вирус биологический и компьютерный
May. 13th, 2020 08:54 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
aridmoorsК прошлому посту было много интересных комментариев, и многим понравилось делать аналогии - понятно, что воспринимать сложный материал проще с аналогиями, опять же аналогии могут помочь найти новое решение проблем.
Одна из аналогий, которую попытались провести - это аналогия с компьютерным вирусом. Грубо говоря, вот у нас сделали вирус, он лежит на флешке, и запускается только тогда, когда флешку вставляют в компьютер. На мой взгляд, такая аналогия очень сложна, т.к. компьютер гораздо менее (в качестве аналогии) соответствует человеческому организму, чем "страна" из моей аналогии.
В основном это связано с тем, что организм - это живая система. В данном случае у термина "живая" есть конкретное определение. Правда, это определение не полностью фиксировано, некоторые ученые включают больше признаков [точнее дробят признаки, делая из маленького списка большой], поэтому я тут опишу только самое строгое.
Признаки живой системы:
1. Произвольный (идущий постоянно, возможно по программе, но это неважно) рост и изменение.
2. Воспроизводство (размножение).
3. Поддерживание внутреннего постоянства (гомеостаз) за счет метаболизма, при взаимодействии с окружающей средой.
Третий признак, имхо, сильно расплывчатый, я, как биолог, понимаю, что они хотели сказать, но не-биологу будет уже куда непонятнее: например, можно сказать, что и компьютер "поддерживает гомеостаз, взимодействуя с окружающей средой" - в него же юзер забивает сигналы, то есть есть входящее, а компьютер при этом поддерживает постоянство внутренней среды, чтоб там ничего не глючило... ну биологи не это хотели сказать третим пунктом, но не расшифровали, поэтому он мне не нравится.
Главные признаки - это все-таки рост и размножение. Компьютер, как ни крути, не растет и не размножается.
В компьютерной аналогии для борьбы с вирусом предложили (насколько я понимаю компьютеры) систему ака-Мак или ака-Линукс. Суть системы в том, что в ней блокируется параметр "изменение" путем создания списка программ, которые могут и должны работать в норме, а для установки или запуска всех остальных процессов надо ввести пароль супер-юзера (если я правильно понимаю, как это работает в системах Мак и Линукс). В такой системе любое не-авторизованное изменение будет блокироваться.
В связи с этим возник вопрос - а не будет ли такой блок (допустим, что его можно сделать в человеке; хотя это уже пункт 1, почему это невозможно - потому что такой блок нельзя сделать, чисто технически, современными методами биологии) препятствовать видовому разнообразию? И вопрос 1:
Как формируется отличие ребенка в зависимости от личной биологической истории родителей?
Ответ на самом деле интересный. Да, биологическая история родителей влияет на ребенка. Да, ваш личный опыт передается по наследству. Но не сильно, а в очень ограниченных количествах. Это связано с тем, что любая клетка, включая зародышевую, может быть произведена только из другой клетки. Это один из главных законов биологии: новую клетку можно сделать только из другой клетки. Не из "генов" другой клетки, нет - именно из другой клетки.
В любой человеческой клетке есть "генетическая память" - это ваша ДНК, в половых клетках она как правило остается практически неизменной, и ваш ДНК-код в этих клетках яростно защищается организмом, именно поэтому практически у всех рожденных младенцев две руки, две ноги, один нос, и вообще человеческий вид и метаболизм; потому что природой яростно оберегаются все параметры, необходимые для выживания. Они "зашиты в хард" - в ДНК.
И есть "эпигенетическая память" - это все остальные молекулы, которые вы накопили за время вашей жизни, в частности РНК, и на которые уже действовала среда. Так вот, когда создается клетка зародыша, в нее переходят химические вещества родителя. То есть ребенок наследует не только ДНК, но и сопутствующие химические вещества, которые используются при создании и росте зародыша.
Обеспечивается ли этим видовое разнообразие? По современным понятиям, не особо. Да, зачатие и вынашивание ребенка посреди голодомора (или может даже вирусной эпидемии) может повлиять на то, каким будет ребенок. НО НЕ СИЛЬНО. Но и даже это не главное. Главное, что в условиях нашего стремительно изменяющегося мира эти изменения будут скорее негативными, чем позитивными, и не будут помогать ребенку выживать. Пример (а данном случае ненаучный, никем не доказан, просто гипотеза): ребенок был зачат и рожден в блокадном Ленинграде, в условиях голода. Война кончилась, еды стало навалом. Это, для природы, слишком резкий переход. Допустим, что в связи с голодом в организм ребенка был заложен механизм бешеного накопления жира. Что, ему будет лучше, когда он станет расти в условиях доступности еды? Нет. Ему будет ХУЖЕ, у него разовьется диабет и ожирение. Еще раз, это не реальный пример, это я привожу только для того, чтобы показать, что в человеческой цивилизации сейчас условия жизни меняются слишком стремительно.
Ну так что ответ на вопрос в комментах:
"так вот, можете ли Вы объяснить как технически, на уровне изменения взаимодействия чего-то в яйцеклетке и сперматозоиде будет отличие в детях если родители конкретного ребенка до встречи прожили например 20 лет до оплодотворения 1) в Лесото 2) в Москве?"
Технически это будет осуществляться передачей всех остальных, кроме ДНК, веществ, при создании зародышевой клетки. Но еще раз: такие изменения никак не влияют на собственно "хард" - на ДНК, и не будут сильно влиять на ребенка. Все равно весь метаболизм будет человеческим, все равно у ребенка будут две руки, две ноги, и сильно на него опыт родителей не повлияет. Повлияет, но очень немножко. И - что важно - он потом все равно сотрется, когда ребенок будет жить свою жизнь, поженится и заведет своих детей. ДНК-то у нас все равно осталась.
В этом смысле "изменчивости уже родившегося человека" и так нет. Он уже родился, всё, ДНК фиксирована. В этом смысле мне и не нравится аналогия с компьютерным вирусом: вирус не может повлиять на вашу ДНК. Изменчивость возникает тогда, когда сперматозоид отца комбинируется с яйцеклеткой матери. Это главный (и наверное можно сказать единственный) механизм изменений ДНК потомства. Когда вы уже родились - всё, вы менять ДНК не можете,ну если только наше правительство не разрешит применять КРИСПР. Вы не можете "лишить индивида изменчивости" - у него ее и так нет. Она будет только при встрече сперматозоида и яйцеклетки, и проявится только в потомстве.
До кучи.
"Некоторые исследователи пишут правда что эволюция человека прекратилась несколько сотен тысяч лет назад". Это не так. Эволюция есть и будет всегда, просто потому что для создания новой клетки [человека] всегда нужно две РАЗНЫЕ клетки, от отца и от матери, в них будут разные гены, и соответственно будет "изменчивость". Но это вопрос уже про другое - про то, что такое эволюция, и что эти некоторые исследователи подразумевают, когда пишут, что эволюция человека прекратилась. Там еще на триста постов информации.
Одна из аналогий, которую попытались провести - это аналогия с компьютерным вирусом. Грубо говоря, вот у нас сделали вирус, он лежит на флешке, и запускается только тогда, когда флешку вставляют в компьютер. На мой взгляд, такая аналогия очень сложна, т.к. компьютер гораздо менее (в качестве аналогии) соответствует человеческому организму, чем "страна" из моей аналогии.
В основном это связано с тем, что организм - это живая система. В данном случае у термина "живая" есть конкретное определение. Правда, это определение не полностью фиксировано, некоторые ученые включают больше признаков [точнее дробят признаки, делая из маленького списка большой], поэтому я тут опишу только самое строгое.
Признаки живой системы:
1. Произвольный (идущий постоянно, возможно по программе, но это неважно) рост и изменение.
2. Воспроизводство (размножение).
3. Поддерживание внутреннего постоянства (гомеостаз) за счет метаболизма, при взаимодействии с окружающей средой.
Третий признак, имхо, сильно расплывчатый, я, как биолог, понимаю, что они хотели сказать, но не-биологу будет уже куда непонятнее: например, можно сказать, что и компьютер "поддерживает гомеостаз, взимодействуя с окружающей средой" - в него же юзер забивает сигналы, то есть есть входящее, а компьютер при этом поддерживает постоянство внутренней среды, чтоб там ничего не глючило... ну биологи не это хотели сказать третим пунктом, но не расшифровали, поэтому он мне не нравится.
Главные признаки - это все-таки рост и размножение. Компьютер, как ни крути, не растет и не размножается.
В компьютерной аналогии для борьбы с вирусом предложили (насколько я понимаю компьютеры) систему ака-Мак или ака-Линукс. Суть системы в том, что в ней блокируется параметр "изменение" путем создания списка программ, которые могут и должны работать в норме, а для установки или запуска всех остальных процессов надо ввести пароль супер-юзера (если я правильно понимаю, как это работает в системах Мак и Линукс). В такой системе любое не-авторизованное изменение будет блокироваться.
В связи с этим возник вопрос - а не будет ли такой блок (допустим, что его можно сделать в человеке; хотя это уже пункт 1, почему это невозможно - потому что такой блок нельзя сделать, чисто технически, современными методами биологии) препятствовать видовому разнообразию? И вопрос 1:
Как формируется отличие ребенка в зависимости от личной биологической истории родителей?
Ответ на самом деле интересный. Да, биологическая история родителей влияет на ребенка. Да, ваш личный опыт передается по наследству. Но не сильно, а в очень ограниченных количествах. Это связано с тем, что любая клетка, включая зародышевую, может быть произведена только из другой клетки. Это один из главных законов биологии: новую клетку можно сделать только из другой клетки. Не из "генов" другой клетки, нет - именно из другой клетки.
В любой человеческой клетке есть "генетическая память" - это ваша ДНК, в половых клетках она как правило остается практически неизменной, и ваш ДНК-код в этих клетках яростно защищается организмом, именно поэтому практически у всех рожденных младенцев две руки, две ноги, один нос, и вообще человеческий вид и метаболизм; потому что природой яростно оберегаются все параметры, необходимые для выживания. Они "зашиты в хард" - в ДНК.
И есть "эпигенетическая память" - это все остальные молекулы, которые вы накопили за время вашей жизни, в частности РНК, и на которые уже действовала среда. Так вот, когда создается клетка зародыша, в нее переходят химические вещества родителя. То есть ребенок наследует не только ДНК, но и сопутствующие химические вещества, которые используются при создании и росте зародыша.
Обеспечивается ли этим видовое разнообразие? По современным понятиям, не особо. Да, зачатие и вынашивание ребенка посреди голодомора (или может даже вирусной эпидемии) может повлиять на то, каким будет ребенок. НО НЕ СИЛЬНО. Но и даже это не главное. Главное, что в условиях нашего стремительно изменяющегося мира эти изменения будут скорее негативными, чем позитивными, и не будут помогать ребенку выживать. Пример (а данном случае ненаучный, никем не доказан, просто гипотеза): ребенок был зачат и рожден в блокадном Ленинграде, в условиях голода. Война кончилась, еды стало навалом. Это, для природы, слишком резкий переход. Допустим, что в связи с голодом в организм ребенка был заложен механизм бешеного накопления жира. Что, ему будет лучше, когда он станет расти в условиях доступности еды? Нет. Ему будет ХУЖЕ, у него разовьется диабет и ожирение. Еще раз, это не реальный пример, это я привожу только для того, чтобы показать, что в человеческой цивилизации сейчас условия жизни меняются слишком стремительно.
Ну так что ответ на вопрос в комментах:
"так вот, можете ли Вы объяснить как технически, на уровне изменения взаимодействия чего-то в яйцеклетке и сперматозоиде будет отличие в детях если родители конкретного ребенка до встречи прожили например 20 лет до оплодотворения 1) в Лесото 2) в Москве?"
Технически это будет осуществляться передачей всех остальных, кроме ДНК, веществ, при создании зародышевой клетки. Но еще раз: такие изменения никак не влияют на собственно "хард" - на ДНК, и не будут сильно влиять на ребенка. Все равно весь метаболизм будет человеческим, все равно у ребенка будут две руки, две ноги, и сильно на него опыт родителей не повлияет. Повлияет, но очень немножко. И - что важно - он потом все равно сотрется, когда ребенок будет жить свою жизнь, поженится и заведет своих детей. ДНК-то у нас все равно осталась.
В этом смысле "изменчивости уже родившегося человека" и так нет. Он уже родился, всё, ДНК фиксирована. В этом смысле мне и не нравится аналогия с компьютерным вирусом: вирус не может повлиять на вашу ДНК. Изменчивость возникает тогда, когда сперматозоид отца комбинируется с яйцеклеткой матери. Это главный (и наверное можно сказать единственный) механизм изменений ДНК потомства. Когда вы уже родились - всё, вы менять ДНК не можете,
До кучи.
"Некоторые исследователи пишут правда что эволюция человека прекратилась несколько сотен тысяч лет назад". Это не так. Эволюция есть и будет всегда, просто потому что для создания новой клетки [человека] всегда нужно две РАЗНЫЕ клетки, от отца и от матери, в них будут разные гены, и соответственно будет "изменчивость". Но это вопрос уже про другое - про то, что такое эволюция, и что эти некоторые исследователи подразумевают, когда пишут, что эволюция человека прекратилась. Там еще на триста постов информации.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2020-05-13 02:09 am (UTC)STEVEN LEVY
03.18.20 7:00 AM
SCIENCE
Could Crispr Be Humanity's Next Virus Killer?
On February 19, Tim Abbott, a PhD candidate at Stanford University’s Bioengineering Department, checked the results of an experiment that he was running as a part of a team using the gene-manipulating Crispr technology to fight coronavirus.
Using an approach the lab called PAC-MAN (Prophylactic Antiviral Crispr in huMAN cells), the idea was to attack the coronavirus by directing a Crispr torpedo at it, attacking the virus’s genetic makeup that allows it to penetrate human cells and then use the cell’s machinery to self-replicate.
In this particular experiment, he had introduced the lab’s Crispr-based system for finding and destroying SARS-Cov 2 (what scientists call the new coronavirus) into a solution containing an inert synthesized fragment of that virus. Like all Crispr systems, this one was composed of two parts: an enzyme and a strand of so-called "guide RNA." The RNA directs the enzyme, in this case, Cas-13d, to latch onto specific spots in the coronavirus's genome
The coronavirus-targeted Crispr had reduced the amount of virus in the solution by 90 percent. If effectively delivered, this kill rate, they theorized, might be enough to stop the disease in a human.
Efforts using Crispr to actually prevent or fight coronavirus are also emerging from existing projects designed to fight influenza and other infectious viruses. In 2018, Darpa began a four-year program called Prepare.According to its call for proposals, the idea was to use genetic approaches to “generate new medical countermeasures for future use in humans.” Qi’s lab at Stanford was one of several grant recipients. In April 2019, they began working on a Crispr-based means of fighting influenza.
Tackling this particular virus was a challenge. The coronavirus, says Qi, has 30,000 nucleotides, and the Crispr-powered guide RNA can only target regions of 22 nucleotides to cut. It took a lot of bioinformatics computation and experimentation to locate the best spots to attack.
The attack itself, says Qi, is a double-barreled genetic assault, affecting the target. “One effect is to decrease the concentration of the virus genome inside the human cells,” he says. “The second is to block the production of the viral proteins” that it would otherwise use to create copies of itself and overwhelm the body’s defenses.
The biggest caveat so far is that they didn’t use the actual SARS-Cov-2 coronavirus in the experiment. Since they could not get sufficient samples of the coronavirus—and did not have the authorization to handle the dangerous virus—Qi’s group created what they called a synthesized, non-replicating version that they felt expressed the relevant genetic characteristics to serve as a stand-in for the actual virus.
Another problem: There’s not yet a proven delivery system for a Crispr-based treatment for viruses. One of the continuing problems of Crispr medicine is a way to get the treatment to the right cells. The lung, where the coronavirus battle must be fought, is a particularly tricky battlefield—relatively inaccessible and full of mucus that could interfere with targeting.
Santangelo’s team at Georgia Tech, which is collaborating with several other universities, believes the answer is a nebulizer, a mist-inhaling device that allows subjects to breathe in the Crispr-based treatment. This week, in fact, they are testing the nebulizer/Crispr combo on a mouse.
But Crispr is still very novel, and so far there have been only three FDA-approved human trials in the United States using Crispr to treat a disease. While none have found that it caused damage, researchers are cautious; earlier experiments with introducing genetically modified cells into people have led to extreme inflammation that, in some cases, killed the patient, or nearly so.
“That's one of the things that would need to be ironed out,” says La Russa. “If your immune system doesn't like having that protein in yourself, then maybe the risk-reward balance is better to have it be used just as a treatment.”