Введение 0:00 Обсуждение определения жизни и старения. Упоминание о клонировании и ДНК. Вопрос о роли современных технологий в биологии.
Представление гостя 0:53 Представление доктора биологических наук Константина Свиринова. Вопрос о различиях между близнецами.
Генетика близнецов 1:38 Объяснение генетической идентичности однояйцевых близнецов. Накопление ошибок при копировании ДНК при делении клеток. Влияние мутаций на идентичность близнецов.
Клетки организма 2:37 Все клетки организма произошли от одной исходной клетки. Различия в ДНК между клетками из-за накопления мутаций. Связь мутаций с развитием рака.
Влияние опыта на близнецов 4:42 Генетика определяет внешность, но жизненный опыт влияет на личностные качества. Различия в опыте даже у однояйцевых близнецов. Пример влияния культурных и социальных факторов на развитие близнецов.
Внешние условия и внешность 5:39 Влияние внешних условий на внешность близнецов с возрастом. Примеры различий во внешности из-за разных условий жизни.
Эволюция и дизайн 7:08 Эволюция технологий и дизайна. Примеры изменений в архитектуре, транспорте, компьютерах и смартфонах.
Реклама образовательной программы 7:35 Предложение индивидуальной программы обучения дизайну. Преимущества программы: индивидуальный план развития, личные сессии, видеоуроки, домашние задания, безлимитный доступ к телеграм-чату. Новогодняя акция со скидкой 45%.
Генетическая идентификация человека 8:50 Геном человека отличается от генома шимпанзе больше, чем геном одного человека от другого. Каждый человек имеет около шести миллионов уникальных генетических изменений. Эти изменения определяют индивидуальные свойства человека.
Генетические вариации и мутации 9:49 Все люди являются мутантами, так как имеют уникальные генетические изменения. Большинство генетических изменений не влияют на важные для человека свойства. Видимые изменения, такие как цвет кожи и волос, определяются биохимическими процессами и генетикой.
Генетические аллели и их состояния 10:46 Ген одного цвета глаз может существовать в двух разных состояниях, подобно горошинам Менделя. Состояние гена определяет активность кодируемого им белка. Аллели — это бинарные переменные, имеющие два состояния.
Наследование простых заболеваний 12:15 Простые заболевания наследуются бинарно, как цвет горошин у Менделя. Знание генетических изменений партнёра полезно для планирования семьи.
Сложные признаки и полиморфизм 13:13 Сложные признаки, такие как интеллект и склонность к шизофрении, определяются сочетанием многих генов. Каждый ген вносит небольшой вклад в развитие признака, но вместе они определяют вероятность развития синдрома.
Полиморфные признаки и внешняя среда 14:52 Полиморфные признаки, включая рост и когнитивные способности, определяются сотнями генов и условиями внешней среды. Конечный результат зависит от комбинации генов и внешних факторов.
Вероятностный характер генетических предсказаний 15:47 Генетические предсказания основаны на вероятностях, а не на гарантиях. Вероятности развития заболеваний или признаков очень малы и не всегда значимы для повседневной жизни. Изменение внешней среды может снизить вероятность развития заболеваний, но не гарантирует их отсутствие.
Практическое значение генетических предсказаний 16:46 Генетические предсказания дают статистические данные, а не диагнозы. Большинство людей не сталкиваются с повышенными вероятностями заболеваний из-за своей генной композиции. Даже повышенные вероятности остаются небольшими и не всегда значимыми.
Интеллект и генетика 17:44 Интеллект сложно измерить, в отличие от других признаков, таких как рост или цвет глаз. Стандартные тесты интеллекта были разработаны до появления генетики и со временем трансформировались. Результаты тестов меняются со временем, что может быть связано с улучшением образования или навыков выполнения тестов.
Наследуемость интеллекта 20:10 Анализ наследуемости интеллекта проводится на основе результатов тестов родителей и детей. Корреляция между генами и интеллектом составляет около 0,8, но конкретные гены, определяющие интеллект, неизвестны. Большинство генетических различий не связаны с генами.
Структура генома 22:06 Геном человека состоит из 6 миллиардов букв ДНК, из которых только 1–2% составляют гены. Большая часть генома — это «мусорная» ДНК, не участвующая в биохимических процессах. Изменения в «мусорной» ДНК могут влиять на генетические признаки, но их влияние ограничено.
Доминантные и рецессивные гены 25:02 У каждого человека две копии каждого гена, и каждая копия может иметь варианты. Доминантные гены заменяют рецессивные, если они не работают или работают неправильно. Пример рецессивного гена — муковисцидоз, который может передаваться через поколение.
Доминирование признаков 26:51 Признаки, такие как цвет кожи и эпикантус, могут доминировать над другими признаками. Цвет кожи определяется наличием ферментов, производящих тёмный пигмент. Аналогичные механизмы доминирования действуют для цвета волос и глаз.
Ошибки в ДНК и их накопление 28:20 При каждом копировании ДНК возникает около 50 ошибок. Количество клеток в теле исчисляется триллионами, что приводит к накоплению ошибок. Со временем количество ошибок может стать критическим.
Идентификация людей по ДНК 29:17 Большинство ошибок в ДНК не оказывают специального эффекта. Идентификация людей по ДНК возможна благодаря комбинациям мутаций от родителей. Дополнительные мутации при жизни статистически определяют идентичность.
Вероятность совпадения ДНК 30:16 Вероятность случайного совпадения ДНК двух людей крайне мала. Пример с переписыванием Библии иллюстрирует маловероятность совпадения.
Определение жизни 31:28 Жизнь требует информационной системы, способной к репликации. Жизнь обладает свойством самопроизводства и использует внешнюю энергию. Метаболизм позволяет перерабатывать энергию для создания сложных веществ.
Жизнь и термодинамика 33:21 Жизнь стремится к порядку, поглощая внешнюю энергию. Без внешней энергии система стремится к хаосу. Солнечный свет обеспечивает энергию для поддержания жизни.
Различие между живой и мёртвой клеткой 34:21 Мёртвая клетка не поддерживает биологические реакции. Живая клетка отделена от неживой и использует внешнюю энергию для метаболизма. Мёртвая клетка не может метаболизировать и погибает при прекращении подачи энергии.
Возможность оживления мёртвой клетки 36:13 Современная наука не может оживить умершую клетку. Клетка постоянно нуждается в поступлении энергии для поддержания жизни.
Смерть и жизнь 36:22 Смерть интересна для изучения, как и жизнь. Молекулярные биологи изучают жизнь, переводя её в смерть, подобно тому как механики разбирают автомобиль. Пример с автомобилем иллюстрирует, что некоторые части могут казаться неважными, но на самом деле играют ключевую роль.
Программируемая смерть клеток 37:32 Клетки в организме умирают программируемо, процесс называется апоптоз. Апоптоз важен для развития организма, например, для формирования пальцев. Запрограммированную смерть можно остановить, но не обратить вспять.
Взаимодействие клетки с окружающей средой 39:58 Клетка имеет «окошки» для взаимодействия с внешней средой. Вирусы используют эти «окошки», взаимодействуя с клетками через рецепторы. Сигналы извне интерпретируются клеткой и влияют на работу генов.
Критерии жизни и смерти 41:34 Для крупных организмов смерть определяется по отсутствию дыхания. Для клеток критерии смерти менее очевидны, они могут продолжать метаболизировать после смерти организма. У одноклеточных организмов нет понятия смерти, они делятся бесконечно.
Современные технологии в биологии 43:07 Искусственный интеллект и машинное обучение помогают учёным анализировать большие объёмы данных. Геномные последовательности хранятся в триллионах, что требует компьютерного анализа. Нейросети помогают находить корреляции между генетическими последовательностями и различными свойствами человека.
Ограничения анализа данных 45:52 Анализ данных часто выявляет корреляции, но не всегда показывает причинно-следственные связи. Для подтверждения причинно-следственных связей требуется дополнительный анализ и интерпретация данных.
Ген как рецепт белка 46:01 Ген представляет собой линейную последовательность ДНК, которая кодирует последовательность белка. Белки состоят из 20 аминокислот, каждая из которых кодируется определённым набором нуклеотидов. Нуклеотиды аденин, гуанин, цитозин и тимин кодируют аминокислоты через генетический код.
Генетический код и сборка белков 47:00 Генетический код позволяет кодировать аминокислоты несколькими нуклеотидами, например, три буквы «а» кодируют аминокислоту лизин. Белки могут собираться в трёхмерные структуры благодаря различным свойствам аминокислот.
Трёхмерные структуры белков 47:55 Трёхмерные структуры белков определяются свойствами аминокислот, такими как положительные и отрицательные заряды, взаимодействие с водой. Все молекулы белка, закодированные в одном гене, сворачиваются одинаково, создавая единую трёхмерную форму.
Комплиментарные взаимодействия в жизни 49:05 Жизнь основана на комплиментарных взаимодействиях макромолекул, которые передают сигналы и вызывают химические реакции. Понимание трёхмерных форм белков необходимо для понимания механизмов жизни.
Методы изучения структур белков 50:57 Ранее структуры белков изучались с помощью дорогостоящего оборудования и рентгеновского структурного анализа. На сегодняшний день существует около 100 тысяч разрешённых структур белков.
Машинное обучение и сворачивание белков 51:56 Компьютерные программы, такие как AlphaFold и Rosetta, используют машинное обучение для сворачивания новых белковых последовательностей на основе уже имеющихся данных. Эти программы получили премию за решение проблемы сворачивания белков.
Ограничения физических моделей 52:56 Физические модели сворачивания белков оказались нерешаемыми даже для самых мощных компьютеров. Компьютерные программы используют «компьютерную интуицию», анализируя существующие образцы белков.
Идеальная форма и эволюция 54:26 Идея идеальной формы в природе, например, ракушки или человека, не имеет научного обоснования. Дарвин подчёркивал, что человек несовершенен и приспособлен к внешним условиям, а не является венцом творения.
Историчность человека 55:25 Человек имеет в своей анатомии и физиологии остатки черт, характерных для более низких форм жизни. Все формы жизни совершенны, несмотря на различия в адаптации к внешним условиям.
Приспособленность и выживание 56:24 Все живые существа приспособлены к условиям внешней среды. Совершенство определяется способностью выжить, а не красотой. Критерии совершенства в борьбе за существование.
Дарвин и эволюция 56:50 Дарвин анализировал структуру костей и физиологические способности. Эволюция не делает одни виды лучше других. Люди привлекательны для партнёров благодаря естественному отбору.
Красота и эффективность 57:44 Биологи и химики видят красоту в организмах, но это не всегда эстетично. Инженер ценит простоту и эффективность в машинах. Жизнь адаптировалась к условиям без дизайнера.
Историчность жизни 59:13 Жизнь исторична и содержит следы прошлых ошибок. Современные приспособления — результат длительного процесса эволюции. Пример с машиной для чистки зубов иллюстрирует сложность и эффективность жизни.
Родство всех живых существ 1:00:49 Все многоклеточные организмы произошли от одноклеточных. ДНК и генетический код одинаковы у всех живых существ. Метаболизм у всех организмов основан на одинаковых принципах.
Единое дерево жизни 1:02:47 Жизнь имеет общее происхождение, подобно индоевропейским языкам. Вирусы выделяются из общего древа жизни. Клеточная жизнь имеет единое происхождение.
Пищеварение и метаболизм 1:03:47 Пищеварение у клеток и животных схоже. Клетки синтезируют вещества из простых молекул. Белки в клетках выполняют схожие функции.
Разнообразие бактерий 1:05:35 Бактерии могут существовать в экстремальных условиях. Они перерабатывают различные вещества в глюкозу. Люди зависят от внешних источников глюкозы.
Поиск генома Иисуса 1:06:09 Для поиска генома Иисуса необходимо иметь историческую информацию о его останках. Учёный получил Нобелевскую премию за определение генома неандертальцев. ДНК неандертальцев, найденная в костях, может быть восстановлена с помощью секвенаторов.
Геном неандертальцев и денисовцев 1:07:00 В костях неандертальцев сохраняется ДНК, которую можно восстановить в лаборатории. Геном денисовцев также был определён по их останкам из Денисовской пещеры.
Сравнение с современным человеком 1:08:00 ДНК Иисуса находится в лучшей сохранности по сравнению с древней ДНК. Современный человек близок к неандертальцам, но имеет характерные отличия. У многих европейцев обнаружены признаки неандертальской ДНК.
Хранение генома 1:09:45 Геном можно хранить в виде цифровой копии, представляющей последовательность химических молекул. Это не физическая копия, а информация о последовательности ДНК.
Клонирование живых существ 1:10:27 Первое клонирование было проведено с овцой Долли в конце XX века. Для клонирования требуется генетическая информация из клетки организма. Ядро клетки переносится в яйцеклетку другой особи, которая затем вынашивается суррогатной матерью.
Технологические сложности клонирования 1:15:15 Клонирование слонов требует решения множества технологических проблем, включая получение яйцеклеток и вынашивание. Экстракорпоральное оплодотворение уже отработано, но клонирование человека остаётся сложной задачей.
Этические аспекты клонирования 1:16:54 Клон не будет идентичен оригиналу, так как личность определяется социальной средой. Клонирование для повторения жизненного успеха бессмысленно, так как успех определяется текущими условиями. Развитие науки лучше достигается через качественное образование, а не через клонирование.
Увеличение продолжительности жизни 1:18:08 Современный человек живёт дольше, чем положено природой с точки зрения эволюции. Эволюция определяет продолжительность жизни как время, необходимое для производства потомства и его самостоятельности. После выполнения этой функции организм должен умереть, чтобы дать дорогу молодым.
Причины старения 1:19:47 Старение — сложный процесс, не связанный с программой смерти клеток. Повреждения накапливаются из-за агрессивной окружающей среды, ошибок в ДНК и окисления белков. Смерть становится результатом естественного процесса накопления повреждений.
Исследования старения 1:20:44 Исследования старения стали более серьёзными, но применимость результатов к человеку остаётся неопределённой. Учёные изучают модели на мухах, червях и мышах, а не на людях.
Примеры долгоживущих животных 1:21:41 Маленькие животные в целом живут меньше, чем большие, но есть исключения, например, голый землекоп. У голого землекопа может быть генетическая предрасположенность к долголетию из-за особенностей соединительной ткани.
Роль окисления и антиоксидантов 1:22:38 Окисление кислородом необходимо для получения энергии, но также вызывает биохимические повреждения. Антиоксиданты помогают снизить ущерб от активных форм кислорода. Снижение активности и потребления пищи может продлить жизнь на 30%.
Перспективы таблетки от старения 1:25:02 Таблетка от старения может стать массовым продуктом, как сотовые телефоны, но сейчас нет чёткого понимания, что это такое. Старение индивидуально и зависит от множества факторов, включая генетику. Рак не является единым заболеванием, поэтому общей таблетки от старости не существует.
Сложности исследований на людях 1:26:53 Диетические интервенции могут быть важны для продления жизни, но данных об их эффективности на людях нет. Исследования на людях затруднены из-за сложности сбора данных и необходимости длительного наблюдения. Проведение долгосрочных экспериментов на людях практически невозможно из-за ограничений по времени.
