Сегодня - 02.12.2020

Задайте вопрос учёному

В этом разделе вы можете задать вопросы, относящиеся к любому научному направлению: будь то археология или ядерная физика. Задавая вопрос, вы можете обозначить, ученому какой специальности он адресован. Если вы не определились с адресатом, мы найдем для ответа на ваш вопрос компетентного эксперта. Ответ будет опубликован на сайте.

Обращаем ваше внимание на то, что не подлежат рассмотрению вопросы и обращения, в которых содержатся выражения, оскорбляющие чьи-либо честь и достоинство, а также те, из которых не представляется возможным понять суть вопроса.

Вопросы вы можете направлять на электронный адрес: scienceinsiberia@gmail.com с пометкой в теме: «Вопрос ученому»



Насколько вредны для человека и окружающей среды пестициды?

Отвечает заведующая лабораторией защиты растений Сибирского научно-исследовательского института земледелия и химизации сельского хозяйства Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН академик Наталия Григорьевна Власенко

 

Как сильно вредят человеку и окружающей среде используемые на посевах сельскохозяйственных культур пестициды? Какое именно воздействие на организм могут оказывать эти препараты, и как быстро они выводятся из почвы?

 

Пестициды — это химические препараты, используемые для уничтожения сорняков, вредителей, различных грибков, эктопаразитов домашних питомцев, переносчиков опасных заболеваний человека и животных. Однако пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, обладают токсичностью не только для вредных организмов, но и человека, животных, несут опасность для окружающей среды. При нарушении технологии использования эти химические препараты неизбежно вызывают глубокие изменения всей экосистемы, в которую их внедрили. Из-за совокупности экологических свойств, присущих всем пестицидам, действия их никогда не бывают однозначными. Легко растворяясь в дождевой воде, они проникают в почву, вызывая деградацию сообществ обитающих в ней различных микроскопических существ. Под их воздействием погибают амебы, бактерии, инфузории, черви, мелкие клещи, личинки насекомых и другие почвенные животные, роль которых заключается в ускорении гниения растительных и животных остатков, их переработки и утилизации, благодаря чему восстанавливается естественное плодородие почвы. Кроме того, пестициды отрицательно воздействуют на здоровье человека: как прямо, так и опосредованно вследствие накопления остаточных количеств в сельскохозяйственных продуктах. 
 
С другой стороны, при правильном использовании и четком соблюдении техники безопасности пестициды не причинят существенного вреда, а наоборот, помогают спасти урожай, повысить качество продукции. Во-первых, препараты применяют только в случае, когда без них нельзя обойтись. Например, численность вредителей такова, что они способны полностью уничтожить урожай. При поражении картофеля возбудителем фитофтороза не миновать существенных потерь урожая и снижения качества продукции. Высокая засоренность посевов зерновых культур снижает урожайность, вызывает загрязнение зерна семенами сорняков, в результате его нельзя использовать для пищевых и кормовых целей. Во-вторых, применение каждого пестицида строго регламентируется, и эти регламенты подлежат обязательному соблюдению. Прежде всего, указывается, на каких культурах разрешено применение того или иного препарата. Для каждой культуры рассчитаны норма расхода, кратность применения, срок последней обработки (временной интервал между последним применением препарата и уборкой урожая, необходимый для разложения пестицида до нетоксичных соединений), время выхода на ручные и механизированные работы, прописываются вредные объекты, на которые направлено действие препарата, а также классы опасности для человека и пчел согласно Гигиенической классификации пестицидов по степени опасности. Эти параметры должны четко соблюдаться, так как являются основой получения чистой продукции. О ее безопасности судят по величине остаточных количеств пестицидов в ней. Зафиксированы нормы содержания пестицидов не только для овощей и фруктов, но также для мяса, яиц и молочных продуктов. Нельзя забывать, что вся пища животного происхождения может содержать пестициды. Их содержание не должно превышать максимально допустимого уровня (МДУ), который устанавливается медиками и считается безопасным для здоровья человека. Все эти параметры указаны в Государственном каталоге (списке) пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации на текущий год.
 
На пестициды, попавшие в почву, оказывают влияние различные небиотические и биотические факторы и процессы как в период их эффективного действия, так и в дальнейшем, когда препарат уже становится остаточным. Физические и химические свойства почвы влияют на преобразования находящихся в ней препаратов. Так, глины, окислы, гидроокислы и ионы металлов, а также органическое вещество почвы исполняют роль катализатора во многих реакциях разложения пестицидов. Обычно это разложение происходит при участии микроорганизмов: бактерий, грибов и высших растений. Существует очень мало действующих веществ, не разлагающихся биологическим путем. Продолжительность разложения пестицидов микроорганизмами может колебаться от нескольких дней до нескольких месяцев, а иногда и десятков лет, в зависимости от специфики действующего вещества, видов микроорганизмов и свойств почв. Наибольшую опасность представляют собой как раз таки стойкие препараты, которые дольше всего способны накапливаться и сохраняться в почве (десятилетиями).
 
Миграция пестицидов по пищевой цепи происходит во всех биологических видах экологических систем. Основные пищевые цепи миграции пестицидов: водоемы — питьевая вода — человек; водоемы — гидропланктон — рыба — человек; почва — растения — продукты питания — человек. Известно, что 95 % этих веществ поступает с продуктами питания, 47 % — с водой и только 0,3 % — с атмосферным воздухом: в совсем малых дозах проникают в организм через кожу. Опасность пестицидов для здоровья человека заключается не только в возможности острых отравлений, но главным образом в длительном воздействии незначительных их количеств, которые могут накапливаться в организме и неблагоприятно влиять на него. Токсичность неодинакова и зависит от многих причин. Наиболее чувствительны к пищевым отравлениям дети, лица пожилого возраста и больные желудочно-кишечными заболеваниями. Длительное потребление пищевых продуктов, загрязненных пестицидами, вызывает хронические отравления, часто сопровождающиеся заболеваниями органов пищеварения (печени, желудка), сердечно-сосудистой системы, а у мужчин возможно ухудшение репродуктивной функции. 
 
С другой стороны, токсины грибков, вызывающих болезни растений, оказывают не менее вредное воздействие на здоровье человека. В настоящее время известно, что трихотеценовые микотоксины грибов рода Fusarium (дезоксиниваленол, ниваленол, Т-2 токсин, диацетоксисцирпенол), кроме поражения желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и нервной систем, обладают мутагенным действием, индуцируют хромосомные перестройки, влияют на биосинтез белка. Из других опасных для человека микотоксинов следует обратить внимание на фумонизины, продуцируемые грибами F. verticillioides и F. proliferatum. Они обладают гепатотоксическим, нефротоксическим, нейротоксическим и канцерогенным действиями. Небезопасным является широко распространенный на зерновых культурах вид F. avenaceum, который продуцирует микотоксины монилиформин и фузарин С. Первый является иммунодепрессором, подавляет биосинтез белков, вызывает патологические изменения сердечной мышцы. Второй оказывает канцерогенное и мутагенное действия на клетки теплокровных организмов. Афлатоксины, продуцируемые грибами рода Aspergillus, обнаруживают в пшенице, кукурузе, ячмене, рисе, сое, в некоторых овощах, в различных орехах и бобах. Прежде всего, они обладают гепатотропной способностью, при этом печень подвергается сильнейшей интоксикации. Кроме того, им присущи канцерогенные, мутагенные, тератогенные и иммунодепрессивные свойства. В литературе имеются сведения, что некоторые из фитопатогенных грибов – представители родов Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Cladosporium, Epicoccum, Curvularia, Colletotrichum, Penicillium, Phoma, Stemphylium, Rhizopus, Mucor — также могут вызывать заболевания человека. Одни виды становятся причиной аллергических заболеваний, другие приводят к серьезным инфекционным микозам. Таким образом, необходимы постоянный мониторинг фитосанитарной ситуации на посевах сельскохозяйственных культур, их эффективная защита от болезней, тщательный микологический и микотоксикологический контроль сельхозпродукции.
 
Фото Юлии Поздняковой
 



Как в процессе эволюции появилась девственная плева?

Отвечает ведущий научный сотрудник лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики Новосибирского государственного университета Яков Александрович Цепилов

 

Как ученые-эволюционисты объясняют появление у женской половины человечества девственной плевы — гимена, есть ли она у наших ближайших родственников: приматов, млекопитающих, и если нет, то почему?

 

Ответ на этот вопрос я слышал в контексте критики теории ламаркизма, которая заключается в том, что называется феноменом о наследственной обучаемости или о стремлении каждого организма к совершенству: если какой-то организм много тренирует какой-то признак, то этот признак закрепляется и передается по наследству. Есть даже анекдот про товарища Лысенко и ламаркизм: мол, на каком-то из заседаний товарищ Лысенко делает доклад про наследственную обучаемость, и там же присутствует Ландау. Лысенко проводил простой эксперимент: замораживал пшеницу, и надеялся, что она таким образом станет морозоустойчивой. И тогда Ландау его спросил: «Правильно ли я понял, что если мы будем коровам отрезать хвосты, то рано или поздно будут рождаться бесхвостые коровы?» Лысенко сказал: «Да, всё верно», — и тогда Ландау задал вопрос: «А как вы объясните рождение девственниц?» Говоря о девственной плеве, любят приводить этот пример. 
 
Если говорить про биологическую функцию и задавать вопрос, зачем вообще нужна девственная плева, то, скорее всего, правильный ответ — низачем. В интернете можно найти достаточно много информации и различных гипотез о том, какие функции она несет, но в реальности лично я склоняюсь к тому, что никаких особо выраженных положительных функций у этого органа нет. Одна из самых часто встречаемых теорий — о так называемой барьерной функции: мол, до наступления менструаций у девочек плева действительно защищает влагалище от патогенной микрофлоры, потому что у подростков собственная микрофлора еще недостаточно развита, вследствие чего гимен служит эдаким защитным барьером. Существуют и другие теории, более бредовые, на мой взгляд. Например, о том, что разрыв девственной плевы при первом половом акте, носящий болезненный характер, способствует развитию более сильных эмоциональных связей между партнерами, что может помочь выращиванию потомства. Но, на самом деле, мне, как популяционному генетику, кажется, что это вполне классический нейтральный признак, то есть такой, который не несет никаких полезных функций. Появление этого признака никак не может быть объяснено — он просто появился и закрепился в результате нейтральной эволюции. Возможно, мутации в генах, способствовавшие появлению этого признака, были сцеплены с каким-то полезным признаком, который действительно помогал выживать, и таким образом эти мутации, эти аллели генов закрепились в популяции, и признак остался. Другим примером абсолютно нейтральных признаков может служить мочка уха. Как эволюционно объяснить ее происхождение? Да никак, она просто появилась. У одних она более явно выражена, у других почти нет — это признак, который абсолютно нейтрален. Есть множество других, в том числе рудиментарных, признаков, которые тоже не несут никакой биологической функции. 
 
Что касается вопроса о том, у каких еще животных есть девственная плева. Да, она действительно встречается у наших ближайших родственников — шимпанзе, также и у некоторых других, более дальних эволюционно млекопитающих — это, например, слоны. Я готов поспорить, что она встречается еще у кого-то. 
 
Репродукция из открытых источников (анонс)
 



Каковы эволюционные механизмы танца пчел?

Отвечает заведующая лабораторией поведенческой экологии сообществ Института систематики и экологии животных СО РАН, заведующая кафедрой сравнительной психологии НГУ профессор, доктор биологических наук Жанна Ильинична Резникова

 

Каковы эволюционные механизмы танца пчел?

 

Язык танцев медоносных пчел считается одной из самых сложных форм коммуникации животных. Пчелы танцуют на вертикальных сотовых пластинах в темноте улья. Угол, образованный осью танца и вертикалью, соответствует углу между направлением на пищу и на солнце. Медоносная пчела использует силу гравитации, а это умеют делать не все ее ближние и дальние родственники. 
 
По мере того, как солнце продвигается на запад, ось танца поворачивается против часовой стрелки. Скорость виляющей фазы танца соответствует расстоянию между пищей и ульем. Расстояние до источника корма взаимосвязано с 11 параметрами танца: с продолжительностью, темпом, количеством виляний брюшком, с длительностью звуковых сигналов. 
 
Пчела-разведчица приносит в улей следы пахучего вещества с цветов, которые она посетила. Рабочие пчелы собираются толпой вокруг танцующего насекомого и не только считывают фигуры танца, но и запоминают запах. Это нужно для того, чтобы потом узнать его, когда они окажутся вблизи того места, где находится нектар.
 
Исследователи рассматривают эволюционные механизмы происхождения танца, анализируя способы привлечения внимания к пище у видов рода Апис и у родственных видов (безжальные пчелы мелипоны и шмели). У карликовых пчел и большой индийской пчелы (род Апис) соты располагаются открыто и горизонтально, в один слой. Их танец более простой, чем у медоносной пчелы. Они используют солнце как ориентир. Однако пчелы не могут переводить угол между ним и кормушкой в угол виляющего пробега по отношению к направлению силы тяжести. Если экспериментально заставить их танцевать на вертикальной поверхности, сигналы станут хаотичными.  
 
Ближе всех к медоносным пчелам танцы азиатских пчел (род Апис). Они гнездятся в закрытых полостях — дуплах, расщелинах скал. Вероятно, эволюционное направление, которое привело к процветанию медоносных пчел, лежало на пути устройства гнезд в закрытых полостях, усложнения и уточнения системы коммуникации, умения использовать силу гравитации в темноте. Процветание, прежде всего, заключается в большой численности семей, их способности к многолетнему существованию и сбору пищи с больших территорий. В роде Апис чемпионами являются медоносные пчелы: в улье их до 80 тысяч особей. 
 
Численность шмелей (род Бомбус) в гнездах — лишь десятки особей. Они используют совсем простой способ сообщения о том, что поблизости находятся богатые нектаром цветы: возбужденно бегают в гнезде и стараются привлечь внимание сородичей к себе, к запаху, принесенному на мохнатом тельце. Один шмель-фуражир может заставить всё население гнезда вылететь на поиски нектара. 
 
Безжальные пчелы мелипоны могут быть такими же многочисленными, как медоносные. Сигналы танца у них схожи, однако геометрия менее изучена, чем у рода Апис. Известно, что в системе сигнализации мелипон звуки, запах источника пищи играют бо́льшую роль, чем у медоносных пчел. У них, как и у медоносных пчел, продолжительность звуковых сигналов разведчицы коррелирует с расстоянием до источника взятка (нектара и пыльцы). Но у медоносных пчел этот параметр вспомогательный, а у мелипон —  основной.
 
Не исключено, что эволюция коммуникации безжальных пчел пошла несколько в ином направлении. Загадки танцев этих пчел еще предстоит раскрыть.
 
Фото из открытых источников
 



Возможно ли использовать искусственный интеллект на атомных электростанциях?

Отвечает старший научный сотрудник ФИЦ информационных и вычислительных технологий СО РАН кандидат технических наук Сергей Александрович Рылов

 

Реально ли внедрить искусственный интеллект в работу атомной электростанции, и какие функции он бы мог выполнять? Существуют ли на сегодняшний день АЭС, на которых уже используются технологии ИИ?

 

Об использовании искусственного интеллекта в АЭС писали научные статьи еще с 1970-х годов. Например: Application of Artificial Intelligence Techniques to Digital Computer Control of Nuclear Reactors («Применение методов искусственного интеллекта для цифрового компьютерного управления ядерными реакторами», 1975), Robots for nuclear power plants («Роботы для атомных электростанций», 1985), Application of artificial intelligence for nuclear power plants surveillance and diagnosis problems («Применение искусственного интеллекта для решения задач наблюдения и диагностики атомных электростанций», 1991). В последние годы увеличивается число исследований по данной тематике, в которых применяют современные технологии глубокого обучения нейросетей, позволяющие существенно повысить возможности искусственного интеллекта в атомной энергетике. ИИ является ключевой технологией для процессов автоматизации и контроля, приводящих в конечном итоге к повышению надежности и безопасности АЭС, минимизации человеческого фактора. Поэтому использование данных разработок в атомной энергетике сейчас является весьма актуальной и перспективной задачей.
 
Основные возможные функции искусственного интеллекта на АЭС — это наблюдение и диагностика. В первую очередь — использование в автоматизированных системах управления технологическим процессом (АСУ ТП). Необходимо в реальном времени отслеживать показания тысяч датчиков, которые могут выходить из строя или деградировать, правильно реагировать на появление «тревог», быстро определять нестандартные события. ИИ поможет операторам не пропустить важные события на фоне множества других. В конечном итоге искусственный интеллект возьмет на себя функции оператора станции, а человеку останется лишь роль наблюдателя. Системы машинного зрения позволяют повысить точность определения трещин и дефектов в реакторах. В дальнейшем развитие технологий ИИ будет расширять возможности применения роботов для работы в опасных для человека областях.
 
Искусственный интеллект также может применяться в расчетах физических процессов. Например, с помощью нейросетей удается ускорить расчеты изменения мощности в зависимости от движения стержней, что позволяет избежать лишних корректирующих движений и в итоге экономить десятки миллионов долларов в год. Методы глубокого обучения хорошо показали себя для предсказания сложного поведения плазмы при термоядерном синтезе, что приближает человечество к возможности получения энергии управляемого термоядерного синтеза.
 
Что касается второго вопроса, то сложно оценить реальную степень внедрения технологий ИИ в атомную энергетику из-за закрытого характера отрасли. Однако некоторые из перечисленных выше разработок уже внедряются в современные АЭС. Из открытых новостей нам, например, известно, что в конце 2019-го — начале 2020 года на Кольской АЭС внедрили систему машинного зрения для контроля применения средств индивидуальной защиты, которая автоматически отслеживает правильность их использования сотрудниками. Таким образом, снижается риск травматизма персонала при опасных работах.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Опасен ли тефлон для человеческого организма?

Отвечает ведущий научный сотрудник Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова доктор химических наук Александр Юрьевич Макаров

 
 

Я посмотрела художественный фильм «Темные воды» по мотивам расследования в отношении компании «Дюпон» по поводу нанесения экологического ущерба от производства как раз тефлона. Насколько он все-таки ядовит? Как быть с тефлоновыми сковородками — выкинуть или продолжать пользоваться? И правда ли, что это соединение не выводится из организма, и им заражены практически все биологические существа? И как оно утилизируется? Пользуется ли Ваша семья тефлоновой посудой?

 

Сам по себе тефлон безопасен, а вот его производство — опасно. Тефлон — это очень инертное вещество: он ни в чем не растворим, в организме ни с чем не реагирует, а значит, не способен им усвоиться. Даже если от тефлоновой сковородки отпадет небольшой кусок покрытия, который человек случайно съест, — ничего страшного не произойдет. Он выводится из организма без каких-либо последствий.
 
При производстве тефлоновых изделий для стабилизации эмульсий используют фторированные поверхносто-активные вещества, в частности перфтороктановую и перфтороктансульфоновую кислоты. Они, действительно, токсичны, канцерогенны и медленно выводятся из организма. Хотя их токсичность не очень высока. Тефлоновое покрытие посуды может содержать эти вещества в количестве от миллиардных до миллионных долей. Например, в самом худшем случае в сковородке находятся десятки микрограммов перфтороктановой кислоты. Однако такой дозой отравиться невозможно, даже если бы она вся разом попала в наш организм. 
 
Загрязнение окружающей среды полифторированными соединениями вызывает опасения: они очень устойчивы, живыми организмами не разрушаются и накапливаются в пищевых цепочках. Именно поэтому ученые обнаружили их в организмах животных, птиц (белых медведей, дельфинов, альбатросов) и людей. Однако лишь в следовых количествах. Отравиться этими химическими соединениями можно исключительно на соответствующем производстве или на прилежащей к нему территории: от сточных вод или при аварийных выбросах. 
 
Процесс утилизации тефлона мне неизвестен. Он не может сгореть, а при сильном нагреве разлагается с образованием еще более опасных веществ. Тефлон могут разрушить только самые агрессивные реагенты — щелочные металлы или элементный фтор. Единственное, чем может быть опасен тефлон в быту, — это если пустую сковороду поставить на раскаленную плиту. При температуре 380 оC и выше он разлагается с выделением очень токсичного перфторизобутилена. Правда, мне подобные случаи неизвестны. При приготовлении пищи это невозможно, даже если она сильно подгорит, температура будет всё равно гораздо ниже. В нашей семье посуда с тефлоновым покрытием используется, чего и вам желаю.
 
Фото с сайта pixabay.com (анонс)
 



Почему водка не убивает вирусы и бактерии, а 70%-й раствор спирта — да?

Отвечает заведующий лабораторией бионанотехнологии, микробиологии и вирусологии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета член-корреспондент РАН Сергей Викторович Нетёсов.

 

Почему водка не уничтожает вирус или бактерию, а 70%-й раствор спирта убивает? Если это раствор соли, то понятна взаимосвязь с концентрацией: осмотическое давление, выход воды из бактериальной клетки и так далее. А в спиртовом растворе с белком вируса взаимодействует только спирт, а не вода. Так почему же молекулы спирта в 70%-м растворе взаимодействуют с белками вируса, а в 40%-м нет? Или всё же взаимодействуют, но это вопрос времени, и тогда об эффективности воздействия, например, водки как дезинфектанта поверхностей можно говорить только во взаимосвязи с процентами погибших бактерий или вирусов? 

Действие водно-спиртовых смесей на липидсодержащие вирусы связано с тем, что молекулы спирта, в отличие от молекул воды, имеют как гидрофильную, так и гидрофобную части. Вследствие такой особенности, взаимодействуя с молекулами спирта, конформации липидной оболочки и белков меняются, причем чем больше концентрация спирта, тем эти изменения более выражены, и в конце концов они становятся практически необратимыми. В результате этих изменений вирусные частицы уже не могут проникнуть в клетки и становятся неинфекционными.
 
Эффективность взаимодействия спирта с белками вируса определяется временем и концентрацией одновременно. Однако, несмотря на то что значение имеют оба фактора, последний все-таки важнее. В любом случае, если рассматривать эффективность воздействия, например, водки или водно-спиртовых смесей в целом как дезинфектантов поверхностей, то можно говорить только о снижении доли оставшихся жизнеспособными бактерий или вирусов — здесь вы правы. Но при 70 % доли спирта в смеси этот процесс происходит намного быстрее и эффективнее, вирусы, особенно липидсодержащие — коронавирусы или вирусы гриппа — инактивируются быстро и практически на 100 %. Однако пить такие смеси для инактивации вирусов внутри организма неэффективно, поскольку количество спирта, которое для этого надо выпить, выше смертельно опасного для человека.
 
Фото: pixabay.com

 




Можно ли в космосе создать искусственное давление и разогнать заряд до скорости света?

Отвечает исполняющий обязанности заведующего кафедрой радиофизики и доцент кафедры физико-технической информатики физического факультета НГУ кандидат технических наук Георгий Александрович Фатькин

 

Реально ли в космосе создать искусственное давление? И возможно ли теоретически искусственно в космосе разогнать заряд до скорости света (300 000 000 м/с), при которой появится переменное электрическое поле, вызывающее, в свою очередь, появление переменного магнитного поля? 

 

Первый вопрос в целом несколько странный. Я бы мог дать на него следующий ответ: вопреки расхожему мнению, давление газа в космосе и так ненулевое, особенно в пределах Солнечной системы. В частности, на Земле с использованием диффузионных или турбомолекулярных насосов можно создать более глубокий вакуум, чем на околоземной орбите. Глубокий вакуум в космосе, судя по всему, есть лишь в межпланетном пространстве. А создать давление вполне возможно, но в незамкнутом объеме совсем не надолго, ведь частицы очень быстро разлетятся.
 
Что касается второго вопроса, то разогнать электроны до скорости света, конечно, невозможно, так как электрон — частица с массой. Однако создать ультрарелятивистский пучок, то есть пучок электронов со скоростью очень близкой к скорости света, скажем, 0,9999999 от ее значения, вполне возможно. Для получения релятивистского пучка достаточно разогнать электроны выше энергии 511 КэВ (килоэлектронвольт), соответствующей массе электрона. В современных ускорителях пучков энергия электронов достигает нескольких ГэВ (гигаэлектронвольт), следовательно, пучки в них являются ультрарелятивистскими. Естественно, разогнанные электроны при своем движении создают магнитное поле. Если же рассмотреть циклический принцип ускорения, то эти частицы, обращаясь по кольцу, создают излучение, называемое синхротронным. Именно на этом принципе основаны синхротроны, и в частности СКИФ — синхротрон поколения 4+, который будет построен в Кольцове около Новосибирска. Синхротронное излучение имеет уникальные параметры и позволяет проводить массу интересных научных экспериментов, в частности в геологии, медицине, биологии, археологии и прочих науках.
 
Фото с сайта pixabay.com (анонс)
 



Как устроена нервная система онихофор?

Отвечает сотрудник лаборатории экологического воспитания ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» Фёдор Леонидович Абрашитов

 

Как устроена нервная система онихофор? Можно ли сказать, что эти животные разумны?

 

Онихофоры — тип наземных животных, в процессе эволюции отделившийся от кольчатых червей. Первые представители этого типа были морскими, но до наших дней дожили только сухопутные виды, обитающие в затененных влажных местах, обычно в подстилке тропических лесов. Во время освоения суши онихофоры приобрели большое количество морфологических адаптаций, сходных с адаптациями насекомых. Это первое, что необходимо учитывать при обсуждении строения их нервной системы.
 
Второй важный пункт — то, каким путем нервная система может усложняться. Как правило, просто устроенные беспозвоночные, вроде кишечнополостных, имеют диффузную нервную систему: ее клетки относительно равномерно распределены по всему телу. В ходе усложнения организма нервные клетки сближаются и концентрируются вблизи стратегически важных зон. У большинства животных это передний конец тела, на котором расположен рот. Благодаря этому полученный находящимися на голове рецепторами сигнал быстрее доходит до мозга, обеспечивая своевременную реакцию животного. Этот принцип универсален. Например, осьминоги, в исследовании местности полагающиеся на щупальца, кроме центрального мозга имеют по одному сгущению нейронов в основании каждой конечности. 
 
Нервная система сегментированных предков онихофор — кольчатых червей — представлена двумя идущими вдоль всего тела нервными стволами. В каждом сегменте на них образуется утолщение — нервный ганглий, сгущение нервной ткани. Самый большой ганглий, надглоточный, находится на переднем конце тела. Парные нервные стволы, связанные перемычками (комиссурами) считаются, скорее, эволюционной случайностью, чем необходимостью. У ряда прогрессивных групп среди самих кольчатых червей оба ствола уже сближены или слиты в единую брюшную нервную цепочку. У их биологически успешных потомков — насекомых — передние отделы этой цепочки могут быть значительно дифференцированы и функционально разделены до такой степени, что передняя часть нервной системы насекомых по праву называется головным мозгом.
 
Нервная система онихофор, с одной стороны, включает два нервных ствола, соединенных комиссурами и без выраженных ганглиев, — проще, чем у кольчатых червей. С другой — в ней имеется относительно развитый, как у насекомых, центральный мозг. В нем хорошо выражены функциональные отделы: протоцеребрум отвечает за иннервацию глаз, дейтоцеребрум — антенн, тритоцеребрум — ротовых и глоточных органов. 
 
Рецепторы онихофор представлены в основном распределенными по всей поверхности тела сенсиллами — простейшими кожными органами чувств беспозвоночных, которые одновременно могут служить органом осязания, вкуса и обоняния. Их строение практически идентично строению сенсилл членистоногих. Светочувствительные органы обычно развиты плохо и представлены двумя маленькими глазами с хитиновой линзой, роговицей и сетчаткой. 
 
Что касается умственных способностей онихофор, нужно отметить, что выдающееся поведение возникает и закрепляется у животных лишь тогда, когда это делает их эволюционно более успешными. Членистоногие, например, и без большого числа нейронов, а тем более разума, составляют около половины всей массы животных на планете. Самыми умными среди них принято считать перепончатокрылых насекомых, перешедших к высокому уровню социальности и вынужденных запоминать сложные пространственные маршруты. От одиночных, ведущих скрытный образ жизни и полагающихся в основном на осязание онихофор едва ли можно ожидать каких-либо сложных стереотипов поведения. 
 
Фото из открытых источников
 



Чем популяции одного вида отличаются друг от друга и как долго они формируются?

Отвечает главный научный сотрудник лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» доктор биологических наук Павел Михайлович Бородин

 

Сколько нужно времени, чтобы один вид животных раскололся на популяции, и чем они будут отличаться друг от друга? К примеру, вид индийского слона имеет 4 популяции.

 

Я уже отвечал на этот вопрос в своих старинных статьях в журнале «Природа». С тех пор консенсус в науке по этому вопросу не сильно изменился.
 
Прежде всего, стоит отметить, что взгляды различных биологов на видообразование отличаются. Связано это с нечеткостью определений. Важно понимать, что считать видом, а что разновидностью (популяцией, подвидом, полувидом и так далее). Сегодня большинство исследователей сходятся во мнении, что вид — это биологическая реальность, замкнутая генетическая система. Особи одного вида могут беспрепятственно скрещиваться друг с другом, а представители разных видов либо вовсе не скрещиваются, либо дают бесплодное потомство. Если так рассуждать, то проблема видообразования сводится к репродуктивной изоляции. Ученые ведут бурные дискуссии о том, почему популяции одного вида перестают обмениваться генами. Одни считают это следствием естественного отбора и адаптации популяций к разным условиям существования, другие же уверены в том, что если две популяции географически изолированы друг от друга и «не сверяют» свои генофонды на совместимость, то в конце концов они становятся генетически несовместимыми. Местные популяции домовой землеройки, например, сильно отличаются между собой по размеру тела, внешнему виду, а также по набору генетических и хромосомных маркеров. Окраска меха тоже варьируется от популяции к популяции. Проблема еще и в том, что видообразование обычно рассматривают в общем виде. Это бессмысленно, так как то, что справедливо, например, для растений, несправедливо для животных. 
 
Определить, сколько времени необходимо для превращения двух изолированных популяций в два разных вида, практически невозможно. Этот процесс начинается с географической изоляции, затем идёт поколение за поколением. Никто вам не скажет, когда он закончится видообразованием и случится ли это вообще. Всё может занять от нескольких до нескольких миллионов поколений и привести к значительным фенотипическим изменениям популяций, но они при этом сохранят способность скрещиваться в природе, то есть останутся одним видом. С другой стороны, этот процесс может вызвать сильные генетические изменения, которые никак не отразятся на фенотипе, и внешне похожие популяции утратят способность к скрещиванию, то есть станут разными видами.
 
Фото с сайта pixabay.com
 



Может ли девиантное поведение стать социальной нормой?

Отвечает научный сотрудник отдела социальных проблем Института экономики и организации промышленного производства СО РАН кандидат социологических наук Вячеслав Юрьевич Комбаров

 

Может ли, например, в обществе, где происходят непрекращающиеся кризисы, девиация стать нормой, а старые социальные нормы — отклоняющимся поведением?

 

Забегая вперед скажу, что большинство видов социального поведения, которое мы наблюдаем сегодня и которое воспроизводим сами, когда-то воспринимались коллективной и религиозной моралью и наукой как девиации. В вопросе читателя латентно скрыт сам механизм, объясняющий социальную динамику, — процесс изменения общества, его частей (структур) и типов межчеловеческого общения в нем. Любое общество пребывает в состоянии перманентных кризисов, даже если мы их не осознаем. Оно характеризуется не только общностью интересов, но и постоянными конфликтами между отдельными людьми, а также между более крупными группами и даже социальными классами. Утрируя, можно сказать, что история развития общества — это процесс смены одних девиаций другими, так как они ведут к социальным переменам. 
 
Для начала нужно сказать, что любая точка зрения или объяснительная модель, с помощью которой ученые (в частности, социологи) пытаются описать и объяснить происходящие материальные или нематериальные (духовные) явления, никогда не является, строго говоря, объективной. Мнение любого ученого обусловлено, во-первых, наиболее распространенными в каждый конкретный момент времени системами методов и теорий, разделяемых большинством членов научного сообщества (парадигмами). Во-вторых, сами эти актуальные модели и способы объяснения социальной жизни — теории, концепции, методики — зависят от господствующей идеологии. Зависимость научных методов познания и объяснения мира от идеологии объясняется выгодой или пользой, которую идеология (и политический аппарат, соответственно) извлекает из науки и ее практических результатов. Чем более открытым является социум, тем в меньшей степени наука в нем зависима от идеологии, и наоборот. Общество, основанное на демократических принципах, допускает сосуществование множества научных парадигм. Встроенная в идеологию наука получает ответную выгоду в виде признания, социального престижа, уважения и вознаграждения.
 
Сама польза науки для идеологии тоже двоякая. С одной стороны, апеллируя к объективной истине, наука в лице экспертов формирует массовое мнение и отношение людей к тем или иным объектам реального жизненного опыта. Но это не просто отношение — на основании приписываемых вещам и объектам значений люди реально взаимодействуют друг с другом каждый день, лицом к лицу. Так, они буквально воссоздают общество заново, согласовывая свои значения явлений социального мира со значениями окружающих. Соответственно, формируя нашу картину мира, поставляя нам значения и смыслы действий, наука подспудно управляет не просто нашим мышлением, но и нашим поведением. Наука сама является частью идеологии. И вот здесь мы подходим к понятию «девиация». Не является ли девиантным то поведение, которое идет вразрез с господствующей идеологией, раз уж критерии оценки поведения как девиантного или недевиантного вырабатываются наукой, зависимой от идеологии политической власти? Я бы ответил — да, любое поведение, которое нарушает общественный порядок или насущную систему норм и правил, является девиантным в негативном смысле, потому что сами представления об общественном порядке являются насаждаемыми. 
 
Идеология создает именно такой социальной порядок, который позволяет политической системе извлекать из общества пользу. Любое отклоняющееся поведение от норм и правил устоявшегося за определенный промежуток времени социального порядка расценивается разного рода общественными структурами как угроза действующей системе власти: политической, финансовой, научной, педагогической, культурной, религиозной, военной. Любая девиация — угроза социальному порядку, режиму, строю, в основании которого всегда лежат чьи-то интересы, как правило групповые. Соответственно, когда происходит смена власти, то есть процесс, в ходе которого власть или господство переходит к другому лицу или группе, вместе с ней происходит и смена моделей и типов поведения. Девиантные ранее типы поведения становятся нормой. Прежние типы социального поведения будут противоречить идеологии новой группы. Новые, не существовавшие ранее типы поведения также будут номинироваться как негативные, прежде всего с точки зрения угрозы существующему социальному порядку и властному господству. 
 
Само обозначение поведения в пространстве бинарной дихотомии позитивный/негативный тоже зависит от того, какая социальная группа создает общественной порядок и соответствующие ему нормы и стандарты поведения. Метафорическое выражение этой идеи мы находим в фильме Милоша Формана «Пролетая над гнездом кукушки», где здоровое, естественное человеческое поведение расценивается господствующей группой как опасное и неадекватное в контексте социальных условий и общественного группового порядка, которые сами подверглись деформации — стали авторитарными. Об этой драме в масштабах современности в свое время писал Эрих Фромм, называя больными не столько отдельных людей, сколько само общество.
 
Фото с сайта pixabay.com (анонс)
 

Система Orphus