samkova-2013@yandex.ru 0,0

Долгое время биология была описательной и феноменологической наукой, мало приспособленной для прогнозирования и рационализации наблюдаемых явлений. С появлением компьютерной техники математика, наконец, стала осваиваться на такой, на первый взгляд, от нее далекой территории. Изначально, наиболее востребованными в биологии были методы математической статистики, которые позволяют корректно обработать данные экспериментов и оценить статистическую значимость делаемых выводов. Однако со временем, с подачи химии и физики (или биохимии и биофизики) в биологии стали использоваться сложные математические модели, позволяющие не только обрабатывать данные реальных экспериментов, но и способные предсказывать протекание биологических процессов в ходе виртуальных (in silico) экспериментов. Вниманию читателей предлагается перевод статьи Иво Сбальцарини, переработанной специально для «Биомолекулы» и рассказывающей о современных подходах в компьютерном пространственно-временнóм моделировании биологических систем.

Согласно социалистической доктрине, семья — это ячейка общества. Однако даже если отвлечься от этого официоза, само понятие семьи неразрывно связано со всей историей человечества. Впрочем, семья существовало не всегда, и на примере большинства животных (включая приматов) мы видим, что можно обходиться и без этого. Большинство эволюционных биологов сходится на том, что становлению человечества как вида сопутствовал переход от полигамии к моногамным отношениям, которые и находятся в основе института семьи. Результаты недавно проведенного математического моделирования показывают, что решающим фактором в этом изменении предпочтений мог стать выбор женщин, которые предпочли отдавать свое сердце не альфа-самцам, а более заботливым и постоянным спутникам жизни.

Циркадные ритмы — циклические колебания интенсивности разнообразных биологических процессов — отражены и на биохимическом, и на генетическом уровнях. Международная команда биологов нашла, возможно, «универсальный» маркер этих ритмов — пероксиредоксин, защищающий организмы от повреждения токсичными продуктами кислородного дыхания. Этот фермент превращается из окисленной формы в восстановленную с периодом около 24 часов, причем так происходит во всех трех доменах жизни. Исследователи считают, что прообраз биологических часов возник одновременно с «кислородной катастрофой», когда всему живому на Земле пришлось резко адаптироваться к окислительной атмосфере.

Несмотря на то, что за несколько десятилетий существования метода моделирования молекулярной динамики (МД) сущность подхода практически не поменялась, совершенствование алгоритмов и взрывное развитие компьютерных мощностей позволяет достигать все новых рубежей. Американские исследователи провели моделирование МД потенциал-чувствительного калиевого канала, в результате чего удалось в деталях проследить процесс активации / инактивации этого белка, «рассмотрев» подробности, ранее известные лишь гипотетически.

Последнее десятилетие в биологических науках было ознаменовано взрывным развитием геномных технологий и появлением способов собирать почти астрономические объемы данных о молекулярных особенностях организма. Однако ученые до сих пор не могут похвастать тем, что ориентируются в этом океане данных, хотя в нем, несомненно, «растворена» информация о предрасположенности к заболеваниям и другие важные для медицины, здравоохранения и даже криминалистики сведения. Американские исследователи положили начало по-настоящему персональной геномике, идентифицировав на основе анализа огромного количества молекулярной информации начинающийся у своего руководителя сахарный диабет 2-го типа.

Криминалисты издавна гадают — определяется ли антисоциальное поведение преступников исключительно негативным влиянием среды (таким как воспитание), или же существенную роль здесь может играть генетический фактор (то есть, наследственность). Американские социологи провели статистический анализ большой группы молодых людей, идентифицировав среди них личностей, склонных к преступному поведению. Далее, сопоставляя родственные связи между участниками исследования, они установили, что как чрезмерная агрессивность, так и «патологическая законопослушность» являются отклонениями от нормы и до определенной степени определяются наследственными факторами. Очередная найденная зависимость между поведением и генами может в будущем отразиться на криминалистике.

Осенью прошлого года я была ошеломлена, когда не увидела имени Руслана Меджитова среди лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине 2011 года. Его вклад в открытие толл-подобных рецепторов широко признан: в 2010 году он разделил с Жюлем Хоффманом Премию Розенстила за разъяснение механизмов врождённого иммунитета и был среди лауреатов премии Шао в 2011-м. Чарльз Джейнуэй предложил революционную идею: толл-подобные рецепторы врождённого иммунитета активируют адаптивный иммунный ответ. Руслан Меджитов первым открыл толл-подобный рецептор позвоночных и подтвердил идею Джейнуэя экспериментально. Протест против решения Нобелевского комитета, который не упоминает о вкладе Чарльза Джейнуэя и Руслана Меджитова, уже выразили и известные иммунологи, и студенты.

Издавна принято думать, что способность к счету, а особенно к абстрактному восприятию чисел, является уникальной чертой людей, неразрывно связанной с языком и культурой. Однако ученые давно уже предполагают, что способность эта строится на эволюционно древнем механизме «примерного счета», что и подтверждается в экспериментах: многие животные — от пчел до приматов — различают численность предметов. Не так давно показано, что шимпанзе обладают также зачатками абстрактного арифметического мышления. Но никто не думал, что, оказывается, по этой способности обезьянам не уступают... голуби!