Эта система гениальна в своей простоте. Она состоит всего из двух частей: исполнителя и навигатора.
Роль исполнителя играет белок Cas9 – молекулярные ножницы. Сам по себе он слеп.
Чтобы найти цель, ему нужен навигатор — гид-РНК (gRNA). В лаборатории ученые собирают её из двух природных молекул:

1) crRNA — поисковик. Содержит код из 20 нуклеотидов. Ученые меняют его под каждый конкретный ген.
2) tracrRNA — рукоятка. За эту неизменную петлю белок Cas9 цепляется намертво.
В гид-РНК мы зашиваем точный буквенный код участка генома, который хотим выключить или исправить.

Как комплекс ориентируется в хаосе из 3 миллиардов пар нуклеотидов?

Сначала Cas9 ищет жесткий ориентир – PAM-последовательность. Для популярного Cas9 это триггер NGG (где N — любая буква, а G — гуанин). PAM – это как знак «парковка разрешена». Без нее Cas9 пройдет мимо ДНК.
Как только PAM найдена, Cas9 расплетает спираль, а гид-РНК сверяет свой код с освободившейся цепочкой. Если буквы совпали – ловушка захлопывается.
У белка активируются два лезвия – домены HNH и RuvC. Каждый перерубает строго одну из двух нитей ДНК. На этом миссия CRISPR окончена. Сам по себе он ничего не лечит, а лишь делает разрыв. Починка — это забота клетки.
У неё есть два пути ремонта:

А. Нокаутирование гена (NHEJ). Клетка пытается быстро склеить концы ДНК. Иногда она ошибается: теряет или вставляет лишние буквы. Рамка считывания сдвигается, ген ломается и отключается навсегда. Это нужно, чтобы выключить дефектный белок или вырезать вирус.

Б. Направленная замена (HDR). Мы подкидываем клетке матрицу – искусственный кусочек ДНК с правильным текстом. Клетка копирует этот шаблон, заделывая брешь. Именно так сегодня лечат серповидноклеточную анемию, где ген нужно ювелирно исправить.

Появление CRISPR/Cas9 сняло с человечества проклятие "плохой генетики". ДНК больше не приговор, записанный на граните, а черновик, в котором можно исправлять опечатки. Но именно здесь чистая наука уступает место сложной этике.
Одно дело – лечить тяжелые врожденные патологии. Но готовы ли мы к коммерческому редактированию эмбрионов ради создания "дизайнерских детей" с заданным интеллектом, цветом глаз или повышенной мышечной массой? Где грань между медициной и евгеникой? Над этим нам ещё предстоит поработать...

Друзья! Мне очень хотелось добавить под этот пост ссылку на мой интерактивный сайт про биоинженерию. Но я, увы, не сумел пофиксить некоторые технические неточности в срок. Надеюсь, что сделаю это в ближайшее время и смогу закинуть его сюда. Желаю всем вдохновения!

Закину сюда и эту красоту. #biology

Не смог точно определить вид, потому что она пыталась улететь, руки тряслись и кадр получился смазанным. Но это, наверное, род сжатобрюхов. Либо сжатобрюх южный, либо сжатобрюх обыкновенный.

Хотя больше склоняюсь ко второму варианту, ведь если внимательно присмотреться к голове, от основания усиков вдоль края сложного глаза вниз спускается тонкая, но заметная черная полоса. У южного сжатобрюха эта линия обрывается сразу сверху и не идет вниз вдоль глаза.

На боковой части груди видны темные швы, формирующие рисунок. У южного сжатобрюха бока груди практически однотонные, нежно-песочного или желтоватого цвета, без выраженных темных полос.

И это либо самка, либо молодой самец. Сложно понять, ведь только со временем самцы приобретают ярко-красный цвет, а самки остаются оливково-бурыми.

Когда-то я обещал кидать сюда подобные посты, надо как-то уже начать исполнять обещания, тем более что имеются уже давно написанные.
Сегодня хочу разобрать ещё 2 понятия, которые частенько вызывают путаницу. Поговорим о параллаксе: геометрическом и годичном.

Геометрический (тригонометрический) параллакс — это общий метод определения расстояния до объекта по смещению его видимого положения при взгляде с разных точек – в данном случае играет роль именно перемещение наблюдателя. Базис может быть любым.

Годичный параллакс — это частный случай геометрического, где в качестве базиса используется диаметр земной орбиты, а смещение происходит из-за движения Земли. Наблюдения проводятся с интервалом 6 месяцев, когда Земля находится в противоположных точках орбиты.

Базис (или база) — это расстояние между двумя точками наблюдения.

Геометрический параллакс определяется в геодезии, фотограмметрии, в астрономии (определение расстояния до Луны и Солнца – суточный параллакс). Годичный параллакс – только для измерения расстояний до звёзд.

Например, если вы едете в машине и наблюдаете расположенное поблизости дерево, оно будет "перемещаться" на фоне более далёкого неподвижного леса. Зная расстояние, которое проехала машина, и угол, на который сместилось дерево за это время, вы можете вычислить расстояние до него. Точно так же вы можете сфотографировать Луну на фоне звёздного неба в Москве и Нью-Йорке – в обоих случаях измеряется геометрический параллакс (параллактический угол всегда вычисляется исходя из того, как изменилось изображение).

Сфотографировав одну и ту же звезду, к примеру, в январе и в июне, вы имеете дело уже с годичным параллаксом.

Формулы геометрического и годичного параллакса:

Геометрический:

D = B/2tan(а) ≈ B/2a (т.к. а – малый угол), где D – искомое расстояние, B – база, а – параллактический угол (см. рисунки) в радианах.

Годичный:

D = 1/a'', где D – искомое расстояние в парсеках (пк), в качестве базы – большая полуось земной орбиты, равная 1 а.е., а – параллактический угол в секундах дуги.

Почему формулы разные? Дело в том, что вторая формула получается из первой. В формулу D = B/2a  в качестве базы B подставили диаметр земной орбиты – 2 а.е. Получилось D = 1/a. Радианы перевели в секунды дуги (1 рад = 206265") и ввели новую единицу измерения – парсек (параллакс на секунду), в которой содержится коэффициент перевода.

Исходя из вышесказанного несложно определить, сколько астрономических единиц содержится в парсеке: 1 пк = 206265 а.е.

В целом, решая любую задачу на параллакс (хоть с пальцем у носа, хоть со звездой за пару сотен световых лет от нас), вы всегда можете взять формулу геометрического параллакса и базу в виде 2 а.е., но для звёзд всё же удобнее использовать более компактную формулу годичного параллакса.

Для справки укажу ещё такую цифру: 1 пк = 3,26 световых лет.

Важно! Не путайте параллактический угол с угловым размером. Это совершенно разные понятия, хоть оба и измеряются в угловых единицах.

Параллактический угол — это угол при небесном объекте в так называемом параллактическом треугольнике. Он описывает наклон, а не размер.

Угловой размер — это видимый диаметр объекта, то есть угол между лучами, идущими от его противоположных краёв к наблюдателю. Он показывает, насколько большим мы видим объект (например, Луна — ~0,5°).

Автор: @pioneeerXI

@sciencecfbot @sciencecf
#take

Тейки ура тейки. #щп

Считаете ли вы философию наукой в нынешнее время и как думаете, как она влияет на развитие прочих наук? Как относитесь к позитивизму и сциентизму?

Из словаря Ожегова:
Позитивизм - это направление в философии, утверждающее, что единственным источником подлинного знания являются специальные науки, и отрицающее философию как особую отрасль знаний. (Философия отрицающая философию так таковую ха-ха))
Наиболее понравившейся мне определение сциентизма:
Сциентизм - это мировоззренческая позиция, в основе которой лежит представление о научном знании как о наивысшей культурной ценности и достаточном условии ориентации человека в мире. Идеалом для сциентистов выступает не всякое научное знание, а прежде всего результаты и методы естественнонаучные познания.

Неанон Иодид Серебра ( I )

@sciencecfbot @sciencecf
#take

Здравствуйте! Как оказалось, наш тейк-бот самостоятельно выключился из-за долгого отсутствия активности. Если вдруг по счастливой случайности кто-то за последний месяц отправлял в него тейки или вопросы, просим продублировать их! Извиняемся за то, что так получилось. Спасибо!

А также, если вдруг такое повторится снова, сообщите, пожалуйста, об этом в комментарии под любым из постов. Ещё раз спасибо!

Мне кажется, это рекордное значение. #щп

PS: думаю, завтра утром я это оформлю и отшлифую, ведь своему мозгу и рукам в столь поздний час я доверять не могу.

Удивлялись ли вы когда-нибудь ориентации в пространстве птиц? То, как они летают на миллионы километров, а потом возвращаются в прежнюю локацию. И это всё без привычных нам карт или компасов. Но у птиц есть своя навигационная система – невероятно красивая и изящная, подобно биологическому компасу. Для этого у них есть два прибора – компас и карта. #biology

Важное примечание: так как речь тут пойдет о процессах квантовой механики, некоторые аналогии могут быть упрощены для доступности. Приятного прочтения!

Для некоторых может показаться удивительным слово «квантовый» в посте про птиц. Но в современной науке это вполне обычное явление, для которого даже выделен отдельный раздел – квантовая биология. Поэтому перед тем, как подойти непосредственно к птицам, нам придется познакомиться и с некоторыми фундаментальными свойствами в мире квантовой механики, чтобы понять эти же процессы в живых организмах.

1) Спин электрона
При описании электрона выделяют такое свойство как спин. Обычно на моделях его показывают буквально как вращение. Конечно, никакого привычного нам вращения в квантовом мире нет, как и всех остальных явлений макромира, но для простоты понимания мы будем считать это именно вращением.
В физике принято, что движение заряженных частиц порождает магнитное поле. Однако со спином всё интереснее: электрон обладает собственным магнитным моментом, связанным со спином, даже без физического перемещения.
У электрона есть два возможных квантовых состояния спина, которые условно обозначают как "вверх" и "вниз". Это опять же не означает реальное вращение частицы вокруг своей оси.
К слову, на одной орбитали в атоме могут находиться два электрона только с противоположными спинами. Это будет ещё упоминаться чуть ниже.

2) Радикалы и пары радикалов.
Обычная стабильная химическая связь состоит из пары электронов с противоположными спинами, которые удерживают два атома вместе. Своеобразная нить между ними из двух электронов.
Под действием света или тепла связь между ними разрывается.
Один электрон из связывающей пары уходит к атому A, а второй – к атому B. В результате образуются две частицы, каждая из которых имеет по одному неспаренному электрону на внешней орбитали. Это и есть радикалы, а вместе они составляют радикальную пару.
Электрон никуда не исчезает. Он остается на внешней оболочке своего атома/молекулы, но лишается своего «напарника». Из-за этого радикалы химически крайне агрессивны: они стремятся либо вернуть себе пару, либо отдать этот электрон.

Но самое фантастическое происходит на квантовом уровне: даже разлетевшись по разным атомам, эти два неспаренных электрона сохраняют квантовую корреляцию, образуя единую систему – радикальную пару, которая невероятно чувствительна к внешнему миру.

Такой механизм происходит внутри глаза птицы, в светочувствительных белках на сетчатке – криптохромах, которые реагируют на воздействие синего света. Реакция происходит между двумя молекулами:

1) ФАД
Это сердце квантового компаса. ФАД – это производное обычного витамина B2. Именно он является светочувствительной частью.
ФАД сидит внутри белка и ждет, когда на него упадет фотон синего света. Когда это происходит, молекула переходит в возбужденное состояние и принимает электрон через цепочку триптофановых остатков.

2) Триптофан
Это незаменимая аминокислота. В структуре криптохрома есть целая цепочка из четырех остатков триптофана.
Он является донором электрона. Когда ФАД возбуждается от синего света, ближайший триптофан отдает ему свой электрон. Чтобы восполнить потерю, этот триптофан забирает электрон у следующего в цепочке, тот – у третьего, а третий – у четвертого. Получается «электронная эстафета», в ходе которой электрон перескакивает по цепочке триптофанов прямиком к ФАД.

Как только электрон перелетел от триптофана к ФАД, физика процесса меняется. ФАД принимает электрон и переходит в радикальную форму, а триптофан теряет электрон и тоже становится радикалом. В этот самый момент рождается пара радикалов – два неспаренных электрона на небольшом расстоянии друг от друга.

Их спины, изначально бывшие идеальной парой, теперь разделены в пространстве, но всё ещё сохраняют квантовую корреляцию. Из-за этой связи они начинают колебаться между двумя состояниями: синглетом и триплетом.

Синглет и триплет – это просто варианты взаимного состояния двух спинов.

В синглетном состоянии спины имеют противоположную квантовую комбинацию, а суммарный спин равен нулю.
В синглете легко может произойти обратная реакция, и исходная молекула восстанавливается.

Триплет – это семейство состояний с суммарным спином 1. Суммарный спин не равен нулю, поэтому это состояние иначе взаимодействует с внешними магнитными полями.
Возврат в исходное состояние становится менее вероятным, поэтому могут возникать другие химические продукты.

Суть в том, что пара электронов не застревает в одном положении навсегда. Она может осциллировать – колебаться между синглетом и триплетом.

И вот тут вмешивается магнитное поле Земли.
Земное магнитное поле хоть и очень слабое, но его достаточно, чтобы влиять на скорость этих колебаний. В зависимости от того, под каким углом голова птицы наклонена к линиям магнитного поля Земли, колебания сдвигаются либо в сторону синглета, либо в сторону триплета.
Магнитное поле меняет вероятность образования разных химических продуктов, а клетка воспринимает эту разницу как информацию о направлении.

Птица способна воспринимать направление магнитного поля и накладывать эту информацию на зрительное восприятие. Согласно некоторым моделям, разница в количестве химических продуктов в разных частях сетчатки создает накладывающиеся зрительные сигналы. Для птицы это выглядит, грубо говоря, как более светлые или темные пятна в поле зрения, указывающие направление магнитных линий.

Помимо этого, существует ещё и важная оптическая надстройка – система, которая может помогать работе квантового компаса.
В сетчатке птиц есть особые рецепторы – двойные колбочки, внутри которых находятся микроскопические капли жира, окрашенные природными пигментами.

Дело в том, что квантовый компас очень капризен. Чтобы птица могла ориентироваться, её глазам нужно одновременно решать две задачи: видеть обычный мир и считывать магнитные линии. Масляные капли работают как микролинзы и цветные светофильтры. Они отсекают «лишний» свет, блики и визуальный шум. Предполагается, что масляные капли могут улучшать обработку визуальных сигналов, связанных с магнитной ориентацией.

О компасе поговорили. Но ведь есть ещё и карта! Долгое время считалось, что она держится на таком минерале, как магнетит (природный оксид железа).

И здесь начинается настоящий научный детектив. Учёные действительно находили скопления железа в клювах птиц и предположили, что это микроскопические кристаллы магнетита, которые могли бы работать как магнитные сенсоры. Однако в 2012 году выяснилось, что эти железосодержащие клетки – вовсе не сенсоры, а обычные макрофаги, клетки иммунной системы, которые утилизируют старые эритроциты. Сенсация не подтвердилась.

Но это не значит, что карты не существует! Эксперименты показывают, что повреждение тройничного нерва нарушает магнитную ориентацию птиц. Исходя из этого, возможно, что сигнал для «карты» идёт именно по этому пути. Учёные знают, что эта система работает, но до сих пор не могут найти сам сенсор – тот самый орган или клетку, которая этот сигнал генерирует. Где именно находится магнитный рецептор – остаётся одной из главных загадок современной биологии.

А пока учёные искали магнетит, физики вспомнили про другой фундаментальный закон – закон индукции Фарадея. И вот тут внутреннее ухо птиц вышло на главную сцену.
По закону Фарадея, если проводник движется в магнитном поле, в нем возникает электрический ток. Полукружные каналы во внутреннем ухе птиц заполнены проводящей ток жидкостью – эндолимфой. Когда птица летит и крутит головой, жидкость движется сквозь магнитное поле Земли. Существует гипотеза, что в ней возникают микротоки, которые улавливают нежнейшие волосковые клетки уха, снабженные особыми электрорецепторами.

Насчёт этого поста у меня очень неоднозначные ощущение и прям хочется дополнить ещё некоторыми высказываниями.

Хоть я и всегда топлю за проверку фактов, которые вы видите в постах, тут я предпочту об этом НАСТОЯТЕЛЬНО НАПОМНИТЬ. Дело в том, что данная тема ещё находится в состоянии исследования. Я и так по максимуму старался избегать броских фактов, ведь сами учёные ещё мало в чём уверены. Если вас заинтересовала эта тема – я посоветую изучить её подробнее, тщательно проверяя достоверность источников. Могу поделиться вот таким видео, которое довольно хорошо помогло мне понять механизм данного процесса:
https://youtu.be/FytxLiHlah4?si=zWi5XwNnZKIM1WDF

Во-вторых, я успел проклясть и одновременно влюбиться в эту тему по уши. Разумеется, что часто редактура оказывается куда сложнее самого написания, но тут мне пришлось перекроить треть текста точно.

И в-третьих, пост получился огромным. Наверное, лучше было бы закинуть его в телетайп, но когда я так делаю, у меня возникает ощущение, что никто это читать не будет. Хотя даже в таком виде я в этом не уверен.

Так или иначе этот пост – моя гордость. Пойду повешу его в рамочку. Всем спасибо за внимание.

Ииии, лучше всего чистить зубы... до завтрака!

За ночь во рту размножаются бактерии, которые способствуют появлению зубного налёта. Фактически, съев завтрак, вы съедаете и их тоже, что обеспечивает им путь прямо в желудок. Ну, скатертью дорожка. К счастью, желудочный сок переваривает их.

Но проблема не в этом. Её настоящая суть в том, что кислота еды размягчает зубную эмаль, из-за чего, позавтракав, а только после этого почистив зубы, вы стираете её верхний слой. Это делает зубы более чувствительными.