Ученые нашли методы на эволюционные скачки и пределы дендритов

Ученые нашли методы на эволюционные скачки и пределы дендритов
Спешка, если верить поэту, являлась проклятием предыдущего века.
Олицетворением нынешнего, отринувшего в погоне за новым технологическим укладом как ненужный балласт слишком многое из опыта прошлого, является, видимо, уже непосредственно гонка: жизнь в технологии погони за новой технологией.
Будто некие конструкторы штампуют ее на чем-то похитрее, чем какой-то там 3D-принтер.
Сумасшедшие алгоритмы - заставляют и понуждают, и дефицита в оправдывающих резонах – нет.
Командиры производств и правители утверждают, что не следует допускать отставания в технологическом укладе, деятелям науки – требуются новые технологии, дабы понять неизвестные страницы эволюции и получить ясную картину функционала живого и неживого.
И ученые, понятное дело,- на передовых рубежах.

дополнительные материалы
Среда дает понимание

Об этом повествуют в сегодняшних своих пересказах специализирующиеся на открытиях науки издания.
К примеру, американские деятели науки (из Медицинского института Говарда Хьюза, Технологического института Джорджии и других неназываемых научных центров) в результате исследований и опытов на круглом черве Caenorhabditis elegans произвели некоторый технологический прорыв в современных представлениях о работе нейронов и всей нервной системе в целом, поскольку даже и нейрон червя может реагировать на «входящие сигналы» не полностью, и в некоторых случаях червь «перестанет понимать, как он соотносится с окружающим пространством».
Это следует из пересказа вездесущей «Науки и жизни» опубликованных в Developmental Cell результатов исследований штатовских деятелей науки.

«Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза, Технологического института Джорджии и других научных центров решил выяснить, как нейроны справляются с такой многозадачностью на примере похожих нервных клеток у круглого червя Caenorhabditis elegans. У него через всё тело протянуты два нейрона, которые, во-первых, помогают чувствовать положение тела (то есть работают с проприоцептивными сигналами), во-вторых, реагируют на холод, в-третьих, реагируют на грубые прикосновения. И проприоцептивное чувство, и грубое прикосновение относятся к одному и тому же роду сигнала – механическому. Как же можно различить два механических сигнала?
Uchenye nashli metody na evolyucionnye skachki i predely dendritovЧтобы нейрон почувствовал что-то – например, механическое давление – в клеточной мембране должен сидеть специальный белок, который откроет ионам путь через мембрану, ионы перегруппируются между наружной и внутренней стороной мембраны и в результате по нейрону побежит электрохимический импульс. У двух многозадачных нейронов червя C. elegans удалось найти сразу несколько таких белков. Из них трое открывали ионные каналы в ответ на механическое давление, соответствующее ощущению тела в пространстве, а один открывал ионный канал тоже в ответ на механическое давление, только очень грубое – когда этот мембранный белок стимулировали, червь старался побыстрее куда-нибудь уползти, скрыться бегством от опасности.
Но разные рецепторы для разных стимулов – ещё не всё. У всякого нейрона, как известно, есть отростки-дендриты, через которые клетка собирает сигналы от других клеток или от рецепторов, и отросток-аксон, который передаёт сигнал другим клеткам. Многозадачные нейроны у червя передают сигнал через свой аксон одной-единственной клетке-приёмнику. Возникает вопрос, как многозадачный нейрон разделяет разнородные сигналы.
В статье в Developmental Cell говорится, что всё дело тут в том, как клетка реагирует на то или иное воздействие. Если сигнал свидетельствует о грубом прикосновении, то можно видеть, как ионы перегруппировываются по всей клетке: сначала в дендритах, которые первыми принимают сигнал, затем в теле клетки, и затем – в аксонном отростке. От аксона сигнал через межнейронное соединение-синапс переходит на другой нейрон, и дальше этот сигнал заставляет червя беспокоиться.
Но если речь идёт о сигналах, которые говорят о том, что червь просто движется, то тут механическое раздражение не только действует на другие ионные каналы – такие сигналы, оказывается, не идут за пределы отростков-дендритов. То есть получается, что на нормальное проприоцептивное раздражение нейрон реагирует не полностью: сигнал не переходит с дендритов на тело и дальше на аксон. Но сами дендриты при этом выделяют из себя нейропептид NLP-12, который как-то действует на окружающие клетки и благодаря которому червь как-то ощущает себя в пространстве.
Соответственно, если разъединить синапс между многозадачным нейроном и той клеткой, которая принимает от него сигнал, то червь перестанет убегать от резкого раздражения, но продолжит «осмысленно» ползать – его чувство тела останется ненарушенным. Если же запретить дендритам выделять нейропептид NLP-12, то червь будет хорошо чувствовать резкое раздражение, но просто ползать ему станет очень трудно – он перестанет понимать, как он соотносится с окружающим пространством.
Возможно, что другие многозадачные нейроны решают проблему с многозадачностью иными способами. Тем не менее, на примере C. elegans видно, что нервные клетки в принципе могут передавать сигналы, возбуждаясь лишь частично, и что такая передача сигнала обходится без обычного синаптического соединения – достаточно химических сигналов, выделяемых отростками-дендритами. И это, конечно, расширяет наше представление о том, как могут работать нейроны и, очевидно, вся нервная система в целом,- разъясняется всей мировой прогрессивной общественности в пересказе.

дополнительные материалы
В расчет берут и холобионт и порчу ДНК

Ну, а вот «Элементы» в своем пересказе опубликованной в Nature статьи повествуют о разработанном штатовскими биологами методе «обновляемого генетического штрихкодирования», который позволил американским деятелям науки не только «с небывалой степенью детальности следить за эволюцией клональных популяций дрожжей», но и обнаружить «многочисленные резкие эволюционные скачки» у представителей отстававшей до того от лидеров «эволюционной гонки» линии, которые за счет получения удачной мутации «одним прыжком» обгоняли передовиков гонки.

Uchenye nashli metody na evolyucionnye skachki i predely dendritov1«От чего зависят шансы той или иной линии на эволюционный успех? Если бы в каждой линии возникала только одна полезная мутация, эти шансы определялись бы просто степенью ее полезности. В действительности, как Uchenye nashli metody na evolyucionnye skachki i predely dendritov2оказалось, итоговая успешность линии довольно слабо зависит от полезности первой мутации, с которой началась история линии. Важнее, приобретет ли линия дополнительные полезные мутации. Исследование выявило многочисленные резкие скачки приспособленности (leapfrogging), когда в результате очередной удачной мутации часть представителей какой-нибудь отстающей линии внезапно вырывается вперед, обгоняя конкурентов из других линий.
С другой стороны, между вероятностью появления в линии новых полезных мутаций и текущей приспособленностью линии существует корреляция: в более приспособленных линиях удачных мутаций возникает больше. Тому есть две причины. Во-первых, чем выше относительная приспособленность линии, тем быстрее растет ее численность, а чем больше клеток, тем выше вероятность, что в какой-то из них произойдет полезная мутация. Во-вторых, Uchenye nashli metody na evolyucionnye skachki i predely dendritov3быстрый рост численности, характерный для линий с высокой приспособленностью, снижает вероятность того, что возникшая в такой линии полезная мутация потеряется из-за дрейфа раньше, чем отбор ее подхватит (о том, что отбор начинает поддерживать полезную мутацию только по достижении ее носителями определенной пороговой численности, рассказано в уже упоминавшейся новости Ранние этапы адаптации предсказуемы, поздние — случайны). Это согласуется с результатами эксперимента, показывающими, что в более успешных линиях отбор подхватывает и слабополезные мутации, и очень полезные, тогда как в менее успешных линиях — только очень полезные. В результате действия этих факторов на переднем краю «бегущей волны» приспособленности скорость появления новых успешных сублиний может нарастать.
Найденные закономерности, возможно, характерны для многих организмов с преобладанием клонального размножения, у которых перекомбинирование генетического материала разных особей отсутствует или играет небольшую роль: прокариот, вирусов, раковых клеток. Но главное достижение, конечно, состоит в разработке замечательного метода обновляемого генетического штрихкодирования, позволяющего с небывалой детальностью отслеживать эволюционные процессы в популяциях микроорганизмов,- резюмируют «Элементы».

дополнительные материалы
За пиком приспособленности – обрыв

То есть – отслеживание эволюционной гонки и сама гонка – продолжатся.
Это – очевидно, и вроде как само по себе - разумеется.
И в данной гонке уточнения про то, куда именно и к каким берегам несет данная «бегущая волна» и подобные ей волны,- не являются, видимо, главными.
В жизни в технологии погони за новой технологией, похоже, есть штуки и посущественнее этого.