно рвать свою ДНК – разрывы в ней помогают активировать гены, необходимые для укрепления межнейронных контактов-синапсов. Но разрывы, даже если они нужны для работы, необходимо постоянно заделывать.
Для ремонта ДНК у клетки есть целые молекулярные комплексы, специализирующиеся на тех или иных повреждениях. Если речь идёт о разрыве, то белки, которые занимаются разрывами, должны правильно сблизить разорванные концы и сшить их. Сблизить концы непросто – ДНК всегда усажена большим количеством белков, которые её поддерживают, считывают с неё информацию и т. д. Двигать её для сшивания нужно так, чтобы не возникло конфликта с другими процессами.
Исследователи экспериментировали с личинками рыбы полосатый данио – как большинство живых организмов, рыбы не могут обходиться без сна, в свою очередь, смена сна и бодрствования у них регулируется биологическими часами. Окрасив специальными красителями хромосомы в нейронах личинок, авторы работы заметили, что, во-первых, во время сна хромосомы в нейронах начинают активно двигаться. Во-вторых, как говорится в статье в Nature Communications, число двойных разрывов в ДНК увеличивалось во время бодрствования и уменьшалось во время сна. В-третьих, число разрывов уменьшалось именно благодаря динамике хромосом, благодаря тому, что они во время сна активнее двигались. Если эти движения блокировали с помощью особого белка, который прикреплял хромосомы к оболочке ядра, ДНК так и оставалась повреждённой, несмотря на сон.
Также оказалось, что активный ремонт хромосом во время сна свойствен именно нейронам. В других клетках, которым не свойственно электрическое возбуждение, которые не проводят никаких электрических сигналов, такой закономерности не было. Отсюда можно сделать вывод, что именно электрохимическая активность нейронов во время бодрствования мешает им ремонтировать собственную ДНК. Наконец, если число разрывов в ДНК дополнительно увеличивали с помощью вещества-мутагена, то личинки спали дольше – как если бы нейроны чувствовали, что им нужно больше времени на ремонт хромосом.
Если коротко всё это суммировать, то получается следующее: во время бодрствования нейроны слишком активны, и белки, ремонтирующие разрывы в ДНК, не могут выполнять свою работу, как надо – им, вероятно, просто неудобно работать с ДНК. Во время сна нейроны относительно успокаиваются, и хромосомы можно перемещать так, чтобы было удобно их ремонтировать. Хотя эксперименты, как было сказано, ставили на рыбах, есть все основания полагать, что так же обстоят дела и у других животных, и даже у человека. И надо признать, что это веская причина, чтобы немедленно начинать высыпаться.
По материалам MedicalXpress.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
ДНК с добавочными четырьмя буквами похожа на настоящую и вполне подходит для работы с некоторыми белками.
Генетический код – это чередование четырёх молекулярных букв, четырёх азотистых оснований в нуклеиновых кислотах, ДНК и РНК. Азотистые основания – А, Т, G и C, то есть аденин, тимин (в РНК тимин замещён урацилом), гуанин и цитозин. Но сами по себе буквы ничего не значат – они должны складываться в слова.
Слова в генетическом коде состоят из трех букв, образующих между собой разные комбинации. Такие слова-триплеты соответствуют аминокислотам, и когда идет синтез белка, то специальные молекулярные машины читают код тройками, и в соответствии с последовательностью троек строят последовательность аминокислот.
А, Т, G и C пришиты к длиннейшим сахарофософатным «перилам» и в двуцепочечной молекуле ДНК смотрят друг на друга – то есть в пространство между цепочек, причем напротив А всегда должен стоять Т, а напротив Г – Ц, связанные водородными связями. Такое правило спаривания оснований возникло не просто так: аденин напротив тимина и гуанин напротив цитозина дают устойчивую структуру всей двуспиральной молекуле. Она одинакова по всей длине, она достаточно стабильна и при этом с ней удобно работать разным белкам, которые копируют генетическую информацию либо в другую молекулу ДНК, либо в молекулу РНК, предназначенную для белкового синтеза.
Но действительно ли только такие четыре молекулы-буквы могут обеспечить ДНК подходящую структуру? На самом деле нет, и химики с биологами успели насинтезировать много искусственных азотистых оснований, которые можно успешно ввести в ДНК. Впервые такие «буквы» появились в конце 80-х годов прошлого века – это были модификации гуанина и цитозина; ДНК с ними нормально удваивалась и на ней нормально синтезировалась РНК.
Сотрудники биотехнологической компании Firebird Biomolecular Sciences некоторое время назад сумели создать шестинуклеотидную ДНК, в которой, кроме обычных А, Т, G и C, были основания Z и P. И вот сейчас те же исследователи вместе с коллегами из ряда других научных центров опубликовали в Science статью с описанием восьминуклеотидной ДНК, в которой генетический алфавит удвоился: к имеющимся А, Т, G, C, Z и P добавили S и B.
Эта ДНК выглядит и ведёт себя как обычная, то есть её структуры почти такая же, как у ДНК с природными А, Т, G, C, и чтобы разделить её цепи (а чтобы клеточные ферменты могли прочесть генетическую информацию, они должны сначала разделить цепи ДНК), нужно примерно то же количество энергии, как и для природной ДНК. Чтобы проверить, могут ли природные ферменты работать с такой молекулой, исследователи взяли вирусные РНК-полимеразы – так называют ферменты, которые синтезируют РНК на ДНК-шаблоне. И эти ферменты сумели сделать нужную РНК-копию, то есть новые искусственные буквы их не смутили.
Но, как мы сказали вначале, сами по себе буквы ничего не значат – они должны складываться в слова. То есть следующий шаг – сделать новые тройки нуклеотидов, которые будут кодировать какие-то аминокислоты, причём так, чтобы с ними можно было синтезировать белок. Это не так невероятно, как кажется на первый взгляд: мы как-то уже писали о том, как бактериальную ДНК не только снабдили двумя новыми генетическими буквами, но и сумели сделать с ними два слова, соответствующих новым аминокислотам – модификациям лизина и фенилаланина. И бактерии сумели синтезировать с ними белки.
Возникает вопрос, зачем вообще нужно столь фундаментально вмешиваться в генетический алфавит и словарь. Здесь все просто: с новыми аминокислотами можно создавать новые белковые молекулы, сконструированные для конкретных задач. Конечно, белки модифицировали в лабораториях и раньше, но, внедрившись в генетический код, это можно проделывать намного эффективнее. И тут речь не только о белках, но и о полусинтетических организмах с новыми свойствами.
Причем не стоит забывать, что, добавив всего лишь две буквы, мы расширяем число возможных генетических слов до 216, и в результате получаем возможность кодировать еще 172 аминокислоты, вдобавок к прежним двадцати. Простор для биоинженерии, как видим, бескрайний.
По материалам The Scientist.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Больше всего токсичных химикатов оказалось в шерсти краснокнижной кабарги.
Мы часто слышим про загрязнение окружающей среды, но многие наверняка задавались вопросом, как загрязнители путешествуют по экосистеме: какие вещества чаще всего попадают в животных, где именно накапливаются, и т. д. Одно из таких исследований недавно опубликовали в Environmental Science and Pollution Research сотрудники Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе с коллегами из Университета Крита.
Они изучили 15 образцов шерсти от нескольких животных Дальнего Востока: леопардового кота, мускусного оленя (кабарги), амурского ежа, волка и енотовидной собаки. Оказалось, что у них у всех в шерсти есть стойкие органические загрязнители (СОЗ) – химические вещества искусственного происхождения, которые устойчивы к разложению и которые могут накапливаться в тканях тела, угрожая здоровью людей и животных.
По словам доктора биологических наук, проректора ДВФУ по научной работе Кирилла Голохваста, во всех образцах были обнаружены полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), такие, как антрацен, флуорантен, пиридин и фенантрен. В природе ПАУ образуются в результате термического разложения целлюлозы, но значительная часть таких веществ – техногенного происхождения, то есть появляются в окружающей среде в результате деятельности человека. Также в большинстве образцов нашлись следы инсектицида гексахлорбензола и производных ДДТ. Новость же была в том, что разные виды стойких органических загрязнителей обнаружили сразу у пяти видов диких наземных животных.
Больше всего токсичных химикатов оказалось в образцах шерсти кабарги – исчезающего вида из Красной книги. (Притом шерсть кабарги взяли у погибших особей, предположительно убитых браконьерами.) Очевидно, мускусные олени накапливают много токсинов из-за своего рациона – кабарги питаются лишайниками, которые собирают вредные вещества, впитывая их из атмосферы.
Авторы работы отмечают, что на глобальном уровне загрязнённость среды стойкими органическими загрязнителями возрастает. Несмотря на то, что Стокгольмской конвенцией наложен повсеместный запрет на использование таких опасных веществ как гексахлорбензол, его продолжают находить в живых организмах по всему миру. В то же время данные по накоплению СОЗ в наземных млекопитающих довольно скудны, поэтому так важно продолжать мониторинг токсинов среди как можно большего числа видов.
По материалам пресс-службы ДВФУ.
Источник: Наука и жизнь
Нейромедиатор окситоцин нужен мозгу не только для социальной жизни.
Окситоцин стали называть «гормоном любви» или «гормоном счастья» с тех пор, как выяснили, что он усиливает социальную привязанность, открывая «эмоциональные каналы» в общении с близкими людьми. Изначально считалось, что он нужен только для родов – окситоцин действует на мускулатуру матки. Но потом оказалось, что он играет большую роль в социальных отношениях, и не только в отношениях между матерью и ребёнком – под действием окситоцина нам хочется общаться не только со своими детьми, но также и с возлюбленными, и с друзьями.
Однако, по-видимому, одной лишь социальной сферой функции окситоцина не ограничиваются. Исследователи из Университета Осло проанализировали в разных областях человеческого мозга активность генов, которые в той или иной мере имеют отношение к окситоцину. Сам окситоцин синтезируют нейроны гипоталамуса, но оттуда он может отправляться в разные нейронные цепи – будучи нейромедиатором, он помогает нейронам передавать друг другу сигналы. У клеток, которые используют окситоцин в качестве нейромедиатора, должны быть соответствующие рецепторы и должны работать гены, которые кодируют эти рецепторы.
Авторы работы искали, где работают гены окситоциновых рецепторов, и как их неполадки могут быть связана с теми или иными особенностями психики. В статье в Nature Communications говорится, что окситоцин нужен самым разным зонам мозга, вплоть до обонятельных центров, и не все эти зоны имеют прямое отношение к положительным эмоциям и социальности. В частности, много окситоциновых рецепторов оказалось в участках мозга, связанных с обучением, с ощущением удовольствия от награды, с чувством страхом, даже с обонянием и вкусом. Очевидно, окситоцин играет значительную роль в регуляции аппетита и обмена веществ.
Конечно, и чувство страха, и удовольствие от награды (за которое отвечает знаменитая система подкрепления), и даже аппетит очень часто вовлечены в социальные отношения – с какими-то людьми нам приятно пообедать вместе, а кого-то мы натурально боимся. Однако если задаться целью привести всё к социальной жизни, стоит признать, что тот окситоцин, который регулирует аппетит, влияет на нашу социальную жизнь очень опосредованно.
Новые данные лишь добавляют аргументов в пользу того, что нейробиологи и так давно знают – не стоит сводить роль нейромедиаторов и зон мозга к одной-двум функциям. Как миндалевидное тело у нас уже давно не только «центр страха», так и окситоцин явно не только «гормон любви».
Кстати говоря, даже в том, что касается социальных сигналов, окситоцин может вести себя по-разному: в зависимости от социального контекста он способен ввергать в состояние тревоги и депрессии, вызывать недоверие и даже отторжение по отношение к другому человеку. И в этом смысле он похож на серотонин, про который мы писали, что он вызывает не только счастье, но и депрессию.
По материалам MedicalXpress
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
В древности верили, что пчелы — существа священные, крылатые посланники богов и предсказатели будущего, обладающие знанием многих тайн. Именно поэтому убить пчелу, в силу ее священной сущности, издавна считалось святотатством и поныне во многих странах рассматривается как дурная примета.
Молнии в пчелиный улей не попадают.
Пчела настолько свята среди созданных Богом существ, что даже грозный Илья Пророк не может ударить молнией в пчелиный улей, если за ним укрылся нечистый дух.
Влетевшая в дом пчела является предвестницей удачи или прихода незнакомца. Впрочем, для сохранения удачи ей следует позволить оставаться в доме или улететь по своему желанию, если же ее поймать или выгнать, то удачи не видать.
Присевшая на руку пчела — к деньгам, а посидев некоторое время у человека на голове, предвещает, что этот человек достигнет в жизни больших высот. Если пчела кружит над спящим ребенком, то это сулит ему счастливую жизнь.
Считается, что ужаленный пчелой человек в чем-то согрешил в этот день. Более того, его ждет в ближайшее время ссора с кем-то.
Если пчелы гнездятся на крыше дома, он либо сгорит в течение года, либо дочери хозяев долго не выйдут замуж. Когда в течение дня пчелы несколько раз роем перелетают деревенскую улицу, то в селении следует ожидать в скором времени чьей-то смерти.
Согласно другому старинному поверью, пчел нельзя продавать, мол, в таком случае продашь свое счастье. Другое дело — выменять. Если человек хочет получить улей с пчелами, он должен принести взамен поросенка или что-нибудь другое и при этом не забыть, что пеpенося пчел в новый улей, их обязательно следует опpыскать крещенской водой.
Украденные пчелы долго не живут: они чахнут и умирают от тоски. У украинцев воровавшим пчел в прошлом распарывали живот либо гнали вокруг столба, пока вор не падал замертво.
Финны называют пчелу птицей мира, а греки — птицей муз. Платон считал, что в пчел воплощаются души рассудительных и добропорядочных людей. «Негоже ругать пчел, ибо они имеют такую же душу, как и человек», — до сих пор говорят поляки. В Швейцарии верят, что души людей покидают мир и возвращаются в него в виде пчел.
В России до недавнего времени верили, что души покойников в течение сорока дней после Пасхи носятся в облике пчел над цветущими лугами, а в Болгарии в Духов день молящиеся слушают, как жужжат мухи и пчёлы, считая, что это души их умерших близких.
Волчья голова на пасеке.
«Пчельное» дело издавна почиталось самым таинственным, важным и, сверх того, не для всех доступным занятием. Людей зажиточных, имеющих несколько десятков ульев, селяне за глаза называли ведунами.
Ведуны говорили, что пчелы первоначально образовались в болотах, под рукой водяного. Матка, как первород этих пчел, была выкуплена злым чародеем за тридцать голов колдунов и передана в улей одного пчельника. Этот ведун якобы научил матку жалить людей, а матка обучила своему ремеслу всех пчел.
Известен обычай приносить водяному жертву: в ночь на Преображение бросают в воду свежий мед и воск, а также топят в мешке первый рой или лучший улей. В награду за это водяной якобы умножает пчёл и оберегает пасеку.
Роль водяного как покровителя пчёл со временем «унаследовали» святые Зосима и Савватий, в дни памяти которых пасечник погружает мед в воду, читая заговор, чтобы обеспечить себе успех в пчеловодстве на предстоящий сезон.
На некоторых пасеках пчеловоды и сегодня копают колодцы и ставят перед ними часовенки с образами защитников пчел. Вода из осененного такой часовенкой родника считается целебной.
"2 июля — в один из дней памяти Зосимы и Савватия Зосимы — гадают по пчелам о погоде. Если насекомые сильно летят к своим ульям — быть скоро дождю
Пчелы — единственные из насекомых, на которых завистливые люди, а также ведьмы с колдунами насылают порчу и сглаз. Именно поэтому до сего дня на пасеках можно увидеть своеобразные обереги: убитых ворон, висящих на шестах перед ульями, а также когти, зубы и голову волка.
Кроме того, если пчельники видят, что меда в сотах стало меньше, и подозревают, что кто-то сглазил их пчелок, они читают над медом девять раз специальный защитный заговор: «Как луна на небе убывает, так и порча будет убывать, как луны на небосводе не будет, так и порчу не сыскать, как луна начнет прибывать, так и медок ко мне прибудет, как луна станет полна, так и соты мои полны будут. Да будет так!»
После этого заговоренным медом смазывают девять осиновых веточек и втыкают их возле ульев в землю.
Заговор на богатство.
Если пчелы покидают улей без видимых причин — это верный признак грядущей смерти хозяина. А если пчелиный рой усядется на сухую ветвь плодового дерева — это предвестие смерти владельца дерева или любого человека, имевшего несчастье пройти под роем.
С представлениями о сексуальной невинности пчёл связано поверье, что если девушка пройдет вблизи роящихся пчел и ни разу не будет ужалена, значит, она — девственница.
В свою очередь, в Польше существовал обычай, по которому девушка, выбирая себе жениха, ставила его на некоторое время под дерево, где роились пчелы. Если они его не трогали, то шла за него замуж.
Пчела является символом трудолюбия и усердия. Этими качествами наделяет своего владельца и талисман в виде этого насекомого. Изображение пчелы в прошлом было также непременным элементом многих гербов, например, бывших Смоленской, Тамбовской, Пеpмской, Воpонежской, Калужской, Могилевской и Чеpниговской губеpний, а также почти всех крымских городов — Симфеpополя, Кеpчи, Севастополя, Бахчисаpая, Евпатоpии, Джанкоя, Алушты, Феодосии.
Помимо трудолюбия и усердия пчела также символизирует богатство. Именно поэтому до недавнего времени во многих регионах России по весне ловили первую пчелу и клали в кошелек, чтобы водились весь год деньги.
Кроме того, коммерсанты не расставались с листочком, обвязанным шелковой ниткой, на котором был написан следующий заговор: «Стоит в поле улей, гудит, жужжит, в том улье матка сидит, пчел считает, да сосчитать не может. Как та матка пчел своих не сосчитает, так бы и я денег сосчитать не мог, и как пчелы те мед приносят, соту наполняют, так бы и я кошели свои наполнял день ото дня. Как люди на звезды да на ясен месяц любуются, так бы и на товар мой любовались, как они мед любят, так бы и товар мой любили, весь раскупили. Да будет так отныне и до веку. Аминь».
Не обходится без пчел и на брачных торжествах. Во время свадьбы почитающая старые традиции мать невесты или жениха обязательно прочитает приворот, чтобы избежать скорого развода молодых. Говорится в нем следующее: «У меня, рабы Божьей, есть в сотах мед, его мне Божий рой дает. Пчелы в том рое не простые, серебряные и золотые. Каждая пчела в свой улей мед несет, чужим в этот улей попасть не дает. Будь ты, улей, цел и крепок, до рабов Божьих (имена молодых) лепок и цепок. Ангел венчает, Господь благословляет. Ключ, замок, язык. Аминь».
Пчелы во сне пророчат деловым людям прибыль. Для военных людей такой сон является признаком исполнительных подчиненных и крепкого здоровья. Родители же будут иметь послушных детей.
Распознать болезнь, просто взглянув на ладонь человека? Хиромантия утверждает, что это вполне реально.
Если
кончики ваших пальцев утолщены, будто на них надеты круглые колпачки,
самое время задуматься о своем здоровье. Так называемый палец Гиппократа
— это изменение дистальных (ногтевых) фаланг пальцев рук по типу
“барабанных палочек”. Такое явление может указывать на снижение уровня
кислорода в крови и накопление в организме токсинов. Это приводит к
вялости, забывчивости, плохому сну, отсутствию аппетита, повышенной
нервозности. И это лишь немногое, что можно узнать о здоровье по знакам
на ладони.
Больше всего о здоровье могут рассказать линия Жизни (на фото — линия 1) и холм Венеры (2), который она опоясывает.
zdorovye-na-ladoni
Холм Венеры
Слабый,
пологий, нечетко выраженный холм Венеры говорит о снижении иммунитета и
отсутствии жизненных сил, а четкий, ярко выраженный — об избытке сил,
склонности к повышению артериального давления, заболеваниях печени и
костной системы. Шрамы на холме Венеры бывают у людей, перенесших
операции, а темные точки — у тех, кто страдает вирусным гепатитом или
постоянно простужается.
Линия жизни
Если у линии Жизни
появилась темная точка (3), будьте предельно осторожны и пройдите
обследование — это может быть сигналом, предупреждающим о серьезном
заболевании.
Утончение линии Жизни или ее прерывистость говорят об ослаблении жизненных сил. Возможно, человек болеет прямо сейчас.
Раздвоенная
линия Жизни (4) несет двойной смысл — это либо безобидный знак
иммиграции, либо признак заболевания эндокринной системы.
Линия Головы
Состояние нервной системы отражает линия Головы (5). Часто на ней можно заметить серию мелких островков (6).
Если вы видите у себя такую цепочку, знайте: все ваши болезни и
недомогания
точно от нервов! Большое количество мелких линий и знаков на руке
говорит о повышенной эмоциональности, а чем меньше линий на ладони — тем
крепче ваши нервы.
Часто островки со временем срастаются в одну
четкую линию. Если это произошло, вас можно поздравить — ваша нервная
система теперь гораздо устойчивее, а значит, вы стали здоровее!
Впрочем, чересчур темная линия головы — это тоже не очень хорошо. Скорее всего, у вас повышенное внутричерепное давление. В таком случае
рекомендуется проверить сосуды.
Если
же на линии Головы много пробелов, запишитесь к лору и окулисту: ваши
глаза, уши и нос в опасности. Точки на линии могут указывать на травмы
головы или позвоночника, а иногда и на инсульт. Перпендикулярные
черточки на линии Головы иногда означают травмы и переломы.
Линия Сердца
Заболевания
сердечно-сосудистой системы — пожалуй, самая трудная, “больная” тема
для хироманта. Таких болезней немного, но именно они являются самой
частой причиной смерти человека. К счастью, их можно избежать, если
вовремя обратить внимание на линию Сердца (7).
Ее бледность — признак
слабости сердечно-сосудистой системы. Впадины или точки (7а) говорят о
склонности к нарушениям ритма, гипотонии, ишемическим поражениям сердца.
Темные точки — предупреждение о вероятности инфаркта, а слишком
выраженная линия Сердца — признак склонности к гипертонии.
Линия Меркурия
Важную
роль играет и линия Меркурия (8), отходящая от одноименного холма к
линии Жизни. Ее также называют Гепатикой, линией Здоровья.
Разорванная
линия или пучок линий говорят о воспалении желудка или кишечника.
Красное пятно в сочетании с разрывом — о язвенной болезни, темная линия
может указывать на наличие гепатита, холецистита или панкреатита.
Браслеты на запястье
Осматривая ладонь, не забудьте обратить внимание на запястье.
Там располагаются параллельные линии — браслеты (9). Они отражают состояние мочеполовой системы.
Изогнутый
к ладони браслет, слабый и бледный, свидетельствует о
предрасположенности к бесплодию — как мужскому, так и женскому. Наличие
островов (10) — признак опухолевых процессов: кисты, миомы, аденомы и
мочекаменной болезни.
Короткие браслеты и шрамы на них
свидетельствуют об оперативном вмешательстве. Четыре четких браслета —
признак хорошей детородной функции.
Главное, изучая свои руки, не
приписывать себе несуществующих болезней! И ни в коем случае не
заниматься самолечением без консультации специалиста. Наши руки никогда
не лгут. Просто иногда мы не понимаем символов, начертанных на ладонях
самой судьбой.
Недостаток сна заставляет костный мозг производить больше лейкоцитов, которые ускоряют образование атеросклеротических бляшек в сосудах.
Атеросклеротические бляшки, которые появляются на внутренних стенках кровеносных сосудов, состоят не только из жиров-липидов. В формировании бляшек участвуют и белки соединительной ткани, и клетки сосудистой стенки, и, что особенно важно, иммунные клетки – они стараются поглотить избыток липидов и разный клеточный мусор, но с задачей этой справиться не могут, и в конце концов начинают выделять воспалительные сигналы. А воспаление, в свою очередь, стимулирует дальнейшее разрастание бляшки.
С другой стороны, медицинская статистика говорит о том, что атеросклероз усугубляется из-за плохого сна – даже если учесть такие факторы, как ожирение, диабет и пр., то всё равно можно увидеть связь между тем, как человек спит, и развитием атеросклероза. Иммунитет, как и многое другое в нашем организме, подчиняется циклам сна и бодрствования, так что можно предположить, что плохой сон связан с атеросклерозом как раз через иммунитет. В статье в Nature исследователи из Общеклинической больницы Массачусетса пишут, что всё именно так и есть.
Филип Свирски (Filip K. Swirski) и его коллеги экспериментировали с мышами: животным не давали спать, регулярно толкая их палочкой, которая двигалась над полом клетки – мыши постоянно должны были просыпаться и перешагивать через неё. Хотя все подопытные мыши изначально были предрасположены к атеросклерозу, у тех, которым пришлось спать урывками, дела с сосудами обстояли хуже, чем у тех, которые спали нормально. Одновременно у них активнее образовывались лейкоциты в костном мозге, а в крови было особенно много двух видов лейкоцитов – моноцитов и нейтрофилов.
Оказалось, что у мышей, которым спать не давали, в гипоталамусе образуется мало белка гипокретина (или орексина). Гипокретин регулирует, во-первых, аппетит и энергетический баланс, а во-вторых – сон: он заставляет больше есть и помогает бодрствовать. Если гипокретина в гипоталамусе синтезируется мало, то мозг начинает клонить в сон; известно, что неполадки с гипокретином нередко приводят к нарколепсии.
Дальнейшие эксперименты показали, что если у мышей отключить синтез гипокретина, у них тоже будет появляться много лейкоцитов и будет усиливаться атеросклероз – как у тех мышей, которым не давали спать. Но почему у животных, которым не давали спать, гипокретина оказывалось мало? Потому, что нейроны, которые его синтезировали, не справлялись с таким режимом и из-за перегрузки переставали его синтезировать. Стволовые клетки в костном мозге, из которых должны получаться лейкоциты, чувствовали, что гипокретина становится мало (у этих клеток есть к нему специальные рецепторы), и в ответ начинали активно производить нейтрофилы с моноцитами. А те, в свою очередь, выйдя в кровоток, включались в атеросклеротический процесс: чем больше становилось лейкоцитов в крови, тем активнее росли атеросклеротические бляшки.
Скорее всего, это не единственный механизм, который связывает сон, иммунитет и атеросклероз. Некоторые результаты, полученные исследователями, говорят о том, что тут задействованы ещё какие-то метаболические реакции (не будем забывать, что гипокретин управляет и энергетическим балансом) с участием других гормонов. В то же время некоторые белки из клеток костного мозга могут непосредственно влиять на состояние сосудов и тех уже зрелых иммунных клеток, которые находятся в сосудистой стенке. Но в любом случае, если думать о каких-то новых антиатеросклеротических средствах, то такие средства, вероятно, должны как-то учитывать иммунную связь между плохим сном и атеросклерозом.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Совсем недавно присутствие бабушки помогало родителям родить и вырастить больше детей.
С эволюционной точки зрения бабушки на первый взгляд представляют собой парадокс, потому что с определённого возраста женщины входят в менопаузу, то есть своих детей у них быть не может. А ведь эволюционный успех – это именно свои дети, которым ты передаёшь свои гены.
Однако парадокс разрешается, если вспомнить, что бабушки обычно заботятся о внуках, и можно предположить, что внуки нередко могут выжить как раз благодаря бабушкиной заботе. То есть пожилая женщина всё равно способствует продвижению своих генов в популяции, и смысл менопаузы как раз в том, чтобы она не рожала собственных маленьких детей и не отвлекалась от внуков. В таком случае понятно, почему у нас менопауза так долго длится; впрочем, о том, менопауза ли случилась раньше или продолжительность жизни увеличилась, специалисты продолжают спорить.
Но действительно ли у детей с бабушками больше шансов выжить? Это решили проверить исследователи из Университета Турку, которые «проблемой бабушек» занимаются уже давно. Они проанализировали регистрационные записи рождения и смертей, которые велись в церквях Финляндии, в период с 1731 г. по 1895 г., в целом статистика охватывала более 5800 детей. В те времена женщины рожали много, в семьях было в среднем по шесть детей, но при этом треть из них умирала до пяти лет.
Но если в семье или где-то рядом жила бабушка по материнской линии в возрасте от 50 до 75, то у детей от 2 до пяти лет шансов выжить было на 30% больше. Если же бабушка по материнской линии была старше 75, или же это была бабушка от 50 до 75, но по отцовской линии, то никакого эффекта на выживаемость 2–5-летних детей они не оказывали. С другой стороны, как говорится в статье в Current Biology, если в семье бабушка по отцу была старше 75,то младенцы до двух лет умирали чаще – на 37%. Скорее всего, такой неприятный эффект возникал оттого, что бабушка по отцу обычно жила в семье сына, и чем старше она становилась, тем чаще семье приходилось разрываться между потребностями дряхлеющей женщины и потребностями ещё совсем несамостоятельных маленьких детей.
Мы говорили, что бабушка помогает детям выживать, если живёт в семье или неподалёку. Но неподалёку – это где? О расстоянии между внуками и бабушками идёт речь в другой статье в Current Biology, опубликованной исследователями из Шербрукского университета. В работе говорится о канадских семьях, живших в долине реки Св. Лаврентия с 1608 по 1799 гг. Здесь также было много детей, и они также часто умирали, но, кроме того, местные жители были довольно мобильны, расселяясь по округе. В результате бабушки порой оказывались довольно далеко от семьи детей.
Как и в предыдущей статье, наличие бабушки шло внукам на пользу: исследователи сравнивали, сколько детей было у разных сестёр, и оказалось, что старшие сёстры, пока бабушка была жива, рожали больше, и больше детей их доживало до 15 лет. Когда время рожать приходило младшим, бабушки часто уже не было в живых, и у младших сестёр получалось меньше детей, и меньше их выживало.
Но если бабушка вдруг оказывалась далеко, то «детские» показатели старших сестёр оказывались такими же, как у младших. На расстоянии 350 км «эффект бабушки» исчезал – столь далёкий отъезд был равносилен тому, как если бы она умерла. Но даже если между бабушкой и семьёй ей дочерей было 100 км, внуков у неё всё равно было уже меньше, чем если бы она жила рядом.
То есть, как видим, бабушки действительно помогали выживать внукам, хотя и с большими оговорками в смысле возраста и родственной линии, к которой бабушка принадлежит. Так, во всяком случае, было ещё совсем недавно, XVII–XIX вв., по эволюционным меркам – ничто. Сейчас нам жить стало намного проще, и «эффект бабушки», возможно, не столь выражен, хотя многие наверняка согласятся, что и сейчас растить детей с бабушкой намного проще.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
У невыспавшегося мозга слишком активны участки коры, обрабатывающие болевые сигналы, и при этом плохо работает обезболивающая система.
Мы знаем, что сон улучшает память, что сон защищает от простуды, что сон влияет на аппетит и вероятность болезни Альцгеймера… Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли добавили в этот список (далеко не полный) ещё один пункт – оказывается, сон влияет ещё и на чувствительность к боли.
В эксперименте участвовали 25 молодых людей, без каких-либо проблем со сном или особенностями в восприятии боли. У каждого из них измеряли болевой порог после обычного ночного сна: к ноге прикладывали нагреватель, у которого медленно повышали температуру до тех пор, пока человеку не становилось больно; одновременно с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии наблюдали за активностью мозга. В среднем участникам экспериментам становилось неприятно при 44 °С.
Затем тоже самое проделывали после бессонной ночи – и теперь у большинства неприятные ощущения начинались уже с 41 °С, то есть болевая чувствительность повышалась. В статье в Journal of Neuroscience говорится, что при этом повышалась активность в соматосенсорной коре мозга и одновременно снижалась активность в прилежащем ядре, или, как его ещё называют, «центре удовольствия». Прилежащее ядро управляет уровнем дофамина, а дофамин может смягчать болевые ощущения. Иными словами, недостаток сна не только делал более чувствительными к боли те мозговые зоны, которые должны обрабатывать болевые сигналы, но и подавлял собственную обезболивающую систему мозга.
Кроме того, снижалась активность в ещё одном участке – островковой доле коры, которая оценивает болевые ощущения и соотносит их с общим контекстом, чтобы мы могли адекватно отреагировать на неприятные обстоятельства.
Кроме лабораторного эксперимента, авторы работы опросили ещё 230 людей разного возраста на предмет того, как они спали несколько дней подряд и как они в эти дни чувствовали боль. Оказалось, что даже небольшие недосыпы соответствовали изменениям в болевых ощущениях.
Известно, что очень, очень многие из нас хронически не высыпаются. Причины тому могут быть разные, от объективной загруженности до неспособности организовать собственные дела. Но, как бы то ни было, повышенная болевая чувствительность – очень сильный аргумент в пользу того, чтобы привести свой сон в порядок.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Неандертальцы и денисовцы вместе пользовались знаменитой алтайской пещерой.
Как известно, в роду людей – Homo – было несколько видов. Кроме Homo sapiens, то есть человека разумного, был ещё Homo neandertalensis, то есть человек неандартальский. Какое-то время неандартальцы и человек разумный жили вместе бок о бок, но потом наши кузены исчезли – правда, оставив нам заметное генетическое наследство.
Но кроме того, на свете были ещё денисовцы, или Homo denisovans. Их останки обнаружили в Денисовой пещере на Алтае. Пещеру с фрагментарными останками древних людей изучали с начала 80-х годов прошлого века. Но лишь после того, как в останках удалось прочесть ДНК – а это случилось к 2010 году – пещера стала всемирно знаменитой: оказалось, что ДНК людей из Денисовой пещеры отличается как от обычной человеческой, так и от неандертальской. С другой стороны, обнаружились тесные генетические связи между денисовцами и другими видами людей: некоторые гены у современных жителей Азии достались им, по-видимому, от денисовцев; кроме того, в прошлом году мы писали о доисторической девочке, которая родилась от смешанного брака: ее отец был денисовским человеком, а мать – неандерталкой.
Однако с находками из Денисовой пещеры всегда оставалась одна проблема: их было трудно датировать. Предельный возраст образца, который можно установить с помощью радиоуглеродного метода, составляет около 60 000 лет. Радиоуглеродный анализ показал, что останки денисовцев старше 50 тыс. лет, но для более точной датировки нужно было использовать другие методы, оценивающие возраст геологических слоёв, в которых были сделаны находки. Однако тут была большая вероятность того, что слои в пещере сильно перемешались, и останки легко могли оказаться «не в своём времени». А раз так, то вряд ли мы можем с уверенностью говорить о том, что разные виды людей могли встречаться на одной территории.
Проблему попытались решить исследователи из Университета Вуллонгонга и Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН. Они использовали метод, который позволяет определить, когда частица кварца или полевого шпата последний раз видела свет. Проанализировав таким образом около 280 000 минеральных частиц из более чем ста образцов осадочных пород, в которых находили останки и инструменты древних людей, можно было более точно сказать, к какому времени относятся эти останки и инструменты.
Кроме того, исследователи вместе с коллегами из Оксфорда и Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка сопоставили данные своего метода с результатами радиоуглеродного анализа для верхних геологических слоёв, где радиоуглеродный анализ уже начинал работать. И, наконец, все полученные данные обрабатывались с помощью специальных статистических алгоритмов, позволяющих отсеять ошибочные датировки и оставить только наиболее достоверные даты.
В итоге оказалось, что древнейшие человеческие орудия труда появились в Денисовой пещере около 300 тыс. лет назад, правда, они могли быть как орудиями денисовцев, так и орудиями неандертальцев. Если же говорить именно о человеческих останках, то самый старый неандерталец появился в пещере около 190 000 лет назад, а самый молодой – около 100 000 лет назад. У денисовских людей временной период оказался шире, от 200 000 до 55 000 лет назад. Жили ли оба вида вместе и где именно, такими методами определить нельзя, но раз у них появлялись гибриды (та самая девочка от отца денисовца и неандертальской матери), то, очевидно, те и другие обитали в районе пещеры довольно-таки рядом друг с другом.
Впоследствии в Денисову пещеру, вероятно, стали захаживать и сапиенсы: здесь нашли украшения (костяные подвески) и инструменты, похожие на те, что делали Homo sapiens на территории Европы, и относятся они к периоду между 49 000 и 43 000 лет назад. Есть ещё одна человеческая кость, чей возраст 46 000–50 000 лет, но чья она, пока неизвестно, ДНК анализ с ней ещё не проводили. С другой стороны, никаких останков человека разумного того периода ни в пещере, ни в других регионах Алтая найти не удалось, так что есть вероятность, что сами денисовцы в конце концов додумались до более продвинутых, «сапиенсных» орудий труда. Но чтобы точно соотнести эти орудия труда и костяные подвески с той или иной группой людей, нужно провести дополнительные исследования.
Полностью новые результаты по датированию разных Homo в Денисовской пещере опубликованы в двух статьях в Nature.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
Иммунные клетки мозга у больных шизофренией не в меру активно истребляют межнейронные контакты.
Нейроны общаются друг с другом через синапсы – сложные межклеточные соединения, которые помогают сигналам перескочить от одной клетке к другой и одновременно регулируют силу этого сигнала: в синапсе он может усилиться или, наоборот, ослабеть. Но синапсы должны появляться в нужное время и в нужном месте.
Бывает так, что межнейронных соединений образуется слишком много, и в мозге появляется слишком много нервных цепочек, которые мешают друг другу, создавая информационный шум – что, в свою очередь, может привести к разным психоневрологическим расстройствам. Считается, что аутизм возникает как раз из-за избытка синапсов. Но и недостаток синапсов, как можно догадаться, тоже ни к чему хорошему не приводит.
Число синапсов зависит не только от самих нейронов. За межнейронными контактами следит микроглия – так называют вспомогательные клетки нервной системы, которые представляют что-то вроде департамента иммунной системы в мозге. Но кроме того, что клетки микроглии убирают разный мусор и следят, чтобы в мозг не проникала инфекция, они ещё и обстригают на нейронах ненужные синапсы. Особенно активно этот процесс идёт в ранней юности.
В статье в Nature Neuroscience исследователи из Общеклинической больницы Массачусетса пишут, что повышенная активность микроглии может быть одной из причин шизофрении. Напрямую изучать синапсообразование и работу микроглии в человеческом мозге пока ещё невозможно, поэтому авторы работы создали специальную клеточную модель.
В клетки микроглии превращали другие иммунные клетки, которые плавают у нас в крови, а чтобы понять, как они ведут себя с синапсами, им скармливали синаптосомы, взятые от нейронов, которых тоже выращивали в клеточной культуре. Синаптосома – это набор клеточных структур (мембранные пузырьки с нейромедиаторами, специальные рецепторы и т. д.), необходимых для передачи и приёма сигнала; синаптосому можно отделить от нейрона и потом изучать отдельно – например, отдавая ее микроглие.
Для эксперимента брали иммунные клетки и нейроны от здоровых людей и от больных шизофренией. Как было сказано выше, от нейронов отделяли синаптосомы и смотрели, как их едят клетки микроглии. В другом варианте клетки микроглии просто подсаживали к нейронам. В обоих случаях микроглия от больных шизофренией по сравнению с микроглией от здоровых людей активнее поглощала синаптосомы, хоть отдельные, хоть прямо на нейронах. Но особенно такая микроглия была активна, если и сами нейроны тоже были от больных шизофренией. То есть дело здесь не только в микроглие, но и в каких-то особенностях самих нейронов.
Оказалось, что у нервных клеток больных шизофренией действительно слишком активно работает ген с4, кодирующий один из иммунных белков. Обычно белок С4 помогает бороться с инфекцией. Однако он же заставляет иммунные клетки энергичнее объедать синапсы. Кстати, именно о том же белке шла речь в статье, опубликованной несколько лет назад и посвящённой взаимосвязи шизофрении и иммунитета – в той работе говорилось, что из-за с4 нейроны теряют слишком много синапсов.
Удалось выяснить, что антибиотик миноциклин подавляет активность микроглии, спасая от неё синапсы. Миноциклин и ему подобные соединения используют протии акне, и исследователи решили сопоставить количество случаев шизофрении и использование антибиотиков среди детей и подростков от 10 до 18 лет. (Первые симптомы шизофрении, как известно, часто проявляется как раз в ранней молодости.)
Статистика охватывала более 22 000 человек, и по всему выходило, что у тех, кто использовал против акне миноциклин и похожий на него доксициклин, риск психоневрологических расстройств был меньше, чем у тех, кто принимал другие антибиотики. Какие-либо клинические выводы делать пока рано, но, возможно, в будущем число случаев шизофрении действительно можно будет уменьшить, тем или иным способом успокаивая у молодых людей иммунитет.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь
