Материалы

Журнальный столик. Январь 2018. Наука и жизнь

Подробности

Создано 22.01.2018 15:04

Просмотров: 3926

Если говорить о событиях, случившихся в самых «горячих» направлениях науки, то в первую очередь вспоминается опубликованная в журнале «Nature» статья исследователей из Орегонского университета науки и здоровья, которые отредактировали геном человеческих эмбрионов. Речь идёт о знаменитом методе исправления ДНК под названием CRISPR/Cas9.

    Как только метод CRISPR/Cas9 начал применяться в биотехнологии, стало ясно, что рано или поздно дело дойдёт до человека, точнее — до человеческих эмбрионов. Конечно, генетический редактор можно попытаться доставить в неправильно работающий орган или ткань взрослого организма, но если заранее известно, что ребёнок получится генетически больным, то почему бы не исправить ему гены в самом-самом начале развития? Но насколько правомерно вмешиваться в ДНК эмбриона? Дискуссии этического характера шли бы ещё долго, если бы в 2015 году китайские исследователи из Университета Сунь Ятсена не объявили, что уже использовали CRISPR/Cas9 на человеческих эмбрионах. В итоге удалось договориться, что с определёнными оговорками метод можно применять и к человеческим эмбрионам. Теперь, скорее всего, подобных работ станет много больше, и вышеупомянутая статья в «Nature» — лишь одна из первых.

    Правда, если кто-то в связи с этим ждёт появления «дизайнерских детей» или каких-нибудь генетически модифицированных суперсолдат, то ждать ему придётся довольно долго. Проблема в том, что с эмбрионами эффективность метода CRISPR/Cas9 не стопроцентная: в некоторых зародышах изменения вносятся только в одну копию гена (хотя у нас всякий ген, как известно, находится в двух вариантах — отцовском и материнском), а в некоторых зародышах редактирование вообще не срабатывает. Наконец, что более важно, если возможности CRISPR/Cas9 в «редактировании человека» сравнить с бочкой мёда, то в ней есть ложка дёгтя, которая касается точности метода.

О других открытиях и исследованиях, 2017, читайте в статье

Кирилл Стасевич «ОТ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ ДО ЛЮБВИ: ЧЕМ ЗАНИМАЛИСЬ БИОЛОГИ В 2017 ГОДУ»

https://www.nkj.ru/archive/articles/32964/

До сих пор не до конца ясно, что такое этнос, но почти все исследователи одним из важнейших его признаков именуют язык. Например, историк и этнограф академик Ю. В. Бромлей в книге «Очерки теории этноса» (1983 год) вывел следующее определение: «Этнос — исторически сложившаяся устойчивая межпоколенная совокупность людей, обладающих не только общими чертами, но и относительно стабильными особенностями культуры (включая язык) и психики».

С теоретической точки зрения это выглядит логично, хотя в реальности всё обстоит не так просто: встречаются ситуации, когда этнос вроде бы есть, и особенности культуры в наличии, и история общая, но языка своего не имеется. Либо он забыт и используется чужой, либо в ходу множество диалектов, носители которых понимают друг друга не так уж и хорошо, порой куда хуже, чем иностранцев.

    Поправить дело можно с помощью языкового нормирования. Включается процесс нормирования не сам по себе, а волей и желанием конкретных людей, тех, кто воспринимает описанную выше ситуацию как критическую, исключительно опасную для этноса, связанную с риском потерять «лицо» и исчезнуть, раствориться.

    Одним из первых проектов языкового нормирования стала знаменитая грамматика индийского учёного Панини, написанная в V веке до нашей эры. В своём «Аштадхьяи» («Восьмикнижии») Панини описал фонетику, морфологию и синтаскис санскрита, используя дожившие до наших времён термины «фонема», «морфема», «корень» и «часть речи».

Интересно только, что ни в одном из дошедших до нас письменных памятников санскрит не представлен именно в таком виде, как его изобразил Панини. Во всех текстах язык неизменно отступает от «нормы». Можно предположить, что грамматика не столько описывала, сколько формировала язык, общий для интеллектуальной элиты Северной Индии вне зависимости от племени и государства. Со своей задачей Панини справился блестяще.

    В XVI веке, когда в Европу пришло Новое время и начали формироваться современные этносы, у него появились последователи…

Подробнее о том, как языковые реформы влияли на судьбы государств, рассказал

 Дмитрий Казаков «ОТ САНСКРИТА ДО ИВРИТА...»

https://www.nkj.ru/archive/articles/32968/

Сегодня потенциал компьютерной электроники в том виде, в каком мы её знаем, почти упёрся в потолок. С одной стороны, уменьшать размеры компонент электронных устройств дальше уже нельзя из-за квантовых эффектов: по мере погружения в микромир вещество всё сильнее начинает проявлять волновые свойства, в силу вступает принцип неопределённости Гейзенберга. С другой стороны, слишком маленькие детали невозможно охладить из-за ограничений со стороны законов термодинамики. Наконец, есть предел сложности программ, после которого их уже невозможно отлаживать. Об этом говорили на конференции «Посткремниевые вычисления», проходившей в Институте программных систем им. А. К. Айламазяна РАН в Переславле-Залесском.

    Тактовая частота процессоров последние десять лет не растёт: производительность компьютеров улучшают за счёт дальнейшего запараллеливания операций, но не за счёт скорости выполнения. Выход из сложившейся ситуации — строить вычисления, основанные на других физических принципах. Задумывались об этом давно, однако подобные «экзотические» исследования в России казались странными и практически не финансировались, в то время как зарубежные промышленные фирмы негласно вели такие разработки.

    Суперкомпьютерный мир уже на пути к новым рекордам. И в США, и в Евросоюзе приняты масштабные программы создания супер-ЭВМ эксафлопсной производительности (один эксафлопс равен тысяче петафлопс). Американцы при объеме финансирования программы в несколько сотен миллионов долларов в год планируют создать подобную машину к 2018-2020 году, европейцы - к 2020-му.

Полтора года назад разработана концепция развития технологии вычислений на базе супер-ЭВМ эксафлопсного класса с 2012 по 2020 год и в РФ. Однако в отличие от зарубежных стран дальше концепции в России дело пока не зашло.

- Работа над эксафлопсной концепцией начиналась в здании нашего института, - говорит директор Института программных систем имени Айламазяна РАН, генеральный конструктор ряда суперкомпьютеров СКИФ Сергей Абрамов. - Рабочая группа долго собиралась, обсуждала, мы полировали концепцию несколько раз. Документ есть. Есть хорошо продуманный план работы - как России развивать свои суперкомпьютерные технологии на ближайшую перспективу и всем нам двигаться согласованно, вместе по дороге, ведущей к эксафлопсу. Но, к сожалению, на сегодняшний день концепция есть, а госпрограммы с подписью и печатью, с выделением финансирования нет. Согласования в коридорах власти затянулись. У нас суперкомпьютерные программы принимаются темпами, которые не совместимы с темпами развития отрасли. Это системная ошибка, потому что отрасль развивается с гигантской скоростью.

    Между тем, по информации Сергея Власова, до 2020 года просчитаны потребности ведущих отраслей России в суперкомпьютерных мощностях. Так, атомная энергетика меньше, чем через десять лет, потребует до 20 эксафлопс, нефтегазовая отрасль - 10 Эфлопс, новые стратегические материалы, в том числе композитные, - 10 Эфлопс.

- Это не просто новый класс машин - это принципиально новая парадигма вычислений, нацеленная на решение многофакторных, многомасштабных задач. Комплексно, полностью моделирующая поведение конструкции и режимы эксплуатации изделия. Ставящая целью принципиально уйти от проведения натурных испытаний в сторону имитационного компьютерного моделирования, - поясняет представитель "Росатома". - Данные машины однозначно будут носить закрытый характер, использовать оригинальную архитектуру и созданную специально под них электронную компонентную базу. Встает ключевой вопрос: либо мы эти задачи решаем, либо Россия остается за бортом развития данных технологий…

Анастасия Субботина «У КОМПЬЮТЕРНОЙ «НАЧИНКИ» ИСТЕКАЕТ СРОК ГОДНОСТИ»

Все высоты и глубины на Земле отсчитываются от уровня моря. А где он, этот уровень? В 1875 году представители 17 стран подписали в Париже на специально собранной конференции конвенцию о международных стандартах, унифицировав метрические меры веса, длины и других показателей, а также способы отсчёта времени и географической широты. Но единого определения уровня моря нет до сих пор. В разных странах мира используется около сотни вариантов горизонтали, от которой отсчитываются высота гор и глубина морей. Разница между некоторыми из них выражается в метрах.

    Так, в России и в некоторых странах СНГ нулевой отметкой уровня моря считается так называемый Кронштадтский футшток — черта на медной доске, укреплённой на мосту через Обводной канал на берегу Финского залива Балтийского моря. Это средний уровень воды в заливе по измерениям 1825—1839 годов (хотя в наше время считается, что для точного результата мерить надо 19 лет). В Германии отсчёт ведётся от отметки на церкви Святого Александра в городке Валленхорст, а та привязана к уровню воды в Северном море. В Великобритании за начало отсчёта принят средний уровень воды в гавани Ньюлин (Корнуолл, юго-запад Англии) с 1915 по 1921 год. Но Северная Ирландия опирается на уровень моря у Белфаста, США и Канада — на водную гладь у городка Римуски в заливе Святого Лаврентия. Дания и Швеция считают высоты и глубины от моря у Амстердама, Китай — от города Циндао у Жёлтого моря, Италия — от уровня моря у Генуи, но итальянский город Триест уважает только уровень моря в своём порту. И так далее...

«НА УРОВНЕ МОРЯ»

Спортсмены усиленно тренируются перед ответственными состязаниями, да и каждому из нас, чтобы оставаться в форме, нужны регулярные тренировки. А вот перелётные птицы всегда в хорошей спортивной форме. Так, индийский гусь, отправляясь в путь длиной 3000 км из Монголии на зимовку в Индию через Гималаи, не нуждается ни в какой подготовке. Английские орнитологи снабдили несколько десятков гусей миниатюрными самописцами, которые регистрировали частоту пульса и температуру тела. К удивлению биологов, оба показателя за несколько недель перед отлётом оставались неизменными, то есть никаких физических усилий хотя бы для разминки перед дальней дорогой птицы не предпринимали. Белощёкая казарка, мигрирующая из России в Англию, также не нуждается в тренировках, но перед стартом наращивает мышцы за счёт усиленного выделения гормонов.

    Как это происходит? Сигналом для физиологических сдвигов, готовящих организм к длительным и мощным усилиям, служат сезонные изменения в природе — падение температуры, сокращение светового дня, уменьшение доступности пищи. Канадские орнитологи сокращали часы освещения для содержавшихся в клетках местных певчих птичек — миртовых лесных певунов. В результате менялась активность сотен генов в их мышцах и птица, выпущенная из клетки, отвыкшая от полёта, оказывалась готова к беспосадочному перелёту продолжительностью 10 часов. И доказывала свою спортивную форму, совершая «перелёт» в аэродинамической трубе.

    Человек — другое дело. Килограмм мышц требует для своего поддержания 10—15 килокалорий в сутки, даже если этот килограмм ничего не делает. Казалось бы, расход невелик, но мышцы составляют в среднем около 40% массы тела среднего человека, так что на поддержание мышц у него, даже если он не занимается спортом, уходит 20% суточных затрат энергии. Жизнь наших предков в древности часто была непредсказуемой. Нередко им приходилось подолгу бегать за пищей или от хищников, но постоянно держать на себе нужную для этого мышечную массу слишком затратно. Эволюция привела к тому, что наш вес и спортивная форма колеблются в зависимости от наличия пищи. В принципе, человек приспособлен к длительным усилиям типа марафонского бега, но довольно быстро утрачивает эту приспособленность, переходя к жизни на диване перед телевизором. Возможно, кому-то мечтается, что наука создаст чудесную таблетку, которая будет вызывать в организме бегуна перед марафоном такие же изменения, как у гуся перед перелётом. Но, уж не говоря об этических и медицинских проблемах, связанных с такой «спортивной подготовкой», создание подобного препарата маловероятно с точки зрения физиологии.

«БЕЗ ТРЕНИРОВКИ»