Открытия в биологии в 21 веке? Помогите плиз. Современные достижения биологии 21 века

Развитие биологии в 21 веке — Мегаобучалка

Самое главное для этого периода то, что ученые научились читать генетическую информацию. Прочли гены уже многих бактерий, некоторых растений и простейших животных, практически прочитали геном человека. Здесь еще остались сложные, но в основном математические, технические проблемы. Когда объявили, что расшифрован геном человека, имелось в виду, что получен «буквенный текст». Сейчас появились методы, позволяющие быстро читать такие тексты.

В основном биологи считают, что первая задача это старение. Здесь две точки зрения. Одна – общепринятая, что старение – это поломка сложной системы, которая рано или поздно должна произойти. Но Вейсманом (Weismann) в конце 19 века была высказана другая точка зрения – что смерть была придумана эволюцией для того, чтобы выбраковывать ненужные особи, чтобы быстрее сменялись поколения, чтобы популяция не засорялась монстрами (чем старше организм, тем больше вероятность, что он родит уродливое потомство). Чтобы все это предотвратить, была – специально! – придумана смерть в результате старения.

Первые указания в пользу вейсмановской точки зрения уже есть. Обнаружены такие гены, при поломке которых существо живет дольше. Есть такой червячок, у которого удалось вышибить два определенных гена – и его жизнь удлинилась в шесть раз. В 1999 году был проделан опыт на мышах: им испортили ген (это называется нокаут гена), который кодирует так называемый белок р66, - и продолжительность жизни подопытных особей возросла на 30 процентов.

Есть еще очень интересная задача для наступившего века – решение проблемы старения генетического материала. У бактерий генетический материал имеет форму кольца. Когда нужно сделать копию, на эту кольцевую молекулу в определенных местах может сесть определенный белок, фермент, который по ней ползет и наращивает ее копию. Естественно, у него при этом всегда и справа и слева есть молекула ДНК, ведь она же кольцевая. А когда появились так называемые эукариоты, более сложные клетки, то ДНК разорвалась, она стала линейной. Но поразительно, что «копирующий» механизм остался прежним. Он по-прежнему работает только тогда, когда у него и справа и слева есть генетический материал. Соответственно, самый кончик молекулы ДНК не копируется. Этот переход случился сотни миллионов лет назад. За это время возникло множество других ферментов, изменились старые ферменты – но вот этот механизм почему-то остался прежним.

Сейчас возникает новая химия, оперирующая веществами, которых нет в природе. Вот пример одной недавней и совершенно фантастической работы: нахождение вещества, блокирующего белок р53.Этот ключевой белок, называется «стражем генома», есть в каждой клетке. Он «ползает» по молекуле ДНК и проверяет, не порвалась ли она где-нибудь. Если порвалась, он дает команду починить, а сам продолжает ползать. Если ДНК не чинится, белок дает другой приказ – запрещает клетке делиться. А потом если за длительный срок повреждение не исправлено, дает приказ на самоубийство – приводит в действие самурайский закон, и клетка сама себя убивает.

Заключение

Эволюционная теория объясняет единство мира живых существ общностью их происхождения. Общий вывод, к которому приходит теория эволюции, состоит в утверждении, что живые формы связаны друг с другом генетическим родством, степень которого для представителей разных групп различается. Следует признать, что и религия, и наука хранят неисчерпаемые знания о мире, нас окружающем. И, по-видимому, споры об эволюции и прогрессивном развитии будут продолжаться всегда, пока человек пытается познать и осознать этот мир, пока в человеческой цивилизации живы и наука, и религия.

Переход от телеологического представления к обоснованному научному представлению эволюции живых систем происходит и сейчас. Все законы эволюции доказываются, а не основываются на предположениях о возникновении той или иной формы живого.

Дальнейшее изучение возникновения живого мира, надеемся, будут продуктивными и приведут к новым открытиям, позволяющим судить о первоначале всего живого на Земле. Сложно определить дальнейшие пути эволюции человечества, но степень вмешательства человека в процесс эволюции очевидна: биотехнический прогресс, научно-техническая революция, появление глобальных экологических проблем, вызванных нерациональной деятельностью человека, нарушают естественное движение эволюции.

Список использованной литературы:

1.Берг Л.С. «Труды по теории эволюции» - Л.: «Наука», 1977 – 388с.

2.Иорданский Н.Н. «Эволюция жизни» - Москва: «Академия», 2001 – 425с.

3.Кашин В.В. «Философия науки о живой природе» - Оренбург, 2006 – 108с.

4.Платонов Г.В. «Дарвин, дарвинизм и философия» - Москва: «Госполитиздат», 1959 – 436с.

5.Садохин А.П. «Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления», 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. – 447с.

6.Северцов А.Н. «Введение в теорию эволюции» - Москва, 1981.

7.Северцов А.Н. «Морфологические закономерности эволюции» - Москва, 1949 – 612с.

8.Скулачев В.П. «Я предполагаю, что в биологии действует «самурайский закон», журнал «Компьютерра» №7 от 22 февраля 2001 года

9.Смирнов И.Н., Титов В.Ф. «Философия: Учебник для студентов высших учебных заведений» - Москва, 1998 – 288с.

megaobuchalka.ru

Биология в 21 веке

В биологии произошло несколько событий, которые позволили абсолютно по-новому подойти к исследованию сущности жизни. Самое главное – ученые научились читать генетическую информацию. Прочли гены уже многих бактерий, некоторых растений и простейших животных, практически прочитали геном человека. Здесь еще остались сложные, но в основном математические, технические проблемы. Когда объявили, что расшифрован геном человека, имелось в виду, что получен «буквенный текст». Сейчас появились методы, позволяющие быстро читать такие тексты.

Все, что заложено в нашей генетике, закодировано сочетаниями «букв», каждая из которых состоит из трех «символов». Символы, так называемые нуклеотиды, обозначаются как А, Г, Т и Ц. Это довольно простые молекулы. Тройки этих символов образуют буквы, их двадцать штук. Каждая буква кодирует некоторую аминокислоту. Однако самое интересное - узнать, что означает каждая фаза этого текста. Например, фаза может быть кодом некоторого белка – в одном белке обычно от ста до тысячи аминокислот.

Закодированы там и функции организма в целом – но более сложным способом. Есть специальные фазы, которые определяют, как сложатся клетки, когда должна умереть данная клетка, когда другая должна возникнуть и т. д.

Но чтобы закодировать все свойства организма в одной молекуле, нужно колоссальное сжатие информации. Молекула ДНК очень длинная, иногда в десятки сантиметров (!), а размер одного символа – один нанометр. У нас десяток таких молекул, у бактерии- одна. Давно просчитано, что там можно записать все, что нужно.

Уже известно, как записаны, например, белки, сбраживающие сахар у нас в кишечнике. Сегодня мы имеем полную библиотеку всего текста, который содержится в каждой живой клетке. Поняты отдельные его фрагменты – в основном то, что относится к биохимии клетки. Но есть и текст, вообще не имеющий смысла – с нашей, современной точки зрения. Может быть, некоторые места в конце концов так и не будут поняты.

Часто приходится слышать, что некие квантовые эффекты играют существенную роль при передаче генетической информации, но никаких научных данных за этим нет, есть только вера. Пока нет никаких оснований считать, что репликация ДНК обеспечивается чем-то, кроме обычной химии. Делается зеркальная копия этой молекулы, а потом копия копии, и возникает молекула, тождественная исходной. ДНК – это единственная саморазмножающаяся молекула в нашем организме.

Какие же задачи будет решать биология в 21 веке ?

В основном биологи считают, что первая задача это старение. Здесь две точки зрения. Одна – общепринятая, что старение – это поломка сложной системы, которая рано или поздно должна произойти. Но Вейсманом (Weismann) в конце 19 века была высказана другая точка зрения – что смерть была придумана эволюцией для того, чтобы выбраковывать ненужные особи, чтобы быстрее сменялись поколения, чтобы популяция не засорялась монстрами ( чем старше организм, тем больше вероятность, что он родит уродливое потомство ). Чтобы все это предотвратить, была – специально! – придумана смерть в результате старения.

Первые указания в пользу вейсмановской точки зрения уже есть. Обнаружены такие гены, при поломке которых существо живет дольше. Есть такой червячок, у которого удалось вышибить два определенных гена – и его жизнь удлинилась в шесть раз. В 1999 году был проделан опыт на мышах: им испортили ген ( это называется нокаут гена ), который кодирует так называемый белок р66 , - и продолжительность жизни подопытных особей возросла на 30 процентов.

Есть и много других интересных задач. Одну из них лучше всех сформулировал Илья Ильич Мечников: « Человек, явившийся в результате длинного цикла развития, носит в себе явные следы животного происхождения. Приобретя неведомую в животном мире степень умственного развития, он сохранил многие признаки, оказавшиеся ему не только не нужными, но прямо вредными». Вот это была идея всей его жизни. Мечников считал, что старение происходит оттого, что в нашем толстом кишечнике есть вредные бактерии. У него была простая идея, что толстый кишечник изобретен эволюцией, чтобы испражняться реже. Птичка все эти дела делает на лету, ей это не мешает, и у нее нет толстого кишечника. Но когда заяц убегает от волка и вдруг по дороге присядет – волк его настигнет, а если волк займется этим в погоне за зайцем, он его упустит. Мечников был одержим идеей бактериальных токсинов, которые порождаются бактериями, живущими в толстом кишечнике. Впоследствии оказалось, что токсины такие есть – но не из-за них мы стареем. Мечников же предлагал просто удалять толстый кишечник! Говорил, что вы чаще будете ходить в туалет, зато будете жить гораздо дольше.

Но он абсолютно прав, в том, что мы унаследовали от неразумной природы уже ненужные нам эволюционные механизмы. Старение – как раз один из них.

Поэтому каждая следующая копия короче предыдущей. Как если бы писарь, переписывая книгу, всегда ленился переписать последнюю страничку. И это продолжается миллионы лет… Как же природа из этого выпуталась? Она стала наращивать на концы молекулы ДНК некий бессмысленный текст, который делается совершенно иначе, без участия фермента. От того, что этот текст обтрепывается, никому ни тепло ни холодно. У эмбриона работает специальный белок, наращивающий бессмысленные участки. Потом, когда эмбрион рождается, этот фермент – почему-то – прекращает работать. И мы начинаем стареть. А в раковых клетках – наоборот, фермент активируется и начинает наращивать кончики.

Возникает вопрос, почему же эволюция допустила такое безобразие? Самая ценная молекула – и такая неточность считывания. Недавно американский биолог Джефф Боулз (Jeff Bowles) выдвинул такую идею: разрыв кольца и был изобретением смерти от старости. Так природа изобрела старение (бактерии же не стареют). Отсюда мы выходим на проблему рака совсем с другой стороны: может быть, если удастся убить этот фермент, мы победим раковую опухоль. Вот опять вернулись к теме старения, но если даже гипотеза Вейсмана неправильна, то может быть, рак удастся излечить исходя из этой философии.

Вообще, в биологии сейчас происходят удивительные вещи. Не так давно, у бактерий был обнаружен самый настоящий электромотор. Оказалось, что они вращают жгутики за счет разности потенциалов на оболочке. Это не образное выражение, там самый настоящий электродвигатель, причем с реверсом, - даже не поменяв направление поля, бактерии могут вращать жгутик в обратном направлении. Они включают и выключают свой мотор когда хотят, у них очень сложная система принятия решений. Бактерии суммируют некоторую информацию и принимают решения. Они удивительные существа. Например, вязкость среды измеряют точнее, чем самый лучший вискозиметр. Температуру измеряют с потрясающей точностью. Информация попадает внутрь, обрабатывается, и выдается некоторое решение: оставаться на месте или уплывать. Обычно говорят, что колесо изобрел человек. А вот они – какое там колесо, электромотор изобрели! Можно создать разность потенциалов на этой оболочке искусственно – и он будет крутиться.

Теперь человеческая клетка, фибробласт, из подкожной клетчатки. А вот в ней, внутри, - клеточная электропроводка, настоящий электрический кабель, который ученые обнаружили с помощью специального красителя, - он окрашивает только те участки клетки, где есть разность потенциалов. По этим проводам течет ток, разность потенциалов поперек оболочки кабеля (мембраны) может достигать четверти вольта. Пока неясно, в чем функция этих проводов, но то, что ученые обнаружили новые свойства живой клетки – совершенно ясно.

И в завершении хотелось бы сказать, что сейчас возникает новая химия, оперирующая веществами, которых нет в природе. Вот пример одной недавней и совершенно фантастической работы: нахождение вещества, блокирующего белок р53. Этот ключевой белок, называется «стражем генома», есть в каждой клетке. Он ползает по молекуле ДНК и проверяет, не порвалась ли она где-нибудь. Если порвалась, он дает команду починить, а сам продолжает ползать. Если ДНК не чинится, белок дает другой приказ – запрещает клетке делиться. А потом если за длительный срок повреждение не исправлено, дает приказ на самоубийство – приводит в действие самурайский закон, и клетка сама себя убивает.

Так вот, оказывается, что в половине всех случаев рака этот замечательный белок сломан. По этому клетка с поврежденной ДНК и шалеет – сигнала на самоубийство нет. С другой стороны, при инфарктах, инсультах, септическим шоке это самоубийство охватывает сразу огромное количество клеток в жизненно важном органе. Итак, с одной стороны, р53 очень хорош своим антираковым действием, с другой – отчасти из-за него мы гибнем от инфаркта и инсульта. По этому хорошо было бы найти на него управу. Молодой, очень талантливый биолог Андрей Гудков (раньше он работал в Москве, в Онкоцентре, сейчас живет в США) подошел к задаче следующим образом. Он взял «библиотеку веществ» (многие тысячи различных соединений) и протестировал их, используя автоматизированную систему, на способность этот белок блокировать. Так удалось найти нужную молекулу.

mirznanii.com

Интересные современные открытия в биологии

В силу быстрого технического прогресса и общего эволюционного развития человечества, с каждым годом все больше и больше люди учатся познавать этот мир. Все науки развиваются. Развиваются они благодаря новым открытиям в определенной области. И биология не исключение. Современные открытия в биологии, в частности, открытия 2014 года запомнились нам стремительным прогрессом в изучении флоры и фауны биосферы Земли, а также совершенно новыми техническими изобретениями.

Развитие биологии, как самостоятельной науки о жизни, началось еще в древние времена и продолжается сейчас в нескольких направлениях. В частности если говорить о менее упоминающих открытиях в биологии (это не значит, что они менее значительны), хочется вспомнить следующие:

значительно усовершенствовались технологии и методы определения белковых цепочек. Люди научились определять последовательности в структуре ДНК, а также устанавливать определенные аминокислотные последовательности белков. Такое открытие позволяет ученым практически полностью без всяких трудностей читать генетический код любого живого организма;
ускорилась и улучшилась разработка искусственных органов. Ученые научились выращивать мышцы, ткани печени, волосы и даже работающие клапаны сердца. От дальнейшего развития этих открытий, возможно, зависит множество человеческих жизней.

Открытие новых биологических видов

Практически каждый день в общие мировые базы ДНК добавляются все новые и новые данные о неизвестных до сих пор человечеству видах живых организмов. За период конца 2013-2014 годов удалось собрать данные о многих новых представителях флоры и фауны, мы же тут вспомним лишь некоторые из них.

Олингито

Это хищное млекопитающее по своему внешнему виду напоминает безобидную плюшевую игрушку, поэтому с его открытием образовался настоящий фурор среди любителей зверей. Животное было открыто в августе 2013 года в результате многолетних исследований зоолога из США Кристофера Хелджена.

Дерево дракона Кавесака

Как отдельный биологический вид это дерево было идентифицировано лишь в прошлом году. Почему этот яркий представитель флоры Таиланда долгие годы оставался незамеченным до сих пор остается загадкой. Тем не менее, вид был обнаружен недавно, поэтому относится к современным открытиям в биологии.

Микроб стерильных помещений

Официальное биологическое название на латыни этого вида организмов –Tersicoccus phoenicis. Микроб был обнаружен в середине 2014 года в абсолютно стерильных помещениях, где располагаются космические аппараты. В силу этих обстоятельств, многие ученые опасаются, что Tersicoccus phoenicis мог даже загрязнить Марс, попав на соседнюю планету вместе с марсоходами. Tersicoccus phoenicis – яркое доказательство того, в каких невероятно сложных условиях может существовать жизнь.

Эксперименты над своим телом. Безумие или жертва ради науки?

На страницах всемирной паутины с середины 2012 года начала появляться информация об открытии нового гормона. Вскоре стало известно, что этот гормон – иризин, который выделяется мышцами человека при сильной физической нагрузке. Действие этого гормона, как показало исследование, определяется на жировую ткань, где обычный «белый» жир, который служит источником энергии, превращается в «бурый», который выделяет энергию в виде тепла. Такое превращение липидов в организме, как утверждали многие ученые, имеет массу положительных эффектов для здоровья человека.

В начале 2014 года гарвардский биолог Брюс Спигельман решил провести испытание иризина на себе, доказав в такой способ положительные эффекты гормона на физическое состояние человека. Однако ученый неправильно рассчитал дозу и ввел в свое тело слишком большое количество гормона. Вскоре, весь жир в его организме превратился в «бурый». В результате ошибки, тело Спигельмана начало выделять столько тепла, что его пришлось помещать в специальную камеру с жидким азотом для уменьшения температуры тела. Дальнейшими исследованиями он руководит оттуда. Но положительный эффект гормона в правильных дозах он все-таки доказал. По заключению врачей, Брюс Спигельман – самый здоровый человек в мире. Его поступок был описан во многих иностранных и русских статьях под заголовком «Современные открытия в биологии».

Ученые нашли новый вид млекопитающего — Олингито — видео

life-students.ru

Перспективы развития биологии в 21 веке

Современная биология - это:

- целая ассоциация различных дисциплин, главным предметом исследования которых являются общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах;

- активно развивающаяся система знания, включающая относительно самостоятельные области: специальные биологические дисциплины (зоология, ботаника, микробиология, микология и т. д.), а также и междисциплинарные науки и научные направления (биохимия, биофизика, социобиология, биоэтика, биоэстетика, биополитика и т. д.).

Охарактеризуем, чем же отличается современное биологическое знание, и постараемся ответить на вопрос: «С чем связано изменение места и роли биологии в системе наук в конце XX - начале XXI веков?» Известно, что различные области естественнонаучного познания описывают соответствующие «срезы» единой реальности (физическую, химическую, космологическую). В отношении биологической науки правомерно говорить об исследовании биологической реальности, которая включает в себя не только объективное существование мира живого, но и активность познающего субъекта на этом пути, иерархизированную в сложную социальную структуру познавательной деятельности.

Данное обстоятельство предопределяет исторический характер и изменение предмета биологической науки. С середины XX столетия отмечается активный рост фундаментальных открытий во всем комплексе наук о жизни. По убеждению известного физика, президента английского Королевского общества П. Блэкетта, «молекулярная биология в такой же степени революционизировала науку о живом, как квантовая теория революционизировала физику сорок лет назад».

Отличительные характеристики, определяющие изменение места и роли биологии в системе современного постнеклассического естествознания:

Обращение к исследованию феномена жизни на всех уровнях его организации (микро-, макро-, и даже делаются попытки изучения жизни во Вселенной на мегауровне). В сферу биологического познания включаются надорганизменные образования (популяционно-видовые, биогеоценотические, биосферные, антропобиогеоценотические) и системы взаимоотношений в них.

К традиционным методам биологического исследования - описательным, сравнительным, историко-реконструктивным, экспериментальным - добавляются новые методы и приемы познания живого: идеализация, аксиоматизация, формализация, методы математического моделирования, информационно-вероятностные, кибернетические и синергетические подходы.

В результате усиления медико-биологической и генетической направленности исследований, углубляется понимание действия природных факторов, включая наследственные и популяционно-видовые, в формировании и развитии онтогенетической жизнедеятельности человека.

Активно возрастает количество непосредственных контактов биологической науки и социальной практики. Биология становится не только средством познания окружающего мира, но и мощной силой влияния на него. Возникают тенденции проектирования, конструирования и даже создания искусственным путем новых биообъектов (рекомбинантные молекулы ДНК, генноизмененные вирусы, синтетические продукты питания). В настоящее время речь заходит о конструировании и создании искусственных био-и агроценозов (инженерия ценозов). Актуализация генно-инженерных исследований (генная, хромосомная, клеточная инженерия) позволила говорить о том, что во второй половине XX столетия биология вступила в новый этап своего развития - биоинженерный.

Комплекс биологических дисциплин становится не только мощной производительной силой общества через развитие биотехнологий, но и выступает в качестве важнейшей основы учения об условиях существования производства и разработки системы рационального природопользования и возобновления природных ресурсов в целом. Подобный процесс принято называть экологизацией современной производственной практики. С другой стороны, основные идеи и принципы биологии, экологии в частности, входят в духовную культуру общества, способствуя формированию новых мировоззренческих установок и принципов (биоцентризм, биосфероцентризм, принцип благоговения перед Жизнью и т.д.), а также выработке концептуально нового фундамента взаимодействия общества и природы.

Расширение социокультурного статуса биологии выражается в развитии комплексных и междисциплинарных исследований, укреплении взаимосвязи биологии с точными и социо-гуманитарными науками. Все это влечет за собой необходимость широкого внедрения ценностных подходов и гуманистических начал биологического познания, возрастания ответственности ученых-биологов за судьбы человечества в связи с углублением медико-биологических и биотехнологических исследований. «Этос науки» приобретает в рамках постнеклассицизма особое значение - познание живого должно быть ориентировано не только на благо людей, но и на благо всего живого. Таким образом, одним из основных параметров развития постнеклассической биологии становится изменение ее социально-нравственного статуса.

Целостный анализ изменений, происходящих в биологии, позволил многим ученым, философам говорить о революционных преобразованиях в этой сфере (Р. С. Карпинская, И. Т. Фролов, Б. Г. Юдин и другие). Но, не смотря на чрезвычайную важность полученных практических и теоретических результатов, их новизну, принципиальной ломки, смены существующих представлений о живом пока не произошло. Следовательно, говорить об окончательном формировании новой биологической картины мира и завершении революционных преобразований в этой области познания преждевременно. Несомненно, впереди у биологии множество фундаментальных и интереснейших открытий, связанных с познанием феномена жизни.

biofile.ru

Молекулярная биология XXI века: в поисках "кодов" жизни

12:4625.10.2013

(обновлено: 15:10 25.10.2013)

210760

Открытие такой очень элегантной вещи, как генетический код, оказалось вдохновляющим для биологов.

Владимир Сычев, РИА Новости

Одним из самых главных успехов мировой науки второй половины XX века стало открытие генетического кода – "словаря" всех живых организмов, переводящего наследственную информацию в молекуле ДНК на "язык" аминокислот — "строительных кирпичиков" белковых молекул.

Открытие такой очень элегантной вещи, как генетический код, оказалось вдохновляющим для биологов. С тех пор они частенько стали называть очередным кодом что-то, что, по их мнению, связывает структуру одних молекул с "устройством" других. Во многом такой подход оправдан, и, по мнению многих ученых, не исключено, что жизнь – это набор хитроумных, чрезвычайно сложных и потому пока еще не известных "шифровальных систем". Поэтому во многом молекулярная биология нынешнего века будет посвящена их поиску.

Изучение "3D-генома" стало одним из главных направлений науки - ученыйНапример, таким новым кодом несколько лет назад был объявлен алгоритм, с помощью которого клетки высших организмов "выбирают", какие белки им синтезировать. Давно было известно, что у этих организмов гены представляют собой набор "лоскутов" – несущие генетическую информацию участки молекулы ДНК (экзоны) разделены незначащими фрагментами (интронами). Когда в клетке с гена снимается "копия" в виде молекулы матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), нужные экзоны вырезаются и "сшиваются" друг с другом, и далее по этой генетической "инструкции" производится тот или иной белок.

Особенность этого механизма, называемого альтернативным сплайсингом, в том, что в разных тканях организма и даже в зависимости от его возраста вырезаются-сшиваются разные экзоны, и, следовательно, с одного и того же гена могут синтезироваться разные белки. Именно поэтому у высших организмов синтезируется белков гораздо больше, чем есть у них генов. Но вот как клетка выбирает, что ей в своих мРНК "кроить" и "штопать", было непонятно. А знать это очень желательно хотя бы потому, что нарушения сплайсинга связаны с развитием разных болезней, и прежде всего рака.

В 2010 году специалисты по биоинформатике, работающие в канадском Университете Торонто, проанализировавшие огромный массив данных о молекулах мРНК из разных клеток и тканей тех или иных биологических видов, нашли "алгоритм", с помощью которого клетки делают свой выбор. Авторы работы назвали этот алгоритм "код сплайсинга".

Большой неожиданностью, впрочем, стало даже не обнаружение "кода сплайсинга" – было бы удивительным, если бы его не существовало. Сюрприз в том, что новый код оказался индивидуальным для того или иного вида высших организмов, в то время как классический генетический код почти универсален для всего живого на Земле.

Ученые изменили генетический код бактерий для синтеза необычных белковРазумеется, не обходится без вопросов — а можно ли менять "коды жизни", чтобы направленно управлять свойствами живых организмов?С классическим кодом это уже произошло: недавно американские ученые впервые "отредактировали" его у бактерий, "научив" микробы производить несуществующие в природе белки. Ученые из нескольких научных центров США с помощью ухищрений изменили работу "дешифровальной машины" бактерии кишечной палочки, не трогая сам "текст" ДНК. Благодаря этому стало возможным встраивать в синтезируемые бактерией молекулы белков несуществующую в природе аминокислоту.

Можно ли будет когда-либо делать подобное в клетках человека – очень большой вопрос. Но зато люди могут влиять на другой код, "работающий" в нас – так называемый эпигенетический код, управляющий особой клеточной "памятью". Речь идет о молекулярных механизмах, управляющих работой генов, но не затрагивающих "текст" в молекуле ДНК. Их изучение стало одной из "горячих тем" науки о живом в последние годы.

Благодаря полученным результатам удалось понять, каким именно образом давно известные вещи — образ жизни человека, диета, привычки и даже эмоции влияют на "включение" или "выключение" самых разных генов. Более того, информация о том, какие гены и как будут "работать", может даже передаваться потомству.

Оказалось, что "дирижирование" нашими генами очень чутко связано с самыми разными факторами окружающей среды. И теперь, благодаря лавинообразно накапливающимся данным, вместо общего понимания пользы здорового образа жизни становится ясно, как конкретные вещи – физические нагрузки, ограничение калорий в рационе, отказ от курения – регулируют работу конкретных генов, связанных, например, с продолжительностью жизни. И, возможно, в обозримом будущем врачи смогут "прописывать" пациентам эпигенетическую профилактику болезней. Конечно, все это не значит, что речь идет о грядущей нашей власти над своими генами – рассчитывать на это было бы наивно. Но уж по крайней мере постараться благодаря эпигенетике встретить старость физически активными и с не очень пухлой историей болезни в наших силах.

ria.ru

Открытия в биологии в 21 веке? Помогите плиз

ВАЖНЕЙШИЕ ОТКРЫТИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ В ХХ ВЕКЕ

1901- Ландштейнер открыл группы крови, начало переливания крови 1906 - первая пересадка трупной роговицы 1910 - Томас Морган открыл хромосомы - органеллы наследственности 1926 - Меллер открыл мутагенные эффекты радиации и химических веществ 1912- Бантинг и Бест открыли инсулин и причину диабета 1936 - первые ферменты получены в кристаллическом состоянии 1944 - Осваль Эвери и Маклин МакКарти доказали, что изолированная ДНК встраивается в геном бактерий, изменяя их фенотип 1904 - Нобелевская премия в области физиологии и медицины присуждена Ивану Петровичу Павлову за открытие условных рефлексов 1951 - первая операция коронарного шунтирования (коронарный байпасс) 1953 - Джеймс Уотсон и Френсис Крик открыли двойную спираль ДНК 1955 - первая пересадка почки 1956 - первая коронарная ангиопластика 1961 - Маршалл Ниренберг расшифровал генетический код (словарь) ДНК 1961 - первые пересадки гематогенных стволовых клеток для спасения обреченных пациентов 1964 - Чарлз Яновский подтвердил линейное соответствие генов и белков бактерий 1967 - первая пересадка сердца и печени 1969 - группа исследователей из Гарвардской медицинской школы изолировала первый ген человека 1974 - Стенли Коэн и Герберт Бойер пересадили ген лягушки в бактериальную клетку. Начало генной инженерии 1976 - создана первая биотехнологическая компания Genentech; начались пересадки генов человека в клетки микроорганизмов для промышленной наработки инсулина, интерферона и других полезных белков 1980 - Мартин Кляйн создал первую трансгенную мышь путем пересадки гена человека в оплодотворенную яйцеклетку мыши 1982 - генно-инженерный инсулин, наработанный бактериями, разрешен для использования в медицине 1983 - открыта полимеразная цепная реакция (техника многократного клонирования коротких цепей ДНК) - стало возможным синхронно изучать работу многих генов 1985 - техника "генетической дактилоскопии" ДНК стала использоваться в мировой криминалистике 1985 - первые пересадки фетальной нервной ткани для лечения болезни Паркинсона 1988 - выдан первый патент на генетически модифицированное животное 1990 - начало работ по международному проекту Геном Человека 1997 - клонировано первое млекопитающее - овца по кличке Долли; затем последовали удачные эксперименты по клонированию мышей и других млекопитающих 1997-1998 - изолирование эмбриональных стволовых клеток человека в виде бессмертных линии 1998 - создание методов одновременной регистрации активности 1000-2000 генов в геноме человека и млекопитающих 1999-2000 - полная расшифровка генома 10 бактерий, дрожжей.

Достижения биологии и медицины в 21 веке.

1. Наномедицина по своей сути – это специальное лечение при помощи микроустройств – нанороботов, или, иначе, машин ремонта клеток. 2. Установлена огромная роль ДНК в молекулярной биологии и ее центральная роль в определении фундаментальных принципов работы клеточных процессов. 3. Сегодня еще более высокими темпами разрабатываются другие искусственные органы. Сегодня ученые уже приблизились к порогу создания и успешного использования синтетических мышц, которые не только сравнятся с человеческими по своим характеристикам, но и превзойдут их. То же самое можно сказать о различного рода протезировании и успешной замене органов. 4. В настоящее время ученые целого ряда университетов демонстрируют искусственно выращенные ткани печени, клетки мышц, волосы, клапаны сердца. В некоторых клиниках мира восстановление кожи или хряща тканевым трансплантатом из клеток пациента становится обычной процедурой. Уже сейчас ясно: клеточная терапия -это ближайшее будущее трансплантологии.

irc.lv

САМЫЕ ВАЖНЫЕ НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ XXI ВЕКА - 15 Ноября 2016

Начало XXI века ознаменовано большим количеством научных открытий. Но за ними просто таки выстроилась вереница вопросов, которые заставляют учёный мир задуматься: а ведь на самом деле всё не так просто, как кажется даже светилам науки.

Поиски истины всё чаще и чаще направляют неугомонный человеческий разум в сторону познания многогранных проявлений неизведанного мироздания, начиная от строения атома и заканчивая космическим пространством.

За 15 лет с начала нового тысячелетия люди и не заметили, что попали в иной мир: мы живем в другой Солнечной системе, умеем ремонтировать гены и управлять протезами силой мысли. Ничего этого в XX столетии не было.

ГЕНЕТИКА

Геном человека полностью секвенирован

Робот сортирует ДНК человека в чашках Петри для проекта The Human Genome

Проект «Человеческий геном» (The Human Genome Project) начался в 1990 году, в 2000-м был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном — в 2003 году. Однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков еще не закончен. В основном он был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании. Секвенирование генома имеет решающее значение для разработки лекарств и понимания того, как устроено человеческое тело.

Генная инженерия вышла на новый уровень

В последние годы был разработан революционный метод манипуляции ДНК при помощи так называемого CRISP-механизма. Эта методика позволяет избирательно редактировать определенные гены, что раньше было невозможно.

МАТЕМАТИКА

Доказана теорема Пуанкаре

В 2002 году российский математик Григорий Перельман доказал теорему Пуанкаре, одну из семи задач тысячелетия (важные математические проблемы, решение которых не найдено в течение десятков лет). Перельман показал, что исходная трехмерная поверхность (если в ней нет разрывов) обязательно будет эволюционировать в трехмерную сферу. За эту работу он получил престижную «медаль Филдса», аналог Нобелевской премии в математике.

АСТРОНОМИЯ

Открыта карликовая планета Эрида

Впервые Эриду сфотографировали еще 21 октября 2003 года, но заметили на снимках только в начале 2005-го. Ее открытие стало последней каплей в спорах о судьбе Плутона (продолжать ли его считать планетой или нет), что изменило привычный образ Солнечной системы.

Обнаружена вода на Марсе

В 2005 году аппарат «Марс Экспресс» Европейского космического агентства обнаружил большие залежи водяного льда недалеко от поверхности — это очень важно для последующей колонизации Красной планеты.

ФИЗИКА

Глобальное потепление — быстрее, чем ожидалось

В 2015 году ученые из Всемирного центра мониторинга ледников при Цюрихском университете (Швейцария) под руководством доктора Михаэля Цемпа, работая совместно с коллегами из 30 стран, установили, что темп таяния ледников на Земле к настоящему времени, по сравнению c усредненными показателями за XX век, вырос в два-три раза.

Обнаружена квантовая телепортация

Такая телепортация отличается от телепортации, о которой любят говорить фантасты, — при ней материя или энергия не передаются на расстояние. Эксперименты по передаче квантовых состояний на большие расстояния были удачно проведены за последние 15 лет не менее чем десятком научных групп. Квантовая телепортация очень важна для создания сверхзащищенных шифров и квантовых компьютеров.

Экспериментально подтверждено существование графена

Его двумерная (толщиной в один атом) кристаллическая решетка проявляет необычные электрофизические свойства. Впервые графен был получен Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году (Нобелевская премия за 2010-й). Его планируется использовать в электронике (в сверхтонких и сверхбыстрых транзисторах), композитах, электродах и т. д. Кроме того, графен — второй по прочности материал на свете (на первом месте — карбин).

Доказано существование кварк-глюонной плазмы

В 2012 году эксперименты физиков, работающих с ускорителем RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), попали в Книгу рекордов Гиннесса с формулировкой «за самую высокую температуру, полученную в лабораторных условиях». Сталкивая ионы золота на ускорителе, ученые добились возникновения кварк-глюонной плазмы с температурой 4 триллиона °С (в 250 тысяч раз горячее, чем в центре Солнца). Спустя примерно микросекунду после Большого взрыва Вселенная была наполнена как раз такой плазмой.

Найден бозон Хиггса

Существование этой элементарной частицы, отвечающей за массу всех прочих частиц, теоретически было предсказано Питером Хиггсом еще в 1960-х годах. А найдена она была во время экспериментов на Большом адронном коллайдере в 2012-м (за что Хиггс, совместно с Франсуа Энглером, получил Нобелевскую премию 2013 года).

БИОЛОГИЯ

Людей поделили на три энтеротипа

В 2011 году ученые из Германии, Франции и нескольких других исследовательских центров доказали, что по генетике населяющих нас бактерий люди делятся на три категории, или энтеротипа. Энтеротип человека проявляется в разной реакции на еду, лекарства и диеты, и потому стало ясно, что никаких универсальных рецептов в этих областях существовать не может.

Создана первая синтетическая бактериальная клетка

В 2010 году ученые из Института Крейга Вентера (был одним из лидеров гонки по расшифровке человеческого генома) создали первую полностью синтетическую хромосому с геномом. Когда ее встроили в бактериальную клетку, лишенную генетического материала, она начала функционировать и делиться по предписанным новым геномом законам. В перспективе синтетический геном позволит создавать вакцины против новых вирусных штаммов за часы, а не за недели, производить эффективное биотопливо, новые пищевые продукты и т. д.

Удачно записаны и перезаписаны воспоминания

Начиная с 2010 года несколько исследовательских групп (США, Франция, Германия) научились записывать в мозг мышей ложные воспоминания, стирать реальные, а также превращать приятные воспоминания в неприятные. До человеческого мозга дело пока не дошло, но осталось недолго.

Получены «этичные» (не из эмбрионов) плюрипотентные стволовые клетки

В 2012 году Синъя Яманака совместно с Джоном Гёрдоном стали лауреатами Нобелевской премии за открытие 2006 года — получение плюрипотентных стволовых клеток мыши путем эпигенетического перепрограммирования. За последующее десятилетие не менее десятка научных групп добились впечатляющих успехов в данной области, в том числе с человеческими клетками. Это предвещает скорые прорывы в терапии рака, регенеративной медицине, а также в клонировании человека (или его органов).

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

Впервые обнаружены мягкие ткани динозавра

Мэри Швейцер руководила научной группой, которая описала коллаген, выделенный из бедренной кости Tyrannosaurus reх

Молекулярный палеонтолог Университета Северной Каролины Мэри Швейцер в 2005 году в окаменевшей конечности подростка-тираннозавра из Монтаны (возрастом 65 млн лет) обнаружила мягкие ткани. Ранее считалось, что любые белки разложатся максимум за несколько тысяч лет, поэтому никто их в окаменелостях и не искал. После этого мягкие ткани (коллаген) были обнаружены и в других древнейших образцах.

У людей обнаружены гены неандертальцев и «денисовского человека»

Участники международного симпозиума «Переход к верхнему палеолиту в Евразии: культурная динамика и развитие рода Homo» осматривают место раскопок в центральном зале Денисовой пещеры

Из работ двух научных групп стало ясно, что от 1 до 3% генома среднестатистического европейца или азиата восходит к неандертальцам. Но у каждого современного индивидуума присутствуют несхожие неандертальские аллели (различные формы одного и того же гена), поэтому общая сумма «неандертальских» генов куда выше, до 30%. «Наследники» неандертальцев (скрещивание происходило около 45 тысяч лет назад) — в основном европейцы; у азиатов в геноме присутствуют следы скрещивания с еще одним гоминидом — «денисовским человеком». Самые «чистые» Homo sapiens — уроженцы Африканского континента.

МЕДИЦИНА

По дыханию распознана ранняя стадия рака легких

Год назад группа израильских, американских и британских ученых разработала устройство, которое способно точно идентифицировать рак легких и определить, в какой стадии он находится. Основой устройства стал анализатор дыхания со встроенным наночипом NaNose, способный «вынюхать» раковую опухоль с 90-процентной точностью, даже когда раковый узелок практически незаметен. В скором времени стоит ожидать анализаторов, которые смогут по «запаху» определять и другие виды рака.

Разработано первое полностью автономное искусственное сердце

Специалисты американской компании Abiomed разработали первое в мире полностью автономное постоянное искусственное сердце для имплантаций (AbioCor). Искусственное сердце предназначено для пациентов, у которых невозможно лечение собственного сердца или имплантация донорского, пишет Интересные факты.

БИОНИКА

Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли

Американец Зак Вотер испытал бионический ножной протез, поднявшись по лестнице на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, расположенного в Чикаго

В 2013 году появились первые опытные образцы «умных» протезов с обратной связью (эмуляцией осязательных ощущений), которые позволяют человеку чувствовать то, что «ощущает» протез. В 2010-х годах созданы и отдельные от человека устройства, управляемые только через мысленный интерфейс (иногда с инвазивными контактами, но чаще это похоже на головной обруч с сухим электродом), — компьютерные игры и тренажеры, манипуляторы, транспорт и пр.

ЭЛЕКТРОНИКА

Перейден петафлопсный барьер

В 2008 году новый суперкомпьютер в Лос-Аламосе (США) заработал со скоростью более квадриллиона (тысяча триллионов) операций в секунду. Следующий барьер, эксафлопсный (квинтиллион операций в секунду) будет достигнут в ближайшие годы. Системы с такой невероятной скоростью необходимы в первую очередь для высокопроизводительных вычислений — обработки данных научных экспериментов, климатического моделирования, финансовых операций и т. д.

newrezume.org