Нашли методы на скачки эволюции 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.
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?
Чтобы 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 материалыВ 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 эвоюцией 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.
«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
оказалось, 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,быстрый 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 материалыЗа 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.