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

[Серый Страж]

станет экономичной заменой традиционной кремниевой логики.

а мне все казалось, что логика - штука независимая от материала (кремний, белок, чугун и тэпэ)...

Предполагаю, что в данном контексте, понятие "логика" использовалось как некий тип/вид/способ физической реализации логических элементов (что-то вроде нестрогого обобщающего понятия).

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B

Физические реализации одной и той же логической функции, а также обозначения для истины и лжи, в разных системах электронных и неэлектронных элементов отличаются друг от друга.
.....
Логические элементы подразделяются и по типу использованных в них электронных элементов. Наибольшее применение в настоящее время находят следующие логические элементы:
РТЛ (резисторно-транзисторная логика)
ДТЛ (диодно-транзисторная логика)
ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика)
.....
КМОП (логика на основе комплементарных ключей на МОП транзисторах).
ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика).

То есть, под "кремниевой логикой" подразумевается совокупность реализаций, которые можно осуществить именно на кристаллах кремния. Так понимаю, что на основе ДНК реализация будет отличаться.

Ну, это я так думаю...

[Combinator]

Но вот у позвоночных действительно эпизодов ГПГ до сего дня не выявлено.

Не совсем так, некоторые гены те же млеки, например, видимо, позаимствовали у вирусов: https://elementy.ru/novosti_nauki/165048/Drevnie_mlekopitayushchie_zarazilis_platsentoy

[Rattus]

некоторые гены те же млеки, например, видимо, позаимствовали у вирусов

Настоящий ГПГ - это перенос генов клеточного организма клеточному же. А что практически все группы организмов получают вирусные гены от вирусов же - давно известный факт.

[Combinator]

некоторые гены те же млеки, например, видимо, позаимствовали у вирусов

Настоящий ГПГ - это перенос генов клеточного организма клеточному же. А что практически все группы организмов получают вирусные гены от вирусов же - давно известный факт.

Напрямую гены горизонтально практически никогда не передаются, только посредством вирусов. Но по факту это именно передача от клеточного носителя к другому клеточному через промежуточный носитель, и у млеков она тоже встречается, см., например https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-018-1456-7

[loky1109]

Напрямую гены горизонтально практически никогда не передаются, только посредством вирусов.

Не совсем верно.
Как минимум есть тихоходки и Elysia chlorotica. Это только первое пришедшее в голову.

[Combinator]

Напрямую гены горизонтально практически никогда не передаются, только посредством вирусов.

Не совсем верно.
Как минимум есть тихоходки и Elysia chlorotica. Это только первое пришедшее в голову.

Хотелось бы ссылку на пруф, что тихоходки получили некоторые гены напрямую от других клеточных организмов.

[Серый Страж]

Кеа оказались наивными реалистами
https://nplus1.ru/news/2021/10/05/nestor-notabilis-naive-realists

Новозеландские попугаи кеа не увидели разницы между реальностью и виртуальным миром. Орнитологи экспериментально доказали, что для этих птиц объекты, которые они видят на экране, являются частью реального мира. Так, кеа верят, что виртуальный шарик может оказаться в реальном ящичке. Авторы отмечают, что многие эксперименты по изучению интеллекта животных построены на идее, что те являются наивными реалистами, однако найти убедительные доказательства в пользу этого предположения удалось только сейчас. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Biology Letters.

Зоологи все чаще используют в экспериментах по изучению интеллекта животных различные экраны, в том числе сенсорные. При этом исследователи обычно считают испытуемых наивными реалистами, для которых предметы вокруг них и изображения на экране принадлежат к одному и тому же миру. Впрочем, возможно, такой взгляд не всегда верен. На это указывают результаты эксперимента, согласно которым человеческие дети уже в девятнадцать месяцев осознают разницу между реальным и виртуальным мирами. Учитывая, что интеллектуальный уровень некоторых животных не ниже, чем у детей такого возраста, они тоже вполне могут не быть наивными реалистами.

[Серый Страж]

У губок найдены вероятные эволюционные предшественники нейронов и миоцитов
https://elementy.ru/novosti_nauki/433891/U_gubok_naydeny_veroyatnye_evolyutsionnye_predshestvenniki_neyronov_i_miotsitov

Губки — одни из самых просто устроенных животных. У них нет ни тканей, ни органов, а есть лишь несколько типов клеток, различающихся по строению и функциям. Секвенирование РНК из тысяч индивидуальных клеток пресноводной губки-бадяги (Spongilla lacustris) с последующим сравнением профилей экспрессии (наборов работающих генов) позволило выделить 18 типов клеток, пять из которых описаны впервые. Разнообразие клеток имеет выраженную древовидную структуру: все типы клеток группируются в четыре семейства, что, возможно, отражает их эволюционную историю (можно допустить, что каждое семейство произошло путем последовательной дифференциации от одного исходного типа клеток). Некоторые типы клеток губки по своему строению, набору экспрессирующихся генов и функциям напоминают мышечные и нервные клетки более сложных животных (Eumetazoa). Их дальнейшее изучение должно пролить свет на происхождение нервной системы и мышц эуметазоев.

В ближайшем будущем, возможно, мы узнаем и о результатах аналогичного исследования пластинчатых: по слухам, авторы обсуждаемой статьи уже работают над этим. У трихоплакса тоже нет нервной системы, но у него, в отличие от губок, есть довольно сложное поведение, на которое можно влиять, добавляя в воду нейротрансмиттеры высших животных. По-видимому, скоро мы узнаем новые факты, проливающие свет на происхождение нервной системы.

[Серый Страж]

Речь и орудийная деятельность контролируются единым центром в базальных ядрах
https://elementy.ru/novosti_nauki/433897/Rech_i_orudiynaya_deyatelnost_kontroliruyutsya_edinym_tsentrom_v_bazalnykh_yadrakh

Недавнее исследование отпечатков мозга на черепных коробках ранних представителей людей говорит о том, что рост мозга начался раньше, чем его структурные перестройки (M. S. Ponce de León et al., 2021. The primitive brain of early Homo). Эти перестройки связаны, по-видимому, с реорганизацией отделов, отвечающих за социальные функции, орудийную и лингвистическую деятельность человека. Они начались, судя по изученным черепам, 1,5–1,7 млн лет назад. Теперь ученые доказывают наличие общей нейронной основы для манипуляции орудиями и построения сложных синтаксических структур. Оба этих вывода поддерживают гипотезу о происхождении языка в связи со становлением орудийной деятельности. Рисунок с сайта the-scientist.com

Европейские нейрофизиологи изучали, какие нервные центры мозга активируются при решении лингвистических тестов и при орудийной деятельности. Они обнаружили заметное перекрывание активных зон при выполнении заданий этих двух типов: общие зоны располагаются в базальных ядрах переднего мозга. В экспериментах по обучению удалось подтвердить, что лингвистическая и орудийная функции не просто занимают общее пространство в мозге, но и координируются какими-то общими нейронными контурами.

Об этом свидетельствует эффект переноса при обучении: тренировка орудийной функции вызывает улучшение результатов по лингвистике, и наоборот — лингвистическая тренировка ведет к увеличению ловкости в манипуляции орудиями. Общая нейробиологическая основа в данном случае говорит в пользу коэволюции в становлении языка и орудийной деятельности.

После статистической обработки результатов выполнения тестов удалось показать с учетом контролей, что у испытуемых и вправду задания выполняются лучше после комплементарной тренировки, чем до нее. Иными словами, ученые зарегистрировали двунаправленный эффект переноса: от орудийной деятельности к лингвистической и в обратном направлении.

Эффект переноса интересен сам по себе — не так уж часто нейробиологам удавалось его зарегистрировать. Но в данном случае он важен и с точки зрения понимания эволюции языка. Если у этих двух функций есть общая нейробиологическая база с общими нейронными контурами — в базальных ганглиях и, возможно, где-то еще, — то они должны были эволюционировать взаимосвязано. Развитие одной неизбежно должно было в той или иной мере привести к развитию другой.

[Серый Страж]

Создана первая искусственная геномная ДНК
https://ria.ru/20211119/dnk-1759882833.html

Японские биологи создали первую искусственную геномную ДНК, которая может воспроизводиться и развиваться вне клетки. Ученые смогли запустить процесс экспрессии генов и внеклеточную репликацию в ДНК, созданной в бесклеточной системе из нуклеиновых кислот и белков. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Synthetic Biology.

Чтобы обойти эту проблему, ученые из Токийского университета во главе с профессором Норикадзу Ичихаши (Norikazu Ichihashi) вместо сложного механизма репликации ДНК, используемого живыми организмами, который требует большого количества генов, создали искусственную систему репликации всего с двумя генами — фермента репликации ДНК Phi29 и Cre-рекомбиназы. Авторы предположили, что эти два белка будут хорошо функционировать при низких концентрациях и смогут экспрессироваться в достаточных количествах даже в существующих бесклеточных системах трансляции.

Они создали такую бесклеточную систему транскрипции-трансляции, в которой им удалось транслировать гены в белки и реплицировать исходную кольцевую ДНК с помощью кольцевой ДНК, несущей два гена, необходимых для репликации. Более того, они успешно улучшили исходную ДНК, увеличив эффективность ее репликации в десять раз. Запущенный учеными цикл репликации ДНК продолжался в течение 60 дней.

[Rattus]

Японские биологи создали первую искусственную геномную ДНК, которая может воспроизводиться и развиваться вне клетки.
...искусственную систему репликации всего с двумя генами

Снова "Учёные вылечили рак и путешествуют во времени". Ясно.
Чтобы синтезировать белок, закодированный в этих самых генах нужно ещё за три десятка генов аппарата трансляции: большой и малой субъединиц рибосомной РНК, её белков, двух десятков транспортных РНК и аминоацил-тРНК синтетазы, пришивающие к их хвостам соответствующие аминокислоты. В бесклеточной системе всё это есть по умолчанию и не реплицируется в этом экперименте.

[Maki]

Откопали ещё немного денисовцев, да ещё с каменными орудиями.

Недавно еще 3 фрагмента окаменелостей были обнаружены специалистами в Денисовой пещере. Ученые считают, что им примерно 200 тысяч лет, что делает их самыми старыми артефактами, принадлежащими к роду денисовцев, которые когда-либо были обнаружены. Раньше самые старые известные денисовские образцы имели возраст от 122 тысяч до 194 тысяч лет.

Будем ждать настоящих новостей...))

[Серый Страж]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 217: технологии стирания памяти, часть 1. Что такое CALI?
http://neuronovosti.ru/natsci217-1-cali/

В ноябрьском выпуске журнала Science вышла статья ученых из Японии. Статья настолько насыщенная, что для того, чтобы пересказать ее содержание, понадобилось разделить ее на две самостоятельные новости. В первой части мы расскажем  о том, как ученые применили технологию под названием CALI (Chromophore-assisted light inactivation) для стирания эпизодической памяти. Объясним, как эта технология работает на уровне нейронов.

Все это доказало, что технология CALI может успешно применяться для стирания следов памяти. Она имеет конкретные временные рамки, воздействует только на определенные нейроны (содержащие комплекс CFL-SN) и успешно обращает потенциацию, возвращая дендритный шипик к исходному размеру. Важно отметить, что при этом в будущем дендритный шипик сохранял способность к потенциации. То есть эффект от CALI не убивает возможность нейрона к обучению, а лишь стирает запись о текущем событии.

Во второй части статьи ученые применили технологию CALI чтобы понять, как формируется эпизодическая память у мышей. Об этом мы расскажем во второй части.

[Серый Страж]

К сообщению:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1698.msg5491398.html#msg5491398

Та же самая новость в подаче другого ресурса.

Искусственный геном из двух генов успешно самовоспроизводится и эволюционирует
https://elementy.ru/novosti_nauki/433906/Iskusstvennyy_genom_iz_dvukh_genov_uspeshno_samovosproizvoditsya_i_evolyutsioniruet

Японским ученым удалось создать предельно простую систему, воспроизводящую некоторые базовые свойства клеточной жизни — способность к самовоспроизводству и эволюции на основе дарвиновского механизма отбора. В этой системе присутствует искусственный «геном» (кольцевая ДНК), который размножается посредством репликации и рекомбинации. «Геном» содержит гены, которые кодируют ферменты, обеспечивающие эти два процесса (ДНК полимеразу фага phi29 и рекомбиназу Cre).

Транскрипция и трансляция этих генов осуществляется готовым коктейлем ферментов и низкомолекулярных соединений, добавляемым в систему в каждом раунде репликации. Реакции протекают в искусственно формируемых микрокомпартментах — капельках водно-масляной эмульсии, что обеспечивает необходимое условие для конкуренции и адаптивной эволюции «генома». Мутации, накопившиеся в кодирующих и некодирующих участках «генома» за 30 раундов (поколений) самовоспроизводства, повысили эффективность репликации в системе за счет нескольких установленных в ходе исследования механизмов.

От одного гена к двум, а там будет видно…

Ну что же — все работает. Но что, если сделать еще один шаг в сторону повышения автономности системы: не добавлять рекомбиназу в виде очищенного белка, а включить ген этого фермента в сам реплицируемый геном? Ответ на этот вопрос как раз и стал основой для обсуждаемой статьи.

Конечно же, эта система еще сильно не дотягивает до того, чтобы представлять собой действительно некоторую форму «жизни». Помимо того, что для ее автономной работы не хватает большого количества необходимых белков, которые синтезировались бы внутри системы, здесь нет и намека на способность самостоятельно расти и делиться (формировать новые компартменты), осуществлять полноценный метаболизм (подразумевающий, в частности, активное введение определенных веществ внутрь клеток-компартментов и выведение других во внешнюю среду против градиента концентрации) и саморегуляцию. Но каждое из обозначенных выше свойств живого ученые постепенно учатся воссоздавать в искусственных биохимических системах, — эти работы ведутся многими лабораториями в разных странах. И все более реалистичным представляется, в свете последних достижений, сценарий появления в один прекрасный день новой «жизни из пробирки», эволюционно не связанной с LUCA — общим клеточным предком всех нынешних обитателей Земли.

P.S. О повышении автономности живых систем упоминал здесь (там целый гипотетический сценарий представил): 
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg218092.html#msg218092

Степень автономности системы коррелирует со степенью «живости» (и даже, со степенью разумности) этой системы. Следует заметить, что автономность системы рассматривается по отношению к среде обитания (ближайшей и текущей). То есть, система более автономна именно к ближайшей/текущей среде обитания, а не вообще к среде обитания (живая система включена в среду обитания). По проявляемой степени автономности системы от среды мы разграничиваем живое и косное.

[Серый Страж]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 217: технологии стирания памяти, часть 2. Как работает эпизодическая память?
http://neuronovosti.ru/naturesci-217-2-cali/

Это вторая часть большой нейроновости, которая описывает результаты статьи ученых из Японии. Благодаря технологии CALI ученые смогли продемонстрировать этапы формирования эпизодической памяти. Они показали, что ее зарождение происходит в гиппокампе, активно идет в момент сна с помощью повторного проигрывания запоминаемого события и затем окончательно стабилизируется уже в новой коре. Известные идеи получили свое подтверждение.

По сути ученые подтвердили уже известные факты о памяти с помощью новой технологии. CALI успешно тормозила раннюю стадию долговременной потенциации.

Ученые показали, что существует два этапа долговременной потенциации в гиппокампе: онлайн и оффлайн. Первая способствует появлению отдельных групп нейронов, кодирующих конкретное событие. Вторая — вовлекает в синхронную активность дополнительные нейроны, что способствует упрочнению следа памяти.

Третья стадия происходит уже в новой коре. Переход воспоминания в неокортекс начинается во время сна на следующий день. В этот момент долговременная потенциация в гиппокампе исчезает, а энграмма появляется в коре (ACC). При том характерная для кодируемого события нейрональная активность тоже мигрирует в новую кору: мозг словно постоянно повторяет информацию. Это приводит к окончательной консолидации памяти.

[Серый Страж]

Удалось увидеть, как в мозжечке личинок данио-рерио строятся модели взаимодействия тела с внешним миром
https://elementy.ru/novosti_nauki/433910/Udalos_uvidet_kak_v_mozzhechke_lichinok_danio_rerio_stroyatsya_modeli_vzaimodeystviya_tela_s_vneshnim_mirom

Если посчитать нейроны в разных отделах мозга, то результат получится неожиданным. Окажется, что в сравнительно небольшом выросте заднего мозга — мозжечке — содержится больше нейронов, чем во всей остальной нервной системе! Наиболее убедительное объяснение этому состоит в том, что в хитросплетениях нейронных связей мозжечка закодированы внутренние модели всего, с чем сталкивается двигательная система организма в течение жизни. Пример такой модели: если напрячь бицепс, то рука согнется. Этот кажущийся самоочевидным факт — на самом деле знание (то есть модель), полученное с опытом. Поскольку таких моделей нужно бесчисленное множество, то и нейронов, лежащих в основе этих моделей, должно быть очень много.

Группа нейробиологов из Института Нейробиологии Макса Планка в Мюнхене поставила перед собой цель подтвердить или опровергнуть эту гипотезу о внутренних моделях в мозжечке. Для этого ученые поместили крошечных личинок рыбок Danio rerio в виртуальную реальность, где они выполняли двигательную задачу, для которой требуется мозжечок. Эти личинки настолько маленькие, что они целиком умещаются под объективом микроскопа. А значит, можно наблюдать активность всех нейронов в мозге, пока рыбки выполняют свою задачу.

Авторам удалось увидеть — в прямом смысле этого слова — признаки существования внутренних моделей в нейронной активности мозжечка. Поскольку личинки находились на очень раннем этапе развития (как онто-, так и филогенетически), результаты указывают на то, что внутренние модели — это первичная и самая древняя функция мозжечка, в свете которой и следует рассматривать эту структуру мозга.

[Серый Страж]

Стимулом для появления многоклеточной жизни на Земле мог стать дефицит биодоступного железа
https://elementy.ru/novosti_nauki/433920/Stimulom_dlya_poyavleniya_mnogokletochnoy_zhizni_na_Zemle_mog_stat_defitsit_biodostupnogo_zheleza

Рис. 3. Варианты адаптации одноклеточных к низкой доступности железа. А (простые механизмы) — конкурентное (competition), обманное (cheating) и кооперативное (co-operation) поведение. Секреция сидерофоров позволяет получать железо из минерализованных источников, но также приводит к сложным взаимодействиям между бактериальными клетками и видами, что может способствовать генетической изменчивости. В (сложные механизмы) — эндосимбиоз и появление клеток с митохондриями (endosymbiosis), фагоцитоз или хищничество (phagocytosis), инфекция (infection), многоклеточность, обеспечивающая запуск рециклинга железа (multicellularity). Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Увеличение содержания кислорода в морской воде и атмосфере само по себе никак не способствовало развитию многоклеточности. Объединение клеток в многоклеточные агрегаты, действующие как единый организм, нужно было прежде всего для более эффективного использования дефицитных питательных веществ, таких как железо, сера или фосфор (о проблеме биодоступного фосфора на ранней Земле см. новости Жизнь на Земле могла возникнуть в щелочных озерах с высоким содержанием фосфора, «Элементы», 13.01.2020 и Накоплению биодоступного фосфора на ранней Земле способствовали удары молний, «Элементы», 31.03.2021). Внутри многоклеточных агрегатов эти вещества могли использоваться многократно, переходя от умирающих клеток к вновь образующимся. Такой механизм рециклинга давал многоклеточным организмам существенные преимущества перед одноклеточными.

[Серый Страж]

Замена небольшого участка генома на синонимичный заставляет бактерию иначе решать ту же эволюционную задачу
https://elementy.ru/novosti_nauki/433922/Zamena_nebolshogo_uchastka_genoma_na_sinonimichnyy_zastavlyaet_bakteriyu_inache_reshat_tu_zhe_evolyutsionnuyu_zadachu

Биологическая эволюция базируется на двух основных процессах: мутационной изменчивости и естественном отборе. Мутационная изменчивость выступает в роли поставщика эволюционного материала, производя случайным образом разные мутации, из которых отбор сохраняет лишь полезные. Таким образом, согласно общепринятому представлению, именно отбор выполняет направляющую роль в эволюции и именно от него зависит, какими окажутся генотипы потомков, после того как в ряду поколений организмы адаптировались к какому-то новому неблагоприятному фактору среды.

Однако ученые из Великобритании, работая с двумя близкими, но немного разными штаммами бактерии Pseudomonas fluorescens с искусственно поломанной системой формирования жгутиков, показали, что сам процесс мутагенеза может иметь весьма закономерный характер и оказывается порой не менее значимым в предопределении конечного генофонда эволюционирующей и адаптирующейся популяции, чем фактор отбора. Спектры новообретенных мутаций, позволивших бактериям заново получить рабочий жгутик, оказались для разных штаммов разными, но хорошо воспроизводились в повторных экспериментах. А перестановка небольшого фрагмента ДНК между штаммами заставляла их переключаться с одного эволюционного пути на другой.

В английском языке для описания способности организма быстрее или медленнее формировать новые адаптации используют специальный термин evolvability. В русском языке для этого понятия, к сожалению, пока нет удобного эквивалента. Изучение факторов, благодаря которым у разных видов живых существ разная evolvability, — одно из горячих направлений в современной эволюционной биологии, в котором пока много открытых очень интересных вопросов. В частности, было бы здорово понять, могут ли эволюция и необходимость адаптации к часто меняющимся факторам среды содействовать формированию таких структурных особенностей молекул ДНК, которые повышают эту самую способность быстро производить новые адаптации (evolution of evolvability).

[Серый Страж]

Чем важнее ген, тем реже он мутирует
https://elementy.ru/novosti_nauki/433924/Chem_vazhnee_gen_tem_rezhe_on_mutiruet

Изучение большого массива данных по мутагенезу у модельного растения Arabidopsis thaliana показало, что в разных участках генома мутации возникают с разной частотой.

Темп мутагенеза можно предсказать по эпигенетическим признакам, таким как уровень метилирования ДНК, открытость хроматина и модификации гистонов. Распределение этих эпигенетических меток, в свою очередь, зависит от функциональной нагрузки участков ДНК. В результате получается, что частота возникновения новых мутаций связана обратной зависимостью с функциональной важностью данного участка генома и с силой действующего на него очищающего отбора. Иначе говоря, в наиболее важных участках новые мутации не только активнее вычищаются отбором, но и реже возникают.

В частности, темп мутагенеза ниже внутри генов по сравнению с внешними (нетранскрибируемыми) областями и в жизненно важных генах, работающих постоянно, по сравнению с теми, что используются лишь эпизодически (например, включаются в ответ на какие-то внешние стимулы). По-видимому, в ходе эволюции у некоторых организмов под действием отбора развились молекулярные механизмы, снижающие частоту мутаций в наиболее важных частях генома. В основе их работы лежит привлечение ферментов репарации и других факторов, защищающих ДНК от повреждений, к определенным эпигенетическим меткам.

Исследование показало, что неслучайный мутагенез играет важную роль в эволюции геномов. Некоторые характерные особенности молекулярной эволюции, которые обычно объясняют действием отбора (например, ускоренное накопление различий в менее важных участках генома), на самом деле во многом объясняются неслучайным мутагенезом. Который, впрочем, сам является результатом эволюции под действием отбора.

[Серый Страж]

Вода из ядра
https://www.nkj.ru/news/43305/

P.S. Такая вот гипотеза имеет место быть...