Наука
 8.4K
 5 мин.

Почему кот Шредингера — самый противоречивый мысленный эксперимент в науке

Одним из наиболее важных инструментов в арсенале физика-теоретика является мысленный эксперимент. Если вы изучаете теорию относительности, квантовую механику или любую другую область физики, относящуюся к средам или ситуациям, в которые вы не способны (или не должны) поместить себя, вы обнаружите, что тратите гораздо больше времени на работу с воображаемыми сценариями, чем на настройку инструментов или проведение измерений. В отличие от физических экспериментов, мысленные эксперименты заключаются не в сборе данных, а скорее в постановке воображаемого вопроса и проработке логической последовательности «если/то», чтобы выяснить, что на самом деле означает та или иная теория. Вопрос «Что должно произойти, если теория верна?» имеет неоценимое значение для развития интуиции и прогнозирования новых заявлений. В некоторых случаях мысленный эксперимент может раскрыть глубокое философское значение теории или даже представить то, что кажется неразрешимым парадоксом. Вероятно, самым известным из всех физических мысленных экспериментов является эксперимент с котом Шредингера — как потому, что он предполагает (чисто гипотетически!) мясорубку, так и потому, что его последствия для природы реальности в квантовом мире продолжают бросать вызов студентам и теоретикам по всему миру. Базовая — опять же, чисто гипотетическая — экспериментальная установка такова: представьте, что у вас есть радиоактивный материал, в котором существует вероятность в 50% ядерного распада в течение определенного периода времени (скажем, одного часа); вы кладете этот материал в коробку вместе с небольшим стеклянным флаконом с ядом и устройством, которое разобьет флакон, если обнаружится радиоактивный распад. Затем вы помещаете в коробку живого кота, закрываете крышку, ждете час, а затем снова открываете коробку. Основываясь на этой схеме, легко сделать вывод, что, поскольку вероятность того, что атом распадется и вызовет срабатывание яда, составляет 50%, в половине случаев, когда вы проводите эксперимент, вы должны найти живого кота, а в половине — мертвого при условии, что вы не используете одно и то же животное каждый раз. Но когда Эрвин Шредингер описал мысленный эксперимент Альберту Эйнштейну в 1935 году, он сделал это, чтобы подчеркнуть очевидное следствие квантовой теории, которое обоим ученым казалось полной чепухой: идея о том, что до того, как вы откроете коробку, кошка находится в позиции живой и мертвой одновременно. В итоге все сводится к принципу неопределенности в квантовой механике. В отличие от классической механики (такой, которая применима к повседневному опыту), в квантовой механике, по-видимому, в природу реальности заложена фундаментальная неопределенность. Когда вы подбрасываете монету, результат получается случайным, потому что вы недостаточно тщательно отслеживаете все движения и задействованные силы. Если бы вы могли измерить абсолютно все, вы были бы способны каждый раз предсказывать результат, что является детерминированностью — процессом, исход которого полностью определен алгоритмом, значениями входных переменных и начальным состоянием системы. Но в квантово-механической версии подбрасывания монеты, радиоактивного распада, ничто из того, что вы измеряете, не может сказать вам результат до того, как он произойдет. Для стороннего наблюдателя (до тех пор, пока не произойдет измерение квантового подбрасывания монеты) система будет вести себя так, как будто она находится в обоих состояниях одновременно — в суперпозиции, при которой атом и распался, и не распался. Суперпозиция — это реальное явление в квантовой механике, которое иногда даже можно использовать в своих интересах. Квантовые вычисления основаны на идее, что бит квантового компьютера (или кубит) может быть не просто единицей или нулем, а суперпозицией единицы и нуля, что значительно повышает способность компьютера выполнять множество сложных вычислений одновременно. В случае с котом Шредингера кажущийся абсурдным вывод о том, что кот одновременно жив и мертв, проистекает из рассмотрения всей системы — атома, пускового устройства, пузырька с ядом и кота — как единого квантового механизма, каждый элемент которого существует в суперпозиции. Атом и распадается, и нет, устройство срабатывает и бездействует, пузырек разбит и цел, поэтому кошка одновременно и мертва, и жива, пока не откроют коробку. Является ли этот вывод действительно абсурдным — вопрос открытый. И Шредингер, и Эйнштейн пришли к выводу, что истинная фундаментальная неопределенность просто не может применяться к реальному, макроскопическому миру. В наши дни большинство физиков признают, что неопределенность реальна, по крайней мере, для субатомных частиц, но то, как эта неопределенность схлопывается при проведении измерений, до сих пор остается предметом споров. В одной интерпретации любое выполненное измерение коренным образом меняет реальность, хотя обычно утверждается, что для этой цели измерение обеспечивает триггерное устройство или, по крайней мере, сама кошка. В другой интерпретации под названием «Множество миров» вся Вселенная дублируется каждый раз, когда подбрасывается квантовая монета, и измерение просто говорит вам, находитесь ли вы во вселенной мертвого кота или во вселенной живого кота. Пока что нельзя сказать, сколько времени пройдет, прежде чем станет ясно, что на самом деле происходит в черном ящике квантовой суперпозиции. Но достижения квантовой теории уже приносят невероятные технологические результаты, такие как квантовые компьютеры. А тем временем любопытство позволяет идти вслед за подобными мысленными экспериментам, не рискуя убить ни одного кота. По материалам статьи «Why Schrödinger's Cat is still the most controversial thought experiment in science» Science Focus

Читайте также

 20.2K
Наука

Парадокс кислой еды

Существует пять классических категорий вкуса — сладкий, соленый, кислый, горький и умами — и только четыре из них достаточно легко объяснить. Животные жаждут сладкого из-за сахара и калорий. Стремление к умами помогает насытиться белком. Соль необходима организму для поддержания баланса жидкости, а нервным клеткам — для передачи электрических импульсов. Чувствительность к горькому может пригодиться, чтобы не отравиться. Труднее всего объяснить, почему люди едят кислое. Кислый вкус — это странная подсказка, сигнал, не свидетельствующий ни о токсичности, ни о питательности. На самом деле это просто показатель низкого уровня pH, присутствия кислоты — лимонной в лимонах, уксусной в уксусе и т.п. «Нам не обязательно есть кислое, чтобы выживать», — говорит Энн-Мари Торрегросса, исследователь вкуса из Университета Буффало. Роб Данн, эколог из Университета штата Северная Каролина, считает, что кислый вкус очень обделен вниманием ученых. И все же мы чувствуем кислый вкус, и не только мы. Данн и его коллеги недавно отправились исследовать эволюционные корни этого вкусового ощущения, в итоге они не смогли найти ни одного вида позвоночных, который бы окончательно утратил способность распознавать кислую пищу, будь то птицы, млекопитающие, земноводные, рептилии или рыбы. Конечно, это может быть связано с тем, что ученые обследовали недостаточно большое количество животных — всего несколько десятков видов. Кошки, выдры, гиены и другие хищники утратили способность распознавать сладость; большие панды невосприимчивы к умами; дельфины, которые заглатывают добычу целиком, похоже, не способны хорошо чувствовать сладость или пряность еды, а горечь они не чувствуют вовсе. Однако все эти животные чувствуют кислость, а это значит, что есть в этом вкусе что-то важное, возможно, что-то очень древнее. Что именно особенного в кислости — остается загадкой и, возможно, для разных видов этот вкус играет разную роль. Начнем с рыб — самой древней группы позвоночных, у которых способность чувствовать кислый вкус была подтверждена. У рыб есть вкусовые рецепторы как во рту, так и по всему телу (то есть рыбу можно назвать одним большим чешуйчатым языком). Некоторые из этих рецепторов чувствуют кислоту, что, возможно, помогает им ориентироваться в воде, богатой углекислым газом и поддерживать правильный химический баланс жидкостей в организме. Когда предки современных наземных существ начали медленно выползать на берег, способность чувствовать кислое закрепилась — и быстро разделилась по видовым признакам. Сегодня кислая пища не пользуется ни всеобщей любовью среди наземных животных, ни всеобщим отказом от нее. Многие приматы, включая нас, похоже, любят кислые продукты, также это касается и крыс и свиней — по крайней мере, до определенной концентрации, называемой «точкой блаженства» (все, что кислее этого, уже кажется невкусным). «Только не давайте овце лимон, ей вряд ли это понравится», — шутит Данн. На самом деле это вовсе не шутка, хоть Данн и не пробовал делать это сам, — он рассказал об исследовании 1970 г., в котором этот факт был доказан. Не совсем понятно, почему некоторые виды животных считают кислый вкус таким неприятным, но у ученых есть предположения. Возможно, животные, которым, согласно исследованиям, не нравится кислое — лошади, летучие мыши-вампиры, кролики, аксолотли — воспринимают его как намек на то, что их пища еще не созрела или испортилась и поэтому небезопасна. Также кислота сама по себе может разъедать ткани, разрушать зубную эмаль, нарушать баланс химического состава организма или вредить полезным микробам, населяющим кишечник. «Многие гипотезы отталкиваются от негативного эффекта кислой пищи. Их достаточно сложно доказать и обосновать, да и не то чтобы в истории есть много примеров грустных овец, которые умерли, потому что переели лимонов», — иронизирует Ханна Фрэнк, исследователь сельскохозяйственных культур и почвоведения из Северной Каролины, которая вместе с Данном пытается разгадать тайну кислого вкуса. Однако, в отличие от овец, мы, люди, как вид обожаем кислую пищу. Так же, как и несколько видов обезьян и мартышек, эволюционно близких нам — шимпанзе, орангутаны, гориллы, макаки, гиббоны. Очевидно, кислота приносит нам какую-то пользу. В течение многих лет исследователи вынашивали убедительное обоснование: кислый вкус может быть хорошим признаком того, что пища богата витамином С, который наши предки утратили способность производить около 60-70 млн лет назад. Кислые продукты в рационе помогали нам обезопасить себя от цинги. Однако доказать это предположение далеко не так просто. Кислые фрукты, хотя иногда и приходятся отличной закуской, могут быть слишком незрелыми. «Здесь ключевую роль может сыграть сочетание кислого и сладкого», — говорит Кэти Амато, биологический антрополог из Северо-Западного университета, которая сотрудничала с Данном. Очень терпкие и очень сладкие продукты могут даже сигнализировать о том, что содержат множество полезных микробов, которые будут расщеплять углеводы. Этот процесс, называемый ферментацией, придает вкусу пикантность, он также может препятствовать проникновению опасных микробов и измельчать грубые растительные волокна, которые наш организм с трудом переваривает самостоятельно. И люди (некоторые из нас, во всяком случае) очень любят такое сочетание вкусов — вспомните кимчи, комбучу, квашеную капусту или йогурт. Если это предположение подтвердится, то оно поднимет больше вопросов, чем даст ответов. Пол Джозеф, фельдшер и исследователь вкуса и запаха в Национальном институте здоровья, говорит, что у ученых до сих пор нет хорошего объяснения, почему одни представители определенного вида любят кислое, а другие нет. Возможно, речь идет о биологических особенностях, обусловленных генетикой или возрастом. Некоторые исследования намекают на то, что маленькие дети любят кислое больше, чем взрослые. Но Джозеф говорит, что также важно учитывать, как продукты, которые нас окружают, формируют наши пристрастия. Слишком горькую или кислую пищу люди как правило не любят, но черный кофе, например, одновременно и кислый, и горький, мы любим, потому что в хорошем кофе соблюдается баланс этих вкусов. Даже если мы найдем объяснение тяги приматов к кислому, мы не обязательно поймем остальные виды. Свиньи, очевидно, обожают кислое, хотя они прекрасно синтезируют витамин С. Данн полагает, что их тяга к кислому может быть просто неотъемлемой частью их склонности к невероятной всеядности. А если говорить о морских свинках, которые, как и мы, потеряли способность вырабатывать витамин C, то получается наоборот — исследование 1978 г. показало, что они не любят кислые продукты. Исследования вкусовых предпочтений у нечеловеческих видов, по правде говоря, не так-то просто провести. В типичном эксперименте животному дают выбор между простой и ароматизированной водой с добавлением чего-то сладкого, соленого, горького, умами, кислого, и наблюдают за тем, какая жидкость больше всего ему нравится. И если животное не стремится пить кислую воду, это мало что говорит о его предпочтениях, потому что нам неизвестно, почему именно он делает определенный выбор — может, в его организме как раз сегодня не хватает сахара, а может быть, кислая вода кажется ему подозрительной и ненатуральной. И хотя некоторые виды животных реагируют на неприятный на вкус так же, как мы — кривятся, морщат нос, разевают рот, — чем дальше рассматриваемый вид от людей, тем сложнее определить, какую реакцию проявляет животное. Хиро Мацунами, специалист по хемосенсорной биологии из Университета Дьюка, указывает на еще один осложняющий фактор: повсеместно распространенная возможность различать кислое среди позвоночных не обязательно связана со вкусом. Те же химические рецепторы, которые мы используем для определения кислоты во рту, выполняют в организме и другие функции, которые могут быть очень важными. С тех пор, как Фрэнк и Данн приступили к своим научным изысканиям в области кислого вкуса, они провели несколько очень необычных исследований, чтобы расширить эволюционное древо кислого вкуса. Данн бросает лимоны воронам, а Фрэнк кормит огурцами и цитрусовыми свою собаку, Мэйпл Джун. Ни одно животное не выглядит довольным, хотя Мэйпл Джун по-прежнему уплетает лимоны, страшно кривясь. Возможно, ее привлекает манящая пикантность кислой пищи — ей нравится, что еда кусается в ответ. А может быть, она просто ест все подряд, как иногда делают некоторые собаки. По материалам статьи «The Paradox of Sour Food» The Atlantic

 10K
Наука

Что такое эффект Струпа?

Когда мозг сталкивается с двумя инконгруэнтными свойствами стимула, происходит задержка в его когнитивной обработке. Это называется эффектом Струпа. Конгруэнтность — это состояние, при котором действия человека согласованы с его словами, мыслями и эмоциями. Практическая психология определяет конгруэнтность как слаженное функционирование жизненных характеристик и структур, которые формируют гармоничную картину действий человека. В этом значении имеется в виду конгруэнтность вербальная и невербальная. Инконгруэнтность — это всегда какой-то внутренний конфликт. Человека инконгруэнтного что-то сдерживает, он не может проявить те чувства и эмоции, которые испытывает. Психологи называют инконгруэнтность несоответствием опыта человека и его представлений о себе. В гуманистической психологии инконгруэнтность характеризуется отсутствием цельности личности, ранимостью, зависимостью, тревожностью. Часто причины инконгруэнтности в поведении могут скрываться во внутреннем конфликте, когда человеку нужно выполнять определенную роль, а он не в состоянии отвечать требованиям этой роли. Наш мозг постоянно имеет дело с поступающей от органов чувств информацией, обрабатывает ее и помогает нам осмыслить окружающий мир. Мозг одновременно получает различные потоки информации от одного и того же или разных органов чувств. Например, если вы лежите на кровати, слушаете музыку и попиваете горячий чай поздно вечером, ваш мозг одновременно получает информацию от уха о музыке, от языка о чае, от кожи и тела о кровати, температуре в комнате и т.д. Однако редко мы сталкиваемся с трудностями, связанными с такой одновременной обработкой информации. В редких случаях, когда оба стимула конкурируют за наше внимание, мозг может «глючить» определенным образом. Ниже мы рассмотрим этот тип «сбоя» в работе мозга, широко известный в психологии как эффект Струпа. Во многих отношениях внимание можно считать предпочтительной валютой мозга. Среди одновременного и постоянного притока информации от наших органов чувств мозг должен выбирать, куда направить свое внимание. Вот почему в приведенном выше примере вы можете не обращать внимания на то, что вы ощущаете, лежа в кровати, когда играет ваша любимая песня. Этот процесс, когда ваш мозг решает, на какой стимул обратить внимание, и подавляет информацию от других отвлекающих стимулов, называется избирательным вниманием. Однако у избирательного внимания есть свои недостатки, и эффект Струпа является хорошим примером, демонстрирующим это. Эффект Струпа — сопоставление называния цветов и навыков чтения. Избирательное внимание помогает мозгу выбрать цель и игнорировать отвлекающие факторы. Но что происходит, когда два стимула содержат противоречивую информацию и конкурируют за избирательное внимание? Какой стимул выберет мозг? Джон Ридли Струп обнаружил этот любопытный эффект в ходе экспериментов, в которых он изучал участников, называвших вслух слова, написанные разными цветными чернилами, чтобы определить, может ли обучение улучшить их реакцию. Он провел три серии экспериментов, в которых участники называли слова, написанные черными чернилами, затем — разными цветами, и затем цвет квадратов. Например, в первом эксперименте участники должны были прочитать слово «красный», написанное черными чернилами. Этот случай называется нейтральным условием. Во втором эксперименте они должны были прочитать «красный», написанное зелеными чернилами (инконгруэнтное условие) или «красный», написанный красными чернилами (конгруэнтное условие). Струп отметил, что во втором эксперименте участникам потребовалось значительно больше времени, чтобы произнести «красный» в инконгруэнтных условиях, где названия цветов и цвет чернил не совпадали. Эта задержка во времени ответа участников в «инконгруэнтных» условиях по сравнению с «конгруэнтными» называется эффектом Струпа. Струп объяснил, что эта задержка в назывании происходит потому, что чтение цветового слова происходит более автоматически, чем называние цвета. Поэтому участникам трудно подавить значение цветового слова «красный», и в итоге они читают его вслух вместо того, чтобы назвать цвет чернил. Другими словами, в данном случае селективное внимание выбирает процесс чтения, а не восприятие цвета. В итоге чтение «вмешивается» в нашу способность называть цвета. Интересно, что у билингвов, читающих на двух языках, эффект Струпа проявляется на обоих языках при тестировании. Степень эффекта Струпа часто зависит от уровня владения языком; чем более свободно они владеют языком, тем сильнее эффект Струпа на нем. Применение и вариации. Тест Струпа широко используется в психологии в качестве теста на избирательное внимание и для проверки когнитивных функций у пациентов с повреждениями или расстройствами мозга. Существует также несколько вариаций классического теста Струпа. В «эмоциональном» тесте Струпа слова, вызывающие сильные эмоции, и нейтральные слова изображаются чернилами разных цветов. Участники демонстрируют большую задержку при назывании цвета чернил для слов, вызывающих эмоциональную реакцию, чем для нейтральных. В «числовом тесте Струпа» участников просят сравнить числа, набранные шрифтом, не соответствующим их числовому значению. Например, на вопрос «3 больше 5?» участникам требуется больше времени, чтобы ответить, когда 3 показано большим по размеру, чем когда вопрос меняется на противоположный. Независимо от этих вариаций, все тесты Струпа имеют дело с двумя несопоставимыми свойствами стимула и возникающей задержкой в его когнитивной обработке мозгом. В конце концов, более автоматический процесс из двух получает доступ к селективному вниманию и обрабатывается, а другой игнорируется. Способность к избирательному вниманию помогает мозгу выбирать, на какой стимул обратить внимание, а какой проигнорировать среди постоянного потока поступающих стимулов. Когда мозг сталкивается с инконгруэнтной информацией от стимулов, селективное внимание направляется на более автоматический и легкий процесс. Эффект Струпа является простой демонстрацией этого аспекта избирательного внимания. Хотя эффект Струпа выглядит как забавный трюк, он очень полезен для измерения наших когнитивных способностей и работы мозга, особенно в клинических условиях, когда изучают нарушения работы мозга. Этот любопытный сбой в работе нашего мозга на самом деле очень показателен! По материалам статьи «What Is the Stroop Effect?» Science ABC

 9K
Психология

Нейрографика — терапия для разгрузки

Самоподдержка — важная часть жизни каждого осознанного человека, который хочет всегда оставаться на плаву. Независимо от того, считаете ли вы себя творческим человеком — вы можете практиковать арт-терапию. Такая терапия под присмотром специалиста помогает получить невероятные внутренние изменения, и при этом неважно, умеете ли вы рисовать или нет. Кроме того, арт-терапию многие практикуют самостоятельно для выражения эмоций и сотворения внутренних инсайтов. Об одном из интересных направлений арт-терапии мы расскажем подробно, чтобы каждый мог использовать её для себя без специальной подготовки. Нейрографика — один из способов справиться со сложными эмоциями или прийти к решению какой-то внутренней задачи. Её автором называют Павла Пискарева, также он написал книгу по нейрографике. Способ достаточно простой в основе, но имеет, кроме этого, очень много рекомендаций и вариаций от арт-терапевтов. Если вам захочется глубже осознать себя через подобные рисунки — вы можете обратиться к книгам или специалистам. Все рекомендации в статье основаны на личном опыте и упрощённой модели нейрографики, которая помогает автору справляться с разными жизненными ситуациями. Сама по себе нейрографика визуально похожа на нейронные пути, которые есть в мозге каждого человека. Рисовать её очень просто, главное — иметь точную цель и желательно не бросать в процессе, постараться довести рисунок до конца. Такая терапия помогает общаться с собой, разгружать голову и отвлекаться от будничных переживаний. Для ознакомления с ней вам нужно взять лист однотонной бумаги и ручку или маркер и выделить время, которое вы можете провести с собой наедине. 1. Сконцентрируйтесь на вопросе, который хотите решить, или на эмоции, которую нужно выразить. Закройте глаза и поставьте ручку в центр листа бумаги, придерживайте его. Теперь, концентрируясь на эмоции или на вопросе, водите линию по всему листу, стараясь не отрывать ручку и не прерывать линию. Эта нейрографическая линия может петлять, кружить, быть резкой, угловатой и абсолютно хаотичной. Не задумывайтесь, выражайте свою эмоцию, пока не захотите остановиться. Обычно хватает одного выдоха или 4-7 секунд. 2. Дорисовываем линии. Где-то ручка могла оторваться, а где-то хочется провести линию из угла до края листа — позвольте себе это. Таким образом мы завершаем рисунок недостающими элементами. Много дорисовывать не нужно, достаточно добавить пару штрихов, в каких чувствуется необходимость. Лучше всего будет довести резкие переходы или линии до краёв листа, завершив всю картинку. Не нужно доводить до совершенства, картинка уже идеальна, так как является отражением ваших внутренних эмоций и идей. 3. Теперь переходим к трансформации линии. Она много-много раз пересекала сама себя, поэтому вторым этапом становится проработка стыков и соединений. Стыки и пересечения линий, все углы нужно скруглить. Это можно делать более тонким маркером. Процесс скругления бывает долгим, поэтому просто начните с любого места и уголочка, где посчитаете нужным, можете переходить к разным углам листа, делать всё строго по желанию. Весь процесс скругления — это много мелких и однотипных задачек, которые разгружают мозг. Если наоборот, сконцентрироваться на проблеме или эмоции в процессе округления, — можно не только выразить и отпустить то, что давно застряло внутри, но и найти решение задачи. 4. Если у вас нет цветных карандашей или красок, оставьте свой рисунок завершённым на этом этапе. Для тех, кто готов творить и идти дальше — нужно взять цветные карандаши, маркеры или краски и раскрасить фигуры, которые у вас получились. Посмотрите внимательно на рисунок, какие фигуры вы видите? Выделите сначала самые большие, можете обвести их жирнее, затем оставшиеся маленькие. Дальше закрашивайте цветом фигуры, выбирая те оттенки, которые нравятся. Часто даже те, кто говорит, что совершенно не умеет рисовать, готовы хвастаться своими нейрокартинами и вешать их на стену. Позвольте себе и это! У каждого будет свой индивидуальный эффект от работы с нейрографикой. Кто-то почувствует себя легче, лучше и спокойнее, а кто-то догадается до неочевидных решений поставленных задач. В любом случае, такая терапия больше похожа на отдых для мозга. Кроме того, время, проведённое наедине с собой, помогает лучше себя понимать, осознавать желания, чувствовать себя спокойнее и свободнее. Если особенно легче не стало, всегда есть простой и родной способ излить все эмоции на бумагу в виде письма или списка дел. Но для начала позвольте себе творить!

 8.3K
Интересности

Подборка блиц-фактов №159

Мангусты — хорошие родители, они очень заботливо и нежно воспитывают детенышей. Причем отец гораздо более заботливый, чем мать. Один натуралист описывал, что когда у живших в неволе ручных мангустов забрали потомство, мать отнеслась к этому спокойно, а отец не находил себе места и в течение нескольких дней искал пропавших детей. В столице Новой Зеландии есть свой мини-Голливуд, который в шутку называют «Велливуд». Комплекс киностудий создан стараниями Питера Джексона, режиссера «Властелина колец». Именно в Веллингтоне он сделал свои первые шаги в жизни и в мире кино. Во французском языке существует понятие Dépaysement, которым выражают ощущение, испытываемое кем-то, кто находится не на родине. Это чувство возникает оттого, что человек — иммигрант или иностранец и ощущает себя оторванным от корней. Адольф Гитлер очень любил животных и был против их убийства. Он упомянул о том, что он вегетарианец, в личном дневнике, и даже подумывал ввести вегетарианство в качестве официальной идеологии после войны. В 2011 году в США знаменитые романы Марка Твена вышли в свет в новой редакции — издатели заменили слова, активно употреблявшиеся во времена автора, но считающиеся оскорбительными сейчас, на более политкорректные. Ученые установили, что фермент, содержащийся в слюне летучих мышей, способен помогать людям, страдающим сердечными заболеваниями. Попадая в кровь человека, этот фермент предотвращает приступы, а при продолжительном употреблении может полностью вылечить сердце. Искусство Ренессанса произвело настоящую революцию, но начали ее не хрестоматийные Леонардо, Микеланджело и Рафаэль. Одним из важнейших художественных нововведений эпохи стала масляная живопись. Со времен Вазари принято было считать, что изобрел ее нидерландский мастер Ян ван Эйк (1390–1441). На самом деле в Афганистане разведенные в растительном масле пигменты использовались в VI веке (археологи обнаружили это уже в наши дни, когда стали исследовать пещеры, открывшиеся за спинами взорванных талибами бамианских Будд), а до Северной Европы масляная живопись дошла к XII веку (она упоминается в трактате пресвитера Теофила «О различных искусствах»). Однако именно ван Эйк довел эту технику до виртуозного совершенства. Крысы настолько хорошо умеют выживать, что они водятся в радиоактивных районах и даже на научно-исследовательских станциях в Антарктиде, куда они проникают несмотря на все предосторожности. Крысы — отличные пловцы, могут проплыть более 40 км и будут хорошо себя чувствовать. А еще эти мелкие грызуны могут находиться под водой до 72 часов. Бургундская улитка, обитающая во Франции, большую часть своей жизни проводит в спячке, но когда начинается теплый дождь, она издает мелодичное пение. Под раковиной имеется специальная полость, которая и позволяет улитке издавать звуки. Сердце синего кита — самое большое в мире, его вес составляет около тонны. Это намного больше, чем сердце слона, самого крупного сухопутного существа. При этом пульс не бывает чаще, чем 20 ударов в минуту, обычно 5-10 ударов, а диаметр спинной аорты достигает 40 см.

 6.5K
Интересности

Скрижали Джорджии — самый таинственный памятник современности

В 1979 году в компанию Elberton Granite Finishing, которая занимается обработкой камня, обратился странный гражданин. Он пожелал скрыть свое имя под псевдонимом Роберт Крисчен (Christian — христианин). Сначала мужчину и его проект не восприняли всерьез. Джо, директор фирмы, на всякий случай установил огромную стоимость на этот заказ. Он впервые столкнулся с такой странной задачей — построить памятник из нескольких огромных гранитных камней с надписями на разных языках. Но вскоре Джо убедился в серьезности намерений Роберта, когда тот оплатил круглую сумму — первоначальный взнос. Имя заказчика до сих пор знает лишь один человек — Уайатт, руководитель банка, через которого так называемый Роберт совершал платежи. Уайатт подписал соглашение о неразглашении настоящего имени заказчика, а документы по этому делу и вовсе сжег. В какой-то момент люди начали подозревать, что Джо и Уайатт сами затеяли возведение памятника. Чтобы убедить народ в правдивости своих слов, они ответили на ряд вопросов на детекторе лжи. И оказалось, что все рассказанное ими — правда. Памятник выполняли по инструкции Роберта. Он предоставил подробное описание того, каким должен быть объект. И заодно показал деревянный макет. По его словам, некая группа людей 20 лет разрабатывала дизайн этих скрижалей. В 1980 году на вершине холма в округе Элберт установили шесть огромных камней. Все вместе они весят почти 120 тонн. На камни нанесены девять заповедей (не из числа десяти библейских) на восьми языках, в том числе на английском, русском, китайском, арабском. Основной посыл надписей — живите, люди, в мире и согласии, оставьте и природе место на этой планете. Есть среди заповедей и спорные заявления — что нужно ограничить население планеты до 500 миллионов человек и регулировать рождаемость. Также на плитах выбита надпись на четырех древних языках: аккадском, санскрите, древнеегипетском и древнегреческом. Фраза гласит: «Да послужат сии скрижали заветному Веку Разума». На этом функции памятника не заканчиваются. Он помогает ориентироваться по солнцу, а еще через специальное отверстие всегда можно наблюдать за Полярной звездой. Необычная история создания памятника породила множество слухов и теорий заговоров. Конспирологи связывали скрижали то с появлением НЛО, то с апокалипсисом, то с намеренным истреблением человечества. Но до сих пор никто точно не знает, кто создал Скрижали Джорджии и в чем их сакральный смысл.

 6.2K
Наука

Почему информацию из книг мы запоминаем лучше?

Автор статьи — Джо Адетунджи, редактор журнала The Conversation. Во время пандемии многие преподаватели перешли на цифровые тексты или мультимедийные курсовые работы. Будучи профессором лингвистики, я изучала, чем электронная коммуникация отличается от традиционной печатной, с точки зрения их роли в обучении. Одинаково ли усваивается текст с экрана и с бумажного листа? И являются ли прослушивание и просмотр контента столь же эффективными, как и чтение письменного текста, при изучении одного и того же материала? Ответы на оба вопроса зачастую «нет», об этом я рассказываю в своей книге «Как мы читаем сейчас», вышедшей в марте 2021 г. Причины этого связаны с целым рядом факторов, включая снижение концентрации внимания, развлекательный менталитет и склонность к многозадачности при потреблении цифрового контента. Печатное чтение в сравнении с цифровым При чтении текстов, состоящих из нескольких сотен слов и более, обучение, как правило, будет более эффективным, если человек читает с бумажного листа. Этот вывод подтверждается целым рядом исследований. Преимущества печатного текста особенно ярко проявляются, когда экспериментаторы переходят от простых заданий — таких как определение главной мысли в прочитанном отрывке — к заданиям, требующим умственного абстрагирования — таким как умозаключения из текста. Чтение печатных текстов также повышает вероятность запоминания деталей — например, «Какого цвета были волосы у актера?», — и запоминание места событий в рассказе — «Авария произошла до или после политического переворота?». Исследования показывают, что и школьники, и студенты полагают, что получат более высокие баллы в тестах на понимание, если читают в цифровом формате, при подготовке к тесту. Однако на самом деле все в точности да наоборот. Педагогам необходимо знать, что метод, используемый для стандартизированного тестирования, может повлиять на результаты. В одном из исследований норвежские десятиклассники и американские ученики третьих-восьмых классов показали более высокие результаты, когда стандартизированные тесты проводились на бумаге. В недавнем американском исследовании негативное влияние цифрового тестирования было сильнее всего выражено среди учащихся с относительно слабо развитыми навыками чтения и у учащихся с особенностями развития. В своем исследовании я и мои коллеги подошли к этому вопросу по-другому. Вместо того, чтобы заставлять студентов читать и проходить тест, мы спрашивали, как они воспринимают свое обучение в целом, когда используют печатные или цифровые материалы для чтения. И старшеклассники, и студенты подавляющим большинством оценили чтение на бумаге как более эффективное для концентрации внимания, обучения и запоминания, чем чтение в цифровом формате. Расхождения между результатами, полученными при использовании печатных и цифровых материалов, отчасти связаны с физическими свойствами бумаги. Бумажная книга — это сложный объект с последовательно распределенной информацией, имеющий визуальную географию отдельных страниц. Люди часто связывают свои воспоминания о прочитанном с тем, как далеко в книге оно было написано или в какой части страницы оно находилось. Но не менее важна ментальная перспектива и то, что исследователи чтения называют «гипотезой углубления». Согласно этой теории, люди подходят к цифровым текстам с мышлением, применяемым в случайном общении в социальных сетях, и затрачивают меньше умственных усилий, чем при чтении печатных текстов. Подкасты и онлайн-видео В связи с более широким использованием методики, согласно которой студенты слушают или просматривают материалы лекций до занятия, а также с увеличением количества общедоступных подкастов и онлайн-видео, многие школьные задания, которые раньше предполагали чтение, были заменены прослушиванием или просмотром. Этот процесс ускорился в период пандемии при переходе на виртуальное обучение. Проведя опрос преподавателей университетов США и Норвегии в 2019 г., мы с профессором Университета Ставангера Анной Манген обнаружили, что 32% американских преподавателей в настоящее время заменяют тексты на видеоматериалы, а 15% — на аудио. В Норвегии эти цифры были несколько ниже. Но в обеих странах 40% респондентов, изменивших требования к курсу за последние 5-10 лет, сообщили, что сегодня задают меньше чтения. Основной причиной перехода на аудио- и видеоматериалы является отказ студентов от чтения. Хотя эта проблема вряд ли нова, исследование 2015 г., в котором приняли участие более 18000 выпускников колледжей, показало, что только 21% студентов обычно выполняют все задания по чтению. Аудио и видео могут показаться более увлекательными, чем текст, поэтому преподаватели все чаще прибегают к ним — например, вместо статьи задают выступление ее автора на TED. Максимальное сосредоточение внимания Психологи доказали, что когда взрослые читают новости или стенограммы художественных произведений, они запоминают больше, чем при прослушивании аналогичных материалов. Исследователи обнаружили аналогичные результаты в исследовании, где студенты университета читали статью и слушали подкаст с этим текстом. Смежное исследование подтверждает, что у студентов больше блуждают мысли при прослушивании аудио, чем при чтении. Результаты, полученные студентами младших курсов, похожи, но имеют интересную особенность. Исследование, проведенное на Кипре, показало, что взаимосвязь между навыками аудирования и чтения меняется по мере того, как дети обучаются читать бегло. Если второклассники лучше понимали материал при прослушивании, то восьмиклассники — при чтении. Исследования, посвященные сравнению обучения на основе видео с обучением на основе текста, воспроизводят результаты исследований, которые сравнивают чтение с прослушиванием аудиоматериалов. Например, исследователи из Испании обнаружили, что ученики четвертых-шестых классов, читающие тексты, гораздо лучше усваивают материал, чем те, кто смотрит видео. Авторы подозревают, что ученики считывают видео более поверхностно, потому что оно ассоциируется у них с развлечением, а не с обучением. Коллективное исследование показывает, что цифровые медиа имеют общие характеристики и пользовательские практики, которые могут препятствовать обучению. К ним относятся снижение концентрации внимания, развлекательный менталитет, склонность к многозадачности, отсутствие фиксированной физической точки отсчета, сокращение использования аннотаций и менее частый пересмотр прочитанного, прослушанного или просмотренного. Цифровые тексты, аудио и видеоматериалы играют важную образовательную роль, особенно если они предоставляют информацию, недоступную в печатном виде. Однако для достижения максимального результата в обучении, где требуются умственное сосредоточение и размышление, педагоги и родители должны понимать, что чтение обладает доказанными преимуществами перед другими форматами. По материалам статьи «Why we remember more by reading – especially print – than from audio or video» The Conversation

 6.2K
Интересности

Кто придумал букву Ё и какого рода кофе: 5 мифов о русском языке

В современном мире многие факты и события не подвергаются критическому анализу. Не обошла эта проблема и русский язык. В интернете бытует множество мифов о его нормах, системе и происхождении слов. Некоторые из них развеивает кандидат филологических наук Александр Бисеров. Миф №1. Букву «Ё» придумала Екатерина Романовна Дашкова в 1783 году До конца ХХ века многие не сомневались в том, что букву «Ё» впервые использовал Николай Михайлович Карамзин. Но после выхода книги «Два века русской буквы „Ё“» общественности, очевидно, понравилась новая версия появления «Ё». Согласно ей, эту букву придумала президент Российской академии наук Екатерина Дашкова. В действительности же (протоколы заседаний академии 1783 г. опубликованы) она предложила использовать букву «i^o» — «матi^oрый», «i^oлка». А вот «Ё» все же изобрел Николай Карамзин в 1797 году. Это убедительно доказано в публикациях профессора МГУ Валерии Витальевны Кавериной. Миф №2. Чиновники разрешили употреблять слово «кофе» в среднем роде Эта новость облетела СМИ в 2009 году, когда министерство утвердило перечень из четырех словарей, содержащих нормы русского языка при использовании его в качестве государственного. Однако журналисты поторопились с выводами. Еще в 1980-м в академической грамматике русского языка было указано, что слово «кофе» может употребляться в среднем роде. В орфографическом словаре, вышедшем в 1991 году (последнее советское издание, в которое вносились дополнения и изменения), у «кофе» указаны два рода как равноправные: мужской и средний. В словарях же, включенных в приказ Минобрнауки России, для среднего рода стоит помета «разговорное». Тем самым чиновники ужесточили норму, ограничив сферу употребления слова «кофе» в среднем роде. Миф №3. В русском языке есть слова с уникальными приставками: и- (итог), а- (авось) Эта информация гуляет по Интернету последние десять лет, печатается в разделах «Занимательные факты о русском языке». Увы, блогеры, распространяющие эти сведения, забывают, что морфемный состав слова в лингвистике определяется с точки зрения актуального членения (синхрония). Да, исторически (диахрония) в этих словах были приставки, но очень давно случилось опрощение морфем — приставка соединилась с корнем. Сейчас в этих словах приставки не выделяются. Процесс опрощения затронул многие слова. Если открыть авторитетный морфемный словарь А. Н. Тихонова, то увидим, что в слове «преподаватель» сейчас выделяется корень -преподава-, а в слове «граница» нет суффикса. Миф №4. Употребление словосочетания «закончить школу» — речевая ошибка История развития русского языка опровергает этот тезис. Дело в том, что в конце XIX — начале ХХ века и словосочетание «окончить школу» считалось ошибочным. Правильным было «окончить учение в школе». Но постепенно произошел перенос по сходству, и вместо «окончить учение в школе» стали употреблять вполне нам привычное «окончить школу». А в конструкциях «окончить учение» — «закончить учение» глаголы выступают полными синонимами. Поэтому и для глагола «закончить» допустим такой же перенос по сходству — «закончить школу». Известные лингвисты, например А. Реформатский, употребляли такие словосочетания, в школьных учебниках они активно использовались и сейчас используются. В многочисленных справочниках по культуре речи, выходивших во второй половине ХХ столетия, не рассматривается как ошибка словосочетание «закончить школу». Правда, в толковых словарях русского языка такое лексическое значение для глагола «закончить» не фиксировалось до начала XXI века. И впервые норма такого употребления появилась в «Толковом словаре русского языка», выпущенном Институтом лингвистических исследований РАН в 2003 году. Миф №5. Если слово не употребляется без «НЕ», оно пишется с «НЕ» слитно Со школьной скамьи мы запоминаем это простое и логичное правило. Однако в авторитетных орфографических словарях для некоторых слов оставлено раздельно написание: «не замай», «не обессудь», «не обинуясь», «не поздоровиться», «не преминуть», «не оберёшься», «не нарадоваться». Сейчас мы не используем слова «замай», «обессудь» и т.д., но по традиции продолжаем писать их с «НЕ» раздельно.

 4.6K
Наука

Пять мифов о пластике

Пластик является инновационным материалом — некоторые из видов пластика необходимы для современной медицины и перехода на возобновляемые источники энергии. Но каждый год 42% пластика используется в краткосрочных целях, например, для упаковки. Созданный для обеспечения эксплуатационных характеристик, он не предназначен для повторного использования и не имеет срока службы. Пластик стал вездесущим в современной жизни и широко распространенным в окружающей среде. Однако эта вездесущесть сопровождается удивительной неоднозначностью. Историческое и материальное происхождение пластика остается неясным, слишком упрощенным и неверно понятым, что привело к появлению, по крайней мере, нескольких мифов. Миф №1. Пластик XIX века был экологичным В большинстве случаев пластик сегодня получают из нефти и газа, но самые первые промышленные виды пластика (например, латекс) были получены из деревьев, а позже из целлюлозы. Целлулоид, например, заменил традиционное использование слоновой кости и черепахового панциря, создавая впечатление, что он имеет экологические преимущества. В радиопередаче Marketplace ему приписывали помощь в сохранении природных ресурсов и животных (например, слонов). BBC назвала ранний пластик «спасителем окружающей среды». Эти настроения перекликаются с литературой, выпущенной компанией Celluloid Manufacturing, которая в брошюре 1878 года утверждала, что появление ее пластика означает, что больше не нужно будет рыться в земле в поисках материалов, запасы которых неуклонно истощаются. Исторические данные свидетельствуют об обратном. На самом деле пластик XIX века был больше связан с проектом колонизации, чем с охраной окружающей среды. Спрос на гуттаперчу, раннюю смолу на биологической основе, использовавшуюся для изоляции телеграфных кабелей для администрации Британской империи, привел к широкомасштабной вырубке лесов в Юго-Восточной Азии. В результате, по заключению одного историка, это было не что иное, как «викторианская экологическая катастрофа». Для производства целлулоида также требовалась камфора — растворитель и пластификатор, получаемый из деревьев и поставляемый в основном с Тайваня. Как объясняет Тулуз Антонин Рой, три империи — Китай, Британия и Япония — боролись за камфорные леса острова, в итоге вытеснив несколько коренных общин. Аналогичным образом натуральный каучук был связан с колониальными проектами и зачастую насильственным подчинением людей и земель. Миф №2. Массовое производство пластика началось в 1950 году Некоммерческая служба телевизионного вещания PBS, журналы National Geographic и Nature назвали 1950 год годом начала массового производства пластика. Но на самом деле 1950 год — это первый год, когда были собраны данные о глобальном производстве, как утверждает ученый Дженна Джамбек, которая вместе с Роландом Гейером и Карой Лавендер Лоу использовала эти данные для оценки общего мирового производства пластика в своей научной статье 2017 года. Их исследование помогло общественности осознать огромные масштабы производства пластика: примерно 1,9 млн тонн в 1950 году, что кажется небольшим по сравнению с сегодняшним днем. В 2020 году мировое производство приблизилось к 367 млн тонн. Чтобы достичь такого уровня производства, отрасль должна была развиваться в течение нескольких десятилетий, часто с помощью государственной помощи. Коммерческое производство бакелита, первого синтетического пластика, началось как в Германии, так и в США в 1910 году. Через десять лет, в 1921 году, Комиссия по тарифам США насчитала 726 тонн каменноугольных смол, подобных бакелиту, которые были произведены в 1921 году, к 1931 году их количество выросло до 15,6 тыс. тонн, а через несколько лет после этого — до 64 тыс. тонн. Вторая мировая война еще больше ускорила рост производства пластика. Военные контракты расширили инфраструктуру для существующих типов пластика (например, акриловых, фенольных, ПВХ и полистирола), а военно-морской флот помог компаниям DuPont и Union Carbide получить необходимые лицензии для начала производства полиэтилена (тогда еще нового, разработанного в Великобритании) на американских берегах. В результате в 1940-х годах темпы производства в США выросли более чем в шесть раз, о чем также рассказывают керны морских отложений. В образцах, взятых у побережья Калифорнии, пластик и пластиковые волокна были обнаружены даже в довоенных слоях осадочных пород, но их количество заметно увеличилось после 1945 года, когда пластик стал поступать на потребительские рынки. Миф №3. Мы знаем, как долго пластик сохраняется в окружающей среде Десятки инфографик увековечивают идею о том, что срок службы пластика известен и поддается учету. Кольцо от упаковки из-под шести банок пива будет сохраняться в течение 400 лет. Пластиковая бутылка — 450. Но ученые сомневаются в точности и даже значимости таких точных цифр, поскольку долговечность пластика зависит от окружающей среды. Она может варьироваться от яркой, солоноватой поверхности моря до темных внутренностей кишечника, богатого кислотами, подповерхностных слоев земных ландшафтов или давящих глубин глубоководной впадины. Пластик представляет собой разнообразный класс загрязняющих веществ, содержащих сложные смеси из 10000 различных мономеров, добавок и вспомогательных веществ, что затрудняет оценку продолжительности его жизни, хотя ученые работают над получением более точных оценок периода полураспада. Трудно однозначно утверждать, что пластик «вечен», как утверждается в статье в журнале Nature Chemistry, но некоторые из его видов могут войти в геологическую летопись. И хотя многие виды пластика противостоят разрушению в силу своей конструкции, они не являются статичными. Музейные хранители, которым поручено сохранять пластиковые артефакты, слишком хорошо знают, что пластик обесцвечивается, высыхает, трескается и ломается, претерпевая ряд физических изменений, включая превращение в микро- и даже наночастицы. Они могут вести себя подобно другим стойким загрязняющим веществам: долгоживущим, подвижным и склонным к накоплению, внедряясь в земные системы и циклы. «Эти фрагменты также изменяются химически, выделяя фильтраты, а также продукты деградации», — отмечают ученый Имари Уолкер и другие исследователи. Миф №4. Биопластик решает проблемы обычных углеродных видов пластика Биопластик — это область инноваций и растущего спроса: такие бренды, как Lego, Danone и Nestlé, ищут альтернативы обычному пластику. Недавно компания Coca-Cola представила бутылку на стопроцентной растительной основе, назвав ее «важной вехой» в своем «путешествии к экологичной упаковке». Часто эти материалы рекламируются как «эко». Однако трудно говорить в целом о перспективах биопластика: одни используют этот термин для обозначения пластика, изготовленного из возобновляемых материалов на «биологической основе», таких как кукуруза и сахарный тростник, а другие — для обозначения «биоразлагаемого» пластика, который все еще может быть получен из ископаемых источников углерода. «Некоторые виды пластиков на биооснове не разлагаются. А некоторые «биоразлагаемые» виды пластика могут не разлагаться при определенных условиях окружающей среды», — объясняют ученые Скотт Ламберт и Мартин Вагнер. Простая переориентация источников углерода не решает множество других проблем, связанных с пластиком. Например, даже растительные виды пластика могут быть химически эквивалентны и так же токсичны, как и их обычные аналоги. Отчасти потому, что они в такой же (если не в большей) степени зависят от добавок или вспомогательных средств для переработки. Миф №5. Пластик можно убрать Изображения плавающего морского мусора и проекты по его уборке захватили воображение общественности. Вот лишь один пример: по состоянию на 1 января ютуберы Марк Робер и MrBeast собрали 30 млн долларов, чтобы помочь организациям Ocean Conservancy и Ocean Cleanup убрать 13,6 тыс. тонн мусора — пляжный и речной мусор и выброшенные рыболовные снасти. Их кампания #TeamSeas вызвала большой резонанс, как было объявлено в Твиттере, ее поддержали 600000 благотворителей. Но, как признает #TeamSeas, 13,6 тыс. тонн, хотя и являются огромным количеством пластика, составляют менее одного процента от количества, ежегодно попадающего в море. Ожидается, что к 2040 году объем загрязнения утроится. «Несмотря на свою важность, уборка пластика — это сизифов труд, если не улучшить управление отходами и не сократить производство», — заключает Национальная академия наук, инженерии и медицины. «Пластиковое загрязнение находится за пределами возможностей технологических систем по его устранению», — пишет исследователь пластика Макс Либойрон. Большая часть пластиковых отбросов — это мизерные фрагменты, распространенные под поверхностью моря, в атмосфере или погребенные в отложениях или береговых песках. Другие виды пластика распространяются через пресноводные системы или по суше. Недавний доклад ООН предполагает, что почвы могут содержать фактически даже большее количество микропластика, чем океаны. Помимо самого пластика, повсеместно распространены и сопутствующие загрязнители (такие как фталаты, бромированные антипирены и стабилизаторы типа UV-328). «Все вместе они могут нарушить способность Земли поддерживать жизнь», — заключают химик-эколог Ханс Питер Арп и его коллеги в своей статье в журнале Environmental Science and Technology. Но пластик создает проблемы, выходящие за рамки отходов. Нарушения прав человека зафиксированы на протяжении всего жизненного цикла пластика, начиная с добычи ископаемых углеродов и заканчивая токсичными выбросами на заводах, сжиганием и открытым огнем. Пластик также имеет последствия для климата и здоровья населения, что наводит на мысль о том, что необходимо убрать само производство пластика. По материалам статьи «Five myths about plastics» The Washington Post

 3.4K
Наука

Самая полная карта генома человека: эмбрионы и эволюция

В конце марта 2022 года группа исследователей из более чем двух десятков исследовательских институтов объявила о прорыве в 30-летней работе по созданию высококачественной последовательности генома человека. Хотя первый черновик проекта «Геном человека» был подготовлен еще 20 лет назад, почти 8% ДНК человека оставались загадками. На данный момент расшифрована почти каждая часть генома, кроме Y-хромосомы. Недавно нанесенные на карту области дадут генетикам окно в участки генома, которые были когда-то описаны как «мусорная» ДНК (или некодирующая). В настоящее время считается, что эти области имеют фундаментальное значение для эволюции, роста эмбрионов и способов репликации и гибели клеток. «Мы обнаружили, что эти вещи намного разнообразнее, чем мы когда-либо могли себе представить», — поясняет сравнительный биолог из Университета Коннектикута и соавтор этой последовательности Рэйчел О’Нил. Предыдущие результаты были «подобны изучению культуры, музыки и языка на всей планете, игнорируя Африку». Участки генома оставались загадкой для ученых, потому что они состоят из сложных повторяющихся последовательностей ДНК. Исследуемые области генетического материала могут состоять из последовательности длиной в тысячу букв, которая повторяется тысячи раз. «Они развились путем повторения», — сказал в интервью журналу Popular Science вычислительный биолог из Калифорнийского университета Бенедикт Патен. Чрезмерное повторение делало секвенирование (определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности) особенно хлопотным. Несмотря на то, что генетическое секвенирование стало намного быстрее и дешевле, чем два десятилетия назад, когда геном человека был впервые реконструирован, в настоящее время наиболее распространенной технологией является считывание коротких фрагментов генома. Эти фрагменты собираются в полную картину путем сопоставления перекрывающихся последовательностей ДНК. Собирать воедино повторяющиеся фрагменты немного похоже на сборку пазла со стадом зебр. Исследователям пришлось разработать инструменты для чтения чрезвычайно длинных нитей ДНК и закодировать новые алгоритмы, чтобы окончательно завершить картину. Исторически сложилось так, что генетики описывали большие участки генома, включая недавно секвенированные области, как «мусор». Подавляющее большинство генетических исследований сосредоточено на генах — сравнительно крошечных участках ДНК, которые транскрибируются в РНК, а затем транслируются в белки. «Мусорная» ДНК, которая составляет 98% всего генома, не переводится в функциональные белки. Но за последние два десятилетия биологи осознали, что информация, содержащаяся в этом «мусоре», лежит в основе жизни, какой мы ее знаем. Как выразилась Рэйчел О’Нил, мусор для одного человека — сокровище для другого. Геном человека состоит из 46 хромосом, Х-образных «библиотек» запутанных ДНК. Новая последовательность затронула три части этих хромосом: теломеры — «концевые заглушки» хромосом, которые предотвращают стирание ДНК; центромеры — плотные узлы ДНК в середине каждой хромосомы, которые имеют решающее значение для репликации ДНК; и ДНК в «плечах» хромосом, которые используются для создания белковых фабрик, называемых рибосомами. Хотя эта ДНК не производит белков, она может производить РНК. РНК обычно считают чистым носителем информации, но она также способна быть активным участником жизни клетки, прикрепляясь к другим молекулам и способствуя химическим реакциям. (Вот почему некоторые биологи-эволюционисты считают, что самые ранние организмы полностью состояли из РНК, которая содержала бы как схему, так и инструменты для репликации.) В центромерах РНК помогает сцеплять хромосомы по мере их репликации. Без РНК весь геном распадается. ДНК в теломерах производит повторяющиеся цепочки РНК, которые удерживают концы вместе и, по-видимому, играют роль в процессе клеточного старения, связывая теломеры вместе по мере их износа. ДНК, управляющая строительством рибосомы (рДНК), может играть столь же важную роль. В школьных учебниках по биологии рибосомы обычно описываются как глупые механизмы, считывающие РНК и выделяющие белки. Но, как объясняет генетик из Стэнфордского университета Мария Барна (не участвовавшая в разработке новой последовательности), разные рибосомы, вероятно, выполняют немного разные функции. Ключом ко всему снова является РНК. В структуру фабрики вплетены четыре «вида» рибосомных РНК, кодируемых рДНК. Различные участки рДНК производят немного разные подвиды. «То, что прямо сейчас видно из полученных данных о теломерах, говорит нам, что существует огромное разнообразие рДНК, — поясняет Барна. — Почти 25% рДНК могут быть изменчивым». Однако не все эти варианты на самом деле превратятся в рибосомы. Но разнообразие может играть роль во всем: от предоставления нейронам сверхточных рибосом для построения специализированных белков до обеспечения роста опухоли. Мария Барна также заявляет, что теперь у ученых есть первоначальный каталог возможностей этих вариантов, которые, в свою очередь, могут быть применены к нормальной клеточной дифференцировке, а также к болезненным состояниям. Вероятно, имеет значение структура повторяющихся последовательностей. Повторы в состоянии развиваться чрезвычайно быстро, перескакивая с хромосомы на хромосому или перемещая целые гены. И даже у близкородственных организмов могут быть чрезвычайно разные центромеры и теломеры, что говорит о их роли в появлении новых видов. «Это парадокс, — объясняет Рэйчел О’Нил. — Одна из наиболее консервативных функций также является одной из самых дивергентных частей хромосомы». Открытый вопрос заключается в том, как такие фундаментальные части всей биологии могут быть настолько гибкими. По материалам статьи «What we might learn about embryos and evolution from the most complete human genome map yet» Popular Science

Стаканчик

© 2015 — 2024 stakanchik.media

Использование материалов сайта разрешено только с предварительного письменного согласия правообладателей. Права на картинки и тексты принадлежат авторам. Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 16 лет.

Приложение Стаканчик в App Store и Google Play

google playapp store