croc1

Облом

Взято у gensec

Под самый Новый Год Минобрнауки порадовало объявлением конкурса на нескольколько зонтичных лотов. Один из "зонтиков" - Лот 2:
http://2014.fcpir.ru/participation_in_program/contests/list_of_contests/receipt_of_applications/2014-14-576-0002/
Проведение исследований и создание научно-технического задела в области наук о жизни по критической технологии «Геномные, протеомные и постгеномные технологии»
Исследования в рамках лота могут выполняться в следующих направлениях:
1) разработка методов полногеномного генотипирования, секвенирования и функционального аннотирования геномов, ассоциативные исследования;
...

В этом лоте выставлено на конкурс 5 грантов по 20 млн. руб. (на 2 года), причём снижение цены на результат практически не влияет. Главное - актуальность проекта, солидность "паровоза" и наличие задела у команды.

Заявки принимаются до 31 января.


И через некоторое время:

Вчера, 17 января (в субботу!) Минобрнауки отменило все объявленные перед Новым годом конкурсы:
http://2014.fcpir.ru/upload/iblock/053/uvedomlenie-ob-otkaze-ot-provedeniya-konkursnogo-otbora-po-meropriyatiyu-1.2-5-ochered.pdf

Причина отмены конкурсов - Перечень поручений Президента Пр-46 от 15 января:
http://www.kremlin.ru/assignments/20065


oblom
croc1

Внутренний карась.

Отличный обзор.
Старение не запрограммировано.
Это организм недопрограммирован.

Оригинал взят у bes_korablya в Внутренний карась.
Одному моему приятелю долгое время удавалось избегать корпоративных мероприятий. Жизненный опыт и особенности психотипа сформировали в нем, как это сейчас модно называть, мизантропа. Он с большим недоверием относился к перспективе провести выходные в компании нетрезвых лиц, которые, даже трезвыми, не вызывали у него симпатий в трудовыебудни. Под влиянием уговоров и/или в силу слабохарактерности, однажды он решил дать им, лицам, шанс..

В обязательную программу любого корпоративного мероприятия входят некоторое количество спортивных мероприятий: бег в мешках, пейнтбол, керлинг и т.д. Моему приятелю сразу посчастливилось попасть на соревнование по футболу. Отдел маркетинга бросил дерзкий вызов отделу продаж. Командный дух, Джек Дениэлс и присутствие секретаря Людочки не позволило ему трезво оценить свои возможности и своевременно отказаться. В футбол, как впрочем и в другие подвижные игры, он играл в последнем классе школы. По настоятельной рекомендации Джека, мой знакомец сразу бросился в бой, манкируя, обязательной для любых спортивных мероприятий, разминкой...

На третьей минуте матча с моим приятелем, как поется в народной песне, "случилося несчастье". В попытке обыграть шустрого эмиссара отдела маркетинга, погрузневшее, со времен школьной поры, тело нашего мизантропа, повинуясь незыблемым законам физики, продолжило движение именно в тот момент, когда левая, опорная нога возжелала оставаться на месте, незыблемая, как александрийский столп...

В приемном отделении института им Склифософского, усталый травматолог, после сбора типичного анамнеза - корпоратив, Джек Дениэлс, футбол, (о фатальной роли ведьмы Людмилы, мой приятель, настоящий лейтенант запаса и джентельмен, решительно умолчал)... Но я отвлекся. Так вот, усталый травматолог поставил привычный диагноз: "разрыв передней крестообразной связки, внутреннего мениска и внутренней боковой связки". То, что называется "несчастной триадой".

58.77 КБ

Приятелю грозила серьезная операция и длительный период реабилитации. Я застал его в самой экспрессивной стадии принятия неизбежного. В стадию гнева. Он гневался на своих сослуживцев, на корпоративную культуру, на отечественную медицину. Досталось даже секретарю Людочке. Но, как разумный человек, он гневался прежде всего на себя и несовершенство собственного строения...

Вот если бы на стол дизайнеру Артемию Лебедеву положили Проект Человека, он бы с негодованием его отшвырнул. "Что за корявая хуйня?!" - воскликнул бы в сердцах Артемий. Немецкий физик Гельмгольц, изучавший оптику глаза, как-то сказал: "Если бы оптическая мастерская прислала мне такой прибор, я бы вернул его для переделки".

Зрительный нерв подключен к светочувствительным клеткам сетчатки не сзади, а спереди (сверху). Свет проходит сначала через нервы, нервные клетки и только потом достигает светочувствительных элементов. Это позволяет сетчатке отслаиваться от стенки глазного яблока, что приводит к потере зрения. Гораздо разумнее было бы если бы зрительные нервы отходили от стенки глазного яблока, как, например, у кальмаров. Но такое строение глаза у человека связано с тем, что нервная система всех хордовых формируется из нервной трубки и глаз просто не может иметь другого строения.

302.62 КБ

[читать дальше про Жирафа, Наполеона и Головастика]

Грыжи поясничного диска, радикулиты, дорсопатии, варикозное расширение вен, выпадение матки, геморрой, сердечная недостаточность, ожирение, аппендицит, асфиксия пищевым комком, цинга, икота и многие другие патологии человека возникают из-за конструкторских недоработок.

Из школьного курса биологии мы знаем, что в процессе внутриутробного развития зародыш человека (как и зародыш любого другого существа) проходит все стадии развития эволюционного - рыб и амфибий. Например икота - это древний рефлекс доставшийся нам от головастиков и двоякодышащих. Сама икота у человека не имеет никакого приспособительного значения и вызывает только дискомфорт. Однако у головастиков глубокий вдох позволяет заглотить как можно больше воды, а последующий резкий выдох, сопровождающийся закрытием дыхательной щели, позволяет направить воду в жабры, в обход дыхательных путей. Этот рефлекс обеспечивает жаберное дыхание у двоякодышащих.

72.58 КБ

Прямохождение освободила руки предка человека и заставило интенсивно развиваться его мозг. Но, вместе с тем, прямохождение вызвало перегрузку поясничных позвонков, что часто приводит к развитию дегенеративных изменений, грыжам межпозвоночных дисков, радикулитам и дорсопатиям в возрасте, в котором у человека только прошли юношеские прыщи и он начинает чувствовать себя венцом творения.

28.47 КБ

Давление столба жидкости, высотой в человеческий рост, на клапаны вен нижних конечностей приводит к расширению верхнего сегмента вены. В расширенном сегменте клапан перестает выполнять свою функцию и давление столба жидкости передается на ниже лежащий сегмент вены и цикл повторяется. (сегмент - в данном случае, это участок вены от клапана до клапана). Так возникает варикозная болезнь .

26.17 КБ

Аппендикулярный отросток является рудиментом органа, который у жвачных предков современного человека отвечал за переваривание клетчатки. Например, у коалы длина аппендикса составляет от 1 до 2 метров. У человека аппендикулярный отросток является серьезной хирургической проблемой, несмотря на то, что он стал выполнять функцию имунного органа.

37.36 КБ

Желудочно-кишечный тракт млекопитающих пересекается с дыхательными путями, в результате мы не можем одновременно дышать и глотать, а кроме того существует опасность подавиться , плюс делает возможным возникновение ночного апноэ . Эволюционное объяснение этих проблем в том, что предкои млекопитающих являлся один из видов кистепёрых рыб, которые заглатывали воздух, чтобы дышать.

193.72 КБ

Аневризма грудной аорты и гиганское левое предсердие (в далеко зашедших стадиях митральной недостаточности) могут быть причиной осиплости голоса. Это связано со сдавлением возвратного гортанного нерва, который идет в составе блуждающего нерва в грудной клетке и, затем, возвращается к гортани. Длинна возвратного нерва, например, у жирафа достигает 4х метров. Как мы знаем на личном опыте, чем сложнее прибор, тем чаще он ломается. Так зачем понадобилось создавать такую длинную структуру? Ведь расстояние от точки выхода нерва до, собственно, гортани не превышает 4-х сантиметров? Дело в том, что органы, которые иннервирует блуждающий нерв сформировался из 4-ой жаберной дуги рыб и в процессе эволюции были разнесены на значительное расстояние. Все мы знаем, что у рыб нет шеи.

28.31 КБ

Основной причиной снижения сердечного выброса, а значит и доставки крови к органам (например почкам) у предков человека была травма, сопровождающаяся кровопотерей. Почки реагировали на это задержкой солей и жидкости для восполнения объема циркулирующей крови. Сейчас основной причиной снижения сердечного выброса является не кровопотеря, а инфаркт миокарда. Когда отмирает кусок сердечной мышцы сердце перестает должным образом выполнять свою насосную функцию. Снижение сердечного выброса, как и миллионы лет назад, приводит к компенсаторной задержке жидкости в организме. Жидкость задерживается в большом и малом круге кровообращения. Возникают отеки легочной ткани, печени, ног. Появляется клиника сердечной недостаточности . Поэтому основным способом борьбы с сердечной недостаточностью является прием мочегонных препаратов.

Одной из гипотез ожирения , сформированной антропологом Джеймсом Нилом была концепция "экономного генотипа". Суть ее заключалась в том, что предки современного человека, будучи охотниками и собирателями, жили в условиях чередующихся тучных и голодных периодов. В период изобилия человек накапливал пищу в виде жировых отложений, чтобы потом, в голодное время, дотянуть на них до следующей удачной охоты. Этот механизм отлично работает в условиях бумов и спадов, но дает прискорбные сбои в случае, когда высококалорийная пища доступна круглые сутки и круглый год в супермаркетах. Сердечно-сосудистые заболевания и сахарный диабет второго типа, как следствие ожирения, тоже являются последствиями этого эволюционного механизма.

Природа сконструировала человека c расчетом на то,что он будет двигаться непрерывно - искать корешки, охотится на белок, убегать от хищных рептилий. Слово "работа" потеряло значение "тяжелый физический труд" только последние 50 лет максимум . Во время физической активности открывается большое количество капилляров в мышцах, площадь поверхности эндотелия (клеток внутренней оболочки сосудов), омываемой кровью увеличивается в сотни раз. Именно на границе крови и эндотелия, при физической работе, возникает напряжение сдвига, которое приводит к выработке азота двухвалентного (NO) и других биологически активных и полезных субстанций. Именно NO расширяет сосуды, снижает давление, улучшает реологические свойства крови, наполняет пещеристые тела кровью, уменьшает агрессивное воздействие свободных радикалов и холестерина на стенки сосудов, а главное приостанавливает запрограммированные в клетках процессы старения. С точки зрения эволюции должны пройти миллионы лет, чтобы возник механизм, позволяющий вырабатывать NO от взаимодействия ягодичной области с поверхностью кресла. Пока же единственным вариантом остается физическая активность.

Сидячая работа, несвойственная предкам современного человека приводит к застою крови в малом тазу. Вены малого таза расширяются, их стенка воспаляется, а воспаление, как мы знаем, может привести к тромбозу (триада Вирхова). Эти процессы называются геморроем. Геморроем в исконном значении. Геморрой является профессиональным заболеванием водителей, людей, которые большую часть жизни проводят в положении сидя. Кстати, по одной из версий, Наполеон проиграл битву при Ватерлоу из-за тромбоза гемороидального узла, который не дал ему крепко сосредоточиться. Вот так эволюционный изъян одного человека решил исход грандиозного сражения и изменил политическую карту мира.

25.81 КБ

Все эти несовершенства строения и конструкторские недоработки связаны с тем, что антрополог Нил Шубин назвал "внутренней рыбой". Внутренняя рыба - это понятие, которое объясняет наше несовершенство тем, что человек возник не как готовый проект, созданный для сидячей работы и корпоративных мероприятий, а как одно из звеньев непрерывной эволюционной цепочки в которой рыбы вышли на сушу и завоевали новую среду обитания.

Если на "запорожец" поставить двигатель от болида формулы 1, он все равно не сможет развить скорость, о которой мечтают юные стритрейсеры. Конструкция запорожца такова, что на скорости 200 км он просто развалится, огорчив всех участников дорожного движения.

Если мы сумеем избавится от антропоцентрической ереси и осознать себя промежуточным этапом сложного процесса, в котором человек, при всех его достоинствах, не является венцом творения; в котором человек - это просто попытка рыбы выйти из воды и походить на задних плавниках, растянувшаяся на миллионы лет, то, быть может, мы научимся ценить и беречь наше хрупкое тельце, а, заодно, и других участников этой эстафеты независимо от пола, размера и вида. Во как.


Берегите себя.


croc1

Полезная общественная инициатива

После того как Google создал компанию Calico, целью которой является поиск терапии старения и нахождение технологий радикального продления жизни людей, на сайте РОИ появилась инициатива "Выделить 1% бюджета РФ на проект победы науки над смертельными болезнями, старением и смертью"
https://www.roi.ru/poll/petition/obrazovanie_i_nauka/vydelit-1-byudzheta-rf-na-proekt-pobedy-nauki-nad-smertelnymi-boleznyami-stareniem-i-smertyu/
У кого есть доступ на сайте госуслуг, можете проголосовать. Предварительно надо авторизоваться через ЕСИА https://esia.gosuslugi.ru/idp/Authn/CommonLogin, заполнить район проживания, и после этого можно оставить свой голос. Возможно, в этот раз инициатива и не наберет 100000 голосов, но впереди еще целый год (с текущими темпами это 4000-5000), а если будет пиар, и СМИ обратят внимание, то вполне возможен и положительный исход.
croc1

Моделирование организма: теоретические основы

Давайте посмотрим, насколько в настоящее время возможно построить компьютерную модель многоклеточного организма (в частности, человеческого), что для этого требуется и какие нужны вычислительные ресурсы.
Организм представляет собой иерархическую структуру – органы (ткани) - клетки - органеллы - ДНК и белки. Все, что выше клетки, взаимодействует между собой в основном через кровеносную систему. Между внутренней и внешней стороной клетки взаимодействие происходит через рецепторы, разность потенциалов. Некоторые вещества могут непосредственно просачиваться через мембрану. То же происходит между цитоплазмой и ядром, а также цитоплазмой и органеллами.
Для моделирования имеет смысл разделить обработку как минимум на 2 уровня: модель клетки и модель всего организма, не вдаваясь в процессы, происходящие в клетке, а используя смоделированные на том уровне обобщенные данные.

Уровень клетки.
В человеческом организме присутствует около 300 типов клеток, которые отличаются своим эпигенетическим профилем, и по этой причине имеющих разные характеристики. Моделирование должно выполняться по каждому типу клеток. Исходные данные должны быть получены экспериментальным образом (уровень экспрессии генов, концентрации белков, РНК, метаболитов, скорости реакций, степень влияния белков и миРНК на экспрессию генов и др.) Эти данные сейчас активно собираются (хотя работы еще предстоит очень много), и при желании их можно найти в общедоступных БД.
Далее, собрав достаточно знаний, как это все работает, можно будет разработать алгоритм, который, зная характеристики клетки в момент времени t, а также зная, какие вещества и в какой концентрации эту клетку окружают, высчитать ее состояние в момент t+1. Выходными данными будут:
- изменение концентрации белков, РНК, метаболитов (образование новых и деградация старых), их транзит через мембраны;
- количество преобразованных ферментами низкомолекулярных соединений;
- коэффициенты проницаемости мембран для РНК, белков;
- изменение количества рецепторов, адгезивных молекул, протонных помп, кальциевых, натриевых и др. каналов на мембране;
- изменение объема клетки, поляризации, подвижности или, наоборот, сцепления с соседями;
- выведение/получение обобщенных формул/матриц/алгоритмов/статистических таблиц, позволяющих без моделирования на внутриклеточном уровне сразу получать данные в момент времени t+n (n>>1);
- строительный блок: созревание белков в комплексе Гольджи, формирование белковых комплексов из субъединиц, строительство органелл и других внутриклеточных макроструктур, сюда же деградация этих структур;
- вероятность деления клетки, дифференцировки, апоптоза, сенесенса;
- вероятность повреждений ДНК, клеточного деления, сборки органелл;
- учет накопившегося внутриклеточного мусора, особенно "неперевариваемого", нефункциональных митохондрий и т.д.

Уровень организма.
Поначалу целесообразно построить модель здорового организма, либо модель организма, страдающего каким-то одним заболеванием (кроме рака), потому что для каждой болезни придется строить свою модель, а в случае рака 2-х одинаковых раков не бывает, там понадобится еще больше вычислительных ресурсов. Впрочем, это лишь вопрос времени, с ростом производительности компьютеров все будет возможно.
Здесь на вход алгоритма должны подаваться обобщенные результаты, полученные на клеточном уровне и параметры взаимодействия с внешней средой (питание, дыхание, окружающая температура, физические нагрузки, микроорганизмы, принимаемые лекарства, вредные воздействия, МРТ или иной скан пространственного распределения по видам тканей (особенно кровеносной системы), всасываемость веществ через кишечник и т.д.)
Расчету подлежат:
- выброс веществ в кровь, всасывание из крови; другие жидкости;
- воздействие клеток друг на друга через межклеточный матрикс;
- поступление питательных веществ внутрь организма, выделение, дыхание;
- качество кровоснабжения, исходя из МРТ-скана кровеносных сосудов;
- воздействие физической нагрузки, стрессов;
- учет цикличности ряда процессов (гормон роста, мелатонин и др.);
- изменение рассчитываемого объема: клеточный состав, качество клеток, их количество (с изменением границ объема);
- обобщенное воздействие клеточного объема на соседние объемы, обмен через кровеносную систему, с внешней средой (кожа);
- миграция клеток;
- взаимодействие с микроорганизмами, в норме живущими внутри организма;
- взаимодействие иммунной системы с патогенами (усредненная патогенная нагрузка, с какой обычно сталкивается человек в повседневной жизни);
- механическое (от физических нагрузок) воздействие на ткани и клетки;
- учет накопившегося межклеточного мусора, особенно "неперевариваемого";
- лизис клеток.
Для оценки общего состояния организма в модели/степени старения можно использовать тестовые нагрузки: чрезмерная физическая нагрузка, повышенное давление, отравление, инфекция и т.д. Даже можно не эмулировать нагрузки, а сразу "нанести повреждения", и посмотреть, сможет ли "организм" справиться с повреждением, перейдет в хроническую форму или погибнет.
Зная по статистическим источникам вероятность смерти от болезни в следующий год, и вычисляя вероятность "смерти" в модели на основе тестовой нагрузки, можно получить "биологический возраст" модели.

Попробуем оценить объем требуемых вычислений, и хватит ли мощности современного (супер)компьютера, чтобы справиться с задачей.
Сразу же отметим, что нет нужды рассчитывать процессы, происходящие в каждой клетке, а уж тем более сворачивание каждой отдельной молекулы белка. Конечно, без этих расчетов на этапе первоначального сбора данных не обойтись, но задача тут - получение усредненных параметров, позволяющих их использование на более высоком уровне. Так, для отдельной клетки должны быть получены формулы и константы/коэффициенты, с помощью которых, зная концентрацию веществ/РНК/белков и проницаемость мембран в момент времени t, можно получить их значение в момент t+1. Насколько мне известно, количество разных белков составляет 18 миллионов (поправьте, если я ошибаюсь), но из них подавляющее большинство составляют белки, отвечающие за
иммунитет (они состоят из 4-х субъединиц, каждая субъединица может быть одной из примерно 100 типов, отсюда такое разнообразие). Учитывая, что иммунные белки построены по одному принципу и состоят всего лишь из 100 субъединиц, можно будет разработать обобщенный алгоритм их взаимодействия. Из оставшихся (судя по размеру имеющихся в настоящее время баз данных) у нас получается около миллиона + 5 миллионов взаимодействий между ними.
Сложность оптимизированного алгоритма для расчета требуемой задачи будет линейной, и зависеть от количества взаимодействий, т.е. 5000000 * количество операций на расчет одного взаимодействия. При удачно подобранных формулах количество операций примем за 100.
В человеческом организме около 300 видов клеток, и просчитать придется каждый тип, поэтому умножим на 300.
Дальше сложнее: сколько итераций проводить? Можно было бы взять частоту дискретизации 1 секунду и весь период жизни 100 лет, но это не нужно. В основном клетка ведет себя одинаково, и все итерации будут похожи друг на друга. Имеет смысл просчитать столько раз, чтобы выявить более общие закономерности. Но возьмем худший вариант - 100*364*86400=3.1 миллиарда.
Помножим на всякий случай еще на 10, чтобы просчитать подвиды тканей, в которые могут в течение жизни подразделиться исходные 300 видов.
Итого имеем 5 млн * 100 * 300 * 3.1 мдрд * 10 ~ 4.7*10^21
Для современного компьютера мощностью 1 петафлопс понадобится 55 дней. Самый мощный из имеющихся на сегодняшний день, суперкомпьютер Cray Titan с мощностью 17.59 PFLOPS, справится с задачей за 3 дня.
Теперь перейдем на уровень организма, в котором около 10 трлн клеток. Нет смысла обсчитывать их все. Достаточно разбить весь объем организм на части такого размера, что потеря одной части не вызовет сколь-нибудь ощутимого воздействия на весь организм. Деление обязательно должно быть произведено по типу ткани, и тут, пожалуй самый сложный вопрос, что делать на границе между тканями и органами – здесь обсчитываемые объемы должны быть меньше размером. Грубые прикидки говорят, что объемов по 1 кубическому сантиметру (в среднем) будет достаточно (ну и в самом деле, организм в основном состоит и мышц, костей и жира, разве потеря 1 кубического сантиметра как-то скажется на его функционировании в последующие 50-100 лет?), таким образом, для среднего человека весом 70кг получится 70000 расчетных объемов. Возьмем для круглого счета 100000.
На 1 объем придется по 100млн клеток, но опять же, не нужно их обсчитывать все. Сделаем еще один промежуточный уровень по 10000 клеток. Теперь нужно обсчитать 300 таких объемов (по числу видов тканей) по, скажем, 100000 веществ, которые могут циркулировать между клетками (к сожалению, тут даже примерное число веществ мне неизвестно, но думаю, оно должно быть значительно меньше, чем в клетке, т.к. далеко не все синтезируемые клеткой вещества попадают наружу). Отдельный вопрос - лизис клеток, когда в межклеточном пространстве оказывается все содержимое, но тут в дело включаются расщепляющие ферменты, которые быстро уберут мусор, и расчет этого процесса по-любому, окажется проще расчета внутри клетки. Не забываем также, что при переходе на более высокий уровень нам не нужна подробная детализация. Здесь уже важно получить усредненную оценку взаимодействия с кровотоком, скорость передачи веществ от одного края объема до другого, прирост/сокращение числа клеток, скорость их миграции и т.д. Полагая, что клетки одинаковые, не нужно даже выполнять операции для каждой из них. Нужно лишь просчитать их общее взаимодействие с кровеносным руслом, а оно проходит на расстоянии от 1 до 50 клеток (среднее количество клеток, размещающееся между самыми мелкими капиллярями).
Расчет тут будет, пожалуй, посложнее, поэтому на одно элементарное взаимодействие положим не 100 (как в клетке), а 1000 операций компьютера. Ну и не забудем умножить на 10, как и в клеточном случае.
Временную детализацию с каждым подъемом на уровень вверх будем уменьшать в 10 раз
Итого, получим 1000 * 100000 * 300 * 50 * 310 млн * 10 ~ 4.7*10^21
Примерно та же цифра, как и на клеточном уровне.
Остается просчитать еще 2 уровня вверх, и получается, что всю жизнь можно смоделировать меньше чем за год, а используя самый мощный суперкомпьютер, за 2 недели. Расчетом параметров кровеносной системы здесь можно пренебречь, по сравнению со всем остальным тут чистая механика-гидравлика, ну а изменение тканей самой кровеносной системы уже учтено выше.
Я прикинул ну очень грубо. Цифру можно уменьшать, придумывая хитрые способы оптимизации, либо увеличивать, чтобы сделать более точную модель. Даже если в реальности цифра получится много больше, нужно помнить, что быстродействие компьютеров растет в 2 раза за 2 года. Но я не думаю, что слишком ошибся. К 2018 году компания IBM обещает компьютер, способный в реальном режиме времени обсчитать модель человеческого мозга, а это задачка посложнее будет.
Скорее, я цифру завысил, и думаю, что возможна сильная оптимизация алгоритмов.

Если изначально смоделирован здоровый организм, можно экспериментировать на этой модели, добавляя в нее негативные и позитивные воздействия. Если мы хотим, например, найти средство от какой-то болезни или от старости, то нужно проверить воздействие кучи веществ. Сейчас для разработки одного лекарства проверяют до 100000 кандидатов. Проверяют их, конечно, не тупым перебором, в том числе, компьютерным моделированием. Неужели в нашей модели нужно провести расчет 100000 раз? А вот как раз нет. Наш организм устроен так, что вещества, в нем циркулирующие, не воздействуют все друг на друга. Низкомолекулярные преобразуются с помощью определенных ферментов, специально для этого предназначенных, белки взаимодействуют друг с другом как ключ и замок. В итоге, конечно, почти все влияет на все, но сила этого влияния настолько мала, что ею можно пренебречь.
Поэтому все изменения (а они пройдут изначально на уровне клетки, помним, что на сегодняшний момент известно 5млн взаимодействий) коснутся только мишеней (а их не больше десятка, ну и плюс ближайшее окружение, т.е. не 5млн взаимодействий придется пересчитывать, а где-то 100-500. Последующее влияние на все остальное, во-первых, будет мало, а во-вторых, я считаю, что тут можно построить алгоритм, который его учтет без полного пересчета, например, через матричные коэффициенты.
Ну и конечно сразу выявятся кандидаты, дающие побочные эффекты, в итоге можно будет отобрать всего десяток лучших, как это и сейчас делается, и провести на них более точное моделирование.
Теперь можно пойти дальше, и начать считать комбинацию двух, трех, четырех веществ одновременно, с разными дозами, разной периодичностью приема и т.д. Все это приводит к увеличению требуемых вычислений, но опять-таки вопрос в создании оптимального алгоритма.
Замечу еще, что точность расчетов не столь важна. Организм - саморегулирующаяся система. И если какое-то вещество лечит болезнь, но в каких-то узких диапазонах каких-то параметров (вот тут-то и нужна точность), то такое вещество нужно отбросить, т.к. следует подбирать лекарство под пациента, а не пациента под лекарство. Следует искать те, что действуют в широких пределах, либо те, что повышают качество саморегуляции организма.
Исключением могут быть только случаи, когда у человека индивидуальные критичные мутации, и ищется средство, чтобы нейтрализовать их проявления.

Остается вопрос, а где же эти модели? Почему этой задачей никто не занимается?
Ну, во-первых, уже занимаются. Пусть и не в такой сложной постановке, но работы уже идут. Вот, например, модель клетки И на уровне организма, я уже слышал, тоже работают, правда, без учета клеточного уровня. Есть модели тканей, органов.
Во-вторых, имеется недостаток знаний. Не все белки еще описаны, тем более далеко не всегда известно их взаимодействие, и уж тем более не получены значения констант тех реакций, в которых они участвуют, их концентрации в клетках. И даже в крови далеко не все известно, что циркулирует.
В-третьих, недостаточно развит исследовательский инструментарий, с помощью которого можно было бы получить все эти недостающие знания.
Но я думаю, что лет через 5 мы все это увидим.
А с появлением инструментов (нанороботов, например), которые позволят измерять требуемые характеристики прямо в живом организме, и более мощных вычислительных средств, недолго и до персонифицированных моделей.
croc1

Почему приходит конец живому организму

Ну вот, концу света, наконец-то, наступил конец. А мы сегодня поговорим, почему конец наступает живому организму.

Причины, приводящие к смерти, можно разделить на 2 больших класса.

Помните, проводились соревнования, когда участники садились в центр круга, затем круг раскручивали, и нужно было удержаться как можно дольше. Пока сидишь в центре, все Ок, но если ты чуть сместился, и не успел вовремя сдвинуться назад, центробежная сила сносит тебя прочь.
Организм в норме находится в равновесном состоянии, и если случается что-то, что выводит его из этого состояния равновесия, то это и есть первый класс причин.
Да, имеется некий запас прочности, и если отклонение недостаточно велико, организм сам или с вашей помощью попытается вернуться в нормальное состояние, в противном случае процесс ухудшения идет по нарастающей.
К причинам 1-го типа, например, относятся:
- оторвавшийся тромб, переместившийся с током крови и заблокировавший крупную артерию;
- геморрагический инсульт;
- злокачественная опухоль, которая начинает разрастаться, пускать метастазы и отравлять организм.
Внешние причины смерти, будь то упавший на голову кирпич или автомобильная катастрофа, тоже относятся к 1-му типу.
Важными характеристиками этих причин являются:
- они не обязательно произойдут, а лишь с некоторой вероятностью, и вероятность эту можно минимизировать;
- если процесс растянут по времени, он может быть повернут вспять, если скорость репарационных процессов будет быстрее.

2-й тип лучше всего продемонстрировать на примере ржавеющего автомобиля.
Можно аккуратно водить, регулярно проводить техосмотр и ремонт, но настанет время, процесс коррозии сделает свое дело, и автомобиль просто рассыпется.
В случае организма это:
- накопление межклеточного и внутриклеточного мусора, который не может быть расщеплен энзимами;
- сокращение количества стволовых клеток;
- возрастающее число мутаций ДНК.
Здесь уже простыми рецептами не обойтись, обычная репарация не работает, и требуется фундаментальное изучение базовых процессов и способов их замедления, компенсации или обращения вспять.

Влияя на причины 1-го типа, можно увеличить среднюю продолжительность жизни,
влияя на причины 2-го типа, можно увеличить не только среднюю, но и максимальную.
croc1

Конец света

Зашел на работе разговор о конце света. Удивительно, что некоторые люди серьезно к нему готовятся, закупая соль и спички. А зачем? Ведь если конец света наступит, то ничего не будет нужно. Впрочем, у каждого человека свои представления о конце света. Кто-то видит в нем кризис, подобный 98-му или 2008-му году, и тогда закупки обоснованы. Для кого-то это падение метеорита, и гибель всего живого на земле. А можно представить себе более глобальный катаклизм: взрыв солнца или образование черной дыры, которая все в себя засосет. Можно вспомнить о коллапсе вселенной или большом разрыве (когда элементарные вселенная начинает расширяться с такой скоростью, что составляющие ее элементарные частицы перестанут взаимодействовать между собой). Более изощренная логика подскажет возможность исчезновения пространства-времени. А если представить себе, что весь наш мир - это лишь математический объект, то почему бы не исчезнуть самой математике? Впрочем, она и так нематериальна.
Ну а у меня 21.12 заканчивается срок действия проездного на метро. Так что как-нибудь переживем конец света.
croc1

Причины старения и примеры их преодоления

Обри ди Грей выделяет 7 причин старения, среди которых потеря клеток, рак, внеклеточный и внутриклеточный мусор, мутации ДНК и митохондрий, перекрестные сшивки. Начало старения, как правило, коррелирует с моментом прекращения роста и наступления взрослого состояния. Имеется множество теорий, почему происходит именно так (запрограммированное старение, изменение гормонального фона, экспрессии генов и т.д.). Но есть и более понятное логическое объяснение. Предположим, что все 7 причин старения проистекают из обычных физических законов, действующих с одинаковой силой с самых ранних этапов развития эмбриона на протяжении всей жизни организма. В любой момент времени количество поломок ДНК или количество мусора на единицу объема одинаково, но пока организм растет, происходит размазывание этих ошибок по объему, и их концентрация падает. Но с прекращением роста равновесие нарушается, и поломки берут верх.

Существует целая группа организмов, демонстрирующих так называемое, пренебрежимое старение (близкое к нулю). Эти организмы имеют особенность: они растут всю жизнь, будь то моллюск жемчужница, киты или некоторые виды черепах. Но постоянный рост организма не может продолжаться вечно, и приводит в конечном итоге гибели по другим физическим законам (например, жемчужнице не хватает сил, чтобы раскрывать слишком большие створки). Гидра сумела обойти и это ограничение. Она постоянно растет от головы и отбрасывает устаревшие части тела, сохраняя свой размер, и, что самое важное, фактор размазывания поломок по объему.

А что, если предположить, что существует организм, который живет, циклически меняя свой размер от маленького к большому, и наоборот. Ведь в природе циклические процессы довольно распространены. Что, если в дополнение к способности размазывать ошибки. добавить еще одну способность: сконцентрировать все поврежденные клетки и межклеточный мусор, и выбросить его за пределы организма. Понятно, что генетически такой организм может быть устроен сложнее. Но можно пожертвовать даже некоторым количеством качественных клеток, чтобы потом заменить их новыми на очередной стадии роста. Что-то похожее демонстрирует медуза Turrilopsis nutricula. В отличии от других медуз, жизненный цикл которых начинается с полипа, и оканчивается собственно медузой, у этого вида медуза может опять вернуться в состояние полипа и повторить этот цикл много раз.

Однако, более впечатляющим примером является стоящий выше на ступени эволюции вид - жук Trogoderma glabrum. Эксперимент 1972 года описан в книге "The future of aging". Beck и Bharadwaj взяли личинок жуков, почти достигших взрослого состояния и перестали кормить. Через 4 недели личинки стали уменьшаться в размерах. Самые крупные из них теряли в весе до 600 раз. Через 20-36 недель их начинали откармливать снова, и цикл повторили несколько раз. Обычную 8-недельную жизнь жуков в лаборатории удалось продлить до 2 лет, т.е. в 13 раз. В конце концов жуки все же умерли, но причина не была похожа на старение.

Вот бы у человека развить такую способность. Самым сложным здесь было бы уменьшить размер скелета (неслучайно жуки проделывают свой "фокус" в личиночном состоянии, пока у них нет хитинового покрова). Ну а мозг - не проблема, умеют же саламандры и тритоны восстанавливать эту часть тела.
croc1

(no subject)

Больше всего на Кипре понравился Троодос - национальный парк в горах,
где в летнюю пору местные жители любят спасаться от жары.
Там проложено множество пеших маршрутов, где можно прогуливаться, наслаждаться
запахом хвойных деревьев, любоваться открывающимися видами.





Collapse )
croc1

Лимассол

Навеяно блогом Максима Каца ,
в котором много постов о благоустройстве разных городов мира.
Недавно Макса избрали в муниципальном округе Щукино.
Внесу свои 5 копеек и расскажу о Лимассоле, где довелось недавно провести неделю.
Город расположен на берегу Средиземного моря, и простирается вдоль него на 15 километров.

Дальше