Вопрос-ответ | elvensou1.ru

Метка: Вопрос-ответ

29 Июн 2013 Рубрика:

Почему мы стареем?

starenieНачал писать довольно объемную статью о различных способах увеличения продолжительности жизни, но примерно в середине работы я решил вернуться назад и вкратце описать причины того, почему многие живые организмы подвержены старению.

Мне кажется такая вступительная статья необходима, ведь без понимания причин старения говорить о долгожительстве будет сложно.

Итак, почему мы, как и многие живые существа, вынуждены стареть?

Причины старения живых организмов

Многие живые организмы подвержены старению. Они рождаются, развиваются, оставляют потомство и затем, как правило, их тело постепенно увядает, все жизненные функции медленно приходят в негодность и заканчивается это все смертью.

Справедливости ради стоит отметить, что старению подвержены не все. К примеру, почти все одноклеточные организмы потенциально бессмертны, но многие многоклеточные уже в той или иной степени подвержены увяданию. И здесь тоже есть исключения из правил. Наиболее известный пример — гидры, исследуя которых в 1997-м году было доказано, что они абсолютно бессмертные существа.

Почему же практически все многоклеточные, и люди в том числе, вынуждены стареть и умирать? Этот вопрос беспокоил многие человеческие умы столетиями, мучает он и современных ученых. Выдвинутых гипотез и теорий описывающих причины биологического старения множество, они разнятся так же в зависимости от подхода.

Причины старения наиболее очевидны с точки зрения генетики. Совместно с понимание эволюционных механизмов можно описать как в результате развития животные «научились» стареть.

Теория накопления мутаций

Впервые удачно объяснить явление старения у млекопитающих удалось Питеру Мадавру еще в 1952 году. Он выдвинул свою гипотезу на основе некоторых общеизвестных на то время наблюдений:

  • В геноме порой происходят негативные мутации. Некоторые из них являются летальными и приводят к тому, что животное умирает не успев оставить потомство, другие же являются полулетальными и шансы погибнуть у такой особи в течении жизни возрастают.
  • Некоторые гены проявляют себя на определенной стадии развития организма и при определенных условиях. Одни вовлечены в работы с первых мгновений строительства организма, другие значительно позже. Для примера, часть полулетальных генов активируется только после 40 лет во время беременности, что может привести к её прерыванию, в иных ситуациях они неактивны;
  • Животные в природе не часто доживают до глубокой старости, чем ближе они к естественной смерти, тем шансы быть съеденным хищниками или не суметь себя прокормить увеличиваются. К тому же чем ближе старость тем все сложнее им оставить потомство;

Просуммировав эти положения Питер Мадавр заключил вот что. Как только в результате изменчивости появляется летальная мутация, то животное, очевидно, просто умирает не передав вредоностный ген своему потомству. Если же мутации полулетальны, то шансы благополучно обзавестись потомством, очевидно, сокращаются и вероятность передать некачественные гены в будущее тоже уменьшается. Естественный отбор постепенно отсеивает и такой брак. 

Но он не в состоянии избавиться от тех полулетальных генов, которые проявляют себя после фертильного возраста, ведь они уже передались в будущее.  В природе не существует никаких механизмов, способных «очистить» генетический код от накопления такого рода мутаций. Они естественны для практически всех многоклеточных организмов (с одноклеточными история несколько иная). Это накопление «поломок» мы и называем процессом старения.

Другими словами, биологическое старение с позиции генетики — это процесс постепенной активации полулетальных генов после фертильного возраста, которые не были отсеяны естественным отбором и последующее накоплением их негативного воздействия.

Этот общий механизм довольно очевиден на сегодняшний момент, а вот все тонкости, благодаря которым происходит непосредственное старение клеток сложны и до конца не известны.

Со временем мы обречены «ломаться», постепенно становясь все слабее физически и умственно. Не удивительно, что этот процесс нам хочется если не повернуть вспять, то хоть как-то отложить, сделать менее болезненным и обременительным. Сделать это не так просто, как может показаться на первый взгляд, побороть заложенную в течении миллионов лет генетическую программу крайне тяжело, хотя и теоретически возможно.

Но об этом всем в следующий раз.

19 Июн 2013 Рубрика:

Почему мы, как и некоторые другие животные, любим соленое?

eating-saltСоль является одной из наиболее популярных пищевых добавок, которая известна, пожалуй, каждому. Мы любим соленый вкус, а многие из нас вовсе не представляют многих блюда без добавления щепотки этого белого кристаллического порошка.

Откуда такая любовь к нему? Почему мы (как и другие животные) настолько ценим этот продукт?

Вовсе без соли нам никак

Абсолютно все живые существа нуждаются в небольших количествах соли. Ионы натрия и хлора (а привычная нам поваренная соль — это NaCl) вовлечены в управление механизмами поддержания водного баланса, а ионы натрия используются как проводник электрических импульсов нервной системы. Очевидно, что без того и другого мы просто не жильцы.

Мы все выходцы из моря. Организмы всех без исключения живых существ развивались и строились именно в соленой воде, поэтому после смены среды обитания оставались привязаны к ней. Одним из аспектов этой привязанности и стала зависимость от соли. Поэтому последующее развитие способности ощущать соленый вкус было предопределено. Сегодня считается что приобрели её наши предки в результате эволюции примерно 100 млн лет назад.

Почему соль так вкусна?

Мы не просто едим соль, мы можем употреблять её в опасных для нас количествах, что иногда приводит к патологиям. Мы привыкаем к ней и порой с большим трудом бросаем свои привычки.

Ученые считают, что в этом случае нами сегодня, как и раньше, руководит очень древний и глубокий инстинкт. Его хорошо описывает эксперимент, где у лабораторных мышей полностью исключили из пищи соль. После некоторого времени им была предложена подсоленная вода для питья и грызуны набросились на нее с огромной охотой. Но большая доза NaCl вместе с чрезмерным желанием солененького просто убила их!

После смерти были исследованы гены грызунов, в основном те из них, которые отвечали за область «награды» в мозге и работу гипоталамуса. Было так же отмечено, что во время приема соли активировались те участки, которые работают во время приема наркотиков вроде кокаина или героина.

Эксперимент на этом не закончился. Следующей группе мышей было введено вещество, которое полностью блокирует нейротрансмиттер допамин, отвечающий за ощущение наслаждения. После этого никакого интереса к соленой воде у животных не наблюдалось вовсе.

Итак, соль нам безусловно необходима. Но наша любовь к солененькому (которая, как мы уже поняли, вполне естественна!) очень тесно связана именно с получением довольно большой дозы «удовольствия».

Относится это правило не только к человеку. Почему, скажем, некоторые животные лижут солончаки?  Многие из нас слышали истории про лосей, которые проходят огромные расстояния в поисках соли. Объясняется это довольно просто, животные любят лизать соль лишь потому, что это вкусно.

Смысл жизни

смысл жизниВ чем смысл жизни? Все попытки ответить на этот вопрос, предпринимавшиеся до 1859 г. ничего не стоят, и нам лучше совсем не принимать их во внимание.

Дж. Симпсон (G.С. Simpson), зоолог


Думаю некоторые уже догадались, что во фразе выше говорится про год, в котором вышла книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов». Мне кажется именно она, пусть даже косвенно, дала нам ответ на вопрос, который терзал умы величайших философов прошлых столетий. Для чего мы живем?

Вся история жизнь на планете Земля  — это цепочка невероятных случайностей, и мы, люди, неотъемлемая часть этой череды событий. Тот факт, что мы сейчас живем и можем рассуждать о смысле нашего прибывания в этом мире, является удивительным стечением обстоятельств, вероятность которой исключительно мала. Осознавая это мы понимаем, что вопрос о смысле жизни становится не столь актуальным как ранее.

Человечество осознало свою природу. Конечно, в этом заслуга многих ученых, но именно Ч. Дарвин совместил как свои наблюдения, так и опыт многих биологов того времени в знаменитых трудах. Стало известно, что мы и наш мозг есть результат эволюции, а это значит, что разговоры о смысле жизни практически потеряли смысл. Сложно было поверить, что нечто появившееся случайно могло быть наделено целью. Когда стало понятным, что появление человека на Земле есть результат самоорганизации материи, то стало очевидным, что объективного смысла жизни не может существовать.

Но… мы чувствуем, что он есть или, по крайней мере, чувствуем, что должны искать его!

Наш мозг — это сложный механизм, развившийся в результате эволюции. Он выполняет множество задач, среди которых наиболее важными для человека оказались взаимоотношения в обществе, навыки обучения, создание логических цепочек, предсказания событий будущего.

Мозг навязывает нам с самого рождения определенные шаблоны мышления. Например, мы везде невольно ищем причины и следствия: нас с первых лет жизни интересует почему дует ветер, куда и зачем бегут облака. Ребенок знает, что каждый предмет вокруг него служит для выполнения каких-либо задач и такая призма восприятия мира помогает ему быстро обучаться. Мы познаем мир сооружая бесчисленные узлы причин и следствий даже там, где это вовсе не уместно.

Ощущение того, что у жизни есть смысл неизбежен. Но это всего-лишь ощущение. Это исключительно личное субъективное переживание, которое может весьма отличаться от человека к человеку. Смысл жизни может быть только в нашей голове, но это, безусловно, не обесценивает его.

Смысл жизни — жить!

Субъективное чувство того, что жизнь обрела смысл может дать мощный заряд мотивации. Ощущение цели и её важности придает нам сил, а если она расценивается как предназначение в жизни, то переживается это чувство ярким всплеском энергии и сил. Не удивительно, что к поиску сакрального смысла жизни были обращены многие духовные учения и философские умы.

Человеку, как социальному существу, важно ощущать, что он идет верной дорогой, продиктованной кем-то авторитетным в его глазах. Мы все, в той или иной степени, нуждаемся в этом ощущении.

Принять бессмысленность жизни бывает сложно. Некоторые вовсе не могут жить с пониманием того, что человек лишен всякого смысла своего существования, и поэтому стремятся увильнуть от этой мысли. Сама идея о том, что наше бытие лишь результат случайности (хотя это, конечно, лишь один и факторов) может даже загнать в отчаяние.

Но попробуйте посмотреть на все это с другой стороны. То, что мы появились на свет — это невиданная удача. Шанс того, что вы были рождены — ничтожны, — но это все-таки произошло! Если осознать, что ваша жизнь это редкий подарок, то все философские вопросы о смысле жизни автоматически перестанут вас донимать. От раздумий останется лишь одно, — ощущение уникальности своего положения, желание жить и наслаждаться жизнью.

У всех нас есть удивительная свобода, которая позволяет не искать смысла жизни, а создавать его самостоятельно. Не обязательно искать указания у духовных лидеров, можно создавать свой смысл на основе своих интересов и предрасположенностей.

Человек способен на это. Мы можем черпать удовольствие практически из любого источника, даже из занятий, которые, на первый взгляд, могут быть неприятны. При целенаправленном усилии, к примеру, мы можем силой вытаскивать себя на пробежку ранним утром и со временем превратить её в приятную привычку. Все что угодно может в перспективе стать вашим смыслом жизни: музыка, наука, спорт, профессия, семья… Что угодно можно превратить в объект обожания, в который вы будете с удовольствием вкладывать свои силы, время и энергию.

Мне кажется, человек, который усердно ищет смысл в своем существовании, как правило, не очень увлечен самим проживанием жизни. Если вы занимаетесь любимым делом, общаетесь с интересными для вас людьми, находитесь там, где хотите находиться и делаете то, от чего получаете удовольствие, то вопросов вроде «в чем смысл жизни?», как правило, и не возникает.

4 Июн 2013 Рубрика:

Почему у панды 6 пальцев?

pandaУ нас на руках и ногах по 5 пальцев. Это количество мы, люди, унаследовали от нашего предка-примата, от которого все мы и произошли. Все обезьяны, в свою очередь, унаследовали пятипалую конечность от своих предков, млекопитающих.Так далее по цепочке мы можем проследовать вплоть до древних амфибий, живших около 350 лет назад и увидеть что с того давнего времени ничего, собственно, в этом плане и не менялось. Поэтому пятипалая конечность для всех наземных существ является обычным явлением.

Но только не для панды! Это уникальные существа, которые сильно выделяются среди прочих медведей своим поведением, окраской, образом жизни и на первый взгляд скудным рационом питания. Предок панд был похож на более привычных нам всеядных медведей, но миллионы лет жизни в бамбуковых зарослях изменил их, превратив в ленивых и одиноких медведей-веганов с предупреждающей окраской и весьма нетипичным пищеварением.

Один из наиболее известных отличий панд от всех млекопитающих состоит в том, что у них на передних лапах шесть пальцев. Вот так это выглядит:

pandas_thumb

Аномалия? Вовсе нет. В действительности шестой палец, напоминающий нам большой, в общем-то и пальцем не является. Для начала посмотрите как выглядит скелетная конструкция лапы в сравнении с человеческой рукой:

panda-man-thumb

Не очень-то похоже на палец, верно? Этот «отросток» является лишь увеличенной сисемовидная костью, которая в норме у остальных медведей крайне мала:

panda-paw

Панды постепенно развили этот «палец», который теперь помогает им удерживать бамбук зажатым в лапе во время поедания. Очевидно, что для типичной медвежьей лапы это было бы сделать проблематично. Кстати, такой же палец, только немного меньше,  есть и на задних лапах бамбукового медведя.

Этот дополнительный палец состоит лишь из одной кости, потому панда вовсе не в состоянии двигать им, что делает общую конструкцию её лапы уникальной и отличной для примера эволюции в действии.

20 Май 2013 Рубрика:

Почему растения зеленые? Черный тоже подойдет

chlorophil«Все дело в хлорофилле!» — скажете вы и будете абсолютно правы. Но этот с виду не сложный вопрос можно рассмотреть с немного более интересного ракурса.

Для начала немного школьной биологии. Хлорофилл — это пигмент, который находится в хлоропластах  и ответственен за процесс фотосинтеза, он также придает растениям знакомую нам зеленую окраску.

Клетками с хлоропластом улавливается энергия световых квантов и используются растением для энергетических нужд и синтеза органических веществ (крахмал, глюкоза, целлюлоза…) из углекислого газа и воды.

Поглощение света происходит не всего видимого светового спектра. Преломленный свет состоит из широкого спектра цветов, от красного до фиолетового, при этом растения впитывают лишь красный, фиолетовый и частично синий спектр, зеленая же его часть отражается, благодаря чему мы и видим листья окрашенными в этот цвет. А если бы растения усваивали полную гамму света, то они, были бы черными.

Почему же тогда они зеленые? Даже человек сооружая солнечные батареи окрашивает их в черный, так как этот окрас позволяет наиболее эффективно улавливать солнечный свет. Почему же растения «не догадались» до этого в дикой природе. Логично предположить, что это открытие позволило бы им получить серьезное преимущество перед конкурентами за место под солнцем. Почему растения зеленые? Может стоит перекрасить их в черный?

С этой стороны вопрос выглядит уже не столь простым. На сегодняшний день не существует абсолютного ответа на этот вопрос, но есть некоторые соображения.

Причина несовершенства в том, что эволюция — это не процесс создания идеального механизма с чистого листа. Естественный отбор слеп и всегда «стремится» сделать вид наиболее устойчивым в текущей окружающей среде, поэтому эволюция никогда не пожертвует локальным оптимумом, чтобы достичь максимальной эффективность когда-то в необозримом будущем. Инженер может создавать проект с чистого листа, эволюция же вынуждена достраивать то, что уже есть.

А хлорофилл работает и перестроить саму основу не просто. Растения порой пользуются другими пигментами, которые компенсируют свое «несовершенство», например, каротиноидами, которые поглощают неиспользуемый зеленый спектр, а отражают красный (поэтому все красные фрукты и овощи, помидоры, морковь и т.д. таковы преимущественно благодаря каротиноидам).

Ученые-биологи считают что открыть пигмент, который бы работал эффективнее хлорофилла с помощью естественного отбора было бы не просто.

Считается, что все без исключения высшие растения произошли от далекого предка, очень похожего на  зеленые водоросли и хлорофилл был изобретен эволюционными механизмами лишь единожды. На тот момент это было революционным изобретением, — не идеальным, но даже спустя миллионы лет перестроиться растениям пока не удалось.

Может это принципиально невозможно? Вовсе нет. И ученым удалось доказать это на практике. Они вырастить первое растение с черными листьями с помощью современных методов селекции:

BlackPearl-07_Med

Интересно, правда. А как бы выглядела современная растительность, леса, поля и джунгли будучи полностью черными? Может мы еще это увидим.

14 Май 2013 Рубрика:

Почему у страуса полые кости, а у летучей мыши нет?

Эволюция не терпит лишних затрат и в процессе развития любое животное сталкивается с ограниченностью ресурсов. Это обстоятельство заставляет экономить и стремиться к некому компромиссу.

Так получается и со скелетом, который являются опорой для всех органов и тканей организма. Кости должны быть довольно крепкими и способными выдерживать нагрузку всего тела в движении. Но массивный скелет тоже не всегда выгоден. Помимо увеличенного расхода ресурсов на его формирование и поддержку, он увеличивают общую массу организма, а это порой является недопустимым.

Именно поэтому у птиц, которые большую часть времени прибывают в полете и грациозно прыгая по веточкам деревьев, кости полые. У наземных же млекопитающих они цельные, а точнее их плотность в разы выше чем у птиц. Повышенная плотность скелета, что очевидно, делает структуру более прочной, что крайне полезно при перемещения по земле.

hollow20bone

Типичная кость птиц

Из этой очевидной логики есть некоторые исключения, к примеру:

  • Если для наземных животных важно иметь крепкие кости, то почему такими не обладают страусы, эму или пингвины?
  • Почему плотность костной ткани у летучих мышей ближе к наземным млекопитающим, чем птицам? А ведь им важно  иметь легкую костную конструкцию

Людям, которые отрицают эволюцию довольно сложно ответить на эти вопросы. Действительно, почему кости страуса являются по-сути более хрупкими, чем у летучих мышей?

Если принять концепцию «создания», то придется признать, что создатель серьезно в этом месте напортачил. Теория эволюции же дает простой и элегантный ответ на этот вопрос. Летучие мыши являются единственными на сегодняшний день млекопитающими, которые умеют летать и их эволюционные предки жили на суше. Предки же пингвинов или страусов — были летающими птицами, для которых легкие кости были важны для выживания и полета.

3 Апр 2013 Рубрика:

Почему наши пальцы морщатся при контакте с водой?

Раньше считалось, что кожа на наших пальцах покрывается морщинами благодаря расширению при воздействии с водой. Затем в 1935 ученым попался пациент с пораженными нервами конечностей, и у этого человека наблюдалась одна странность: его пальцы не морщились при длительном соприкосновении с водой.

Прежняя гипотеза была вмиг отброшена. Если дело было лишь в расширении кожной площади в воде, то этот эффект наблюдался бы и без подключения нервной системы. К тому же не совсем понятно, почему этот эффект возникает лишь на пальцах рук и ног? Прежде это объяснялось отсутствием волосяного покрова и спецификой кожи, но участие нервной системы в процессе заставило предположить, что этот эффект имеет под собой эволюционные назначение. Выходит он давал определенное преимущество для вида в прошлом.

Сразу же были рассмотрены приматы, но ни у кого из них не было найдено ничего подобного.

Затем экспериментально было установлено, что морщинистые пальцы дают преимущество при держании влажных предметов. Испытуемые занимались различными манипуляциями сначала с сухими объектами (с ровной и довольно сложной для хватки структурой), затем с влажными, и оказалось, что во втором случае люди с морщинистой кожей на пальцах справлялись с задачами быстрее.

Второе исследование более подробно изучает сам механизм, стоящий за процессом появления морщин на пальцах. Оказалось, что локальное воздействие влаги провоцирует нервную систему на перестройку осмотических механизмов в клетках. Этот эффект и создавал морщины на ступнях ног, что приводило к гораздо лучшему сцеплению с влажной поверхностью. Такая структура кожи напоминает дренажные сети, по которым легче удалять влагу из-под ступни. Что-то вроде автомобильных покрышек.

Я думаю вы уже догадались о том, какую роль сыграли эти улучшения для наших предков. С такой кожей на кончиках пальцев легче и какое-нибудь орудие труда в руке удержать в дождь, и скользкого моллюска из воды вытащить. Ну а от способности  унести ноги от хищника в слякоть и говорить нечего.

Top