Биология

Имя Чарльза Дарвина слышал каждый. Треть века назад лауреат Нобелевской премии по химии Манфред Эйген назвал дарвиновский естественный отбор важнейшим законом природы. Но понимание идей Дарвина до сих пор вызывает трудности даже у образованной публики. Неужели невероятно сложные формы живых организмов образуются на основе обычных мутаций — в сущности, случайных поломок? Достаточно ли этих мутаций для эволюции? Наконец, актуальна ли теория Дарвина сейчас — в начале XXI века? Попробуем ответить на эти вопросы, опираясь на работы современных ученых.

Cоциологи и психологи изучили статистику влияния малых доз алкоголя на серое и белое вещество мозга. Ученые использовали биобанк Англии, самую большую базу данных о 37 тысячах здоровых британских граждан, которая содержит томограммы их мозга, данные о потреблении алкоголя и их социальном положении. Дозы исследователи измеряли порциями в 8 грамм этанола. Статистика показала, что уже несколько порций в сутки уменьшает общий объем мозга и местный объем серого вещества, а также изменяет микроструктуру белого. Говоря по-русски, стопка в день – и ты болен на голову.

С помощью тканей головного мозга, выращенных in vitro из стволовых клеток человека, ученые выяснили, как алкоголь влияет на развитие нервных клеток на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях. Авторы подвергали ткани мозга действию алкоголя на разных этапах их роста, соответствующих развитию человеческого зародыша. Обнаружены множественные патологии в эволюции клеток, изменения их цитоскелета, нарушения при образовании синаптических связей между нейронами и пр. Электрическая активность тканей также сильно отличалась от нормальной. Вред алкоголя оказался глубоким и многосторонним. Безопасной дозы для беременных не существует, любая порция алкоголя оказалась опасна для развития зародыша и здоровья будущего ребенка.

Нейрофизиологи изучили, как возникает память об испытанном страхе в эмоциональном центре мозга миндалине. Во время опытов на мышах они установили, что нейротрансмиттер стресса норадреналин стимулирует координацию между нейронами базолатеральной части миндалины и возбуждает там определенную популяцию тормозных нейронов. Их цепи генерируют повторяющиеся всплески электрических разрядов, которые изменяют частоту волн гамма-ритма мозга в миндалине. Такой переход от спокойного состояния к возбужденному и формирует память о страхе.

Обзор научных работ о методах эффективного обучения, которые появились за последнее столетие, вышел в журнале Nature Reviews Psychology. Главный вывод авторов состоит в том, что ключ к эффективному усвоению любого знания – это совмещение постепенного с перерывами освоения информации, а также ее повторение. Модная тема дистанционного обучения составляет особый предмет академической статьи. Обзор акцентирует внимание на применении цифровых методов для внедрения двух основных методов обучения, однако не утверждает их исключительность. Представляется, что выдающиеся мысли психологов очевидны как любому школьному учителю, так и выпускнику приличного вуза.

Палеонтологи провели детальное десятилетнее исследование окаменелого членистоногого, принадлежавшего к вымершей группе бронированных лобопод. К удивлению ученых оказалось, что голова и останки самого древнего из ныне известных мозга не состоят из сегментов. Это значит, что он развивался отдельно от нервной системы туловища. По-видимому, находка заставит переписать разделы учебников биологии, посвященные эволюции мозга членистоногих.

Птичий помет или коровья лепешка, которые оскорбляют наше обоняние и зрение и которым место, казалось бы, только в компостной куче или в печке, на самом деле — ценнейшее сырье. Из навоза столько всего можно сделать!

Швейцарские ученые нашли способ автоматизировать флуоресцентный микроскоп с помощью ИИ. Такой микроскоп способен фиксировать редкие биологические события, но сделать это ему непросто, так как постоянное возбуждение флуоресценции может повредить биообъекты. ИИ выявляет признаки начала изучаемых процессов, а затем специальная программа комбинирует медленное фоновое получение изображений и частую фиксацию явлений в моменты их развития. Биофизики уже освоили детектирование митохондриальных и бактериальных делений при скоростях, соответствующих их динамике. Для желающих автоматизировать свои приборы авторы выложили собственные программы в открытый доступ.

Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2022 года получил Сванте Паабо — «за его открытия, касающиеся геномов вымерших гоминин и эволюции человека». Геномы неандертальцев, геномы денисовцев, геном «принцессы-полукровки» — Денни, дочери денисовца и неандерталки — практически о всех подвигах Сванте Паабо с коллегами мы писали. И сама наука палеогеномика возникла благодаря Сванте Паабо.

Как часто в природе скрещиваются разные виды животных? Намного чаще, чем можно предположить, причем у птиц межвидовая гибридизация, по-видимому, более распространена, чем у млекопитающих.

В последние десятилетия медики неустанно нам объясняли, что жиры, особенно насыщенные, увеличивают риск сердечно-сосудистых заболеваний. Люди, озабоченные своим здоровьем, вняли этим увещеваниям и перешли на углеводы. С этого времени началась эпидемия ожирения и сахарного диабета 2-го типа, при этом сердечно-сосудистые заболевания никуда не делись, потому что лишний вес и диабет их провоцируют. И что делать, спрашивается? Оказывается, переходить на жиры. Чтобы оценить аргументы сторонников этой идеи, совершим кратчайший экскурс в биохимию.

Сегодня в живых клетках аминокислоты образуются из α-кетокислот с использованием азота и белков-катализаторов. Но как это происходило в ранние исторические времена, когда никаких клеток еще не было? Ученые из Исследовательского института Скриппса предположили, что роль фермента в превращении α-кетокислоты в аминокислоту может сыграть обыкновенный цианид.

Данные о том, что музыка снижает боль, известны с 60-х годов, однако попытки найти в мозгу человека механизм этого явления привели к совершенно неясным данным. Искать суть решили в опытах на мышах. Им повреждали суставы, а затем включали разные звуки – музыку, какофонию, белый шум. Как оказалось, независимо от типа звуков, все они снижали боль, но только если звучали фоном, на уровне слабого шепота.

Дыхательные нарушения – одна из главных причин смерти при передозировке опиоидами, в частности при наркозе. В больших концентрациях они подавляют дыхательные центры, так как отключают чувствительность клеток ствола головного мозга к росту содержания углекислого газа в крови. Ученые предложили новый немедикаментозный способ помощи, который состоит в электростимуляции шейного отдела спинного мозга.

Тщательное пережевывание пищи оздоравливает. Еще в начале прошлого века многие болезни лечили длительным пережевыванием пищи. Жевание увеличивает производство тепла в теле, называемое индуцированным диетой термогенезом. Недавно японские физиологи четко обосновали причинную связь между жеванием и термогенезом.

Здоровый человек дышит за счет сокращения главных респираторных мышц, в основном диафрагмы. Это хорошая осанка, минимум травм и ранений мышц, низкий уровень стресса и отсутствие боли разной природы. У спортсменов с диафрагмальным дыханием более высокие результаты. Ученые из Киото изучили респираторные отклонения среди спортсменов. Результаты удручают.