Главная » 2017 » Январь » 15 » HI-TECH WEEKEND NEWS - ВЫПУСК № 46
19:11
HI-TECH WEEKEND NEWS - ВЫПУСК № 46

УЧЁНЫЕ ПЫТАЮТСЯ ВЫЯСНИТЬ, ЕСТЬ ЛИ ИНТЕЛЛЕКТ У СЛИЗЕВИКОВ

Слизевики – удивительные организмы, относящиеся к простейшим. Внешне они похожи на слизистую массу без твёрдых покровов, которую учёные именуют «плазмодием». Организм слизевика устроен таким образом, что он постоянно расползается в разные стороны в виде крошечных отростков, словно ощупывая всё вокруг себя. Этими отростками слизевик пытается найти пищу, а после того, как находит её, начинает всасывать питательные вещества через клеточную мембрану.


Ранее учёные относили слизевиков к царству грибов, но позднее выяснилось, что это не так. Сегодня эти организмы именуют «грибоподобными организмами». В день слизевик способен распространять свои «щупальца» на расстояние в несколько сантиметров, тщательно ощупывая окружающий его мир. Учёные давно пытаются понять, есть ли у этого организма некое подобие интеллекта или же движения слизевиков ничем не контролируются. В данном видео нам демонстрируют проведение ряда экспериментов, целью которых как раз является попытка получить ответ на данный вопрос.


УЧЕНЫЕ ВОССТАНОВИЛИ МОТОРНЫЕ ФУНКЦИИ ПАРАЛИЗОВАННОЙ ОБЕЗЬЯНЫ

Ученые впервые использовали нейронный имплантат для восстановления двигательных способностей у парализованных приматов. До реальной возможности проведения клинических испытаний на людях может потребоваться еще несколько лет, однако последние успехи свидетельствуют о важном шаге в развитии этого направления.


Опубликованная недавно в научном журнале Naturte статья описывает новый нейропротезный интерфейс, выступающий в роли мостика между головным и спинным мозгом и действующий в обход имеющегося повреждения. Система, получившая название «спинномозговой интерфейс», позволила восстановить моторные функции правых лап двух макак-резус. Имплантат был разработан нейроученым Грегоаром Куртин и его коллегами из Швейцарской высшей технической школы Лозанны при поддержке ученых из Университета Бордо, компании Motac Neuroscience и Университетской больницы Лозанны (CHUV).

С 2012 года Куртин работал над проектом «пробуждения» поврежденных спинных нейронных связей у парализованных лабораторных мышей и восстановления у них моторных функций, позволяющих грызунам вновь ходить, бегать и преодолевать препятствия. Тогда использовались специальные химические вещества. В описываемом сегодня эксперименте команда Куртин решила выбрать другой подход и использовать в местах повреждений мозговые имплантаты. Для науки это оказался первый случай использования нейропротезов для восстановления моторных функций у приматов. И команда ученых очень оптимистично смотрит на возможность адаптации системы для проведения клинических испытаний на людях.

Паралич, как правило, вызывается разрывом связи в передаче мозговых сигналов от моторного кортекса (части мозга, отвечающей за движение) и спинного мозга. Когда происходит разрыв, отправленные сигналы не достигают нейронов, отвечающих за мышечную активность. К сожалению, нейронные связи в спинном мозге не имеют свойства самостоятельного восстановления после травмы. Ученые уже многие годы бьются над разработкой эффективных фармакологических и регенеративных методик восстановления после таких повреждений, но особых успехов в этой сфере так и не было достигнуто. Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения, ежегодно от 250 000 до 500 000 человек по всему миру получают травмы спинного мозга, поэтому вопрос поиска эффективных методов лечения и восстановления являются критически важным аспектом для современной медицины.

Спинномозговой имплантат, в свою очередь, позволяет обойти поврежденное соединение спинного и головного мозга с помощью современных беспроводных технологий. В проведенном учеными эксперименте нейропротезное устройство было имплантировано в мозг обезьяны. Устройство принимает сигналы, подаваемые моторным кортексом, обрабатывает их и передает их в спинной мозг с помощью имплантированных в него электродов. Электрический разряд всего в несколько вольт, поданных в правильную область, активирует работу мышц ног. В результате всего через шесть дней после получения травмы спинного мозга обезьянам вернули возможность ходить. При этом отмечается, что способности снова ходить и вести свой обычный образ жизни удалось добиться без использования многочисленных проводов. Имевшие до этого частичные повреждения спинного мозга приматы полностью восстановили свои мобильные функции спустя три месяца с начала эксперимента.

«Как только активировался спинномозговой интерфейс, обезьяны сразу же получали возможность полноценно двигаться», — говорит соавтор исследования Ирван Безард из Университета Бордо.

«Никакой физиотерапии или тренировок не проводилось, так как в них не было нужды».

Ученые выражают надежду на то, что разработанное ими устройство сможет решать проблемы и при более серьезных повреждениях спинного мозга. По мнению Эндрю Джексона из Ньюкаслского университета, это станет возможным при помощи других вспомогательных средств вроде химической и электрической стимуляции. Подобная система в будущем в качестве базы будет полагаться на одну из основных особенностей мозга – пластичность. Межнейронная связь становится прочнее при одновременной активности нейронов с обеих сторон этой цепи. Вполне возможно, что устройство сможет упрочнить эти нейронные связи, что в положительную сторону скажется на дальнейшей реабилитации.

По мнению исследователей, аналогичная система стимуляции может использоваться в человеческих случаях, однако требуется проведение дополнительных исследований в вопросах, связанных с балансом, мелкой моторикой и особенностями преодоления препятствий, то есть моторных функций, которые в первостепенной роли не рассматривались в нынешнем исследовании. К достоинству нового метода следует отнести то, что многие компоненты, использующиеся при создании спинномозгового интерфейса, уже были одобрены для использования на людях. Если все получится, то клинические испытания могут начаться уже через несколько лет.

«Благодаря этому имплантату я впервые могу представить, что парализованный пациент сможет вернуть себе утраченную возможность использования своих конечностей», — говорит Джойслин Блох, ведущий нейрохирург в данном исследовании.

Важно также отметить, что Куртин и его коллеги сознательно частично повредили канал спинного мозга у двух обезьян, что вызывало паралич задних правых лап у обоих. Учитывая то давление, которое часто приходится испытывать ученым, проводящим такие эксперименты со стороны защитников животных в большинстве стран, исследователям пришлось проводить свою работу в Китае.

«Использование приматов в нейронаучных экспериментах по-прежнему остается серьезной темой для обсуждения. Многочисленные группы по защите прав животных предпринимают активные попытки наложить запрет на проведение подобных экспериментов как в США, так и в Европе. Поэтому вполне очевидно, что ученым, принимавшим участие в этом эксперименте и изначально базировавшимся в Европе, пришлось бы столкнуться с преградами со стороны Европейского Союза, чьи принципы стоят на пути проведения этих экспериментов. По этой причине ученым пришлось проводить свои исследования в Китае. Грегоар Куртин, руководитель этих исследований, отмечает, что это является далеко не идеальным решением. Подобные эксперименты очень сложно проводить и за рубежом. Открытыми остаются вопросы нехватки времени, энергии и ресурсов».

Эксперты сходятся во мнении о необходимости внедрения более этических стандартов использования животных в качестве научных экспериментов в Азии. Многие соглашаются с тем, что науке необходимо отойти от примеров использовать приматов в подобных практиках. И вместо того, чтобы ехать и проводить эксперименты над животными в других странах, где законы более лояльны по отношению к подобным научным подходам, необходимо разработать альтернативные способы проверок новых теорий, систем и практик. Примером могут послужить компьютерные модели или же добровольцы. Вполне возможно, некоторые страдающие параличом люди будут сами готовы принять возможность поучаствовать в подобных исследованиях, несмотря на все связанные с этим риски.


КНР ЗАПУСТИЛА ПЕРВЫЙ В МИРЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЙСЯ ПО ПУЛЬСАРАМ СПУТНИК

Новостное агентство Синьхуа сообщает, что в четверг Китай запустил спутник, осуществляющий навигацию с помощью анализа излучения рентгеновских пульсаров. Навигация с помощью пульсаров является более точной по сравнению с GPS, поэтому у китайских учёных большие планы на счёт его будущего. Спутник был запущен с космодрома «Цзюцюань», на орбиту спутник выводила ракета-носитель «Чанчжэн-11».


«Главная цель нового спутника — обнаружение сигналов от 26 рентгеновских пульсаров, на основе которых за пять-десять лет будет создана навигационная база, — пояснил главный инженер Шуай Пин, ведущий разработку проекта».

Пульсары — нейтронные звёзды, которые вращаются с высокой скоростью и испускают периодические импульсы электромагнитного излучения. Впервые обнаружив эти импульсы около сорока лет назад, учёные даже приняли их за сигналы, подаваемые внеземными цивилизациями, хотя на самом деле периодичность импульсов просто обусловлена вращением пульсаров.

Запуск нового спутника — часть обширной космической программы Китая, в рамках которой страна уже наметила целый ряд первоочередных задач. Одно из главных событий осени — запуск космической лаборатории и двух космонавтов.


СОЗДАН НАНОКАР, ПРИВОДИМЫЙ В ДЕЙСТВИЕ ПУЧКОМ СВЕТА

Что за «нанокар», спросите вы, и почему не «наномашина»? Все просто: дело в том, что, пока крупные автопроизводители наращивают мощности двигателей и соревнуются, чья машина быстрее на треках «Формулы-1», ученые, обожающие скорость, развлекаются иначе. Они создают нанокары: крошечные молекулярные машинки, состоящие из особых молекул, которые в скором времени будут соревноваться в скорости на «треках» в рамках NanoCar Race, первого в мире соревнования самых маленьких каров в истории.


Большинство подобных крошечных транспортных средств приводятся в движение энергией химических соединений, но недавно была создана микромашинка, приводимая в движение пучком направленного света.

Гонка NanoCar Race будет проводится во Франции, в Тулузе, уже в ноябре этого года и помимо новизны самого соревнования будет иметь и практическое значение для науки. По словам одного из первопроходцев «нанокаростроения», Джеймся Тура, ученого из университета Райс,

«Это в перспективе даст нам возможность использования наномашин как муравьев, которые, работая вместе, занимаются строительством и выполняют другую работу, которая не по силам одной отдельно взятой особи. Это откроет совершенно новые горизонты в медицине, производстве и робототехнике».

Слева — строение нанокара, справа — собственно, то, как молекула выглядит

Так что же из себя представляют нанокары? По сути, это обычные высокомолекулярные соединения, приводимые в движение различными силами: от химических (движение по электрохимическому градиенту) до более сложно устроенных способов, вроде энергии, получаемой с наконечника атомно-силового сканирующего или электронного туннельного микроскопа.

Новый же изобретенный трехколесный нанокар использует более изощренную систему движения.

«Нам теперь не нужно тащить нанокар к источнику энергии, такому как электронный луч. Это во много раз расширяет функциональные возможности молекулярных машин, которые могут работать везде, куда можно направить луч света».

Таким образом, управление нанокаром осуществляется всего лишь направлением светового потока в нужную сторону. Более того, таким образом можно управлять сразу целым «роем» таких машин. Скорость движения молекулярных нанокаров зависит от длины волны освещающего их света. К примеру, свет ультрафиолетового диапазона позволяет нанокару разогнаться в несколько раз быстрее нанокаров, приводимых в движение «традиционными» способами. В идеале молекулярный нанокар может разогнаться до скорости 23 нанометра в час, что, конечно же, не выглядит как суперскорость, но все же является одним из самых быстрых показателей среди передвигающихся наночастиц.


ПОЧЕМУ ФИНСКИЕ ШКОЛЬНИКИ ДЕЛАЮТ МЕНЬШЕ ДОМАШНИХ ЗАДАНИЙ, НО ДОСТИГАЮТ БОЛЬШИХ УСПЕХОВ?

Почему выходит так, что финская молодежь проводит меньше времени в школе, делает меньше домашней работы, но в итоге добивается чуть ли не лучших результатов в мире?


Многие родители, обеспокоенные огромной нагрузкой на детей в школе, хотели бы знать ответ на этот вопрос. Они начинают задумываться о целесообразности больших объемов домашних заданий, которые им приходится выполнять вместе с детьми, ведь финские школьники отлично справляются, не доставляя при этом никаких неудобств своим мамам и папам.

Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) считает, что «самое удивительное в финских школах то, что у их учеников меньше часов в школьной программе, чем у любого другого государства — члена ОЭСР».

Долгие летние каникулы
Это еще одно противоречие между школами и семьями — не всем родителям по карману дополнительный месяц каникул. Середина июля. Пока английские и уэльские школьники маются в школе, финские дети уже шестую неделю отдыхают на каникулах, ведь летние каникулы в Финляндии длятся около 10-11 недель.

Разница в том, как дети проводят лето, довольно большая. При этом Саку Туоминен, глава проекта HundrEd (игра слов: Hundred — сотня, Education — образование), сообщил, что родители в Финляндии не хотят увеличивать время пребывания их детей в школе.

И для полноты картины добавим: финским детям необязательно начинать ходить в школу до достижения семилетнего возраста. Тем не менее большинство начинают раньше. Но когда дело доходит до тестов PISA (Международная программа по оценке образовательных достижений учащихся), Финляндия на 6-м месте, а Великобритания занимает лишь 23-е в чтении. Что касается математики — Финляндия на 12-м, а Великобритания на 26-м.

Так в чем же проблема? Почему финские школьники заканчивают школьный год раньше, учатся меньше, а результат получается лучше?

В честь празднования столетней годовщины дня независимости в следующем году Финляндия запускает проект, в ходе которого она поделится секретом своего успеха с другими странами.

Уважение к учителям
У детей меньше домашней работы, если сравнивать с Великобританией, и репетитор в Финляндии довольно редкое явление.

Ключевой концепт финляндской образовательной системы — это доверие. Родители верят, что школа знает, как принимать правильные решения, как обеспечивать достойный уровень образования, а школы, в свою очередь, доверяют учителям. Преподавание здесь считается престижной работой, и учителя соответствуют своему высокому статусу.

Этот подход отличается от общепринятого в Англии, где всё строится на проверках, тестах, постановках целей и общественной подотчетности. Все это приводит к тому, что “хвост виляет собакой”, а не собака хвостом.

Но прежде чем делать выводы о том, что такой легкий финский подход должен быть повсеместным, взгляните на то, как дети в Сингапуре и Южной Корее учатся по технике “hothousing”, что означает долгие часы интенсивного запоминания огромных массивов информации с раннего возраста. Там дети также справляются лучше, чем в школах Великобритании, но подход к образованию строится на долгих часах усердной учебы и постоянном давлении.

Планирование на долгие годы вперед
Это все приводит к мысли о том, что системы образования не формируют новое поколение, а топчутся на месте и всего-навсего отражают современное общество. В то же время финская школьная система неотделима от культуры, которой она служит.

Это сплоченное, справедливое и эффективное общество, и у него есть постоянная, надежная система школьного обучения, соответствующая ему. Все выглядит так, как будто другие страны навсегда застряли в той системе образования, которую они унаследовали.

Но стоит упомянуть, что ситуация в Финляндии не всегда была такой. Их образование построено на фундаменте реформ, начатых в 1970-х и 1980-х годах, которые превратили обычную школьную систему в лидирующую во всем мире.

Рассел Хобби, лидер Национальной ассоциации старших преподавателей (NAHT), видит в этом фундаменте стабильность. И это основное отличие школ в Финляндии от школ в других странах.

«В Финляндии есть долгосрочный подход к политике в области образования, и это означает, что планы остаются в силе в течение значительного периода времени, давая им возможность работать», — говорит он и добавляет: «В то же время в Англии верно обратное. Правительство небрежно относится к политике образования из-за одержимости гимназиями и академиями, оставляя без внимания современные реалии в сфере образования».

Англия, Уэльс, Шотландия и Северная Ирландия уже перешагнули через среднее количество часов обучения в день по стандартам ОЭСР. И нет никаких признаков того, что эти цифры собираются сокращать.

Более того, в Англии собираются выделить дополнительные средства на то, чтобы продлить учебный день в средней школе, хотя у британских учеников и так на 150 школьных часов больше, чем у их финских ровесников.

Домашние задания дают результат
Глава образования ОЭСР Андреас Шлейхер говорит, что дополнительные часы имеют непосредственное отношение к лучшим результатам. Он говорит: «Если дать хотя бы один дополнительный час в неделю на естественные науки, вы сами сможете убедиться, как это повлияет на средние показатели».

Это, конечно, всё правда, но хватит ли этих мер для того, чтобы догнать такие страны, как Финляндия, ведь они, по словам того же Шлейхера, «обеспечивают лучшее качество в обучении за меньшее количество часов».

Что затрагивает еще одну проблему образования. Проблему баланса между количеством и качеством.

Если сократить часы и увеличить школьные каникулы — чем это обернётся для работающих родителей и как это повлияет на стоимость ухода за ребёнком? Если и забыть про все эти проблемы с переизбытком часов и короткими каникулами, еще не все понятно с домашней работой.

Даже если финнам она не нужна, исследования показывают, что выполнение домашнего задания даёт значительное позитивное влияние на успехи в школе.

Профессор Сьюзан Халлам из Института образования уверена, что есть «убедительные доказательства» того, что домашнее задание действительно улучшает достижения детей. Исследование Департамента образования показало, что студенты, которые выполняли два-три часа домашней работы в сутки, имели почти в 10 раз больше шансов лучше сдать экзамены, чем те, кто не делал домашнего задания.

Да, финское образование, конечно, хорошее, но на данный момент все, что остается нам, — продолжать проводить бессонные ночи с нашими детьми, помогая им доделать домашнюю работу.


ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ ПОБЕДИЛ ЧЕЛОВЕКА В ИГРЕ MORTAL KOMBAT

Аспиранты кафедры машинного обучения из Израильского технологического института научили искусственный интеллект играть на приставке SNES, имевшей большую популярность в 90-х годах XX века. Сайт Motherboard сообщает о впечатляющих результатах: программа «втянулась» в игровой процесс, и ей уже удалось победить соперника-человека!


Разработчики отмечают, что алгоритм ИИ учился на ошибках и часто сталкивался с трудностями, но после множества неудачных попыток и ошибок в тактиках, допущенных в ходе пробных поединков, всё-таки смог вырвать победу в одной из игровых сессий, наглухо уделав одного из профессиональных игроков в Mortal Kombat!

«Если наш алгоритм может решать внутриигровые задачи и побеждать в видеоиграх, значит, мы можем использовать его возможности и в жизни, — говорит Шай Розенберг, один из разработчиков алгоритма. — Подобно тому, как дети учатся нажимать правильные кнопки с нужным интервалом и в определённое время, наш алгоритм тоже кое-чему научился методом проб и ошибок!».

Сейчас Retro Learning Environment, искусственный интеллект Израильского технологического института, преуспел и в других играх, поэтому помимо Mortal Kombat, не без труда, но всё же проходит и другие хиты, которые были выпущены для легендарной игровой системы — ему уже дали поиграть в F-Zero и Wolfenstein. Разработчики отмечают прогресс и надеются, что в будущем смогут приобщить ИИ к более сложным играм и показать ему GTA, например.

До этого программы искусственного интеллекта уже довольно давно рубятся в видеоигры. Ранее программисты из других институтов и просто энтузиасты не без успехов учили ИИ играть на консоли Atari 2600, проходить Super Mario Bros для NES и даже показывали, как играть в Pong. Израильская программа же начала осваивать файтинги и шутеры. Недурно. Ждём, когда она начнёт кошмарить оппонентов в Mortal Kombat по-взрослому, тогда уж можно и устроить турнир между ИИ.


ТАЙНА ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ: ЭНЕРГИЯ ПРОТОНОВ

Во второй главе мы узнали, как ученые разделились на три школы мысли, размышляя об истоках жизни. Одна группа была убеждена, что жизнь началась с молекулы РНК, но не смогла показать, как РНК или подобные молекулы могли спонтанно образоваться на ранней Земле, а затем наделать копий самих себя. На первых порах их усилия воодушевляли, но в конечном итоге осталось только разочарование. Тем не менее другие исследователи происхождения жизни, которые двигались иными путями, пришли к кое-каким результатам.

Теория «мира РНК» опирается на простую идею: самое важное, что может сделать живой организм, это воспроизвести себя. Многие биологи с этим согласились бы. От бактерий до голубых китов, все живые существа стремятся завести потомство.

Тем не менее многие исследователи происхождения жизни не считают воспроизводство чем-то фундаментальным. Перед тем как организм сможет размножаться, говорят они, он должен стать самодостаточным. Он должен поддерживать себя в живом состоянии. В конце концов, вы не сможете иметь детей, если сначала умрете.

Мы поддерживаем себя в живых, поглощая пищу; зеленые растения делают это путем извлечения энергии из солнечного света. На первый взгляд, человек, поедающий сочный стейк, сильно отличается от поросшего листвой дуба, но если разобраться, они оба нуждаются в энергии.

Этот процесс называется метаболизм. Сначала вам нужно получить энергию; допустим, из богатых энергией химических веществ вроде сахара. Затем вы должны использовать эту энергию, чтобы построить что-нибудь полезное вроде клеток.

Этот процесс использования энергии настолько важный, что многие исследователи считают его первым, с которого началась жизнь.

Вулканическая вода горячая и богата минералами

Как могли бы выглядеть эти предназначенные только для метаболизма организмы? Одно из самых интересных предположений было выдвинуто в конце 1980-х годов Гюнтер Вахтершаузер. Он не был штатным ученым, скорее патентным юристом с небольшими познаниями в химии.

Вахтершаузер предположил, что первые организмы «радикально отличались от всего, что мы знали». Они не были сделаны из клеток. У них не было ферментов, ДНК или РНК. Нет, вместо этого Вахтершаузер представил поток горячей воды, вытекающей из вулкана. Эта вода богата вулканическими газами вроде аммиака и содержит следы минералов из сердца вулкана.

Там, где вода текла через скалы, начинали происходить химические реакции. В частности, металлы из воды помогали простым органическим соединениям сливаться в более крупные. Поворотным моментом стало создание первого метаболического цикла. Это процесс, в котором одно химическое вещество превращается в ряд других химических веществ, пока в конце концов не будет воссоздан исходник. В процессе этого вся система накапливает энергию, которая может быть использована для перезапуска цикла — и для других вещей.

Все остальное, из чего состоит современный организм — ДНК, клетки, мозги — появились позже, поверх этих химических циклов. Эти метаболические циклы вообще мало похожи на жизнь. Вахтершаузер назвал свое изобретение «прекурсорами организмов» и написал, что «едва ли их можно назвать живыми».

Но метаболические циклы вроде тех, что описал Вахтершаузер, лежат в основе всего живого. Ваши клетки — это по сути микроскопические химические заводики, постоянно перегоняющие одни вещества в другие. Метаболические циклы нельзя назвать жизнью, но они имеют основополагающее значение для нее.

В течение 1980-х и 1990-х годов Вахтершаузер работал над деталями своей теории. Он изложил, какие минералы подошли бы больше всего и какие химические циклы могли иметь место. Его идеи начали привлекать сторонников.

Но все это было сугубо теоретическим. Вахтершаузеру нужно было реальное открытие, которое подкрепило бы его идеи. К счастью, его уже сделали десятью годами ранее.

Источники в Тихом океане

В 1977 году группа под руководством Джека Корлисса из Университета штата Орегон погрузилась на 2,5 километра в восточной части Тихого океана. Они изучали Галапагосские горячие источники в местах, где с морского дна поднимались высокие хребты. Эти хребты были вулканически активными.

Корлисс обнаружил, что эти хребты были буквально усеяны горячими источниками. Горячая, обогащенная химическими вещества вода поднимается из-под морского дна и струится через отверстия в скалах.

Невероятно, но эти гидротермальные источники были густо населены странными животными. Там были огромные моллюски, мидии и кольчатые черви. Вода также была густо пропитана бактериями. Все эти организмы жили на энергии гидротермальных жерл.

Открытие этих источников сделало Корлиссу имя. И заставило задуматься. В 1981 году он предположил, что подобные жерла существовали на Земле четыре миллиарда лет назад и что они стали местом происхождения жизни. Он посвятил львиную долю своей карьеры изучению этого вопроса.

У гидротермальных источников живет странная жизнь

Корлисс предположил, что гидротермальные источники могли создавать коктейли химических веществ. Каждый источник, говорил он, был своего рода распылителем первичного бульона.

По мере того, как горячая вода текла через скалы, тепло и давление приводили к тому, что простые органические соединения сливались в более сложные, такие как аминокислоты, нуклеотиды и сахара. Ближе к границе с океаном, где вода была не такой горячей, они начинали связываться в цепочки — формировать углеводы, белки и нуклеотиды вроде ДНК. Затем, когда вода подходила к океану и остывала еще больше, эти молекулы собирались в простые клетки.

Это было интересно, теория привлекла внимание людей. Но Стэнли Миллер, эксперимент которого мы обсуждали в первой части, не поверил. В 1988 году он писал, что глубоководные жерла были слишком горячими.

Хотя сильное тепло может привести к образованию химических веществ вроде аминокислот, эксперименты Миллера показали, что оно также может и уничтожить их. Основные соединения вроде сахаров «смогли бы выжить пару секунд, не больше». Более того, эти простые молекулы вряд ли связались бы в цепи, поскольку окружающая вода мгновенно их разорвала бы.

На этом этапе к битве подключился геолог Майк Расселл. Он посчитал, что теория гидротермальных источников может быть вполне верной. Более того, ему показалось, что эти источники будут идеальным домом для прекурсоров организма Вахтершаузера. Это вдохновение привело его к созданию одной из самых широко признанных теорий происхождений жизни.

Геолог Майкл Расселл

В карьере Расселла было много интересных вещей — он делал аспирин, разыскивая ценные минералы — и в одном замечательном происшествии 1960-х годов координировал реагирование на возможное извержения вулкана, несмотря на отсутствие подготовки. Но его больше интересовало, как менялась поверхности Земли на протяжении эпох. Эта геологическая перспектива и позволила сформироваться его идеям о происхождении жизни.

В 1980-х годах он обнаружил ископаемые свидетельства менее бурного типа гидротермального источника, в котором температуры не превышали 150 градусов по Цельсию. Эти мягкие температуры, по его словам, могли позволить молекулам жизни жить дольше, чем полагал Миллер.

Более того, ископаемые остатки этих «прохладных» жерл содержали нечто странное: минерал пирит, состоящий из железа и серы, сформировался в трубочках диаметром 1 мм. Работая в лаборатории, Расселл обнаружил, что пирит также может формировать сферические капли. И предположил, что первые сложные органические молекулы могли образоваться внутри этих простых пиритовых структур.

Железный пирит

Примерно в это же время Вахтершаузер начал публиковать свои идеи, в основе которых был поток горячей химически обогащенной воды, протекающей через минералы. Он даже предположил, что в этом процессе участвовал пирит.

Расселл сложил два плюс два. Он предположил, что гидротермальные источники на глубине моря, достаточно холодные, чтобы позволить образоваться пиритовым структурам, приютили прекурсоры организмов Вахтершаузера. Если Расселл был прав, жизнь началась на дне моря — и сначала появился метаболизм.

Расселл собрал это все в статье, опубликованной в 1993 году, 40 лет спустя после классического эксперимента Миллера. Она не вызвала такого же ажиотажа в СМИ, но была, возможно, более важной. Расселл объединил две, казалось бы, отдельные идеи — метаболические циклы Вахтершаузера и гидротермальные источники Корлисса — в нечто по-настоящему убедительное.

Расселл даже предложил объяснение того, как первые организмы получали свою энергию. То есть он понял, как мог бы работать их метаболизм. Его идея опиралась на работу одного из забытых гениев современной науки.

Питер Митчелл, нобелевский лауреат

В 1960-х годах биохимик Питер Митчелл заболел и был вынужден уйти в отставку из Университета Эдинбурга. Вместо этого он создал частную лабораторию в отдаленном поместье в Корнуолле. Изолированный от научного общества, он финансировал свою работу за счет стада молочных коров. Многие биохимики, в том числе и Лесли Оргел, чью работу по РНК мы обсудили во второй части, считали идеи Митчелла совершенно нелепыми.

Спустя несколько десятков лет Митчелла ждала абсолютная победа: Нобелевская премия по химии 1978 года. Он не стал знаменитым, но его идеи сегодня в каждом учебнике по биологии. Свою карьеру Митчелл провел, выясняя, что организмы делают с энергией, которую получают из пищи. По сути, он задавался вопросом, как всем нам удается оставаться в живых каждую секунду.

Он знал, что все клетки хранят свою энергию в одной молекуле: аденозинтрифосфате (АТФ). К аденозину крепится цепочка из трех фосфатов. Добавление третьего фосфата требует много энергии, которая затем запирается в АТФ.

Когда клетка нуждается в энергии — например, когда сокращается мышца — она разбивает третий фосфат в АТФ. Это превращает АТФ в аденозидифосфат (АДФ) и высвобождает накопленную энергию. Митчелл хотел узнать, как клетка вообще создает АТФ. Как она накапливает достаточно энергии в АДФ, чтобы прикрепить третий фосфат?

Митчелл знал, что фермент, образующий АТФ, находится в мембране. Поэтому предположил, что клетка закачивает заряженные частицы (протоны) через мембрану, поэтому много протонов находится по одну сторону, а по другую — нет.

Затем протоны пытаются просочиться обратно через мембрану, чтобы уравновесить число протонов по каждую сторону — но единственное место, через которое они могут пройти, это фермент. Поток текущих протонов, таким образом, обеспечивал фермент энергией, необходимой для создания АТФ.

Впервые Митчелл изложил свою идею в 1961 году. Следующие 15 лет он провел, защищая ее со всех сторон, пока доказательства не стали неопровержимыми. Теперь мы знаем, что процесс Митчелла используется каждым живым существом на Земле. Прямо сейчас он протекает в ваших клетках. Как и ДНК, он лежит в основе известной нам жизни.

Расселл позаимствовал у Митчелла идею протонного градиента: наличие большого количества протонов на одной стороне мембраны и немногого — на другой. Все клетки нуждаются в протонном градиенте, чтобы хранить энергию.

Современные клетки создают градиенты, откачивая протоны через мембраны, но для этого нужен сложный молекулярный механизм, который просто не мог появиться сам по себе. Поэтому Расселл сделал еще один логический шаг: жизнь должна была сформироваться где-то с естественным протонным градиентом.

Например, где-то у гидротермальных источников. Но это должен быть особенный тип источника. Когда Земля была молодой, моря были кислыми, а в кислой воде много протонов. Чтобы создать протонный градиент, вода из источника должна быть с низким содержанием протонов: она должна быть щелочной.

Источники Корлисса не подходили. Они не только были слишком горячими, но еще и кислыми. Но в 2000 году Дебора Келли из Вашингтонского университета обнаружила первые щелочные источники.

«Потерянный город»

Келли пришлось тяжело трудиться, чтобы стать ученым. Ее отец умер, когда она заканчивала среднюю школу, и она была вынуждена работать, чтобы остаться в колледже. Но справилась и выбрала предметом своего интереса подводные вулканы и обжигающие горячие гидротермальные источники. Эта пара и привела ее в центр Атлантического океана. В этом месте земная кора треснула и с морского дна поднялся хребет гор.

На этом хребте Келли обнаружила поле гидротермальных источников, которое назвала «Потерянным городом». Они не были похожи на обнаруженные Корлиссом. Вода вытекала из них при температуре 40-75 градусов по Цельсию и была слегка подщелоченной. Карбонатные минералы из этой воды слипались в крутые белые «столбы дыма», которые поднимались с морского дна подобно трубам органа. На вид они жуткие и призрачные, но это не так: в них обитает множество микроорганизмов.

Эти щелочные жерла идеально вписывались в идеи Расселла. Он твердо поверил в то, что жизнь появилась в таких «потерянных городах». Но была одна проблема. Будучи геологом, он знал не так много о биологических клетках, чтобы убедительно представить свою теорию.

Столб дыма «черной курилки»

Поэтому Расселл объединился с биологом Уильямом Мартином. В 2003 году они представили улучшенный вариант прежних идей Расселла. И это, наверное, самая лучшая теория появления жизни на данный момент.

Благодаря Келли, теперь они знали, что породы щелочных источников были пористыми: они были усеяны крошечными отверстиями, наполненными водой. Эти крошечные кармашки, предположили они, действовали в качестве «клеток». В каждом кармашке находились основные химические вещества, в том числе и пирит. В сочетании с естественным протонным градиентом от источников, они были идеальным местом для начала метаболизма.

После того, как жизнь научилась использовать энергию вод источников, говорят Расселл и Мартин, она начала создавать молекулы вроде РНК. В конце концов, она создала себе мембрану и стала настоящей клеткой, сбежав из пористой породы в открытую воду.

Такой сюжет в настоящее время рассматривается в качестве одной из ведущих гипотез о происхождении жизни.

Клетки бегут из гидротермального источника

В июле 2016 года он получил поддержку, когда Мартин опубликовал исследование, реконструирующее некоторые детали «последнего универсального общего предка» (LUCA). Это организм, который жил миллиарды лет назад и от которого произошла вся существующая жизнь.

Едва ли мы когда-нибудь найдем прямые окаменевшие доказательства существования этого организма, но тем не менее вполне можем делать обоснованные предположения о том, как он выглядел и чем занимался, изучая микроорганизмы наших дней. Это и проделал Мартин.

Он исследовал ДНК 1930 современных микроорганизмов и идентифицировал 355 генов, которые были почти у всех. Это убедительно говорит о передаче этих 355 генов, через поколения и поколения, от общего предка — примерно того времени, когда жил последний универсальный общий предок.

Эти 355 генов включают некоторые для использования протонного градиента, но для генерации оного — нет, как и предсказывали теории Расселла и Мартина. Более того, LUCA, похоже, был адаптирован к присутствуют химических веществ вроде метана, что наводит на мысли, что он населял вулканически активную среду — по типу жерла.

Сторонники гипотезы «мира РНК» указывают на две проблемы в этой теории. Одну можно поправить; другая может быть фатальной.

Гидротермальные источники

Первая проблема в том, что экспериментальных доказательств описанных Расселлом и Мартином процессов нет. У них есть пошаговая история, но ни один из этих шагов не наблюдался в лаборатории.

«Люди, которые верят в то, что все началось с воспроизводства, постоянно находят новые экспериментальные данные», говорит Армен Мулкиджанян. «Люди, которые стоят за метаболизм, этого не делают».

Но это может измениться, благодаря коллеге Мартина Нику Лейну из Университетского колледжа Лондона. Он построил «реактор происхождения жизни», который имитирует условия внутри щелочного источника. Он надеется увидеть метаболические циклы, а может даже и молекулы вроде РНК. Но пока еще рано.

Вторая проблема заключается в расположении источников в глубоком море. Как отмечал Миллер в 1988 году, длинноцепочечные молекулы вроде РНК и белков не могут формироваться в воде без вспомогательных ферментов.

Для многих ученых это фатальный аргумент. «Если вы хорошо разбираетесь в химии, вас не подкупить идеей глубоководных источников, потому что вы знаете, что химия всех этих молекул несовместима с водой», говорит Мулкиджанян.

И все же Расселл и его союзники остаются оптимистами.

И только в последнее десятилетие на первый план вышел третий подход, подкрепленный серией необычных экспериментов. Он обещает нечто, чего не удалось добиться ни «миру РНК», ни гидротермальным источникам: способ создать целую клетку с нуля.


HANDSIGHT: УСТРОЙСТВО, КОТОРОЕ ПОМОЖЕТ НЕЗРЯЧИМ ЧИТАТЬ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШРИФТА БРАЙЛЯ

Для того чтобы почитать книги, газеты и любой другой напечатанный текст, слабовидящие люди вынуждены использовать шрифт Брайля или специальные приложения, которые достаточно долго и не всегда корректно переводят сфотографированный текст в аудиофайл. Это, естественно, далеко не всегда удобно, поэтому специалисты из Университета Мериленда разработали новый гаджет под названием HandSight, который позволит людям с нарушениями зрения достаточно быстро воспринимать написанную информацию.


За разработку отвечает группа ученых во главе с доктором Джоном Фройличем. HandSight состоит из небольшой камеры с достаточно высоким разрешением и беспроводного наушника. Камера крепится на палец, а пользователю нужно лишь провести палец вдоль строки. Текст записывается на камеру и преобразуется в аудиосигнал, который воспроизводится в наушнике. В том случае, если палец «сходит» со строки или внезапно переходит на другую строчку, вибромотор, встроенный в прибор, сигнализирует об этом и человек возвращает палец обратно.

HandSight успешно прошел испытания на 19 полностью слепых пациентах, скорость чтения при этом составляла около 80 слов в минуту (для примера: при использовании шрифта Брайля человек читает со средней скоростью около 100 слов в минуту). При этом разрешающая способность камеры позволяет читать шрифты различных размеров не только в книгах и газетах, но и на продуктах питания, витринах и прочих предметах, которые мы ежедневно встречаем повсюду.

В будущем разработчики планируют довести до ума устройство HandSight таким образом, чтобы оно могло воспринимать информацию не только о буквах и цифрах, но и передавать информацию о цветах и даже простеньких изображениях.


К 2025 ГОДУ В ВЕЛИКОБРИТАНИИ ЗАКРОЮТ ВСЕ УГОЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Такое решение принято правительством Великобритании для того, чтобы снизить уровень выбросов углекислого газа в атмосферу. Решению предшествовало множество консультаций, в ходе которых обсуждались возможные варианты снижения углеродных выбросов в атмосферу, но в итоге было объявлено, что все восемь пока ещё работающих угольных электростанций Великобритании заставят закрыться к 2025 году.


«Сейчас дорабатывается законодательство и меняются стандарты, определяющие допустимый уровень вредных выбросов в атмосферу, чтобы угольные станции, существующие на данный момент, никак не смогли им соответствовать», пишет The Guardian.

Впрочем, эксперты полагают, что и без этих реформ большинство из работающих ныне угольных электростанций долго не протянут — производство энергии на них становится всё дороже и невыгоднее, а инвесторы всё неохотнее идут на уступки, попутно посматривая в сторону возобновляемых источников энергии, на которую ставят и в правительстве Великоритании. За следующие пять лет на поддержку возобновляемой энергетики планируют выделить из бюджета около 730 миллионов британских фунтов (около 60 миллиардов рублей по текущему курсу).

В Великобритании уже около восьми процентов от всей производимой электроэнергии приходится на ветряные электростанции, поэтому именно их и будут развивать в первую очередь.


GOOGLE И ЛОНДОНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАЗРАБАТЫВАЮТ АЛГОРИТМ-ПОМОЩНИК ДЛЯ ЖУРНАЛИСТОВ

Помните бота-журналиста из The Washington Post? Да, того, что уже работает в издании, помогая со скучными и рутинными постами своим коллегам из плоти и крови? Так вот, у этого бота по имени Heliograph появился ещё один коллега. Новый алгоритм под названием JUICE сможет помочь журналистам с поиском тем для новостных статей. Создаётся алгоритм силами специалистов из Городского Университета Лондона при финансовой поддержке Google.


Работа кипит, алгоритм умнеет. Уже сейчас он использует целых шесть стратегий поиска. Естественно, научили его этому опытные и маститые журналисты. Издание Motherboard пишет, что сейчас JUICE может довольно шустро «прошерстить» целых 470 сайтов, сделав с них выборку по ключевым словам и параметрам, заданным человеком.

Журналист, например, просто пишет имя знаменитости, а алгоритм делает поиск по сайтам, после чего показывает всё, с чем это имя может быть связано: статьи, карикатуры, фотографии, статьи и прочее. Вот так запросто можно получить довольно много информации, в том числе и той, что ранее была неизвестна человеку, пишущему материал.

Городской университет Лондона очень большой, и там, помимо тех, кто занимается разработкой JUICE, учатся и работают совершенно разные люди. Есть там и факультет журналистики, студенты которого уже тестируют алгоритм. Сейчас разработка почти завершена, поэтому разработчики надеются, что уже к началу 2017 года JUICE удастся довести до ума и интегрировать его в Google Docs.


ТАЙНА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ: ТАК КАК ЖЕ ВСЁ-ТАКИ СОЗДАТЬ КЛЕТКУ?

К началу 2000-х годов ученые выделили две ведущие идеи о том, как могла появиться жизнь. Сторонники «РНК-мира» были убеждены, что жизнь началась с самовоспроизводящейся молекулы. В то же время ученые в лагере «сначала метаболизм» считают, что жизнь могла появиться в гидротермальных жерлах на дне океана. И все же на передний план вышла третья идея.

Каждое живое существо на Земле состоит из клеток. Каждая клетка — это по сути мягкий шарик, мешочек, с жесткой внешней стенкой, или «мембраной». Задача клетки — удерживать все предметы первой необходимости вместе. Если наружная стенка порвется, внутренности выльются наружу и клетка умрет — так же, как и выпотрошенный человек.

Наружная стенка клетки настолько важна, что некоторые исследователи происхождения жизни даже считают, что она появилась прежде всего. Они считают, что подходы «сперва генетика», который мы обсудили во второй части, и «сперва метаболизм», который мы обсудили в четвертой части, ошибочны. Их альтернатива — «сперва компартментализация» — представлена Пьером Луиджи Луизи из Университета Рома Тре в Риме, Италия.

Все живые предметы состоят из клеток

Идея Луизи проста, и с ней трудно спорить. Каким образом вы собрались создавать рабочую метаболическую систему или самовоспроизводящуюся РНК, каждый из которых опирается на наличие большого количества химических веществ в одном месте, если вы сначала не сделаете контейнер, который удерживает все молекулы вместе.

Если вы с этим согласны, есть только один способ, с которого могла начаться жизнь. Каким-то образом, в жаре и буре ранней Земли, неколько сырых материалов сложились в грубые клетки, или «протоклетки». Осталось только повторить это в лаборатории: создать простую живую клетку.

Идеи Луизи можно проследить аж до Александра Опарина и рассвета науки о происхождении жизни в СССР, которых мы обсудили в первой части. Опарин подчеркнул тот факт, что некоторые химические вещества образуют сгустки — коацерваты — которые могут держать другие вещества внутри. Он предположил, что коацерваты были первыми протоклетками.

Любое жирное или маслянистое вещество будет образовывать сгустки или пленки в воде. Эти химические вещества известны в общем как липиды. Соответственно, гипотезу о том, что с них начала жизнь, назвали «липидным миром».

Но просто сформировать сгустки недостаточно. Они должны быть стабильными, уметь делиться на «дочерние» сгустки и хоть немного контролировать, что проходит внутрь и выходи  наружу — и все это без сложных белков, которые используют современные клетки для этих задач.

Появилась задача собрать такие протоклетки из всего необходимого материала. Несмотря на множество попыток за много лет, Луизи так и не сделал ничего хоть мало-мальски убедительного. И тогда, в 1994 году, он осмелился сделать дерзкое предположение. Он предположил, что первые протоклетки должны были содержать РНК. Более того, эта РНК должна была уметь воспроизводиться внутри протоклетки.

Как-то клетка все же появилась

И вот, его гипотеза стала очень сложной и отошла от чистого подхода «сперва компартментализация». Но у Луизи были веские доводы.

Клетка с внешними стенками, но без внутренностей, мало что может. Возможно, она могла бы делиться на дочерние клетки, но не передавала бы никакой информации о себе потомству. Она могла начать развиваться и становиться более сложной только при наличии некоторых генов.

Вскоре эта идея обрела сильного сторонника в лице Джека Шостака, работу которого на тему «мира РНК» мы изучили в третьей части. Луизи был членом лагеря «сперва компартментализация», Шостак поддерживал «сперва генетику», и много лет они не встречались с глазу на глаз.

Почти вся жизнь одноклеточная

«Мы встречались на собраниях на тему происхождения жизни и затевали эти длинные дискуссии на тему того, что было важнее и что пришло первым», вспоминает Шостак. «Наконец, мы поняли, что у клеток было и то и другое. Мы пришли к общему мнению, что для возникновения жизни важно иметь и компартментализацию, и генетическую систему».

В 2001 году Шостак и Луизи изложили свое видение этого единого подхода. В работе, опубликованной в Natire, они заявили, что должно быть возможность создать простую живую клетку с нуля, разместив реплицирующуюся РНК в обычной капле жира.

Это была радикальная идея. Очень скоро Шостак решил полностью посвятить себя ей. Рассудив, что «мы не можем излагать эту теорию, ничем ее не подкрепив», он решил начать экспериментировать с протоклетками.

Спустя два года Шостак и двое его коллег объявили о большом успехе.

Везикулы — это простые контейнеры, состоящие из липидов

Они экспериментировали с везикулами: сферическими каплями с двумя слоями жирных кислот на внешней стороне и центральным жидким ядром. Пытаясь найти способ ускорить создание везикул, они добавили малые частички глины под названием монтмориллонит. Везикулы начали формироваться в 100 раз быстрее. Поверхность глины выступили катализатором, как некий фермент.

Более того, везикулы могли поглощать как частицы монтморрилонита, так и цепи РНК с поверхности глины. Теперь эти протоклетки уже содержали гены и катализатор, и все из одной простой добавки. Решение добавить монтмориллонит было принято не просто так. За несколько десятилетий много работ предположили, что монтмориллонит и подобные ему глины могли иметь важное значение для происхождения жизни.

Кусок монтмориллонита

Монтмориллонит — это обычная глина. В настоящее время она используется для самых разных дел, из нее даже кошачий наполнитель делают. Образуется она, когда вулканический пепел расщепляется погодой. Поскольку ранняя Земля изобиловала вулканами, кажется вероятным, что на ней было и много монтмориллонита.

Еще в 1986 году химик Джеймс Феррис показал, что монтмориллонит выступает катализатором, который помогает формироваться органическим молекулам. Позже он обнаружил, что глина также ускоряет формирование малых РНК.

И тогда Феррис предположил, что эта невзрачная глина могла быть местом зарождения жизни. Шостак принял эту идею и включил ее в работу, используя монтмориллонит для строительства своих протоклеток. Годом спустя Шостак обнаружил, что его протоклетки могут расти сами по себе.

Чем больше молекул РНК оказывалось в протоклетке, тем выше было давление на наружную стенку. Похоже, желудок протоклетки был забит и она была готова сходить по-большому. Чтобы компенсировать это, протоклетка приняла больше жирных кислот и включила их в стенки, благодаря чему раздулась еще больше и ослабила напряжение.

Что важно, она взяла жирные кислоты из других протоклеток, в которых было меньше РНК, заставив их сократиться. Будто бы протоклетки соперничали и та, у которой было больше РНК, побеждала. Но если протоклетки могут расти, может они и делиться могут? Сможет ли протоклетка Шостака воспроизвести себя?

Клетки делятся на два

Первые эксперименты Шостака показали, что способ деления протоклеток действительно есть. Если сжать ее в небольшом отверстии и вытянуть в трубочку, протоклетка разрывается, формируя «дочерние» протоклетки. Эта идея была неплохой, потому что в ней не участвовал никакой клеточный механизм: просто давление. Но такое решение было не самым лучшим, поскольку протоклетки теряли часть содержимого в этом процессе. Это также означало, что первые клетки могли делиться лишь проталкиваясь через крошечные отверстия.

Существует множество способов заставить везикулы делиться. Например, можно добавить сильный поток воды. Осталось только заставить протоклетки делиться и не терять кишки. В 2009 году Шостак и его студент Тинг Чжу нашли решение. Они сделали немного более сложные протоклетки с наружными стенками в несколько слоев, напоминающие слои лука. Несмотря на такую сложность, эти протоклетки все еще было просто создать.

Когда Чжу кормил их жирными кислотами, протоклетки росли и меняли форму, вытягиваясь в длинные канатоподобные цепочки. После того, как протоклетка становилась достаточно длинной, легкой приложенной силы достаточно, чтобы разбить ее на десятки мелких дочерних протоклеток.

Каждая дочерняя протоклетка содержала РНК родительской протоклетки и не теряла ни одной РНК. Более того, протоклетки могли повторять цикл постоянно, дочерние протоклетки росли и делились. Эту часть проблему, похоже, решили.

В последующих экспериментах Чжу и Шостак нашли еще больше способов заставить протоклетки делиться. Но все равно протоклеткам многого недоставало. Луизи хотел, чтобы протоклетки тиражировали РНК, но РНК просто сидела в них и ничего не делала. Чтобы показать, что его протоклетки могли быть первой жизнью на Земле, Шостаку нужно было заставить РНК внутри них воспроизводиться.

Это было нелегко, поскольку, несмотря на десятилетия попыток — изложенных в третьей части, — никто так и не смог заставить РНК самовоспроизводиться. Эта же проблема загнала Шостака в угол в ходе его первых работ над «миром РНК», и никому другому не удалось ее решить. Поэтому он вернулся и перечитал работу Лесли Оргела, который так долго работал над гипотезой РНК-мира. В этих пыльных бумагах обнаружились ценные подсказки.

Оргел провел много времени с 1970-х по 1980-е, изучая копирование цепей РНК.

Первая клетка должна была вмещать химию жизни

По сути все просто. Возьмите одну цепь РНК и набор свободных нуклеотидов. Затем, используя эти нуклеотиды, соберите вторую цепь РНК, комплементарную первой. Например, цепь РНК «CGC» произведет комплементарную цепь «GCG». Сделав это дважды, вы получите копию оригинальной «CGC», только окольным путем.

Оргел обнаружил, что при определенных обстоятельствах цепи РНК могут копироваться таким образом без какой-либо помощи ферментов. Возможно, именно так первая жизнь создала копии своих генов.

К 1987 году Оргел мог взять цепь РНК длиной в 14 нуклеотидов и создать дополняющие цепи длиной тоже в 14 нуклеотидов. Больше ему сделать не удалось, но этого было достаточно, чтобы заинтриговать Шостака. Его ученица Катажина Адамала попыталась запустить такую реакцию в протоклетках.

Они обнаружили, что для работы такой реакции нужен магний. Но магний уничтожил протоклетки. Впрочем было и простое решение: цитрат, который почти идентичен лимонной кислоте и который присутствует во всех живых клетках.

В исследовании, опубликованном в 2013 году, они добавили цитрат и обнаружили, что тот обволок магний, защищая протоклетки и позволяя шаблону продолжать копироваться. Другими словами, им удалось сделать то, что Луизи предлагал в 1994 году. «Мы запустили химию репликации РНК внутри этих жирно-кислотных везикул», говорит Шостак.

Протоклетки Шостака могут жить в сильном тепле

Всего за десять лет исследований команде Шостака удалось совершить невероятное.

Они создали протоклетки, которые сохраняют свои гены, при этом забирая полезные молекулы снаружи. Эти протоклетки могут расти и делиться и даже соперничать между собой. РНК может воспроизводиться внутри них. С какой стороны ни посмотри, они были похожи на первую жизнь.

Еще они были весьма устойчивыми. В 2008 году группа Шостака обнаружила, что эти протоклетки могут переживать нагрев до 100 градусов по Цельсию, температуры, которая уничтожает большинство современных клеток. Следовательно, эти протоклетки были похожи на первую жизнь, которая должна была переживать сильное тепло от постоянных ударов метеоритов.

«Шостак делает большую работу», говорит Армен Мулкиджанян.

Тем не менее, на первый взгляд, подход Шостака идет вразрез с 40 годами исследований происхождения жизни. Вместо того чтобы озадачиться «сперва воспроизводством» или «сперва компартментализацией», он решил делать оба дела сразу.

Молекулы жизни ведут себя крайне сложно

Это открывает путь к новому подходу к поиску происхождения жизни — единому, объединенному, унифицированному подходу. Он должен охватить все функции первой жизни сразу и одновременно. Эта гипотеза «сперва всё» уже насобирала достаточно свидетельств и может решить все проблемы существующих идей. 

Разрешается использование пресс-релизов, новостей и других информационных материалов, предназначенных для общественного пользования, с целью информирования общественности, при условии указания веб-портала «Zentrix» в качестве источника информации.
Автор материала:
Гость
Логин на сайте: Гость
Группа: Гости
Статус:
Зарегистрирован дней:
День рождения:
О материале:
Дата добавления материала: 15.01.2017 в 19:11
Материал просмотрен: 305 раз
Категория материала: HI-TECH
К материалу оставлено: 0 комментариев
Рейтинг материала 0
Вы находитесь на этой странице

секунд!
Всего комментариев: 0
  • Комментарии через сайт

    avatar

  • Комментарии через ВК

  • Комментарии через Facebook