Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

"Современная биология"

Здравствуйте, я всё ещё здесь :)

Уже в эту субботу начинается мой маленький курс «Современная биология», в котором я хочу попробовать рассказать об очень-очень важных вещах в биологии, которых нет в школьной программе. Всего будет семь занятий, каждое посвящено какой-то одной теме.
Первое — про общий подход; про то, почему можно вызубрить весь учебник и при этом ничего не понять; про центральные системообразующие идеи и методологический фундамент.
Второе — про современную систематику. Которая на самом деле совсем-совсем не такая, как в школе; о том, почему саговая пальма — не пальма, а большая панда — не панда. Ну и, конечно, динозавры не вымерли.
Третье — про молекулярную биологию и её роль в нынешней биологии. О том, какой это реально огромный кусок современной науки; и о том, чего ей порождено такого, чего в «классической» биологии сроду не было.
Четвёртое — про клетки. Клетки прокариотические и эукариотические. Про то, почему клетку на самом деле считают элементарной единицей живого; и как на самом деле эукариотам удаётся быть эукариотами, а не какими-то там прокариотами.
Пятое — про происхождение жизни. В школьных учебниках на этот счёт написано что-то совершенно дремучее, — ну не то, чтобы неправильное, а просто немного не по делу. Если исходить из сути вопроса, как он понимается сейчас. А ведь на этот счёт сейчас есть кое-что интересное.
Шестое — про происхождение и эволюцию человека. Как и предыдущий, этот раздел очень сильно страдает тем, что в школьных учебниках переписывается одно о и то же уже много десятилетий. И тем обиднее, что в этой сфере на самом деле много новых интересных находок и теорий.
И седьмое — про устройство и работу нашего мозга. И обойдёмся на этот раз без теории Павлова — не потому, что она чем-то плоха, а потому, что про неё и так все знают.
Курс будет очень сырой, наверное, так что если кто вдруг — буду признателен за любую обратную связь.

https://foxford.ru/courses/2788/landing

Лекция




Базовые сведения об эволюционной биологии всем нам известны как минимум из школьных учебников. Разные формы клюва у дарвиновых вьюрков, и форма черепа неандертальцев, и рудименты таза у кита… Но современная наука об эволюции располагает ещё огромным арсеналом средств, обретённых в последние десятилетия. О действии естественного отбора можно судить по проценту несинонимичных замен, самые надёжные свидетельства о степени родства разных видов получаются опять же на основе анализа специальных маркеров в их ДНК, и даже про общего предка всего живого проще всего говорить, имея в виду его геном. Поговорим о том, какие главные идеи и возможности лежат в основе методов современной эволюционной биологии.

Лекция в "Кочерге"




Альтруизм с точки зрения эволюции: баг или фича?

Утверждение 1: В основе механизма эволюции лежит дарвиновское «выживание наиболее приспособленного». Да, можете проверить, современная наука считает именно так.

Утверждение 2: Альтруизм существует. И он широко распространён в природе. В смысле да — инстинктивное (т. е. наследственно обусловленное) поведение, направленное на увеличение чужой индивидуальной приспособленности в ущерб собственной.

НО КАК???

Отмашку к началу эпических батлов об эволюционных механизмах возникновения альтруизма дал сам Дарвин, высказавшийся на этот счёт довольно туманно. И уже в девятнадцатом веке Пётр Кропоткин яростно спорит с «бульдогом Дарвина» Томасом Гексли, противопоставляя идее об эволюции как «войне каждого против всех» свою «взаимопомощь как фактор эволюции». В двадцатом веке появляется классическая этология — и Конрад Лоренц пишет об инстинктах на «благо вида», о котором столь неосторожно упоминал Дарвин. Винн-Эдвардс формулирует теорию «группового отбора» и «узаконивает» альтруизм в эволюции. Но практически сразу после этого появляется теория родственного отбора, и Ричард Докинз (по аналогии с Гексли прозванный «ротвейлером Дарвина») обрушивается на групповой отбор, не оставив от него, кажется, камня на камне. Джордж Прайс выводит уравнение, математически доказывающее, что альтруизм — это завуалированный эгоизм, и кончает самоубийством. Так что же, все окончательно решено? Не совсем; уже в двадцать первом веке Эдвард Уилсон, крупнейшая фигура эволюционной этологии и создатель «социобиологии», продолжает оппонировать Докинзу и отстаивать возможность группового отбора.

https://kocherga-club.ru/#schedule
https://kocherga.timepad.ru/event/923055/

По ту сторону решётки

Что может быть проще, чем задачи по генетике? Если, конечно, понимать, как их решать. К сожалению, за словом «понимаю» слишком часто стоит привычка совершать какие-то псевдомагические действия, совершенно не вникая в их смысл. К такого рода псевдомагическим действиям относится рисование так называемой решётки Пеннета — замечательный лайфхак, делающий решение многих задач простым и наглядным. Одна беда — если «разрешать» решётке решать задачу за тебя, последствия могут быть непредсказуемыми. Там же как — надо что-то такое нарисовать, а потом просто пересчитать нужные клеточки. Я помню, когда я учился в первом классе, мы пользовались счётными палочками. Это чтобы посчитать что-нибудь. Дают тебе пример: сколько будет 3+3? Берёшь такой, отсчитываешь: раз, два, три палочки. Потом добавляешь к ним ещё: раз, два, три палочки. И пересчитываешь, сколько получилось: раз, два, три, четыре, пять, шесть палочек. Хотя во втором классе так делать уже как-то неприлично. Почему же в генетике это делают и в одиннадцатом, пальцем пересчитывая нарисованные клеточки? Самое простое и неприятное, что при этом может произойти — можно просто ошибиться при таком пересчёте. Если клеточек много, да ещё и нарисована решётка не очень аккуратно, люди ошибаются очень часто. Получил неправильный ответ — и не знаешь, что он неправильный. Обидно.



Какова на самом деле логика, которую использует решётка? Например, на приведённой картинке, которая есть в каждом учебнике и иллюстрирует вывод третьего закона Менделя. Каким образом можно узнать, какова будет частота в потомстве двух родителей-дигетерозигот (AaBb x AaBb) генотипа aabb (зелёные морщинистые семена)? Для того, чтобы получился потомок aabb нужно, чтобы гамета ab встретилась с гаметой ab. Каждый из четырёх типов гамет у каждого родителя равновероятен, и вероятность эта составляет 1/4. То есть с вероятностью 1/4 появляется «нужная» яйцеклетка, и в 1/4 из них нам «повезёт» и со сперматозоидом тоже. Вероятность такого совпадения составляет 1/16, это и есть частота генотипа aabb. Так вычисляется вероятность каждого из вариантов встречи гамет, то есть каждой клеточки в решётке. «Озвучивая» для себя эту логику, мы следуем очень хорошему правилу — цифры в ответе всегда должны быть результатом вычислений, а не магических действий. Если мы получаем «на выходе» цифры, значит, у нас были какие-то цифры «на входе». Кстати, расщепление, получаемое в третьем законе Менделя (9:3:3:1), элементарно выводится и без рисования решётки. Логика здесь такая. Признаки у нас независимы, это значит, что среди жёлтых семян такой же процент морщинистых, как и среди зелёных, и как и среди всех семян. И наоборот: среди морщинистых такой же процент жёлтых, как и среди гладких, и как и среди всех. Для вычисления долей по каждому признаку в отдельности мучиться не надо: их предсказывает второй закон Менделя (3:1). Ведь если мы рассматриваем только цвет, то имеем деле со скрещиванием Аа х Аа. А если только форму, то Bb х Bb. Итак, например, зелёных семян у нас четверть. Морщинистых семян тоже четверть. Сколько зелёных морщинистых? Если зелёных четверть, то четверть из них морщинистые, это даёт 1/16. Сколько жёлтых гладких? Жёлтых 3/4, гладких из них тоже 3/4, это даёт 3/4*3/4=9/16. Жёлтых у нас 3/4, из них морщинистых 1/4, то есть 3/4*1/4=3/16. Ну и зелёных 1/4, из них гладких 3/4, это даёт 1/4*3/4=3/16. И никакого пересчитывания клеточек пальцами.

Вычисления, которые «производит» решётка, более громоздкие. Решётка «вычисляет» вероятность каждой клеточки, потом клеточки с совпадающими результатами складываются. Но если честно проговаривать про себя все вычисления, то ошибки не будет. Начинаются эти вычисления с «входных» данных, что вероятности всех гамет равны 1/4 (то есть «все строки одинаковой высоты, и столбцы одинаковой ширины). Но если, скажем, взять задачу на сцепленное наследование с кроссинговером, то вероятности гамет будут различны. Например, скрещиваем дигетерозиготных родителей (AaBb x AaBb). Гены сцеплены, пусть у обеих особей доминантные гены находятся в одной хромосоме, рецессивные — в другой. Кроссинговер 20%. Это означает, что у каждого из родителей появляется четыре типа гамет: AB 40%, ab 40%, Ab 10%, aB 10%. Эти цифры и придётся использовать, вычисляя вероятность каждой клеточки в решётке. Но у нарисованной на бумаге решётки площадь каждой клеточки одинакова, и это может сбивать с толку. Но если понимать, что делаешь, и почему делаешь именно так, то всё будет хорошо.

...

65 лет назад, 28 февраля 1953 года, Френсис Крик в кембриджском пабе впервые заявил о "раскрытии секрета жизни"

...

Меня часто спрашивают, отпускаем ли мы пойманных зверей. Отвечаю. В большинстве случаев от пойманного животного берётся печень (на анализ ДНК) и череп (в музейную коллекцию). После этого зверька, в принципе, конечно, можно и отпустить, но обычно не имеет смысла.

И, кстати, дисклеймер: я никогда не ассоциировал себя с хомячком. Почему-то многие считают, что если человек занимается хомяками, то он и сам должен быть как хомячок. Я с ними много имел дела, они для меня многое в жизни символизируют, но чтобы считать себя одним из них… Хомячки для меня скорее — такие маленькие глупенькие котлетки. Милые, симпатичные, но котлетки.


Введение в биологию — пост №19


XIX
Транскрипция и трансляция


Теперь, наконец-то, мы можем рассмотреть механизм реализации наследственной информации — каким именно образом информация, заключённая в последовательности нуклеотидов ДНК, используется для синтеза белков. Разумным выглядит предположение, что ДНК в процессе сборки полипептидной цепи непосредственно выполняет роль матрицы, только собирать на этой матрице придётся не другую полинуклеотидную цепь, а полипептидную, используя вместо принципа комплементарности генетический код. Но это неверно, и на деле всё обстоит немного сложнее. Матицей для синтеза белков выступает не ДНК, а РНК, которая, в свою очередь, синтезируется на матрице ДНК. Таким образом, в процессе передачи информации «ДНК — белок» имеется «посредник» — молекула РНК. Утверждение о том, что генетическая информация переносится именно по этой схеме «ДНК — РНК — белок», носит громкое название центральной догмы молекулярной биологии.




Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией. Молекулы РНК намного короче молекул ДНК, с одной молекулы ДНК может «считываться» множество молекул РНК. Это значит, что на ДНК должно быть множество участков, с которых будет начинаться транскрипция — «посадочных площадок» для РНК-полимеразы (фермента, который будет синтезировать РНК). Эти участки называются промоторами. Дальше всё стандартно — РНК-полимераза, двигаясь вдоль одной из цепей ДНК, собирает комплементарную ей цепь РНК. Так же, как и в репликации, полимераза движется по цепи ДНК в направлении 3’-5’. Так как синтезируется только одна цепь, сложностей, имевших место в репликации (отстающая цепь, фрагменты Оказаки), здесь не будет. Цепь ДНК, по которой двигается РНК-полимераза, называется матричной (template strand), или антисмысловой (antisense strand). Вторая цепь ДНК, комплементарная матричной, имеет такую же последовательность нуклеотидов, как и в синтезируемой молекуле РНК (разумеется, с поправкой на замену тиминов урацилами), и за это называется смысловой цепью (sense strand, non-template strand).




Ну, теперь, наконец-то, можно рассмотреть сам процесс синтеза белка. Процесс сборки полипептидной цепи на матрице РНК называется трансляцией. Осуществлять этот процесс будет сложная молекулярная машина — рибосома. Рибосома, как мы помним, — это агрегат из двух субъединиц, состоящих из специальных рибосомных белков и специальных рибосомных РНК (рРНК). Причём рРНК по большей части определяет и структуру, и функции рибосомы; рибосомные белки, в общем, играют вспомогательную роль.
Collapse )

Введение в биологию — оглавление

"Если бы Уоллеса не было, его бы следовало придумать"

Оригинал взят у bbzhukov в Викторианский водевиль или Упражнение в конспирологии
Наткнулся я тут как-то на очередной пересказ очередного «разоблачителя Дарвина» – не то Тома Вульфа, не то Роя Дэвиса... в общем, какого-то абличителя, имя же им легион. Ну, рецепт таких «разоблачений» понятен: материал старательно отбирается и выстраивается так, чтобы все совпадения казались зловещими и неслучайными, все фразы – двусмысленными и недоговоренными, а там, где ну совсем уж ничего даже за уши притянуть не удается, говорится что-нибудь вроде «предположим, Дарвин получил рукопись Уоллеса не в июне 1858 года, а раньше...» – и дальше на этом ни на чем не основанном «предположении» строится вся история о том, как тупой мажор-толстосум Дарвин при пособничестве дружков-лжесвидетелей Лайеля и Гукера обокрал простодушного бедняка-трудягу Уоллеса. Ну, в общем, обычная клюква и тень-на-плетень. Прочитал, фыркнул – мол, ну ладно, что они свои версии из пальца высасывают, так это у них работа такая, но что ж у них у всех из пальцев доится одно и то же унылое говно? Что ж никто ничего пооригинальнее не придумает – ну хотя бы что все было наоборот...

И тут у меня в голове слвершенно помимо воли начало выстраиваться это самое «все наоборот». Итак, представьте себе: середина 1850-хCollapse )

Но довольно. Если кто-то решил, что я все это всерьез – то зря. Верю я в эту картинку не больше, чем в инсинуации «разоблачителей». А пишу только для того, чтобы выкинуть из головы привязавшийся сюжет. Ну и еще для того, чтобы продемонстрировать, как легко недисциплинированный мозг выстраивает подобные «тайны века» и сколь малые основания нужны для того, чтобы вся эта бредятина выглядела совершенно убедительной.
Впрочем, последнее уже давным-давно сделал Умберто Эко.