Bioinformatika bo'yicha ma'ruzalar: ma'lumotlarni tahlil qilish, neyroo'lchovlar va ularni biologiya va tibbiyotda qo'llash. Ma'lumki, evolyutsiya o'zgarmasdir

Biologiya eng notinch fanlardan biri bo'lib, o'tmishdagi bu galusda juda ko'p notinch to'lqinlar bo'lgan. Sergey Kolenov "High-Tech" onlayn-jurnaliga nazar tashlab, 2017-yilning biologiya va tibbiyot sohasidagi 10 ta muhim voqealarini to'pladi, bu bizning Maydayimizga mos keladi.

1. Antibiotiklar davrining tugashi

2017 yil qariyb bir asr davom etgan antibiotiklar davri yakunlanganini ko‘rsatdi. Bakteriyalar mavjud dorilarga qarshilik ko'rsatishni boshladilar, ammo etarli moddalarsiz yangilarini ishlab chiqish uchun uzoq vaqt kerak bo'ladi. Shifokorlar hali ham g'amgin prognozlarni yozishmoqda: agar hech narsa olinmasa, mikroorganizmlar iqlimni o'zgartirmasdan, insoniyatni ancha oldinroq o'ldiradi. Biroq, tahdid hali ham jiddiy qabul qilinmayapti. Superbuglarning paydo bo'lishining sababi mikroorganizmlarning ko'payish va genetik ma'lumot almashish qobiliyatidir. Uzumga chidamlilik geniga ega bo'lgan bitta bakteriya uni qarindoshlari bilan bo'lishishi mumkin. Odamlarning omon qolishiga imkon berish uchun tergovchilar muhim dori-darmonlarni almashtirishni qidirmoqdalar. Superbuglarga qarshi kurashish uchun CRISPR, nanopartikullar va yangi, kuchliroq antibiotiklardan foydalaning. Ushbu va boshqa usullarni ishlab chiqish faqat qarshilikning molekulyar mexanizmlarini qo'shimcha tekshirishsiz mumkin.

2. Hayotning paydo bo'lish vaqti ko'rsatilgan

Oziqlanish, ma'lum bo'lishicha, Yerning hayoti - biologiyadagi eng muhimlaridan biri. Aniq sanalar va hayotning aybi muhokama mavzusiga aylanadi. O'tmishda Avstraliyadan kelgan avlodlar 34 800 000 yil oldin Girskiy zotlarini etishtirgan va ulardagi mikroorganizmlarning izlarini aniqlagan. Bu shuni anglatadiki, hayotning ibtidoiy shakllari avvalroq - taxminan 4 milliard yil oldin paydo bo'lishi mumkin edi. Madaniyatli gruzin zotlari quruqlikdagi konlarda joylashgani juda yaxshi - shuning uchun hayot okean emas, balki quruqlikdagi issiq suv bo'lganda. Shuningdek, o'tmishda tirik organizmlar paydo bo'lishining dastlabki bosqichlari bilan birga bo'lgan molekulyar mexanizmlar o'rganilgan. Zokrema mashhur RNK-yorug'lik gipotezasi haqida shubha ostiga qo'yildi: yangi tadqiqotlarga ko'ra, RNK va oqsillar begunoh hayotda teng ishtirok etgan.

3. Qushlarning yangi turining paydo bo'lishi

Evolyutsiya allaqachon uzoq jarayon bo'lib, ehtimol inson ko'ziga tushunarsizdir. Aholida belgi paydo bo'lishi uchun yuzlab va minglab yillar kerak bo'ladi. Shu sababli, onalar har doim toshlar va DNKda tasvirlangan evolyutsiya dalillari haqida chalkashib ketishadi va aholi evolyutsiya haqiqatiga shubha qilishadi. Ba'zi turlarning boshqalarga aylanishi kamdan-kam uchraydi va shunga o'xshash narsalarni kuzatish evolyutsiyaning ko'plab sirlarini yoritib beradigan muhim muvaffaqiyatdir. O'tayotgan oilada avlodlar qushlarning yangi turini ko'paytirishga muvaffaq bo'lganliklarini e'lon qilishdi.

Bu kashfiyot barcha biologlar uchun timsol bo'lgan joyda - Charlz Darvin o'z nazariyasini yaratgan Galapagos orollarida qilingan. Rozmarining do‘sti va Prinston universitetidan ornitolog Piter Grant bu yerda qirq yil davomida Darvinning ko‘kraklarini yetishtirishgan. Yaqin kelajakda Dafna orolida olib borilgan ishlar, Buyuk qush nomini tug'dirgan uzoq Hispaniola orolidan Geospiza conirostrisning erkak turi kelganligini aniqladi. Urg'ochilar yo'qligi sababli, ular mahalliy qushlar bilan juftlashgan. Ushbu stol usti qirralari qo'shiqning orqasida va yangi ko'rinish bilan boshqa tizmalardan ajratilgan bo'lib, ular yangi ko'rinish bilan tan olinishi mumkin.

4. Evolyutsiya uzluksiz ekanligi ma'lum

2017 yil biologiya tarixidagi eng muhim tajribalardan biri tug'ildi. Mikrobiolog Richard Lenski rahbarligidagi tadqiqotchilar 30 yil davomida ichak tayoqchasi bakteriyalarining rivojlanishini kuzatib borishdi. Bu soat ichida 67 000 avlod o'zgardi, bu inson evolyutsiyasining million taqdirini ko'rsatadi. Shunga qaramay, tajriba davom etadi va yangi tushunchalar keltiradi. O'tgan tadqiqotlar natijalarini tahlil qilish, zamonaviy biologiyadagi eng mashhur g'oyalardan birini ochib berish. Ko'pgina mutaxassislarning fikriga ko'ra, moslashuv quyidagilardan iborat: tur barqaror muhitga ideal tarzda moslashgandan so'ng, uning evolyutsiyasi sekinlashadi. Biroq, o'nlab yillar davomida kuzatilgan mikroorganizmlar bizni evolyutsiya bu evolyutsiya natijasidir va moslashuvlar o'rtasida to'xtamaydi degan xulosaga keldi. Bu Charlz Darvinning qarashlari va hozirgi faxivistlarning ko'rinishlariga ko'proq mos keladi.

5. Biomaniya inqirozining yangi belgilari

Ko'pgina avlodlar biz oltinchi ommaviy yo'q bo'lib ketish davrida yashayotganimizga o'xshaydi - 65 million yil oldin dinozavrlarning eng ko'p soni. Hozirgi vaqtda turlarning yo'q bo'lib ketish darajasi juda yuqori, hatto millionlab o'limlar uchun ham - bu jarayon allaqachon "biologik yo'q qilish" deb ataladi va bu holda odamlar mavjudotlar, o'simliklar va ularning yadrosidan mahrum bo'lishda aybdor. ularning hayoti. O'tayotgan populyatsiyada ilm-fanga ma'lum bo'lgan eng muhim faktlardan biri Germaniyada uchuvchi komalarning sonini aniqlagan golland ekologlari tomonidan olib borilgan tadqiqot natijasidir. Ular 28 yil davomida von 76 foizga kamayganini, yoz oylarida esa bu ko‘rsatkich 82 foizga yetganini aniqladilar.

Butun dunyoda ilgari koma kamroq ekanligiga shubha qilingan, ammo bunday baho avvalroq berilgan. Ayniqsa, qo‘riqxonalar hududida, odamlar tabiat qo‘yniga tushmaydigan hududda tekshiruv o‘tkazilganiga yo‘l qo‘yib bo‘lmaydi. Mualliflar komalarning yo'q bo'lib ketishini ob-havo sharoiti yoki landshaft xususiyatlari bilan izohlab bo'lmasligini aniqladilar. Ehtimol, iqlimni o'zgartiring va pestitsidlarni yo'q qiling. Komalarning mavjudligi juda xavotirli signaldir va hatto hid ko'plab boshqa turlar va muhim ingredientlar uchun oziq-ovqat bo'lib, ularsiz nafaqat yovvoyi o'simliklar, balki qishloq shohligi ham nobud bo'ladi.

6. Yaxshi omad yaqinda boshlandi

Neyrologiya biologiyaning boshqa sohalariga qaraganda tezroq rivojlanmoqda. 2017-yilda miyaning qanday ishlashi haqida juda ko‘p hayratlanarli topilmalar to‘plandi: ular unga smartfonlarni qanday qo‘yishni aniqlashdi, unga o‘z-o‘zini tozalash tizimini joriy qilishdi va odamlar buni yoqtirishini va chuqur boshlanishini aniqladilar. Ushbu yangi ishlanmalar orasida asosiy g'oyani ko'rish muhim yoki, ehtimol, xotirani boshqarishdan oldin yangi loyiha deb atash kerak. Dengiz mollyuskasi Aplysia bilan tajriba o'tkazish - xotirani o'rganish uchun klassik model ob'ekt - biz endi xotira neyronlaridagi yozuvlarni o'zgartirishni boshladik. Shu maqsadda iste'molchi hujayralarida M protein kinazini blokirovka qilish kerak edi. Kelajakdagi tadqiqotlar kasallikdan aziyat chekadigan odamlarga yordam berishi mumkin. Ushbu uslub, ayniqsa, post-travmatik sindromga qarshi kurashda samarali bo'lishi mumkin.

7. Parhez qandli diabetni davolaydi

Qandli diabetning tarqalishi hozirgi epidemiyaning bir qismiga aylandi: hozirgi prognozlarga ko'ra, asrning o'rtalariga kelib AQSh aholisining uchdan bir qismi azoblanadi. Asosiy o'sish 2-toifa diabet bo'lib, u oziq-ovqat iste'mol qilish va noto'g'ri ovqatlanish bilan bog'liq. Dastlabki bosqichlarda shifokorlar uning dietasini kuzatishni tavsiya qiladilar. Biroq, Else universiteti tadqiqoti shuni ko'rsatdiki, oziq-ovqatdagi qattiq dietalar 2-toifa diabetga olib kelishi mumkin.

Dalillar haqida avvalroq xabar berilgan, biroq qo‘shimcha tekshiruv avvalroq o‘tkazilgan. Ma'lum bo'lishicha, bolada yog'ning kamayishi va boshqa manbalardan glyukoza ishlab chiqarilishi tufayli insulinni ko'proq qabul qiluvchi jigar rivojlangan. Kemiruvchilar bilan tajribada ijobiy o'zgarishlar oziq-ovqat kiritilgandan atigi 3 kun o'tgach boshlandi. Bu topilmalar Glazgo universiteti olimlarining ishi bilan tasdiqlangan. 300 bemorni o'rganish shuni ko'rsatdiki, 3 oydan 5 oygacha iste'mol qilinadigan kunlik kaloriyalar sonini 800 kaloriyagacha kamaytirish diabetni kechiktirmasdan qaytarishi mumkin.
8. Samarali inson kontratseptiv vositasi demontaj qilindi

Uzoq vaqt davomida ayollar uchun yallig'lanishga qarshi tabletkalarga o'xshash erkaklar uchun samarali va ishlatish uchun qulay kontratseptivni yaratishga urinishlar mavjud. Bugungi kunda keng tarqalgan prezervativlar ko'pincha buzilmaydigan va jinsiy aloqaning intensivligini kamaytiradigan qilib ishlab chiqariladi va vazektomiya juda radikaldir. Natijada, ko'pincha beparvolik muammosi ayollarning yelkasiga tushadi va uzilib qolgan qonun hujjatlari kabi ishonchsiz usullar qo'llaniladi. 2017-yil, shekilli, qa’riga yetib boradigan joy.

Jamoa seminal kanalga yuboriladigan va uni to'sib qo'yadigan kontratseptiv jelni ishlab chiqdi, bu esa spermani tanada yo'qotib, tarqalib ketishiga olib keladi. Makakalar bo'yicha uy sinovlari preparatning 100% samaradorligini, shuningdek, yallig'lanish darajasida nojo'ya ta'sirlarning yo'qligini ko'rsatdi. Jel uchun aksincha: "vilkalar" ularga ultratovushni qo'llash orqali olib tashlanishi mumkin. Muqobil yechim ayol kontratseptivlarida bo'lgani kabi vikorist gormonlardir. Progestin va testosteronni o'z ichiga olgan jelni elkalariga surtish kerak, buning natijasida spermatozoidalar soni qusish mumkin bo'lmagan darajaga kamayadi. Preparatni keng ko'lamli sinovdan o'tkazish 2018 yilda boshlanadi. Tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, ilg'or gormonal inson kontratseptivlarini joriy qilishda ularning rivojlanishi kayfiyatning o'zgarishi yoki boshqa noxush oqibatlarga olib kelmaydi.

9. Batafsilroq protezlar

Kundalik katlanadigan protezlarni yaratish tibbiyot va biologiyaning sun'iy intellekt va yuqori texnologiyalarga yo'naltirilgan sohasidir. Qo'lda yasalgan uchlarini ishlab chiquvchilar endi qo'lda ushlab turiladigan va engil protezlarni yaratish bilan kifoyalanmaydilar, endi ularning maqsadi oddiy inson qo'llari kabi funktsional va kiyiladigan protezlarni yaratishdir. 2017 yilda bir guruh muhandislar yakuniy maqsadga yaqinlasha oldi. Jorjiya texnologiya instituti olimlari tomonidan yaratilgan robot qo'l egasiga teri barmog'i bilan parchalanishiga imkon beradi. Bu qo'lning yo'qolgan qismidagi protez va mushaklar o'rtasidagi o'zaro ta'sirga erishish qobiliyatidir. Qo'lga ultratovushli prob kiritilganda, u ulardan nima tushayotganini aniqlaydi va maxsus algoritm yordamida bu ma'lumotni barmoqlarning qo'liga o'tkazadi. Sizning yordamingiz bilan pianino chalishingiz uchun qurilmani yaxshilab oling.

10. Kosmosdagi hayot haqidagi mish-mishlar

Kosmosni o'rganishga qiziqish tobora ortib bormoqda va "Biz koinotda bir xilmizmi?" yangi kuch bilan portlamoqda. NASA 2017 matbuot anjumani erdagi hayot kashfiyoti haqida qanday gapirishimiz kerakligi haqidagi munozaralar bilan birga bo'ldi. Bu shunday bo'lmagani achinarli. Yillar davomida ular qo'shimcha biomarkerlar yordamida kosmosda hayot belgilarini izlash usullarini takomillashtirdilar va potentsial xalaqit beradigan dunyolarga, masalan, Saturn sun'iy yo'ldoshi Enceladusga yangi missiya loyihalarini kengaytirdilar.

Bizning asosiy umidlarimizdan biri TRAPPIST-1 tizimida Yerga o'xshash ettita sayyorani topish edi, ulardan oltitasi "Goldilocks zonasi" ning potentsial populyatsiyalarida joylashgan (yana bittasi keyinchalik qizil mitti Ross 128da topilgan) . Biroq, bizning izdoshlarimiz u erda yashashning mumkin emasligini bilishadi: oynaning UV-viprominatsiya darajasi juda katta va atmosfera va uglerodga boy hayotni yaratish imkoniyatidan mahrum qilmaydi. Yana bir umidsizlik Mars yuzasi bakterial hayot uchun zaharli ekanligini ko'rsatadigan Shotlandiya tadqiqotlarining kashfiyoti bo'ldi. Prote astronomlari va biologlari yer ostidagi hayot 10-15 yildan keyin paydo bo'lishini hurmat qilishadi.

Rossiya Federatsiyasi Gidrometeorologiya markazining Arktika gidrometeorologiya laboratoriyasi olimlari xorijdagi hamkasblari bilan birgalikda Shimoliy Muz okeanidagi dengiz muzlarining qisqarish jarayonlarini o‘rganib, ularning iqlim o‘zgarishini bashorat qilishdi. Ob-havo anomaliyalari, 2017 yilning yozi sovuqroq va yomg'irli bo'lishiga qaramay, Rossiyaning Evropa hududida, ehtimol, muz bilan qoplangan Shimoliy Muz okeanining yuzasidan hali ham qisqaroq. Tadqiqotni qo'llab-quvvatlash grant Rossiya fan fondi (RSF). Robot natijalari nashr etilgan Environmental Research Letters jurnalida.

Arktikada muzning erishi jarayoni bugungi kunda sezilarli darajada tezlashdi. So'nggi o'n yil ichida dengiz muzining darajasi (yozgi davr oxirida o'lchangan) taxminan 40% ga kamaydi. Arktika muzlarining rivojlanishi jiddiy ekologik oqibatlarga olib keladi, bu noyob jonzot turlarining yo'q bo'lib ketishiga olib keladi. Boshqa tomondan, muz orqasidagi Yangi Muz okeanining suvlarini to'ldirish Arktika tokchalarida jigarrang kopalinalarning rivojlanishi uchun yangi imkoniyatlar ochadi, tijorat baliq ovlash zonasini kengaytiradi va navigatsiyani yaxshilaydi.

Rossiya Federatsiyasi Gidrometeorologiya markazi olimlari o‘z hamkasblari bilan birgalikda Shimoliy Muz okeanining Atlantika qismidagi muzlarning erishi jarayonlarini o‘rganishdi va bu jarayonlarning butun Arktika mintaqasi uchun natijalarini tasvirlab berishdi. Ishlar natijasida Arktikadagi gidrometeorologik o'zgarishlarning to'liq surati qo'lga kiritildi.

Issiq okean oqimlari Atlantika okeanidan Arktika havzasi va Barents dengiziga iliq suv olib keladi va shu bilan muzning erishini tezlashtiradi. Muz bilan qoplangan suv zonalari quyosh energiyasini samarali o'zlashtiradi va tezda isinib, ortiqcha issiqlikni atmosferaga chiqaradi. Keyin shamol oqimlari va kuchli bo'ronlar butun Arktika bo'ylab issiqlik va namlikni qayta taqsimlaydi, bu esa okean va atmosfera o'rtasidagi energiya muvozanatining o'zgarishiga olib keladi. Zokrem, yaqinda past darajadagi disfunktsiya (NDI) sezilarli darajada oshib borayotgani aniqlandi. Bu infraqizil (issiqlik) tebranish bo'lib, suv bug'lari va issiqlik bilan birinchi qatlamga va to'g'ridan-to'g'ri er yuzasiga chiqariladi. NDI ning o'sishi Arktika dengiz muzining issiqligi va tanlanishini o'zlashtiradi.

Ruslar kuchli bo'ronlarning sezilarli oqimi va sovuq iqlimga atmosfera aylanish rejimini hurmat qilishdi. Misol uchun, 2015 yil boshida sodir bo'lgan "Frank" bo'roni yuqori kenglikdagi Arktikaga g'ayritabiiy yuqori haroratni olib keldi (o'rtacha iqlim harorati 16 ° S ga yetdi) va havo oqimi 60 Vt / kv.m ga oshdi. m (iqlim normasiga muvofiq). O'zgarishlar urushi orqali Pivnichny muz okeanining turli mintaqalarida muz 10 divaga yetdi.

Dengiz muzlari maydoni to'g'risidagi ma'lumotlar ilgari sun'iy yo'ldoshlardan olingan va harorat, bosim, namlik va o'zgarishlarning tarqalish sohalari mahsulot qayta tahlili (ERA-Interim) dan olingan. Tahlil - atmosferaning turli xarakteristikalari uchun boy ma'lumotlarni (radiozond, samolyot va boshqalar) hisobga oladigan kompyuter modeli.

“Mehnatimiz natijasida olingan yangi bilimlar Muzli okeanida sodir bo‘layotgan jarayonlarning sabab va oqibatlarini yanada aniqroq tahlil qilish imkonini beradi. Arktikaning katta maydoni muz bilan qoplanmaganligi sababli, sovuq va nam shamollar Rossiyaning Evropa hududiga bostirib kirishi mumkin. Kelajakda bu holat tez-tez uchrab turadi va 2017 yilning noodatiy sovuq yozi kabi ob-havo anomaliyalariga sabab bo'ladi”, - deydi Arktika gidrometeorologiyasi laboratoriyasi mudiri, fizika-matematika fanlari doktori.

Meteorologlar Arktikada sodir bo'ladigan tabiiy jarayonlar haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan yangi algoritmlarni ishlab chiqishlari kerak. Iqlimning hozirgi o'zgarishini oldindan aniqlashga yordam beradigan ishonchliroq ob-havo prognozlarini yaratish mumkin.

19.06.17 09:20 da chop etilgan

Uzoq vaqt davomida Xitoy sovuq yoz uchun qo'ng'iroq qilmoqda. Va Rossiyaning Gidrometeorologiya markazi o'z tushuntirishiga ega.

15-iyun ob-havo haqida ogohlantirilgan 67 yil ichidagi eng sovuq yoz kuni bo‘ldi. Moskvada shamol atigi 10 darajagacha qizigan, Frantsiyada esa 7-9 darajani tashkil etgan.

Yaqinda biz 2017 yilning g'ayritabiiy sovuq yozida sharob topdik. Bu kvant siljishini tekshirishda ishtirok etgan Xitoyning "Mo-Tzu" sun'iy yo'ldoshi bo'lishi mumkin. Ular apparat normal sharoitda ishlagan o‘sha kunlarda ob-havo qattiqlashganini, yomg‘ir yog‘ib, shamol esayotganini ko‘rsatdi, deb xabar beradi NSN.

Ayni paytda, iltimos, ularni bajaring Intkbech So'zlarga ko'ra, atmosferadagi zarrachalar kontsentratsiyasi tez orada normallashadi. Aslida, faxistlar ob-havo bilan kvant aloqasi bilan bog'liq jarayonlar oqimini ko'rib chiqmoqchi bo'lishlari mumkin, chunki xitoyliklar tomonidan amalga oshirilgan innovatsion sun'iy yo'ldosh uchirilishidan oldin bunday omillar hisobga olinmagan edi.

10-asr atrofidagi iqlim yumshoq bo'lib qoladi, vaqti-vaqti bilan yuqori va past haroratlar o'zgaradi. Roman Vilfand bu haqda Gidrometeorologiya markaziga ma'lum qildi "Rossiya gazetasi".

Boshqacha qilib aytganda, normal o'rtacha harorat kamroq bo'ladi va yomg'irli va quruq davrlar tufayli ko'proq bo'ladi. Anormal issiq qish va sovuqlar ham mumkin. Markaziy Rossiya aholisi uchun eng yaqin yozgi istiqbollarga kelsak, Gidrometeorologiya markazi rahbarining so'zlariga ko'ra, ohaktosh hali ham moskvaliklar va markaziy mintaqalar aholisini iliq ob-havo bilan xursand qilishni va'da qilmoqda, bu me'yordan bir necha daraja yuqori. . Va to'liq suzish mavsumi boshlanadi. To'g'ri, hozirgacha Moskva va Moskva viloyati suvlarida suv harorati 14 darajadan oshmaydi.

Gidrometeorologiya markazining laboratoriya boshlig'i Lyudmila Parshina xabar berganidek, kelgusi yil poytaxt viloyatida o'rtacha issiq bo'ladi. Harorat kunduzi 22-24, kechasi 10-12 daraja iliq bo‘ladi. Mumkin bo'lgan taxtalar.

Rossiyaning boshqa hududlarida sodir bo'layotgan narsa, harorat juda ko'p o'zgarib turadi - Novosibirsk, Tomsk, Kemerovo viloyatlarida va Oltoy o'lkasida, Murmanskda bo'lgani kabi, tungi sovuqqa qadar 40 darajagacha.