Ссылки на новости и материалы по тематике раздела "Вселенная, Жизнь, Разум"

[Rattus]

"Эксперты" открыли для себя изречение Парацельса полутысячелетней давности: "Всё - яд и всё - лекарство..."

Исправлено.

[Серый Страж]

"Эксперты" открыли для себя изречение Парацельса полутысячелетней давности: "Всё - яд и всё - лекарство..."

Исправлено.

Зачем же передёргивать? Изречение Парацельса носит общефилософский характер, а эксперты обращают внимание на другие моменты (вполне себе конкретные и прикладные).

То есть, они там другое открыли:

Исследователей поразили несколько вещей. Во-первых, многие из сгенерированных таким образом химических соединений были более токсичными, чем даже VX, хотя он считается одним из самых сильных ядов на планете: его летальная доза абсолютно микроскопична.

Второе, что удивило экспертов, это то, что модель сгенерировала реально существующие боевые отравляющие вещества, хотя не была с ними ознакомлена заранее.

«Для меня самым настораживающим стало то, насколько просто это было сделать. Многое из того, чем мы пользовались, находится в общем доступе. Набор данных о токсичности можно скачать откуда угодно. Если есть кто-то, кто знает Python и понимает в машинном обучении, он за выходные может построить что-то вроде нашей генеративной модели на базе данных о токсичности. Именно поэтому мы решили опубликовать свое исследование: для подобных злоупотреблений входной барьер очень низок», — отметил Урбина. Он добавил, что его исследовательская группа долго думала, стоит ли ее публиковать, но все-таки сочла, что это необходимо.

По словам Урбины, генеративные модели, уже созданные кем-то, можно отыскать в Google, то есть, даже создавать их самому нет необходимости. Единственное, что имеет значение, это познания в области химии.

[Rattus]

многие из сгенерированных таким образом химических соединений были более токсичными, чем даже VX

Проверено экспериментально?

Второе, что удивило экспертов, это то, что модель сгенерировала реально существующие боевые отравляющие вещества, хотя не была с ними ознакомлена заранее.

Инженерная система исправно решает поставленную задачу. У-ди-ви-тельное дело!

самым настораживающим стало то, насколько просто это было сделать.

Где-ж он был, когда Аум Синрикё устраивало свои покушения и теракт безо всяких нейросетей?
Ну и то, что "в принципе" и "в корпусе" - кагбе несколько разные вещи, и наличие знания о возможности существования стабильного соединения с искомыми свойствами и даже пути его синтеза из соединений существующих вовсе не означает лёгкость и доступность его синтеза в требуемых количествах адекватными оным свойствам затратами. Нагляднейший пример - чуть менее чем все современные антибиотики, являющиеся ПОЛУсинтетическими веществами. Почему они "полу-" - задание любопытным читателям на дом.

[Kaiserfrogling]

Безобидный ИИ за 6 часов спроектировал 40 тыс. новых вариантов химического оружия
https://www.cnews.ru/news/top/2022-03-21_bezobidnyj_ii_za_6_chasov_sproektiroval

Топ-коммент к оригинальной статье "Гораздо хуже есть он найдет новую взрывчатку или наркотики! В пору моей молодости, криминальная анти-утопия где ГМО-KOROVA дает наркотическое MOLOKO, казалась бредом больного раком мозга. Сейчас, ГМО-корова вызовет ну разве что хихиканье!"
*по раку - Энтони Берджес начал писать мрачные произведения, в том числе и этот роман, после того как врачи поставили ему диагноз "опухоль мозга"

[Rattus]

ГМО-KOROVA дает наркотическое MOLOKO, казалась бредом больного раком мозга. Сейчас, ГМО-корова вызовет ну разве что хихиканье!

Клетки позвоночных (тем более - наземных) сами практически не производят летучих органических соединений (за исключением разве что аммиака) и низкомолекулярных ядов (тем более негормонального происхождения). Да и высшие беспозвоночные в общем тоже, хотя у них есть возможность обрести внтуриклеточных бактериальных эндосимбионтов. Чтобы животные клетки сами научились производить какой-то низкомолекулярный препарат (коими являются чуть менее чем все широкораспространенные лекарства и психоактивные средства), им нужно встроить набор генов всей ферментной системы и далеко не факт, что её компоненты не будут конфликтовать с существующими ферментными системами и прочей физиологией. Лучше всего такую биоинженерию начинать с дрожжей и только когда заработает на дрожжах, пытаться идти дальше. Ну или хотя бы на модельных растениях.

[Maki]

Частичное репрограммирование позволило частично снизить биологический возраст мышей https://nplus1.ru/news/2022/03/09/partially-reprogrammed-mice

Генетики и геронтологи проверили, как сказывается на здоровых мышах частичное репрограммирование — метод, в ходе которого все клетки их тела «сдвигают» немного ближе к стволовым. Выяснилось, что такая терапия довольно безопасна и снижает эпигенетический возраст отдельных клеток. Правда, она оказывает влияние только в долгосрочной перспективе — и не на все ткани организма.

[Серый Страж]

Лягушки получили змеиную ДНК благодаря паразитам
https://nplus1.ru/news/2022/05/05/snake-frog-gene-jump

Биологи обнаружили горизонтальный перенос генов между рептилиями и амфибиями. По их оценкам, Bovine-B переходил от змей к лягушкам как минимум 54 раза в период между 85 и 1,3 миллионами лет назад. Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.

[Серый Страж]

Волны памяти, которые перемещаются
http://neuronovosti.ru/volny-pamyati-kotorye-peremeshhayutsya/

Ученые из MIT провели эксперимент, в котором оценивали нейрональную активность мозга обезьян при решении задачи на рабочую память. Ученые выяснили, что паттерн, или рисунок активности не стоит на месте. Он перемещается по мозгу, словно волны на воде. При этом направление, ротация и скорость перемещения зависят от типа нагрузки на рабочую память. Об этом – статья в журнале PLOS Computational Biology.

P.S. Две ссылки в дополнение:

Мозг хранит память в электрическом поле
https://www.nkj.ru/news/43568/

Постоянство памяти сохраняется постоянством электрического поля, которое возникает от меняющегося ансамбля работающих нейронов.

Мозг обрабатывает информацию с помощью волн
https://www.nkj.ru/news/43782/

Реакция нейрона на стимул зависит от того, под какую электрическую микроволну он попал.

[Серый Страж]

Синтез пептида прошел на двух цепях РНК без участия рибосомы
https://nplus1.ru/news/2022/05/12/prebiotic-biosynthesis

Химики из Германии показали, как мог проходить синтез пептидов до возникновения жизни на Земле. Они выяснили, что на фрагментах транспортных РНК с неканоническими азотистыми основаниями, содержащими остатки аминокислот, могут получаться пептиды без участия рибосом. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Когда химики попробовали провести эту же цепочку превращений несколько раз, им удалось получить полипептид. Но реакция работала не всегда, а только в случае, если исходные РНК содержали как минимум три нуклеотида и были комплементарны. Интересно, что в обычном биосинтезе белков на рибосомах каждую аминокислоту также кодируют три нуклеотида РНК.

В результате химики показали, что полипептидные цепочки могут образовываться при участии тРНК без рибосом. При этом синтез контролируется комплементарностью молекул тРНК, как и в случае обычного биосинтеза на рибосоме. Реакции образования пептидной связи протекали с выходом около 50 процентов, а выход реакции гидролиза в большинстве случаев не превышал 10 процентов: при нагревании до 90 градусов часть цепей тРНК разрушалась.

[Серый Страж]

Жизнь как многоуровневое обучение
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436306/Zhizn_kak_mnogourovnevoe_obuchenie

В феврале 2022 года в PNAS вышли две концептуальные статьи о теории эволюции «К теории эволюции как многоуровнему обучению» (Toward a theory of evolution as multilevel learning) и «Термодинамика эволюции и происхождение жизни» (Thermodynamics of evolution and the origin of life) [1, 2]. Их авторы — физики Виталий Ванчурин и Михаил Кацнельсон, а также биологи Юрий Вольф и Евгений Кунин. В ближайших номерах мы планируем опубликовать рассказ о том, как шли поиски общего языка между физиками и биологами, какие сложности были в междисциплинарных исследованиях и какие возможности предоставляет изучение эволюции COVID-19 для проверки гипотез. В этом номере читайте беседу Наталии Деминой с вед. науч. сотр. Института здравоохранения США, членом Национальной академии наук США, членом Американской академии искусств и наук, иностранным членом РАН Евгением Куниным.

— Евгений, расскажите, пожалуйста, о ваших двух последних статьях, посвященных теории эволюции.

— Это своеобразная мини-серия из двух статей. Две основные идеи этих работ: первая (старая, но важная) — мы говорим о глубокой связи термодинамики и процессов эволюции популяций. В общей форме эта идея восходит чуть ли не к Больцману (Ludwig Boltzmann), а в более конкретной — к Роналду Фишеру (Ronald Fisher) и его исследованиям 1930-х годов. В нашей статье это взаимодействие изучается подробнее, устанавливаются соответствия между основными понятиями термодинамики и эволюционных процессов, в частности, между температурой и эффективным размером популяции, a также между свободной энергией в термодинамике и приспособленностью в эволюционной биологии.

Вторая идея более новая, мы говорим о не менее глубоком единстве теории обучения и биологической эволюции. Мы с соавторами попытались объединить первую и вторую идеи и разработать некую общую теорию эволюции. Заметьте, я говорю не только о биологической эволюции, но и о эволюции в целом — эволюции каких угодно относительно сложных систем.

P.S. Весьма интересный подход...

[Проходящий Кот]

Вроде не ПАНОРАМА
https://aftershock.news/?q=node/1109650
Инопланетяне атакуют США ---- Конгресс США.

[Rattus]

Вроде не ПАНОРАМА

Недалеко ушло. К этому источнику я бы тоже не рекомендовал припадать в поисках знаний и разносить его по Разделу.

[Проходящий Кот]

https://www.youtube.com/watch?v=oWx79zU4BfA
Уже Евроньюс.
Страно, что они Главную Версию Современности не озвучивают.

[Maki]

https://hightech.fm/2022/05/18/denisovan-molar-from-laos

В Лаосе найдены первые останки денисовского человека. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, подтверждает, что представители этого вида населяли территорию Юго-Восточной Азии.

[Серый Страж]

К сообщению (немного иная подача материала, на мой взгляд лучше):
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1698.msg5599696.html#msg5599696

Молекулы РНК умеют синтезировать пептиды при помощи реликтовых нестандартных нуклеотидов
https://elementy.ru/novosti_nauki/433970/Molekuly_RNK_umeyut_sintezirovat_peptidy_pri_pomoshchi_reliktovykh_nestandartnykh_nukleotidov

Рис. 1. Схема молекулы транспортной РНК (тРНК) с двумя неканоническими нуклеозидами в антикодонной петле. Эти нуклеозиды считаются реликтами РНК-мира. В позиции 34 (первая позиция антикодона, соответствующая третьей позиции кодона в матричной РНК) находится 5-метиламинометил-уридин (mnm⁵U). В позиции 37, сразу после антикодона, находится N6-карбамоил-6-аминоацил-аденозин m⁶aa⁶A, то есть карбамоил-аденозин с присоединенной аминокислотой (aa). У современных организмов для синтеза белка используются аминокислоты, присоединенные к другой части тРНК, далеко от антикодона — к аденозину на 3’-конце молекулы (CCA-хвост в правом верхнем углу рисунка), причем аминокислота присоединяется не к основанию (аденину), а к рибозе. В обсуждаемой статье показано, что короткие молекулы РНК, содержащие mnm⁵U и m⁶aa⁶A, способны синтезировать короткие пептиды, которые остаются ковалентно связанными с mnm⁵U. В результате может получиться молекула РНК, «обросшая» разнообразными пептидами. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Вопрос о происхождении контролируемого синтеза белков (аппарата трансляции) — один из главных нерешенных вопросов теории РНК-мира. Появление этого механизма ознаменовало переход от мира РНК к миру РНК и белков. У современных организмов аппарат трансляции устроен чрезвычайно сложно. Логично предположить, что он постепенно эволюционировал из каких-то гораздо более простых механизмов синтеза пептидов. Химики из Германии обнаружили такой механизм, показав, что короткие молекулы РНК в «пребиотически правдоподобных» условиях способны последовательно присоединять аминокислоты, выращивая прямо на себе разнообразные пептидные цепочки. Ключевую роль в этом играют нестандартные нуклеотиды, встречающиеся в транспортных РНК и считающиеся реликтами РНК-мира.

Открытие показало, что миру РНК и белков мог предшествовать «РНК-пептидный мир», в котором многие функции выполнялись молекулами РНК, ковалентно соединенными с короткими пептидами. Такие молекулы должны обладать более широким репертуаром возможностей, чем обычные рибозимы. Не исключено, что обнаруженный примитивный механизм синтеза пептидов был эволюционным предшественником современного аппарата трансляции.

В обнаруженном способе синтеза пептидов пока не просматривается возможности сколько-нибудь строгого контроля аминокислотной последовательности. Механизм присоединения аминокислот к модифицированному аденозину m⁶A донора тоже по большей части остался за кадром. В принципе можно вообразить некий набор простых рибозимов — прообразов аминоацил-тРНК-синтетаз, обеспечивающий присоединение к донорам с определенной нуклеотидной последовательностью («протоантикодонам») только какой-то определенной аминокислоты. Тогда на акцепторах рядом с модифицированными уридинами mnm⁵U будут отрастать пептиды — гомополимеры той аминокислоты, которая определяется «протокодоном» — последовательностью, прилегающей к mnm⁵U. Это уже лучше, чем полностью бесконтрольный синтез.

[Серый Страж]

«Язык» шимпанзе позволяет из десятка элементов строить сотни фраз с разными смыслами
https://elementy.ru/novosti_nauki/433972/Yazyk_shimpanze_pozvolyaet_iz_desyatka_elementov_stroit_sotni_fraz_s_raznymi_smyslami

Статистический анализ почти 5000 «высказываний» взрослых диких шимпанзе из национального парка Таи показал, что наши ближайшие родственники активно используют упорядоченные последовательности («фразы») из двух-трех и более (вплоть до 10) различающихся компонентов — элементарных вокализаций, которые могут употребляться как поодиночке, так и в различных комбинациях.

Структура вокальных последовательностей далеко не случайна. К важнейшим закономерностям их формирования относятся гибкость (почти все элементы могут комбинироваться с большинством остальных), упорядоченность (одни элементы чаще встречаются в начале «фраз», другие — в конце; одни последовательности встречаются значимо чаще других и т. д.) и перегруппировка (например, устойчивые последовательности из двух элементов — биграммы — могут включаться в состав триграмм, причем комбинирование не случайно, а следует определенным правилам).

Все эти три особенности вместе до сих пор не были надежно документированы ни у одного животного, кроме человека. Результаты согласуются с гипотезой о том, что шимпанзе способны, определенным образом комбинируя 10–12 базовых вокальных элементов, сообщать сородичам сотни разных смыслов. К сожалению, до расшифровки этих смыслов еще очень далеко.

Рис. 4. Сравнение новых данных по шимпанзе с литературными данными по другим приматам. Слева — максимальная длина последовательности (число элементов в высказывании), справа — число различных комбинаций вокальных элементов. Названия певчих видов набраны сиреневым шрифтом. Видно, что по первому параметру шимпанзе уступают только чернорукому гиббону (Hylobates agilis). Но гиббон — певчий вид. Издаваемые им последовательности звуков хоть и длинные, но однообразные и, скорее всего, несут не больше информации, чем птичьи песни. По второму параметру шимпанзе с их 390 уникальными последовательностями оставили далеко позади всех остальных приматов. Но здесь нужно учитывать, что звуковая коммуникация других обезьян изучалась менее тщательно, поэтому их вокальный репертуар может быть сильно недооценен. Рисунок из обсуждаемой статьи в Communications Biology

В заключительной части статьи авторы сравнили свои результаты с литературными данными по другим приматам (рис. 4). Получилось, что, если не учитывать «певчие» виды (некоторые моногамные обезьяны поют сложные, но однообразные песни, выполняющие примерно те же функции, что у певчих птиц, некоторых китообразных и, скажем, лягушек и кузнечиков), то шимпанзе превосходят всех остальных приматов как по максимальной длине вокальных последовательностей, так и по их разнообразию.

Впрочем, этот вывод может быть в будущем пересмотрен, потому что звуковая коммуникация других обезьян не изучалась с такой тщательностью (и с таким вниманием к комбинаторному «фразообразованию»), как это сделано в обсуждаемой статье. Вполне может оказаться, что другие обезьяны, особенно человекообразные, имеют не менее развитую и сложную систему коммуникации, чем шимпанзе.

[Серый Страж]

В основе научения лежит умение нейронов выживать совместно
http://neuronovosti.ru/v-osnove-naucheniya-lezhit-umenie-nejronov-vyzhivat-sovmestno/

заведующий лабораторией  психофизиологии им. В.Б. Швыркова Института психологии РАН Юрий Александров и профессор департамента физиологии и биофизики Университета штата Нью-Йорк в Буффало Михаил Плетников  утверждают: проактивность нейронов связана с тем, что они, как и все живые организмы, стремятся выжить.
.....
Нейрон не реагирует на поступающий сигнал, входную импульсацию, а своей активностью обеспечивает необходимый ему приток веществ, в том числе нейромедиаторов.

«Когда группы специализированных нейронов работают вместе, мы действуем и получаем поведенческий результат, а нейроны — свой микрорезультат: необходимые им метаболиты.
.....
По сути своей научение — это создание общих для организма (общеорганизменных) групп метаболически кооперирующих клеток, которые обеспечивают поведение человека», — рассказывает Юрий Александров.

«Важным этапом современных системных представлений о нейроне стали представления о том, что на первом месте во временной последовательности стоит не приход импульсации к нейрону, а его собственная, направленная в будущее активность. Нейрон сам обеспечивает приток к нему активности, а не реагирует на внешнее возбуждение», — отмечает Юрий Александров.

P.S.Комментарии под спойлером:

(кликните для показа/скрытия)

Направленный потенциал активности – это и есть стремление. А направленная активность – это реализация данного стремления (реализация направленного потенциала активности). Всё это в целом (стремление, направленная активность) можно охарактеризовать понятием проактивность.

Направленность потенциала активности и самой активности следует рассматривать в контексте самосохранения/выживания. То есть, направление здесь именно: на выживание, на самосохранения, на сохранения гомеостаза...

Предлагаю сравнить некоторые высказывания.

Мои высказывания:

Живая система – это система, проявляющая в активной фазе своего существования: стремление к самосохранению и способность реализовать это стремление.

Фразы из статьи:

проактивность нейронов связана с тем, что они, как и все живые организмы, стремятся выжить

Нейрон не реагирует на поступающий сигнал, входную импульсацию, а своей активностью обеспечивает необходимый ему приток веществ, в том числе нейромедиаторов.

То есть, по своей сути (по своему смыслу), высказывания совпадают. Живое именно стремится к самосохранению и оно демонстрирует явную способность реализовать это своё стремление.

[Проходящий Кот]

https://www.youtube.com/watch?v=ZZbjjJZchfo
Интерьвью Панова о CETI.

[Серый Страж]

К сообщению:

Жизнь как многоуровневое обучение
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436306/Zhizn_kak_mnogourovnevoe_obuchenie

Вся наша жизнь — задачи по оптимизации
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436336/Vsya_nasha_zhizn_zadachi_po_optimizatsii

Разговор о новой теории, объединяющей теорию эволюции, теорию обучения и статистическую термодинамику, мы продолжаем с Михаилом Кацнельсоном, лауреатом премии Спинозы и Гамбургской премии по теоретической физике, профессором теории конденсированного состояния Университета Радбода (Неймеген, Нидерланды), членом Королевской академии наук и искусств Нидерландов и Европейской академии. Беседовала Наталия Демина.

Есть формальное определение жизни NASA, которое, видимо, они придумали, чтобы определять живые или неживые организмы на других планетах: живые системы — системы химические, подверженные дарвиновской эволюции. Химические — потому что, скажем, компьютерные программы тоже в какой-то степени подвержены дарвиновской эволюции, но живыми мы их считать пока не готовы. То есть дарвиновский отбор — совершенно фундаментальная вещь, плохо встраивающаяся в физику, потому что это не произвольный перебор, не случайные процессы, и это — те самые вопросы, по которым между физиками и биологами есть абсолютно фундаментальное непонимание.

Вдруг нам как-то стало очевидно, что во Вселенной, в которой существенную роль играли бы неперенормируемые взаимодействия, жизнь была бы невозможна — выживание по Дарвину было бы невозможно. Что значит неперенормируемость? Это значит, что какая-то очень существенная, жизненно важная для процессов нашего масштаба информация сидит на самых маленьких временах и длинах, на планковских масштабах и, грубо говоря, всё, что происходит на планковских масштабах, важно в мире вокруг нас.

Например, в одной из наших статей в PNAS [5] мы утверждали, что решающий фактор при возникновении биологической сложности — фрустрации, конкурирующие взаимодействия. Это очень естественно встроилось в нейросетевую идеологию.

Еще у нас была статья с математиком Юрой Бахтиным [6], в которой обсуждалось следствие того факта, что биологические системы, с которыми мы имеем дело, — результат миллиардолетней эволюции и они уже очень хорошо оптимизированы. Речь идет об оптимизации уже почти оптимизированных систем.

есть альтернативная формулировка: вместо того чтобы описывать процесс шаг за шагом, как предполагается в дифференциальных уравнениях, можно делать утверждение об оптимальности какого-то функционала, который есть действие (принцип наименьшего действия).

Но мир таков. На самом деле вариационные принципы пронизывают физику и, как мы думаем, всю науку сверху донизу. Вариационный принцип лежит также в основе эволюционной биологии (оптимизация fitness — приспособленности); fitness является вполне конкретной математической величиной, тем, что называется мальтузианской приспособленностью (Malthusian fitness — скорость репликации минус средняя скорость репликации).

Эволюция идет таким образом, чтобы максимально оптимизировать эту приспособленность.

В одной из наших с Юрой и Женей предыдущих работ [5] мы подчеркивали решающую роль фрустраций, конкурирующих взаимодействий, появления биологической сложности. Мы существуем на разных уровнях — состоим из клеток, клетки объединяются в ткани, которые объединяются в целый организм; более того, мы — часть социальных систем и т. д. Оптимизационные требования на разных уровнях разные, и иногда возникают противоречия. Простейший и довольно грустный пример — то, к чему стремится индивидуальная клетка: чтобы всё было лучше для нее, она стремится быть бессмертной, неограниченно делиться, тем самым решая свою оптимизационную задачу.

Но вот если чуть-чуть сменить терминологию и говорить не о групповом отборе конкретно, а об отборе многоуровневом, то я бы сказал, что это — концепция совершенно правильная и нужная.

Когда мы оптимизируем сложную систему, то неизбежно сталкиваемся с противоречиями между локальными и глобальными оптимизационными задачами. Другая очень важная мысль: противоречивая оптимизация связана не только с разными пространственными масштабами организации, но и с разными временными масштабами. Грубо говоря, задача краткосрочной оптимизации входит в противоречие с задачами оптимизации долгосрочной.

Мы хотим сказать, что это — общее характерное свойство нейросетей. В них неизбежно, постоянно будет возникать конфликт между оптимизацией этой loss function для небольшой группы нейронов и для нейросети в целом.

[Серый Страж]

К сообщению:

Могли ли нейротрансмиттеры создать нервную систему в качестве эволюционного ответа на повреждение?
https://elementy.ru/novosti_nauki/433837/Mogli_li_neyrotransmittery_sozdat_nervnuyu_sistemu_v_kachestve_evolyutsionnogo_otveta_na_povrezhdenie

Почему нейроны такие разные?
http://neuronovosti.ru/pochemu-nejrony-takie-raznye/

Постулаты гипотезы нейрональной полигении

В 1980-х Леонид Мороз, работая в Москве вместе с Дмитрием Сахаровым, перенял идеи отечественной школы, которые продолжил развивать после переезда в США. В рассматриваемой нами работе, он подводит итог своих многолетних исследований и выдвигает постулаты полигенного происхождения нервных клеток.

1)У ранних многоклеточных организмов нейроны возникли из генетически различных секреторных клеток, которые использовали множество медиаторов для связи и интеграции поведения без синапсов.
 
Такой тип нервной системы имеют и ныне живущие организмы: губки (Porifera) и пластинчатые (Placozoa). Разнообразие медиаторов и их рецепторов предшествовало возникновению нервных систем. Привлечение классических медиаторов и (нейро)пептидов для контроля раннего развития может отражать наследственные донейронные интегративные функции этих межклеточных сигнальных молекул (рис. 1).


Рисунок 1. Объемная передача у пластинчатых (Placozoa) как гипотетическая предковая модель химической поведенческой интеграции без синапсов

2)С точки зрения эволюции нейрон – это функциональная (не генетическая) категория. Если бы нейрон являлся генетической категорией, то это бы подразумевало, что все нервные клетки имеют одного общего предка. Отсюда бы следовало, что нервные системы всех организмов являются гомологичными. Напротив, понимание нейрона как функциональной категории свидетельствует о том, что нервные системы ныне живущих организмов являются аналогами, сформировавшимися в результате конвергентной эволюции. Причинами этой аналогии могут быть сходные химические и физиологические ограничения, в условиях которых происходили эволюционные процессы. Однако в пределах определенных таксономических единиц, таких как классы, подклассы, порядки, семейства и роды, гомологи также имеют место быть (рис. 2).
 

Рисунок 2. Множественное происхождение нейронов у трех основных отрядов многоклеточных (Metazoa) и секреторных клеток у Пластинчатых (Placozoa)

3)Нейроны ныне живущих организмов представляют собой поляризованные секреторные клетки, участвующие в реализации активного направленного поведения путем выделения более, чем одного нейромедиатора: обычно 2-5 пептидных и одного низкомолекулярного. Эти особенности позволяют нейронам передавать сигналы, главным образом химические, не затрагивая близлежащие клетки.

4)Предковой формой межклеточной нейрональной коммуникации была объемная, или паракринная, секреция, для осуществления которой не требовалось наличие синапсов. Направленность передачи сигналов достигалась наличием специфичных рецепторов на клетках-реципиентах, а также диффузионными/микроанатомическими ограничениями для распространения медиаторов.

5)В процессе эволюции синапсы, как и нейроны, возникали независимо в различных линиях животных. Древние нервные системы не имели синапсов, не смотря на наличие у них множества сигнальных молекул (медиаторов и секреторных пептидов) и рецепторов к этим молекулам. Эти сигнальные молекулы формировали своего рода хемоконнектом, обеспечивающий скоординированную работу нейронов и позволяющий им осуществлять стереотипное и выученное поведение.

6) Первые нервные клетки в основном были генетически различными из-за их генеалогии. Можно проследить это до предка всех многоклеточных животных (Urmetazoan). А последующая функциональная спецификация в разных клеточных линиях является результатом параллельных эволюционных процессов.

7)Каждая нервная система химически и генетически химерна. Некоторые линии нейронов были утрачены в процессе эволюции, однако основные регуляторные элементы генома (транскрипционные факторы, энхансеры и т.д.) сохранились в ныне существующих нервных системах. Большинство ганглиев у беспозвоночных, а также нейронных сетей и ансамблей состоят из клеточных линий, имеющих различное происхождение. Кроме того, нейроны способны формироваться из различных зародышевых листков (экто-, энто- и мезодермы).
 
8 )Медиаторы являются многоуровневыми интеграторами поведения, поскольку они способны действовать как в пределах синаптической щели, так и за ее пределами. Особенно хорошо это прослеживается у беспозвоночных. Так, нервная клетка, имеющая несколько синаптических окончаний, может иметь различные способы его выделения. Например, она может одним синапсом выделять нейромедиатор в гемолимфу (т.е. системно), другим окончанием действовать паракринно (на соседние клетки), а третьим подходить к мышцам и образовывать нервно-мышечный синапс. Таким образом, нейроны кодируют не просто возбуждение и торможение, а сложные интегративные физиологические и поведенческие функции.
 
9)Медиаторы создали нервную систему (Moroz и др., 2021). Почти в каждой нервной системе имеется более 20 низкомолекулярных и более 100 пептидных передатчиков. В различных группах животных их баланс уникален. Таким образом, изменение соотношения медиаторов позволяет эффективно регулировать поведение, а также может являться толчком для дальнейших эволюционных изменений.
 
10)Предковая несинаптическая передача не исчезла в процессе эволюции, а сохранилась в форме паракринной (объемной) передачи сигналов.