Окружающий мир 2 кл: ГДЗ рабочая тетрадь окружающий мир 2 класс Плешаков, часть 1, 2 с ответами

Содержание

ГДЗ 2 класс – Окружающий мир. Плешаков. Тетрадь рабочая 1 часть, стр 32

Тип: ГДЗ, Решебник.
Автор: Плешаков А. А.
Год: 2020.
Серия: Школа России.
Издательство: Просвещение.

Подготовили готовое домашнее задание к упражнениям на 32 странице по предмету окружающий мир за 2 класс. Ответы на задания: 3, 4 и 1.

Рабочая тетрадь 1 часть — Страница 32.

Ответы 2020 года.

Номер 3.

Номер 4.

С помощью атласа-определителя «От земли до неба» узнайте названия двух ярких звезд в созвездии Орион. Найдите в атласе-определителе информацию об этих звездах. На модели созвездия, изготовленной по заданию учебника, подпишите их.

Названия двух самых ярких звезд Ориона – Ригель и Бетельгейзе. Бетельгейзе немного ярче, чем Ригель, и известно, что она примерно в 15 раз тяжелее Солнца! Ее свет столь силен, что гигантское расстояние до Земли свет от нее проделывает за 500 лет. Ригель поменьше и потусклее, чем Бетельгейзе, а еще свет от нее идет до Земли чуть дольше-800 лет. Название Ригелю дали Египтяне. Они связывали ее с богом Осирисом – богом умирающей и воскрешающей природы.

Заглянем в кладовые Земли

Номер 1.

Практическая работа «Исследуем состав гранита».
Цель работы: научиться различать составные части гранита.
Оборудование: образцы гранита, полевого шпата, кварца, слюды; лупа.
Ход работы (по заданиям учебника).
1) Заполните схему.

Рейтинг Общая оценка:

3.7 / 5 ( 4 голоса )

Поделитесь с друзьями

Учебник Плешаков 2 класс. 1 часть. Страницы 14, 15, 16, 17

Страницы: 14, 15, 16, 17

Природа и рукотворный мир

Посмотри вокруг себя. Как ты думаешь, что из окружающего тебя относится к природе? А что к природе не относится?

К природе относиться: живые существа, растения, цветочки, деревья, бабочки, кошечки, собачки, птички.

К природе не относится: машины, корабли, самолёты, вертолёты, поезда.

Рассмотрите фотографии. То, что относится к природе, накройте зелеными фишками, а то, что создано человеком, — желтыми.

На фотографиях парусник, паровоз, воздушные шарики созданы руками человека. Это предметы рукотворного мира. Их следует закрыть желтыми фишками.

А вот бабочка, цветок, котенок, грибы — это объекты природы. Их накроем зелеными фишками.

Приведи свои примеры объектов природы и предметов рукотворного мира. Заполни таблицу в рабочей тетради.

Примеры объектов природы: трава, дерево, речка, камень, собака, птицы, рыбы.

Примеры предметов рукотворного мира: телевизор, холодильник, автомобиль, дом, скамейка, мячик.

1. Рассмотрите рисунки. Подумайте и расскажите, каким может быть отношение человека: к себе, к другим людям и их мнению, к природе, к рукотворному миру. Для ответа используйте слова: доброе, злое, равнодушное, заинтересованное, жестокое, уважительное, бережное, заботливое, аккуратное.

Люди должны относиться к себе и другим людям по-доброму, уважительно, заботиться друг о друге. Например, старший брат может почитать книжку своей сестренке, а мальчик может помочь бабушке донести тяжелые сумки.

Также бережно и заботливо человек должен относиться к природе и рукотворному миру. Мы видим, как мальчик заботиться о птицах зимой, подвешивая кормушку, а девочка помогает дереву, залечить сломанную ветку. Это примеры аккуратного, бережного отношения.

Но на других картинках мы видим, что мальчик неаккуратно обращается с книгой, он неряха, равнодушный к знаниям и к своим вещам.

Мы видим пример злого, жесткого отношения к природе: горы мусора, поломанное дерево, остатки костра.

2. Что вы можете сказать о своём отношении к окружающему миру?

Я очень бережно и аккуратно отношусь к природе и к окружающему миру.

3. Какому отношению к природе учит наука экология, о которой мы узнали в 1 классе?

Экология учит нас бережно относиться к окружающему миру, к родной планете Земля.

Ответы на вопросы в конце темы:

1. Что такое природа?

Природа — это все что нас окружает, но не создано человеком.

2. Как принято называть то, что создано людьми?

То что создано людьми принято называть рукотворным миром.

3. Какое отношение к окружающему миру можно назвать хорошим, а какое — плохим?

Хорошее отношение: бережное, аккуратное, заботливое, доброе.

Плохое отношение: жестокое, злое, равнодушное.

Если вам понравился сайт, поделитесь страничкой в соцсетях, чтобы не потерять его:

Учебник Плешаков 2 класс. 1 часть. Страницы 48, 49, 50, 51

Страницы 48, 49, 50, 51

Про воздух

1. Вспомни, что такое ветер.

Ветер — это движение воздушных масс от областей с высоким давлением к областям с низким давлением.

2. Отчего загрязняется воздух?

Воздух загрязняется от дыма из труб промышленных предприятий, от печного дыма частных домов, от выхлопов автомобилей, от дыма костров и пожаров, от использования аэрозолей.

Продолжи мысль.

Воздух окружает нас повсюду: на улице, в классе, комнате. Воздух нельзя увидеть, но его можно почувствовать, если резко взмахнуть рукой или наклонится, побежать, когда дует ветер.

Используя рисунок, расскажи о значении воздуха для растений, животных, человека.

Воздух нужен и человеку, и животным, и растениям. Человек дышит воздухом, но также воздухом дышат растения и животные. Даже рыбы дышат растворенным в воде воздухом. Воздух должен быть чистым и свежим, поэтому так важно проветривать комнату.

В воздухе содержатся мельчайшие частицы — пыль, которая оседает на вещах человека и листьях растений. Поэтому эти поверхности нужно протирать влажной тряпочкой, чтобы самим не дышать пылью, и чтобы растения могли легче дышать.

Рассмотрите фотографию и схему. Попробуйте объяснить, отчего загрязняется воздух, на что это влияет, как защитить воздух от загрязнений.

Воздух загрязняется вредными веществами из труб фабрик и заводов. Такой воздух опасен для людей, животных и растений. На заводах и фабриках должны работать установки, которые улавливают вредные вещества.

Узнайте, что делается для охраны чистоты воздуха в вашем крае.

В нашем крае есть служба мониторинга состояния атмосферы. Она следит за уровнем загрязнения воздуха, контролирует выбросы промышленных предприятий. На самих предприятиях стоят специальные фильтры, которые улавливают вредные частицы, попадающие в воздух.

Понаблюдайте за небом в разное время суток и в разное время года. Подготовьте фоторассказ на тему «Красота неба»

Без красоты неба мы бы не познали всю прелесть Земли.
Голубое, синее, пусть иногда и хмурое, грозное, но оно радует нас. Небом можно любоваться бесконечно.

Зимой небо пронзительно голубое, очень яркое. Оно словно отражает снег, лежащий в это время на земле. Весной небо тоже голубое, но более насыщенное, глубокое. Кажется, что в нем можно утонуть.

Летом небо часто покрыто дымкой, маревом, которое образуется от интенсивных испарений. Но зато летом по небу плывут самые красивые облака, самых разных форм и размеров.

Осенью небо тусклое, часто затянуто тучами, но все равно красивое.

Небо утром окрашено лучами восходящего солнца, днем оно просто голубое, вечером часть неба укрывается тьмой, а лучи заката полыхают как пожар на краю горизонта. А ночью небо черное, полное ярких звезд, волнующее и манящее.

Ответы на вопросы в конце темы:

1) Какими способами можно обнаружить воздух вокруг нас?

Воздух нельзя увидеть, но его можно почувствовать, если резко взмахнуть рукой или наклонится, побежать, когда дует ветер.

2) Какое значение имеет воздух для растений, животных, человека?

Все живое на планете дышит воздухом и не может без него жить.

3) Как с помощью схемы показать необходимость охраны воздуха?

4) Как охраняют воздух от загрязнения?

На предприятиях ставят очистные системы, фильтры, используют экологически чистые виды топлива, высаживают деревья.

Если вам понравился сайт, поделитесь страничкой в соцсетях, чтобы не потерять его:

Учебник Плешаков 2 класс. 1 часть. Страницы 52, 53, 54, 55

Страницы: 52, 53, 54, 55

И про воду

1) Вспомни, почему идёт дождь.

Дождь образуется, когда водяной пар охлаждается и скапливается в облаках. Капельки воды постепенно увеличиваются и выпадают на землю.

2) Откуда берутся снег и лёд?

Снег и лёд — это замёрзшая вода. Снежинки образуются высоко в, небе, в облаках. Лёд появляется в луже, на реке, на мокрой дороге.

3) Отчего загрязняется вода?

Вода загрязняется от стоков промышленных предприятий, от бытовых стоков канализации, от мусора, который человек выбрасывает в воду, или оставляет на берегах водоемов.

Подумай и расскажи, какую роль играет вода в твоей жизни.

Вода играет очень большую роль в моей жизни. Я пью воду каждый день, мою руки и лицо, купаюсь в ванной, стою под душем, мою фрукты и овощи, использую воду для уборки в квартире и мытья посуды. Летом купаюсь в реке и на море.

С помощью фотографий и рисунка расскажи, где в природе встречается вода, какое значение она имеет для растений, животных и человека.

Вода встречается в природе везде. Она находится в различных водоемах — морях, океанах, реках, озерах, ручейках, родниках. Вода встречается под землей и в виде водяного пара. Она проливается на землю дождем и выпадает снегом. Она находится в ледниках. Вода является частью любого живого организма.

Для растений, животных и человека вода прежде всего источник жизни. Без воды все живое умирает. Для многих животных и растений воды также является домом.

Для человека вода не только источник питья. Человек использует воду для получения электроэнергии, полива растений, как место отдыха, для перевозки грузов и пассажиров.

Рассмотрите фотографию и схему. Объясните, отчего загрязняется вода, на что это влияет, как защитить воду от загрязнения.

Вода загрязняется, когда в нее попадают промышленные стоки от заводов и фабрик. Чтобы этого не происходило следует на заводах ставить очистные сооружения.

Расскажи, что ты делаешь для того, чтобы не расходовать воду напрасно.

Одно из основных правил сбережения воды — не бросать открытым кран с водой, если вы ей в данный момент не пользуетесь.

Например:

Когда чистишь зубы закрывать кран.
Вместо ванны принимать душ. Это существенно экономит воду.

Узнайте, что делается для охраны чистоты воды в вашем крае.

В нашем крае на многих заводах стоят очистные сооружения. Периодически эти сооружения ремонтируются и модернизируются.

Также во время субботников люди выходят и чистят берега рек и озер от мусора.

По своим наблюдениям придумайте рассказ о красоте воды.

Вода — удивительное вещество. Оно может находиться сразу в трех состояниях, жидком, твердом и газообразном.

В жидком состоянии вода находится в водоемах. Каждый знает, как красиво бывает у водоема, когда, вода искрится под лучами солнца.

Так же красива вода в реке или самом маленьком ручейке. Там вода звонкая, легка, наполненная пузырьками.

Но красива не только жидкая вода. Когда приходит зима и вода становится снегом и льдом, она не менее прекрасна. Снег волшебно искрится под лучами солнца, а лед может переливаться всеми цветами радуги.

И газообразная вода очень красива. Достаточно посмотреть на облака, летящие по небу. Что может сравниться с этими причудливыми корабликами над нашими головами!

Подготовьте фоторассказ на тему «Красота воды».

Ответы на вопросы в конце темы:

1) Где в природе встречается вода?

Вода встречается в водоемах, реках, озерах, морях. Встречается под землей. Встречается в виде снега, льда, дождя, водяного пара. Вода входит в состав любого живого организма.

2) Какое значение вода имеет для растений, животных, человека?

Вода является источником влаги для живых организмов, участвует в обмене веществ. Вода может быть домом для животных и растений. Вода дарит человеку общение с прекрасным, может использоваться для хозяйственных нужд, для производства электроэнергии, для мытья, для отдыха.

3) Как с помощью схемы показать необходимость охраны воды?

На первом рисунке следует показать трубы с грязной водой. На втором людей на берегу водоема. На третьем трубы с грязной водой следует перечеркнуть красной линией.

4) Как нужно охранять и беречь воду?

На промышленных предприятиях следует устанавливать очистные сооружения, на берегах водоемов нельзя сорить, мусорить, мыть машины. Кран следует всегда держать плотно закрытым, не тратить воды больше, чем нужно.

Если вам понравился сайт, поделитесь страничкой в соцсетях, чтобы не потерять его:

ГДЗ по окружающему миру для 2 класса рабочая тетрадь А.А. Плешаков

Издательство: Просвещение

Автор: А.А. Плешаков

«ГДЗ по окружающему миру за 2 класс Рабочая тетрадь Плешаков (Просвещение)» разберёт со школьником все непонятные задания и поможет освоить дисциплину на «отлично».

На втором году обучения по данному курсу детям предстоит знакомство со следующими темами:

Что мы называем родным краем?
Связь между живой и неживой природой.
Что такое экономика?
Здоровье человека — его важнейшее богатство.
Внимательные и заботливые отношения между членами семьи.
Стороны горизонта, их определение по компасу.

Изучая предмет, у ребят складывается представление о современной и научной картинах мира. Развиваются наблюдательность, аналитические и интеллектуальные способности. Однако, помимо теоретических знаний, в окружающем мире предусмотрено немало практических и экспериментальных работ. Все необходимые упражнения собраны в рабочей тетради.

Чем будет полезен решебник

При выполнении домашнего задания у ребят может возникнуть масса вопросов. Кто-то невнимательно слушал объяснения учителя, кто-то не смог вникнуть в тему, а кому-то изучаемый предмет попросту неинтересен. Но от уроков никуда не деться, и родители не всегда могут с ними помочь.

В подобных ситуациях стоит заглянуть в сборник с «ГДЗ к рабочей тетради по окружающему миру за 2 класс от Плешакова А. А. (Просвещение)». С его помощью ученики смогут:

легко и своевременно справиться с д/з;
проверить правильность собственных ответов;
лучше усвоить пройденный материал;
самостоятельно изучить новую тему;
понять последовательность выполнения заданий;
научиться грамотно формулировать ответы на поставленные вопросы.

Родителям онлайн-решебник даст возможность вовлечься в учебную деятельность своего ребёнка и помочь ему с пониманием предмета, не растрачивая своих сил и нервов.

Что из себя представляет онлайн-пособие с ГДЗ к РТ по окружающему миру для 2 класс от Плешакова

ГДЗ – это сборник верных ответов на все вопросы из оригинального издания. Основное его преимущество состоит в том, что каждый ответ описан подробно и развёрнуто. Благодаря этому ученики не просто списывают готовые решения, а вникают в их суть.

Текст книги состоит из двух частей, разбитых по номерам страниц практикума. Такая структура значительно облегчает поиск требуемых решений. Для удобства пользователей доступ к ГДЗ открыт в любое время дня и ночи. Каждый, независимо от своего местоположения, может неоднократно прибегать к помощи виртуального консультанта.

ГДЗ Окружающий мир 2 класс. Плешаков. Рабочая тетрадь часть 1, 2

Быстрый поиск

Рабочая тетрадь
Часть 1. Страницы

Страница 6 Страница 7 Страница 8 Страница 9 Страница 10 Страница 11 Страница 12, 13 Страница 14 Страница 15 Страница 17 Страница 18 Страница 19 Страница 20, 21 Страница 22, 23 Страница 24, 25 Страница 26 Страница 27 Страница 28, 29 Страница 30 Страница 31 Страница 32, 33 Страница 34 Страница 35 Страница 36 Страница 37 Страница 38 Страница 39 Страница 40 Страница 41 Страница 42 Страница 43 Страница 44 Страница 45 Страница 46 Страница 47 Страница 48, 49 Страница 50 Страница 51 Страница 52 Страница 53 Страница 54, 55 Страница 56, 57 Страница 58 Страница 59 Страница 60 Страница 61 Страница 62, 63 Страница 64, 65 Страница 67 Страница 68, 69 Страница 70 Страница 71 Страница 72 Страница 73, 74, 75 Страница 76 Страница 77 Страница 78 Страница 79 Страница 80 Страница 81 Страница 82, 83 Страница 84, 85, 86 Страница 87

Рабочая тетрадь
Часть 2. Страницы

Страница 3 Страница 4, 5 Страница 6, 7 Страница 8, 9, 10 Страница 11 Страница 12 Страница 13, 14 Страница 15 Страница 16 Страница 17 Страница 18, 19, 20 Страница 21 Страница 23, 24 Страница 25 Страница 26, 27 Страница 28, 29 Страница 30, 31 Страница 32, 33 Страница 34. 35 Страница 36, 37 Страница 38 Страница 39 Страница 40 Страница 41 Страница 43 Страница 44, 45 Страница 46 Страница 47 Страница 48 Страница 49 Страница 50 Страница 51 Страница 52, 53 Страница 54, 55 Страница 56, 57 Страница 58 Страница 59, 60 Страница 61 Страница 62, 63 Страница 64, 65 Страница 66 Страница 67 Страница 68 Страница 69 Страница 70 Страница 71 Страница 72 Страница 73 Страница 74, 75 Страница 76 Страница 77 Страница 78 Страница 79 Страница 80 Страница 81 Страница 82, 83 Страница 84 Страница 85

Поделись с друзьями в социальных сетях:

Описание ГДЗ

Окружающий мир 2 класс

Рабочая тетрадь часть 1, 2

Автор: Плешаков А.А.

2017-2021 год

К списку ответов

ГДЗ к новой рабочей тетради по окружающему миру за 2 класс Плешаков – Партнерский материал

В начальных классах помощь ребенка нужна, по этой дисциплине оказывать её сумеет Решебник окружающий мир 2 класс Плешаков. Это довольно разносторонний предмет лишь с теоретическим содержанием, однако это лишь с первого взгляда. К тому же в нем есть много тематик, которые имеют прикладной характер. К примеру, по этой дисциплине ученики могут слушать лекции преподавателей об основах безопасности жизнедеятельности. К тому же эта наука подготавливает каждого школьника к дальнейшим трудностям направлениям естествознания. К тому же предмет состоит из подготовительных моментов из таких областей знаний, как:

анатомические моменты из биологии;
погодные моменты, которые связаны с физикой;
разные соединения в упрощенных формах из курса химии;
рассказывает о полезности ископаемых.

Всё указанное в ГДЗ показывает, насколько этот предмет полезен для учеников. Её лучше изучать довольно подробно и внимательным образом, важное значение слушать лекцию преподавателей, добросовестно делать домашние задания, активно подзарабатывать на занятиях.

Как проходят этот предмет

Для более углубленной учебы в комплекте с учебником преподаватель использует решебник. Это может помочь учителю сверить уровень усвоения знаний у собственных подопечных. Любые учебные материалы соответствуют правилам и стандартам гособразовательной программы. Рассмотрим некоторые параграфы из учебного издания:

действия при возгорании;
гигиена;
правила ухода за посадками;
наше тело и процессы, которая проходят в нём;
транспорт и классификация по категориям.

Отлично справляться с любыми тематиками и получить ответы на любой вопрос можно с «ГДЗ по окружающему миру».

Онлайн-решебник к рабочей тетради по окружающему миру для второго класса от Плешакова сможет оказаться отличным другом второклассникам

Использование ГДЗ от Илюхи положительным образом сказывается на успеваемости, потому что онлайн-сборник содержит не просто точные ответы на номера упражнений из дидактического материала, но и такие виды пояснений. Сделанные готовые домашние задания больше не будут муторным и нелюбимым делом, с ГДЗ данный процесс окажется на порядок проще и занимает довольно много времени. Ребята сами сумеют отыскать ответы на любые сложные вопросы. В скором времени в дневнике непременно возникают одни пятёрки. Воспользоваться такими решебниками может как ученик, так и преподаватель.

на правах рекламы

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите CTRL+ENTER
Мы будем Вам благодарны!

402081402081

Сейчас читают:

“бессмертных” ячеек Генриетты Лакс | Наука

Клетки Генриетты Лакс сыграли важную роль в разработке вакцины против полиомиелита и использовались в таких научных исследованиях, как клонирование, картирование генов и оплодотворение in vitro . Предоставлено семьей Лакс

Медицинские исследователи используют выращенные в лаборатории человеческие клетки, чтобы изучить тонкости работы клеток и проверить теории о причинах и лечении заболеваний. Нужные им клеточные линии «бессмертны» – они могут расти бесконечно, замораживаться на десятилетия, разделяться на разные партии и совместно использоваться учеными.В 1951 году ученый из больницы Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, создал первую бессмертную линию клеток человека с образцом ткани, взятым у молодой чернокожей женщины с раком шейки матки. Эти клетки, названные клетками HeLa, быстро стали бесценными для медицинских исследований, хотя их донор оставался загадкой на протяжении десятилетий. В своей новой книге «Бессмертная жизнь Генриетты Лакс » журналист Ребекка Склот отслеживает историю источника удивительных клеток HeLa, Генриетты Лакс, и документирует влияние клеточной линии как на современную медицину, так и на семью Лакс.

Кем была Генриетта Лакс?
Она была фермером, выращивающим черный табак, из южной Вирджинии, которая заболела раком шейки матки, когда ей было 30 лет. Врач из Johns Hopkins, не сказав ей, взял кусок ее опухоли и отправил его по коридору ученым, которые пытались вырастить ткани. в культуре десятилетиями безуспешно. Никто не знает почему, но ее клетки никогда не умирали.

Почему ее клетки так важны?
Клетки Генриетты были первыми бессмертными человеческими клетками, выращенными в культуре.Они сыграли важную роль в разработке вакцины против полиомиелита. Они отправились в первые космические миссии, чтобы увидеть, что произойдет с клетками в условиях невесомости. С тех пор многие научные ориентиры использовали ее клетки, включая клонирование, генное картирование и оплодотворение in vitro.

В течение многих лет было много неразберихи относительно источника клеток HeLa. Почему?
Когда камеры были взяты, им было присвоено кодовое имя HeLa по первым двум буквам в генриетте и Лаксе. Сегодня анонимные образцы – очень важная часть исследования клеток.Но в 1950-е врачи не особо беспокоились об этом, поэтому они не очень заботились о ее личности. Когда некоторые представители прессы приблизились к поиску семьи Генриетты, исследователь, который выращивал клетки, придумал псевдоним – Хелен Лейн – чтобы сбить с толку СМИ. В конце концов появились и другие псевдонимы, такие как Хелен Ларсен. Ее настоящее имя не просочилось в мир до 1970-х годов.

Как вы впервые заинтересовались этой историей?
Впервые я узнал о Генриетте в 1988 году.Мне было 16 лет, и я учился на уроке биологии в муниципальном колледже. Все узнают об этих клетках по основам биологии, но что было уникальным в моей ситуации, так это то, что мой учитель действительно знал настоящее имя Генриетты и что она была чернокожей. Но это все, что он знал. В тот момент, когда я услышал о ней, я стал одержим: были ли у нее дети? Что они думают о том, что часть их матери была жива все эти годы после ее смерти? Спустя годы, когда я начал интересоваться писательством, одной из первых историй, которые я вообразил, что я пишу, была ее история.Но только когда я пошел в аспирантуру, я подумал о том, чтобы попытаться разыскать ее семью.

Как вам удалось завоевать доверие семьи Генриетты?
Частично это было из-за того, что я просто не хотел уходить и был полон решимости рассказать историю. Даже на то, чтобы убедить дочь Генриетты, Дебору, поговорить со мной, потребовался почти год. Я знал, что она отчаянно хотела узнать о своей матери. Поэтому, когда я начал проводить собственное исследование, я рассказывал ей все, что нашел.Я поехал в Кловер, штат Вирджиния, где выросла Генриетта, разыскал ее кузенов, затем позвонил Деборе и оставил эти истории о Генриетте на ее автоответчике. Потому что часть того, что я пытался ей передать, заключалась в том, что я ничего не скрывал, чтобы мы могли узнать о ее матери вместе. Через год, наконец, она сказала: «Хорошо, давай займемся этим».

Когда ее семья узнала о камерах Генриетты?
Спустя двадцать пять лет после смерти Генриетты ученый обнаружил, что многие культуры клеток, которые, как считается, происходят из других типов тканей, включая клетки груди и простаты, на самом деле являются клетками HeLa.Оказалось, что клетки HeLa могут плавать на частицах пыли в воздухе, перемещаться на немытых руках и заражать другие культуры. Это стало огромным противоречием. В разгар этого одна группа ученых выследила родственников Генриетты, чтобы взять образцы в надежде, что они смогут использовать ДНК семьи, чтобы составить карту генов Генриетты, чтобы они могли сказать, какие культуры клеток были HeLa, а какие нет, чтобы приступить к устранению проблемы загрязнения.

Итак, однажды постдок позвонил мужу Генриетты.Но у него было третьеклассное образование, и он даже не знал, что такое камера. Телефонный звонок он понял так: «У нас твоя жена. Она жива в лаборатории. Мы изучали ее последние 25 лет. А теперь нам нужно проверить ваших детей, чтобы убедиться, что у них рак ». Что совсем не то, что сказал исследователь. Ученые не знали, что семья ничего не поняла. Однако с этого момента семья оказалась втянутой в этот мир исследований, которого они не понимали, и клетки, в некотором смысле, захватили их жизнь.

Как они это сделали?
Это было наиболее верно для дочери Генриетты. Дебора никогда не знала свою мать; она была младенцем, когда умерла Генриетта. Она всегда хотела знать, кто ее мать, но никто никогда не говорил о Генриетте. Поэтому, когда Дебора узнала, что эта часть ее матери все еще жива, она отчаянно пыталась понять, что это значит: больно ли ее матери, когда ученые вводили в ее клетки вирусы и токсины? Неужели ученые клонировали ее мать? И могут ли эти клетки помочь ученым рассказать ей о ее матери, например о ее любимом цвете и о том, любит ли она танцевать.

Братья Деборы, однако, не особо задумывались о камерах, пока не узнали, что речь идет о деньгах. Клетки HeLa были первыми когда-либо купленными и проданными человеческими биологическими материалами, которые помогли запустить многомиллиардную индустрию. Когда братья Деборы узнали, что люди продавали флаконы с клетками их матери, и что семья не получила из полученных денег, они очень разозлились. Семья Генриетты большую часть жизни прожила в бедности, и многие из них не могут позволить себе медицинскую страховку.Один из ее сыновей был бездомным и жил на улицах Балтимора. Таким образом, семья начала кампанию, чтобы получить часть того, что, по их мнению, они должны были материально. Таким образом он поглотил их жизни.

Какие уроки можно извлечь из этой книги?
Для ученых один из уроков заключается в том, что за каждым биологическим образцом, используемым в лаборатории, стоят люди. Сегодня так много науки вращается вокруг использования каких-либо человеческих биологических тканей. Для ученых клетки часто похожи на трубочки или дрозофилы – это просто неодушевленные инструменты, которые всегда есть в лаборатории.Люди, стоящие за этими образцами, часто имеют свои собственные мысли и чувства по поводу того, что должно произойти с их тканями, но их обычно не учитывают.

А для всех остальных?
Историю о клетках HeLa и о том, что произошло с Генриеттой, часто называют примером того, как белый ученый-расист делает что-то злонамеренное по отношению к чернокожей женщине. Но это не совсем так. Реальная история намного тоньше и сложнее. Что верно в отношении науки, так это то, что за ней стоят люди, и иногда даже при самых лучших побуждениях что-то идет не так.

Одна из вещей, которую я не хочу, чтобы люди извлекали из истории, – это идея о том, что культура тканей – это плохо. Сегодня так много медицины зависит от культуры тканей. Тесты на ВИЧ, многие базовые лекарства, все наши вакцины – у нас не было бы ничего этого, если бы не ученые, собирающие клетки у людей и выращивающие их. И потребность в этих клетках будет расти, а не меньше. Вместо того, чтобы говорить, что мы не хотим, чтобы это произошло, нам просто нужно посмотреть, как это может случиться так, чтобы все были в порядке.

Афроамериканская история Биология Научные инновации Вакцина Женщины в науке

История клетки: открытие клетки

Хотя внешне они очень разные, внутри слон, подсолнух и амеба состоят из одних и тех же строительных блоков.От отдельных клеток, составляющих самые основные организмы, до триллионов клеток, составляющих сложную структуру человеческого тела, каждое живое существо на Земле состоит из клеток. Эта идея, часть теории клетки, является одним из центральных элементов биологии. Теория клеток также утверждает, что клетки являются основной функциональной единицей живых организмов и что все клетки происходят из других клеток. Хотя сегодня это знание является основополагающим, ученые не всегда знали о клетках.

Открытие клетки было бы невозможным, если бы не достижения микроскопа.Заинтересованный в изучении микроскопического мира ученый Роберт Гук в 1665 году улучшил конструкцию существующего составного микроскопа. В его микроскопе использовались три линзы и светильник, которые освещали и увеличивали образцы. Эти достижения позволили Гуку увидеть нечто удивительное, когда он поместил кусок пробки под микроскоп. Гук подробно описал свои наблюдения за этим крошечным и ранее невидимым миром в своей книге Micrographia . Для него пробка выглядела так, как если бы она была сделана из крошечных пор, которые он стал называть «клетками», потому что они напоминали ему кельи в монастыре.

Наблюдая за клетками пробки, Гук отметил в Micrographia , что «я мог очень ясно представить, что она вся перфорированная и пористая, как медовый гребешок, но поры в ней нерегулярные… эти поры или клетки… действительно были первыми микроскопическими порами, которые я когда-либо видел, и, возможно, когда-либо видел, потому что я не встречал ни одного Писателя или Человека, которые упоминали бы о них до этого… »

Вскоре после открытия Гука голландский ученый Антони ван Левенгук обнаружил другие скрытые, крохотные организмы – бактерии и простейшие.Неудивительно, что ван Левенгук сделал такое открытие. Он был мастером в изготовлении микроскопов и усовершенствовал конструкцию простого микроскопа (у которого была только одна линза), что позволило ему увеличивать объект примерно в двести – триста раз от его первоначального размера. В эти микроскопы ван Левенгук увидел бактерии и простейшие, но он назвал этих крошечных существ «анималкулами».

Ван Левенгук был очарован. Он был первым, кто наблюдал и описывал сперматозоиды в 1677 году.Он даже взглянул на бляшку между зубами под микроскопом. В письме в Королевское общество он писал: «Тогда я почти всегда с большим удивлением видел, что в упомянутом вопросе было много очень маленьких живых животных, которые очень мило двигались».

В девятнадцатом веке биологи начали более пристально изучать ткани животных и растений, совершенствуя клеточную теорию. Ученые легко могли сказать, что растения полностью состоят из клеток благодаря их клеточной стенке.Однако это было не так очевидно для клеток животных, у которых отсутствует клеточная стенка. Многие ученые считали, что животные состоят из «шариков».

Немецкие ученые Теодор Шванн и Маттиас Шлейден изучали клетки животных и растений соответственно. Эти ученые определили ключевые различия между двумя типами клеток и выдвинули идею о том, что клетки являются фундаментальными единицами как растений, так и животных.

Однако Шванн и Шлейден неправильно поняли, как растут клетки.Шлейден считал, что клетки «засеваются» ядром и растут оттуда. Точно так же Шванн утверждал, что клетки животных «кристаллизовались» из материала между другими клетками. В конце концов, другие ученые начали открывать правду. Еще одна часть головоломки клеточной теории была определена Рудольфом Вирховым в 1855 году, который заявил, что все клетки генерируются существующими клетками.

На рубеже веков внимание начало смещаться в сторону цитогенетики, целью которой было связать изучение клеток с изучением генетики.В 1880-х годах Уолтер Саттон и Теодор Бовери были ответственны за определение хромосомы как центра наследственности, навсегда связав генетику и цитологию. Более поздние открытия еще больше подтвердили и укрепили роль клетки в наследственности, например, исследования Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика по структуре ДНК.

Открытие клетки продолжало оказывать влияние на науку сто лет спустя, с открытием стволовых клеток, недифференцированных клеток, которые еще не превратились в более специализированные клетки.Ученые начали получать эмбриональные стволовые клетки от мышей в 1980-х, а в 1998 году Джеймс Томсон выделил человеческие эмбриональные стволовые клетки и разработал клеточные линии. Затем его работа была опубликована в статье в журнале Science . Позже было обнаружено, что взрослые ткани, обычно кожа, могут быть перепрограммированы в стволовые клетки и затем образовывать другие типы клеток. Эти клетки известны как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Стволовые клетки сейчас используются для лечения многих заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезни сердца.

Открытие клетки оказало гораздо большее влияние на науку, чем Гук мог когда-либо мечтать в 1665 году. Помимо того, что мы получили фундаментальное понимание строительных блоков всех живых организмов, открытие клетки привело к прогрессу в области науки и техники. медицинские технологии и лечение. Сегодня ученые работают над персонализированной медициной, которая позволит нам выращивать стволовые клетки из наших собственных клеток, а затем использовать их для понимания процессов болезни. Все это и многое другое выросло из одного наблюдения клетки в пробке.

Как самые большие в мире карты мозга могут изменить нейробиологию

Представьте, что вы смотрите на Землю из космоса и можете слышать, что люди говорят друг другу. Вот как сложно понять, как работает мозг.

Увеличьте масштаб в миллион раз на морщинистой поверхности органа, и вы увидите калейдоскоп клеток разной формы и размера, которые ответвляются и тянутся друг к другу. Увеличьте еще в 100000 раз, и вы увидите внутреннюю работу клеток – крошечные структуры в каждой из них, точки соприкосновения между ними и дальние связи между областями мозга.

Ученые создали подобные карты для мозга червя ¹ и мухи ², а также для крошечных частей мозга мыши ³ и человека ⁴. Но эти графики – только начало. Чтобы по-настоящему понять, как работает мозг, нейробиологам также необходимо знать, как каждый из примерно 1000 типов клеток, которые, как считается, существуют в мозге, разговаривают друг с другом на своих различных электрических диалектах. Имея такую полную карту с мелкими контурами, они действительно могли бы начать объяснять сети, которые определяют то, как мы думаем и ведем себя.

Такие карты появляются, в том числе в серии статей, опубликованных на этой неделе, в которых каталогизируются типы клеток в головном мозге. Результаты поступают благодаря усилиям правительства по пониманию и сдерживанию растущего бремени заболеваний головного мозга у их стареющего населения. Эти проекты, начатые за последнее десятилетие, нацелены на систематическое построение схемы связей мозга и каталогизацию его типов клеток и их физиологических свойств.

Это обременительное мероприятие. «Но знание всех типов клеток мозга, того, как они связаны друг с другом и как они взаимодействуют, откроет совершенно новый набор методов лечения, которые мы даже не можем себе представить сегодня», – говорит Джош Гордон, директор Национального института США Психическое здоровье (NIMH) в Бетесде, штат Мэриленд.

Крупнейшие проекты начались в 2013 году, когда правительство США и Европейская комиссия предприняли «космические» попытки предоставить исследователям услуги, которые помогут взломать код мозга млекопитающих. Каждый из них вложил огромные ресурсы в крупномасштабные систематические программы с разными целями. Усилия США, стоимость которых до 2027 года оценивается в 6,6 млрд долларов США, были сосредоточены на разработке и применении новых картографических технологий в рамках инициативы BRAIN (Исследование мозга посредством продвижения инновационных нейротехнологий) (см. «Большие бюджеты мозга»).Европейская комиссия и ее партнерские организации потратили 607 миллионов евро (703 миллиона долларов) на проект Human Brain Project (HBP), который направлен в основном на создание симуляций схем мозга и использование этих моделей в качестве платформы для экспериментов.

Источники: US BRAIN Initiative / HBP / H. Okano et al. Нейрон 92 , 582–590 (2016).

Вдохновленный этими усилиями, которые первоначально были сосредоточены на мышах, в 2014 году Япония запустила свой проект Brain / MINDS (Составление карты мозга с помощью интегрированных нейротехнологий для изучения заболеваний), большая часть которого связана с картированием нейронных сетей в мозге мартышки.С тех пор другие страны, включая Канаду, Австралию, Южную Корею и Китай, запустили или пообещали запустить щедрые программы изучения мозга с более распределенными целями.

Эти незавершенные работы уже генерируют колоссальные – и разнообразные – наборы данных, все из которых будут открыты для сообщества. Например, в декабре 2020 года HBP запустила свою платформу EBRAINS для обеспечения доступа к наборам данных в различных масштабах, цифровым инструментам для их анализа и ресурсам для проведения экспериментов (https: // ebrains.ЕС).

Одно из крупнейших и наиболее финансируемых проектов, финансируемое Инициативой BRAIN, представляет собой гигантский каталог типов клеток, созданный сетью переписи клеток BRAIN Initiative (BICCN), консорциумом из 26 команд исследовательских институтов США. В каталоге описано, сколько существует различных типов клеток мозга, в каких пропорциях они существуют и как они расположены в пространстве.

«Понимание мозга требует знания его основных элементов и того, как они устроены», – говорит член BICCN Джош Хуанг, нейробиолог из Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина.«Это наша отправная точка для выяснения того, как устроена и функционирует нейронная цепь, и, в конечном итоге, для понимания сложного поведения, которое эти схемы вызывают».

BICCN публикует транш из 17 статей в номере Nature 7 октября; несколько других статей уже были опубликованы в портфолио Nature. Консорциум нанес на карту типы клеток примерно в 1% мозга мышей и имеет некоторые предварительные данные о мозге приматов, включая человека. К 2023 году планируется завершить весь мозг мыши.Карты уже намекают на некоторые небольшие различия между видами, которые могут помочь объяснить нашу восприимчивость к некоторым специфическим для человека состояниям, таким как болезнь Альцгеймера.

Нейробиологи особенно рады тому, что BICCN создает инструменты, нацеленные на определенные типы клеток и цепи, имеющие отношение к заболеванию, которые помогут проверить гипотезы о функции мозга и разработать методы лечения.

Каталог клеток – это столь необходимый пробный камень, – говорит нейробиолог Кристоф Кох, главный научный сотрудник программы MindScope в Институте исследований мозга Аллена в Сиэтле, штат Вашингтон.«Ничто в химии не имеет смысла без периодической таблицы, и ничто не имеет смысла в понимании мозга без понимания существования и функции типов клеток».

Охотник за типами

Более века назад испанский нейробиолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль первым показал, сколько различных типов клеток содержится в мозге млекопитающих. Он окрашивал нейроны, чтобы их можно было увидеть под микроскопом, а затем делал точные и красивые рисунки их форм.Среди нескольких десятков типов, которые он обнаружил, некоторые имели отростки – или аксоны, – которые выходили из тел пятнистых клеток, как ноги пауков, на большие расстояния. У некоторых были короткие аксоны; другие больше походили на звезд. Он пришел к выводу, что, поскольку аксоны каждой клетки были очень близки к клеточным телам других, они, вероятно, передавали информацию. За свои открытия он получил Нобелевскую премию 1906 года по физиологии и медицине.

Нейрон Пуркинье из мозжечка человека, обнаруженный и нарисованный испанским нейробиологом Сантьяго Рамоном-и-Кахалем примерно в 1900 году.Предоставлено: Сантьяго Рамон-и-Кахаль / Институт Кахала (CSIC), Мадрид

С тех пор большинство исследований типов клеток сосредоточено на коре головного мозга, которая контролирует многие из более сложных форм поведения животных. За последние три десятилетия нейробиологи выяснили, что существует три основных класса клеток коры головного мозга, клоны которых можно проследить до разных стадий развития. К ним относятся два класса нейронов – тормозные и возбуждающие. Оба передают электрические импульсы, но первый подавляет активность нейронов-партнеров, а другой возбуждает ее.Третий класс включает огромное количество ненейронных клеток, которые поддерживают и защищают нейроны.

На протяжении десятилетий нейробиологи использовали все подходящие новые технологии, которые появлялись на их пути, чтобы уточнить определение того, что составляет отдельный тип клеток в этих классах. Исследователи поняли, что клетки, которые внешне выглядят одинаково, могут быть разными типами клеток, в зависимости от их связей с другими клетками или областями мозга или их электрических свойств.

В то же время исследователи собирали данные о том, как нейроны соединяются в сети и каковы их свойства.(Когда HBP был запущен, он был сосредоточен на создании алгоритмов и вычислительной мощности, чтобы помочь исследователям моделировать, как эти сети могут функционировать вместе.)

С 1990-х годов исследователи начали изучать активность генов в различных типах клеток и то, как их экспрессия отражается. их свойства.

В 2006 году Институт Аллена создал атлас экспрессии генов, показывающий, где в мозге мыши экспрессируется каждый из примерно 21 000 генов. Примерно 50 сотрудников потребовалось 3 года, чтобы создать Атлас мозга Аллена по одному гену, и его ценность была немедленно признана сообществом нейробиологов.Он регулярно обновляется и продолжает широко использоваться в качестве справочного материала, помогая ученым определить, где выражается интересующий их ген, или изучить роль конкретного гена в заболевании.

Тем не менее, сообщество хотело большего. «Мы хотели видеть каждый ген, который экспрессируется в каждой клетке одновременно», – говорит Хункуи Цзэн, директор Института исследований мозга Аллена. Различные паттерны экспрессии генов в отдельных клетках позволят исследователям определить, к какому типу клеток они принадлежат – амбициозная задача, поскольку мозг мыши содержит более 100 миллионов клеток, две трети из которых – нейроны.(Человеческий мозг на три порядка больше, в нем более 170 миллиардов клеток, половина из которых – нейроны.)

Технология, изменившая правила игры, появившаяся в середине 2000-х годов, обещала помочь в достижении этой цели. Ученые разработали способ секвенирования РНК в отдельных клетках, метод, который изменил все области биологии за последнее десятилетие. Транскриптом клетки – РНК, которая представляет собой считывание всех ее генов, кодирующих белок, – является индикатором того, какие белки вырабатывает клетка в данный момент времени.

В 2017 году Инициатива BRAIN решила профинансировать сеть лабораторий, в том числе Институт Аллена в качестве важного участника, чтобы использовать этот метод и другие, даже более новые, технологии для картирования и характеристики типов клеток во всем мозге (см. Методы отображения »). Два года спустя ученые BICCN были готовы приступить к своей работе.

Источник: исх. 5

Безумие последовательности

Для своего пилотного проекта исследователи выбрали скромную цель: небольшой уголок мозга мыши, известный как моторная кора, которая обрабатывает информацию о планировании и выполнении движений.Моторная кора имеет однозначные аналоги у всех млекопитающих, что позволяет сравнивать результаты, полученные на мышах, людях и других видах. Они измерили содержание РНК в более чем 1,1 миллиона отдельных клеток и проанализировали, как она сгруппирована ⁵. На это ушло около десяти ученых BICCN всего за три месяца.

Они обнаружили 56 отдельных кластеров, каждый из которых, как считается, представляет разные типы ячеек. По словам Эд Лейна из Института Аллена, один большой вопрос заключается в том, совпадает ли генетическая классификация клетки со всем остальным, что она делает, включая то, как она срабатывает, какую форму она имеет и куда она проецируется.

Пока что, похоже, совпадают, говорит он. Лейн руководил параллельным проектом BICCN, в ходе которого анализировалась свежая ткань мозга, удаленная у человека во время операции по поводу рака мозга, с использованием особенно мощного метода, называемого patch-seq, который позволяет выполнять три различных типа измерений на одной клетке. В этом методе используется специальная стеклянная пипетка, которая прижимается к мембране клетки, регистрирует ее электрическую активность, вводит краситель в клетку, чтобы можно было визуализировать ее анатомию, а затем высасывает содержимое клетки для анализа транскриптома.

Команда показала, что клетки с общим транскриптомным паттерном также обладали такой же отличной формой и паттернами активации ⁶. «Это указывает на то, что транскриптомика может служить розеттским камнем для интерпретации клеточного разнообразия и прогнозирования клеточных свойств», – говорит Лейн.

Ученые, не входящие в коллаборацию, уже вдохновились результатами, в частности открытием того факта, что нейроны одного класса могут сильно отличаться друг от друга.

Два года назад нейробиолог Энн Черчленд из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе начала разрабатывать серию экспериментов на мышах, чтобы выяснить, имеет ли значение это разнообразие в возбуждающих нейронах.Ее ранние результаты, которые не подвергались экспертной оценке ⁷, предполагают, что это могло быть: разные возбуждающие нейроны срабатывают в разное время, когда мыши выполняют задание на слушание. «Мы находимся на действительно интересном этапе», – говорит она.

Большие мозги

На следующем этапе переписи ячеек команды больше сосредоточатся на больших мозгах. Некоторые из этих работ уже начались. Секвенирование РНК мозга мартышек и человека после смерти выявило удивительную согласованность типов клеток у разных видов ⁶.Чем же тогда объясняются заметно превосходящие когнитивные способности людей?

«Главный вывод из этих исследований заключается в том, что общий план типов клеток сохраняется у разных видов», – говорит Лейн. «Тем не менее, вы можете найти свидетельства весьма значительной специализации видов, даже если они являются всего лишь вариантами темы». Транскриптомные исследования BICCN показывают большее разнообразие типов клеток в мозге человека, чем в мозге мыши, особенно в нейронах, которые развились совсем недавно.Один из них соответствует типу нейрона, который, как известно, избирательно истощается при болезни Альцгеймера ⁸.

Проекты по всему миру каталогизируют нейроны, такие как эти клетки, из коры головного мозга мыши. Фото: X. Wang et al ./ Cell Reports

Кроме того, соотношение различных типов клеток варьируется у людей, мартышек и мышей. «Эти свойства могут помочь нам лучше понять специфические для человека заболевания», – говорит Лейн.

Лейн в настоящее время выполняет транскриптомный анализ 100 вскрытых мозгов людей, у которых на момент смерти была болезнь Альцгеймера.По его словам, сравнение этих карт конкретных заболеваний с эталонными картами из BICCN позволит более систематически выявить наиболее уязвимые из наших клеток.

Еще одно различие, выявленное в исследованиях BICCN, – это большой сдвиг в балансе возбуждающих и тормозных нейронов в коре между мышами, мартышками и людьми. Соотношение составляет 2: 1 у людей по сравнению с 3: 1 у мартышек и 5: 1 у мышей ⁶. «Это удивительное и довольно загадочное открытие», – отмечает Лейн. «Эти кумулятивные различия могут привести к глубоким изменениям в организации и функционировании коры головного мозга человека», – говорит он.

То, что делает человеческий мозг особенным, сводится к различиям в клеточном разнообразии, пропорциях типов клеток, структуре мозга и, возможно, многому другому, – говорит нейробиолог Джон Нгаи, возглавляющий US BRAIN Initiative в Бетесде, штат Мэриленд. . «На этот извечный вопрос нет простого ответа».

От карт к медицине

Одним из следующих шагов для Инициативы BRAIN, говорит Нгаи, будет создание инструментов, которые избирательно нацелены на определенные типы клеток в цепях, связанных с заболеванием, и доставляют терапевтические молекулы, которые могут настраивать эти цепи или вниз.

Метод таргетинга, который особенно волнует исследователей, основан на обнаружении BICCN коротких фрагментов ДНК, уникальных для отдельных типов клеток ⁹. Эти короткие последовательности могут служить маркерами для этих типов клеток, что позволяет исследователям создавать линии мышей, в которых они могут нацеливаться на различные клетки и манипулировать их активностью ¹⁰ – и, следовательно, активностью связанных цепей. От этого выиграют и фундаментальная наука, и медицина.«Возможность нацеливаться на каждую клетку мозга станет отличной поддержкой для фундаментальных исследований», – говорит Эдвард Мозер из Института системной нейробиологии Кавли в Тронхейме, Норвегия, получивший Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2014 года за свою работу в области навигации. в мозгу.

Нейроны в слое 2/3 неокортекса человека, демонстрирующие древовидные ветви, называемые дендритами. Фото: Альберт Гидон и Мэтью Ларкум, Берлинский университет имени Гумбольдта; Феликс Болдуан и Имре Вида, Шарите – Университет медицины Берлина

Эти инструменты также будут «чрезвычайно важны» для генной терапии, лечения, которое заменяет отсутствующий или сломанный ген, говорит Ботонд Роска из Института молекулярной и клинической офтальмологии в Базеле, Швейцария.Роска тестирует первую в мире оптогенетическую терапию, при которой светочувствительные белки вставляются в нейроны сетчатки у людей с определенным типом слепоты. Он говорит, что ему потребовалось 19 лет от принятия решения по определению подходящих клеток в сетчатке до публикации успешного лечения первого человека ¹¹ в мае. По его словам, в будущем деятельность BICCN ускорит исследования для ученых, работающих над другими областями мозга.

Разработчикам лекарств для психиатрических и неврологических состояний необходимо учитывать тип клеток, но до сих пор это было невозможно, говорит Гордон.«Прямо сейчас мы бросаем лекарства во все клетки сразу, не зная, на какие клетки они влияют – вот почему многие из наших методов лечения в психиатрии и неврологии имеют серьезные побочные эффекты».

Уменьшение масштаба

Знать части мозга – это одно. Другое дело – знать, как они работают вместе. Некоторые из крупных мозговых проектов вместе с несколькими независимыми исследовательскими группами по всему миру разрабатывают пространственную организацию типов клеток и их связей – известных как коннектомы – для многих видов, включая мышей и людей.

Для этого ученые окрашивают мозг, а затем разрезают его на ультратонкие слои, изображения которых фиксируются с помощью электронного микроскопа. Затем они складывают изображения вместе и используют искусственный интеллект для отслеживания трехмерного пути каждой ячейки. Разрешение настолько хорошее, что обнажает каждый синапс – крошечные структуры клеточной мембраны, которые создают химические связи с другими клетками.

Ученые из исследовательского кампуса Джанелия в Эшберне, Вирджиния, планируют завершить создание коннектома плодовых мух в следующем году.Масштаб усилий, необходимых для более крупных видов, означает, что дальнейшие полные коннектомы будут на годы, если не десятилетия, от нас. BICCN планирует создать трехмерную анатомическую карту всего мозга мыши с помощью электронной микроскопии высокого разрешения, обеспечивающей миллиардное увеличение, необходимое для того, чтобы увидеть внутреннюю работу клеток. Ученые, работающие над проектом Japan Brain / MINDS Project, отслеживают коннектом мартышек, и несколько групп, не участвующих в финансируемых государством проектах большого мозга, в том числе три из различных институтов Немецкого общества Макса Планка, работают над коннектомами других крупных млекопитающих.

Текущие усилия ограничены вычислительной мощностью, необходимой для восстановления даже мельчайших пятнышек ткани мозга. Но эти небольшие объемы коннектома по-прежнему полезны, – говорит Мориц Хельмштадтер, директор Института исследований мозга им. Макса Планка во Франкфурте, Германия, потому что «мы можем начать задавать захватывающие вопросы о том, как наши цепи формируются нашим индивидуальным опытом или эволюцией. предрасположенность ».

Мозговые барьеры

Большинство нейробиологов считают, что масштабные картографические проекты являются ключом к будущему этой области, но некоторые остаются осторожными.Нейрофизиолог Тони Мовшон из Нью-Йоркского университета скептически относится к тому, что подробные знания о типах клеток и коннектомах могут быть незамедлительно полезными. «Мы уже знали некоторые типы клеток по морфологии и другим классификациям до того, как кто-либо проводил транскриптомный анализ, и мы все еще полностью в море», – говорит он. «Знание того, что существует больше генетически различных типов, не будет очень полезным в ближайшем будущем для понимания того, как работает схема».

Но инструменты, которые позволяют помечать определенные типы клеток или манипулировать ими, будут «потрясающими», – говорит он.«Мы бы узнали гораздо больше, если бы знали больше о ячейках, из которых мы ведем запись».

Мовшон также скептически относился к проекту «Геном человека» (HGP), когда он был запущен в 1990 году, но, опять же, по его словам, побочные эффекты от проекта, включая инструменты, которые позволили провести переписи клеток, были преобразующими. .

Ученые видят много других параллелей между BICCN и усилиями HGP с точки зрения научного понимания, а также исследовательских инструментов. Когда в 2001 году был завершен черновой вариант генома человека, исследователи поняли, что у людей не намного больше генов, чем у мышей.Они обнаружили, что для понимания того, как работает система, им нужно нечто большее, чем просто базовый каталог деталей. Им требовались дополнительные слои информации о том, как и когда экспрессируются гены, и как гены влияют друг на друга и взаимодействуют с окружающей средой.

Задача аналогична для BICCN, но ее масштабы в конечном итоге будут меньше, чем у HGP, говорит Хуанг. «Геном – это всего лишь один тип информации, цепочка нуклеотидов; Атлас типов ячеек – это много разных типов информации.

По мере того как поток данных переписи клеток продолжается, исследователи работают над способами объединения информации в «общую систему координат» – своего рода эталонный мозг для определенного вида. Таким образом, из одного места можно извлечь несколько типов информации.

Платформа EBRAINS HBP создает свою собственную общую систему координат. По словам Вима Вандуффеля, нейрофизиолога из Католического университета Лёвена в Бельгии, это огромная, но важная вычислительная задача – связать разные типы биологической информации вместе в одном пространстве, чтобы можно было сравнивать исследования между видами и, в конечном итоге, между ними. является частью усилий HBP.«Общие рамки служат точками привязки», – говорит он.

HBP и BICCN обсуждают, как связать свои данные вместе. «BICCN работает снизу вверх, а мы – сверху вниз, – говорит Катрин Амунтс, нейробиолог из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе, Германия, и директор по научным исследованиям HBP.

Конечная цель – построить обсерваторию, которая сможет объединить данные всех этих проектов в одну большую единую картину. Четыре года назад, имея это в виду, исследователи проектов большого мозга собрались вместе, чтобы создать Международную инициативу по мозгу, свободную организацию, основная задача которой – помочь нейробиологам найти способы объединить и проанализировать свои данные.

«На далеком горизонте лежит перспектива взлома мозговых цепей для лечения мозговых расстройств», – говорит Кох.

«Мозг – самая сложная часть высокоактивной материи во Вселенной», – говорит он. «Нет волшебной пули, чтобы понять, как это работает, но наличие базового оборудования приведет к механистическому пониманию его схем».

Клетки мозга, которые помогают животным ориентироваться в трехмерном пространстве

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Добро пожаловать обратно в подкаст Nature. На этой неделе отображаем, как навигационные нейроны работают в 3D…

Ведущий: Ник Петрич Хоу

И ткани, которые переключаются между жесткостью и гибкостью. Я Ник Петрич Хау.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

А я Бенджамин Томпсон.

[Jingle]

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Переход от пункта А к пункту Б – сложный процесс. Чтобы узнать, где вы находитесь, и понять, куда вы собираетесь, требуется множество различных типов клеток мозга.Многое из того, что мы знаем о навигации на неврологическом уровне, получено в результате исследований на крысах, когда мы наблюдали, какие нейроны загораются, когда животное движется в пространстве. Но у этого есть недостаток, так как многие из этих исследований были проведены в 2D, когда изучалась крыса, бегающая по плоской поверхности. Но, как мы знаем, мир – трехмерное место, и в жизни бывают взлеты и падения.

Опрашиваемый: Начум Улановский

Конечно, разные животные имеют разную степень трехмерности в своих движениях.Есть животные, которые летают или плавают, такие как летучие мыши, рыбы, дельфины, киты и так далее, и они действительно перемещаются строго в трехмерном пространстве.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Это Нахум Улановский из Института науки Вейцмана в Израиле. На этой неделе в журнале Nature он и его коллеги опубликовали статью о том, как одна конкретная группа нейронов активируется в трехмерном пространстве, чтобы помочь животному определить, где оно находится. В частности, Начум изучал ячейки сетки, которые довольно хорошо понимаются в 2D-мире.

Опрашиваемый: Начум Улановский

Сеточные клетки – это нейроны, которые активируются всякий раз, когда животное, обычно крысы, пересекает одно из нескольких мест в комнате. Нейрон может быть активирован в одном месте, или во втором, или в третьем, или в четвертом, и если вы посмотрите, как эти места расположены в пространстве, окажется, что они образуют гексагональную решетку, очень похожую на соты.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Итак, определенные ячейки сетки срабатывают в нескольких определенных местах в пространстве, образуя этот регулярный повторяющийся шестиугольный узор или решетку, которая, как считается, помогает животным оценивать расстояния и знать, где они находятся.Но что происходит, когда вы переходите от 2D к 3D? Как будет выглядеть схема срабатывания ячеек сетки? Будет ли это много шестиугольных слоев, один поверх другого, образующих общую трехмерную шестиугольную структуру? Что ж, это давний вопрос в неврологии, и Нахум хотел выяснить.

Опрашиваемый: Нахум Улановский

И на самом деле, были теоретические предсказания того, что можно было бы ожидать в этой ситуации, потому что эта шестиугольная решетка на двумерной поверхности, это лучшая упаковка кругов на плоскости.И мы хотели посмотреть, существует ли эта прекрасная геометрия также в трехмерном пространстве. И чтобы ответить на этот вопрос, мы взяли своего рода самый экстремальный трехмерный навигатор среди млекопитающих – летучую мышь.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Нахум уже некоторое время использует летучих мышей – в частности, египетских фруктовых летучих мышей – в своих исследованиях, и в этой работе поощрял их летать по большой комнате, когда он записывал, где и когда ячейки сетки уволенный.

Опрашиваемый: Начум Улановский

Мы разместили от 6 до 11 маленьких сфер, на которые они могут приземлиться и получить маленькие кусочки бананов, и они были на разной высоте по всему периметру. комната. Это побудило бы их летать в трехмерном пространстве, и мы регистрировали нейронную активность, используя эту разработанную нами беспроводную электрофизиологическую систему, этот нейронный регистратор, который позволяет записывать нейроны мозга и сохранять данные на борту животных.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Итак, записав, где в трехмерном пространстве сработали ячейки сетки летучих мышей, Нахум и его коллеги могли посмотреть, какой узор происходил в комнате. Обнаружили ли они узор гексагональной решетки, столь хорошо выраженный в 2D?

Опрашиваемый: Начум Улановский

Если коротко, то мы его не нашли. Мы не нашли ни одного нейрона, который бы показательно и убедительно демонстрировал гексагональную решетку.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Итак, они не нашли теоретической закономерности.

Опрашиваемый: Начум Улановский

Это то, что мы ожидали получить и что искали более двух лет, и это исследование заняло много лет отчасти потому, что потребовалось несколько лет, чтобы понять, что мы как бы ищем и ищем и ищем, но не находим этого, и ладно, теперь нам нужно, так сказать, пересчитать наши ориентиры и переосмыслить то, что мы ищем.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Но после долгой ломки головы и некоторого сложного математического моделирования команда обнаружила, что, хотя этого регулярного повторяющегося паттерна, которого ожидали, может и не быть, срабатывание ячеек сетки не было случайным. или.

Опрашиваемый: Начум Улановский

Мы рассмотрели локальные расстояния между ближайшими огневыми полями и ближайшими полями сетки. Итак, для каждого из них я могу спросить, кто является тремя ближайшими соседними сферами, и я могу посмотреть на эти три расстояния, а затем найти следующее поле, эти три ближайших расстояния и так далее, а затем, когда мы обнаружили, что во многих из этих ячеек между соседними полями было фиксированное расстояние или характерное локальное расстояние.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Вместо очень упорядоченного общего состояния с идеальной гексагональной решеткой, команда нашла полуупорядоченную организацию. Существовали очаги местного порядка, где места, которые активировали нейроны, были близки к другим, и эти места всегда были разделены фиксированным расстоянием. Но, конечно, возникает вопрос: почему существует один шаблон для срабатывания ячеек сетки в 2D, а другой – в 3D? Ну, Начум предполагает, что они на самом деле являются частью одной системы, и ключевую роль играют фиксированные расстояния между точками срабатывания ячеек сетки.

Опрашиваемый: Начум Улановский

Наши результаты утверждают, что структура гексагональной решетки является вторичным свойством, но более фундаментальным является то, что на самом деле близлежащие поля имеют фиксированное расстояние друг от друга, и если оно у вас есть, то на два размеров вы автоматически получите шестиугольную решетку, а в трех измерениях вы получите эту полуупорядоченную вещь. Таким образом, это как бы делает акцент, так сказать, не на гексагональной решетке в двух измерениях, а на фиксированных расстояниях в двух измерениях.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Итак, после долгих размышлений, кажется, что исследователи теперь лучше понимают, как срабатывают ячейки сетки в трехмерном пространстве. Но, конечно, это всего лишь одно животное, летучая мышь и одна конкретная экспериментальная установка. Еще одна статья, опубликованная сегодня в журнале Nature Neuroscience , рассматривала крыс, способных лазать в трехмерной среде, и показала другую модель активности, хотя и не шестиугольную, так что еще многое предстоит узнать о том, как все это работает.Тем не менее, Нахум говорит, что его открытие может означать, что исследователям придется немного переосмыслить, когда дело доходит до разработки механизмов работы навигации. Гексагональной системе было придано большое значение для активности ячеек сетки, которая может отличаться от того, что происходит на самом деле.

Опрашиваемый: Нахум Улановский

Потребуется довольно много работы, чтобы создать модель, которая, с одной стороны, совместима с идеальными красивыми шестиугольными решетками в 2D, но, с другой стороны, может производить эти полуорганизованные или локальные организованные поля в 3D.Так что это серьезная проблема для данной области, и она бросает вызов некоторым существующим механистическим моделям возникновения ячеек сетки.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Это был Нахум Улановский из Института науки Вейцмана в Израиле. Мы разместим ссылку на его новую статью в примечаниях к выставке.

Хост: Nick Petrić Howe

В ближайшее время мы услышим о так называемых «настраиваемых» структурах, которые могут изменять свойства по команде. Но перед этим настало время для основных моментов исследования с Ноа Бейкером.

[Jingle]

Ной Бейкер

Ядовитые лягушки-дротики засыпают свое тело одними из самых смертоносных токсинов в животном мире, но что мешает им отравиться? Ответ может лежать в «токсичных губках». Ядовитый батрахотоксин, содержащийся в ядовитых лягушках-дротиках, убивает, выводя из строя белки, встроенные в мембраны нервных клеток. Ученые давно выдвинули гипотезу о том, что животные, нагруженные батрахотоксином, такие как лягушки-дротики или некоторые птицы, развили мутантные мембранные белки, с которыми батрахотоксин не может связываться.Но новый анализ не обнаружил таких мутаций у золотой ядовитой лягушки. Фактически, исследователи показали, что выращенные в неволе золотые ядовитые лягушки действительно имеют мембранные белки, чувствительные к батрахотоксину, но не поддаются воздействию токсина. Ученые предполагают, что животные выделяют соединение с помощью «токсиновой губки» – типа белка, который всасывает токсин, прежде чем он сможет повредить мембраны. Для батрахотоксина такой белок не был идентифицирован, но команда действительно показала, что губчатый белок, обнаруженный в американской лягушке-быке, может впитывать аналогичный токсин и обеспечивать защиту в процессе.Подробнее читайте в журнале «» Журнал общей физиологии .

[Jingle]

Ной Бейкер

Палеонтологи нашли самый старый известный монетный двор – нет, не освежающий дыхание, а денежный. Это место, которое было обнаружено на территории нынешней китайской провинции Хэнань, являлось частью литейного завода по производству бронзы, построенного примерно в 780 году до нашей эры. Сначала на предприятии производили в основном оружие и предметы, используемые в ритуалах, но обнаруженные на этом месте формы показали, что в какой-то момент здесь также начали обрабатывать большие монеты в форме лопаты, которые использовались в качестве валюты с седьмого по третий век. До н.э. в Китае.Радиоуглеродное датирование обугленных семян проса в одном из карьеров показало, что чеканка началась между 640 и 550 гг. До н.э., раньше всех других известных действующих монетных дворов. Некоторые из найденных форм также не использовались, что говорит о том, что весь процесс чеканки, от изготовления форм до отливки монет, происходил на этом месте. Подробнее читайте в Античность.

[Jingle]

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Следующим шагом на шоу я искал материал, который может быть жестким или гибким.Одежда – это здорово, но что, если, помимо стиля, комфорта и определенного je ne sais quois, они могут дать вам преимущество? Представьте, например, что вы пытаетесь поднять тяжелый предмет. Разве не было бы здорово получить поддержку от ваших брюк?

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Если вы думаете о складских рабочих, которым приходится поднимать тяжелый вес в течение длительных периодов времени, вы можете подумать о создании пригодных для носки тканей, которые могут быть жесткими или которые также могут стать более жесткими, чтобы помочь в процессе подъема тяжестей во время работы.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Это Кьяра Дарайо, инженер, работающая над так называемыми «настраиваемыми» тканями – тканями, которые могут изменять свойства. В данном случае это гибкая ткань, которая может затвердеть по команде. Такие ткани могут предложить больше, чем просто подъем тяжестей. Например, представьте себе медицинский гипс нового типа. Их гибкую форму можно было накинуть на сломанную конечность, а затем укрепить на месте. Это позволило бы отрегулировать гипс по мере заживления травмы и даже повторно использовать его для следующей сломанной кости.Но как по желанию переключаться между гибкостью и жесткостью? Что ж, на этой неделе в журнале Nature у Кьяры есть статья о материале, который, кажется, позволяет добиться этого.

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Мы создали новую ткань, которая во многом вдохновлена средневековыми кольчужными доспехами, которые можно изменять от мягких и складных до жестких и жестких, как твердые.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Как средневековая кольчуга, ткань состоит из множества крошечных звеньев.В данном случае они напечатаны на 3D-принтере и сделаны из пластика. Кьяра называет их частицами. В расслабленном состоянии ее специальная напечатанная на 3D-принтере кольчуга становится гибкой, но если вы сжимаете частицы вместе – и мы поговорим о том, как они это делают чуть позже – они блокируются и становятся жесткими, пока частицы имеют правильную форму. .

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Вам нужно увеличить среднее количество контактов, которые каждая частица воспринимает от соседних частиц.Таким образом, чем выше эти контакты, чем больше эти частицы плотно прилегают друг к другу, тем жестче становится ткань.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Оказывается, маленькие кольца, составляющие стандартную средневековую кольчугу, делают это довольно хорошо, но у них есть обратная сторона.

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Если вы возьмете эти двухмерные частицы, например кольцо, вы можете сложить их, как башню, и эти стопки предоставляют много возможностей для соприкосновения частиц.Однако за это приходится платить, а цена – это вес, потому что, если вы плотно сложите эти кольца или этот квадрат, ткань станет очень, очень плотной, почти как сплошной сплошной лист.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Вместе с плотностью приходит и вес. Это может быть хорошо для сэра Ланселота, но не идеально по сегодняшним меркам. Поэтому вместо этого Кьяра хотела найти форму частиц, которые могли бы сделать материал, который, возможно, не был бы таким жестким и прочным, но достаточно легким, чтобы его можно было носить.

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Мы сосредоточились на этих октаэдрах. У них больше пустот. Они в основном пустые, и даже когда вы складываете несколько слоев таких тканей, они в целом на 80% полые.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Ткань Кьяры сделана из множества крошечных взаимосвязанных октаэдров – представьте себе две полые пирамиды, склеенные вместе. И, несмотря на компромисс, при затвердевании материал мог выдерживать вес в 30 раз больше, чем сама ткань.Но это хороший момент. Ткань становится жесткой только тогда, когда она сжимается и октаэдры сцепляются вместе. Итак, как вы надавливаете на штаны? Решение Кьяры было отстойным.

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

В целях демонстрации принципа, описанного в этой статье, мы используем мембрану, немного похожую на сумку с замком на молнии, которую мы используем на нашей кухне. и мы используем вакуумное давление. Фактически, мы соединяем эти мембраны, чтобы откачивать и всасывать воздух, чтобы мембрана прилегала к листам, к этим тканям и сжимала их во всех направлениях.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Представьте герметичный пакет с кофейными зернами или рисом. Решение Кьяры хорошо сработало для статьи, но предназначалось только для демонстрации. Пылесос – не самое практичное решение. Разве что, как в Back in the Future 2 , он может одновременно сушить и вашу одежду. Но достаточно моих размышлений, вернемся к реальности, Кьяра работает над потенциальными альтернативами, чтобы переключиться между гибкостью и жесткостью.

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Мы, например, изучаем внешние поля, такие как магнитное притяжение между соседними частицами или напряжение, создаваемое волокнами и шкивами, которые могут быть вплетены в полое пространство внутри частиц.Я ожидал, что те, которые приводятся в действие небольшим двигателем или, например, в ответ на внешние раздражители, такие как температура, pH или свет, станут более практичными в применении.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

И Кьяра видит множество возможных применений. Мы упоминали медицинские гипсы и подъемные опоры, но она также указывает на такие вещи, как защитные щиты или аварийные укрытия, которые можно легко транспортировать в их гибком состоянии, а затем поднимать по мере необходимости.Прежде чем эти регулируемые ткани станут практической реальностью, предстоит решить множество проблем – не в последнюю очередь то, насколько стильно они выглядят, – но Кьяра очень надеется, что эта технология сможет решить реальные проблемы.

Опрашиваемый: Кьяра Дарайо

Если бы мы могли сделать что-то, что действительно обеспечило бы успехи в области медицины или помогло бы или повысило производительность рабочих или защитников, я думаю, что это, безусловно, было бы интересно для меня и для нас, и это было бы быть полезным следующим шагом.

Опрашивающий: Ник Петрич Хоу

Это была Кьяра Дарайо из Калифорнийского технологического института в США. Чтобы узнать больше о жестких и гибких тканях, у нас также есть видео, где вы можете увидеть их в действии. Мы разместим ссылку на это вместе с новой статьей Кьяры в примечаниях к выставке.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

На этой неделе Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК) выпустила свой последний отчет, в котором собраны все данные последних исследований климата для оценки текущего состояния нашего потепляющего мира и что могло бы произойти.Чтобы узнать больше о том, что в нем говорится, я позвонил Джеффу Толлефсону, старшему репортеру в Nature, который освещал эту историю.

[Jingle]

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Мы записываем это в понедельник, Джефф, и сегодня день, когда МГЭИК ООН выпустила долгожданный отчет, и, боже мой, он делает для отрезвляющее чтение. Но прежде чем мы перейдем к тому, что в нем, может быть, вы расскажете нам, что это за отчет?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Итак, этот отчет является результатом восьмилетней работы более чем 200 ученых с момента последнего отчета, но следует помнить, что это не отчет ученых, это это отчет правительств, составленный учеными.Итак, ученые просмотрели около 14 000 статей, всю научную литературу с момента выхода последней в 2013 году. Они составили отчет, сборник, обо всей этой науке, о том, что в ней говорится, что это означает, и они передают это перейдем к Межправительственной группе экспертов по изменению климата, которая, как это звучит, представляет собой группу, состоящую из представителей правительств, представляющих 195 стран мира.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Итак, огромное количество данных, которые были сопоставлены и собраны воедино.Тогда, я полагаю, приступим к делу. Каковы тогда заголовки в этом отчете?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Что ж, главный посыл заключается в том, что глобальное потепление реально, оно происходит сейчас, и мы можем это почувствовать сегодня, и будет только хуже, если мы не будем действовать. Это было итоговым результатом в течение очень долгого времени, но в этом отчете он проясняется как никогда. Возможно, самым шокирующим показателем является то, что теперь ученые могут со значительной уверенностью сказать, что планета нагревается быстрее, чем когда-либо за последние 2 000 лет, и что сейчас она теплее, чем за 125 000 лет.Это относится к периоду, предшествующему последнему ледниковому периоду, так что это очень суровые цифры.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Что ж, в этом отчете я особо выделил то, что ученые пытаются обновить и уменьшить неопределенность в том, каким может быть потепление в будущем. Как это произошло, Джефф, и что они думают о том, что может произойти?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Итак, одна из вещей, которые сделали ученые, – это попытаться ограничить свои модели, и одна из метрик, которые они используют, – это так называемая климатическая чувствительность, которая указывает на долгосрочную перспективу. потепление вы ожидаете от удвоения CO2.В новом отчете в основном говорится, что чувствительность климата составляет где-то от 2,5 до 4 ° C, с центральной оценкой в 3 ° C. Таким образом, это значительно ограничивает чувствительность климата как на нижнем, так и на верхнем уровне. Итак, для моделей это означает, что когда климатологи запускают сценарии своих миссий, у нас больше уверенности в том, чего ожидать в 2100 году при любой заданной концентрации CO2 в атмосфере.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

И чего нам тогда ожидать? Что, по мнению исследователей, может произойти?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Итак, МГЭИК не пытается предсказывать будущее.Что он делает, так это запускает различные симуляции, рассматривая различные сценарии в наступающем столетии. В некоторых из этих сценариев человечество предпринимает активные усилия по сокращению выбросов. В других выбросы стремительно увеличиваются. Итак, если вы посмотрите на некую центральную оценку, в которой мир на самом деле не сильно изменится по сравнению с тем, что происходит сегодня, вы в основном получите оценку, согласно которой к 2100 году температура, вероятно, вырастет на 2,1–3,5 ° C. Это существенно. выше парижских целей по ограничению потепления до 1.От 5 ° C до 2 ° C.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Да, и, конечно же, было согласовано, что это был 2015 год. Дали ли исследователи вам представление о том, возможно ли это по-прежнему?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Итак, опять же, IPCC не пытается предсказать, достижимы ли эти вещи. Что они делают, так это излагают возможные варианты будущего, которые правительственные политики могут использовать для обдумывания решений, которые они принимают. Но технически, если вы поговорите с любым из ученых, которые участвуют в этом, они скажут вам: да, технически достижимо, что мы можем ограничить глобальное потепление до 1.5 ° C или 2 ° C, и цифры прямо там в отчете, что вам нужно сделать. Если мы просто сохраним нынешний уровень выбросов парниковых газов, мы практически полностью сожжем углеродный бюджет, который должен оставаться ниже 1,5 ° C, всего за десять лет. Но при агрессивных действиях, если мы в основном сократим выбросы до нуля к середине века, то технически возможно даже остаться ниже 1,5 ° C.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Одна вещь, которую мы видели в последнее время, Джефф, во всем мире, – это очень конкретные и очень катастрофические региональные воздействия изменения климата, и это то, что было подчеркнуто в этом отчете, глядя на них, на вероятность того, что они произойдут, и на то, какое влияние они могут оказать.Что было сказано?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Итак, одним из больших достижений в этом отчете является то, что ученые проделали большой путь в том, чтобы задокументировать экстремальную погоду и приписать эту экстремальную погоду выбросам человека, когда вы можете задокументировать это сейчас на региональный уровень. Одним из преимуществ этого отчета является то, что вы можете щелкнуть мышью по любому региону мира и увидеть различные воздействия экстремальных погодных условий и засухи, так что это будет значительным подспорьем для правительств, поскольку они рассматривают свои варианты продвижения вперед.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Некоторые вещи, о которых мы говорили в подкасте раньше, я полагаю, могут быть маловероятными, но чрезвычайно катастрофическими событиями, такими как внезапное обрушение ледяного покрова или что-то в этом роде. Теперь, когда в этом отчете рассматриваются научные данные, что в нем говорится о подобных вещах?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Это еще одно нововведение в этом отчете. В прошлом МГЭИК критиковали за излишнюю консервативность, за то, что она уделяет слишком много внимания тому, что могут сказать ученые, и при этом не учитывает длинный хвост крайностей, которые ученым трудно предсказать.И, как вы говорите, это могут быть такие вещи, как обрушение ледяного покрова, изменение циркуляции океана. Это могут быть такие вещи, как вымирание леса. Это вещи, которые труднее предсказать, и одна из причин, по которым их труднее предсказать, заключается в том, что они с большей вероятностью произойдут при сильном потеплении в конце века при чрезвычайно высоких уровнях углекислого газа. И в этом отчете в основном говорится: «Хотя мы думаем, что эти экстремальные явления маловероятны, мы не можем их исключить, и если вы являетесь директивным органом, думающим о долгосрочных рисках, вы должны быть на своем радаре, что могут произойти вещи, которые могут произойти. быть катастрофическим.Даже если мы не можем сказать вам вероятность, вам следует подумать о них ». И в этом смысле он отличается от предыдущих отчетов.

Интервьюер: Бенджамин Томпсон

Если говорить о политиках, то, конечно, этот отчет был подписан правительствами 195 стран, что свидетельствует о том, что цифры и суровые предупреждения пользуются поддержкой во всем мире. Но все люди, с которыми вы разговаривали, когда рассказывали об этой истории для Nature , испытываете ли вы чувство разочарования от того, что ничего не будет сделано, что это будет пустая болтовня?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Что ж, я думаю, что все научное сообщество уже давно испытывает чувство разочарования.МГЭИК поднимает эту тревогу вот уже три десятилетия, и, как вы говорите, это отчет, подписанный теми же правительствами, которые до сих пор не предприняли тех действий, которые потребовались бы для серьезного сдерживания Выбросы парниковых газов. Но одно из посланий, которое ясно и ясно звучит в этом отчете, заключается в том, что каждый градус, каждая десятая градуса потепления имеет значение. Итак, в какой-то момент мы должны как бы обуздать выбросы и остановить этот процесс. Это сообщение, на котором ученые склонны сосредотачиваться.Это действительно зависит от нас. У нас есть возможность остановить выбросы, и у нас должна быть мотивация, исходя из информации, содержащейся в этом отчете, сделать это как можно скорее.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Что ж, осталось всего несколько месяцев до Конференции ООН по изменению климата (COP26), когда, очевидно, правительства соберутся вместе, чтобы обсудить, что можно сделать, что они будут делать, попробовать и решить эту проблему. Как вы думаете, этот отчет вообще сдвинет иглу?

Опрашиваемый: Джефф Толлефсон

Трудно сказать.Ясно, что правительства как бы осознали эту проблему, по крайней мере, с политической точки зрения. Многие страны, в том числе Великобритания, США и даже Европейский союз, взяли на себя обязательство к середине века добиться нулевых выбросов. Чего нам еще предстоит увидеть, так это того, какого рода действий на местах, такого рода политики на местном и национальном уровнях, которые серьезно начнут быстро сокращать выбросы. Итак, все с нетерпением ждут Глазго, чтобы увидеть, выступят ли правительства с дополнительными обязательствами.Но в некотором смысле более серьезный вопрос заключается в том, что произойдет после Глазго? Придут ли правительства домой, действительно ли они серьезно отнесутся к своим обязательствам и начнут ли проводить политику, которая нам нужна, если мы хотим предотвратить потепление в будущем?

[Jingle]

Хост: Бенджамин Томпсон

Nature , Джефф Толлефсон там. Мы поместим ссылку на новость Джеффа об отчете IPCC в примечаниях к выставке.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

На этой неделе все.Если вы хотите поддерживать с нами связь, подпишитесь на нас в Twitter – мы @NaturePodcast. Или, если вы хотите отправить нам электронное письмо, с нами можно связаться по адресу [email protected]. Я Ник Петрич Хау.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

А я Бенджамин Томпсон. Спасибо за внимание.

Спорные клетки, спасшие 10 миллионов жизней

В 1612 году на улицах Парижа ходили соблазнительные слухи о том, что человек достиг бессмертия.

Его звали Николас Фламель, и хотя он родился во Франции почти 300 лет назад, ему приписывают авторство книги об алхимии, опубликованной в том же году. В нем он утверждал, что успешно создал философский камень, мифический объект, который позволяет его владельцу превращать неблагородные металлы в золото и производить эликсир жизни.

По мере распространения легенды о бессмертии Фламеля люди стали сообщать, что видели его повсюду. Даже Исаак Ньютон, которого считали одним из самых блестящих умов когда-либо живших, верил сказкам.Он очень серьезно отнесся к книге и посвятил большую часть своей профессиональной карьеры изучению ее содержания.

Увы, это неправда. Настоящий Фламель не был алхимиком – он работал писцом и умер в 1418 году в почтенном возрасте 88 лет. Книгу написал кто-то другой.

В поисках бессмертия был нанесен еще один удар в 1961 году, на этот раз в современной лаборатории в Филадельфии.

Вам также может понравиться:

Десятилетиями ученые считали, что примерно 37.2 триллиона клеток, из которых состоит наше тело, продолжали бы делиться – и, таким образом, восполнять себя – вечно, если бы им была предоставлена такая возможность.

Затем молодой американский ученый Леонард Хейфлик сделал открытие, потрясшее мир. Оказывается, обычные человеческие клетки могут делиться только от 40 до 60 раз, прежде чем претерпят насильственную, предопределенную смерть. Это строгое ограничение известно как «предел Хейфлика» и имеет два важных следствия.

Во-первых, наша текущая продолжительность жизни может быть ограничена не только тем, как мы живем – диетой и так далее.Вместо этого возможно, что существуют встроенные ограничения на то, сколько лет можно дожить. Фактически, если вы умножите количество клеток в организме человека на среднее время, необходимое клеткам, чтобы достичь предела Хейфлика, вы получите 120 лет. Самый старый из когда-либо живших людей, Жанна Кальман, дожила до 122 лет и 164 дней – невероятно близко.

Во-вторых, сложно найти клетки, которые ученые могли бы вырастить в лаборатории – важный шаг в производстве многих лекарств и вакцин.Поскольку клетки смертны по отдельности, если вы выращиваете их в чашке Петри, рано или поздно они перестанут делиться и погибнут.

Это история о клетках, которые помогли преодолеть это препятствие, и их спорном происхождении в клинике в Швеции. Почему они такие особенные? И как мы можем оправдать продолжение их использования с учетом того, как они были получены?

Скрытый кризис

До открытия Хейфлика ученые обходили предел деления, постоянно пополняя запасы клеток свежими от новых животных или используя раковые клетки – поскольку рак не действует по тем же правилам, что и здоровая ткань, и будет продолжать расти бесконечно.Но ученым срочно понадобился другой путь.

В 1960-х годах вакцина против полиомиелита, используемая в Соединенных Штатах, пострадала от стихийного бедствия.

Размер и масштаб ячеек

Некоторые ячейки видны невооруженным глазом

Самые маленькие объекты, которые может видеть невооруженный глаз, имеют длину около 0,1 мм. Это означает, что при правильных условиях вы сможете увидеть протей амебу, человеческое яйцо и парамецию без увеличения. Увеличительное стекло может помочь вам увидеть их более четко, но они все равно будут выглядеть крошечными.

Клетки меньшего размера хорошо видны под световым микроскопом. Можно даже различить структуры внутри клетки, такие как ядро, митохондрии и хлоропласты. В световых микроскопах используется система линз для увеличения изображения. Мощность светового микроскопа ограничена длиной волны видимого света, которая составляет около 500 нм. Самые мощные световые микроскопы могут распознавать бактерии, но не вирусы.

Чтобы увидеть все, что меньше 500 нм, вам понадобится электронный микроскоп.Электронные микроскопы направляют высоковольтный пучок электронов на объект или сквозь него, который отклоняет и поглощает часть электронов. Разрешение по-прежнему ограничено длиной волны электронного луча, но эта длина волны намного меньше, чем у видимого света. Самые мощные электронные микроскопы могут разрешать молекулы и даже отдельные атомы.

Аденин

Метка на нуклеотиде не совсем точная. Аденин относится к части молекулы, азотистое основание.Точнее было бы назвать нуклеотид дезоксиаденозинмонофосфат, так как он включает дезоксирибозу сахара и фосфатную группу в дополнение к азотистому основанию. Однако чем больше Знакомая метка «аденин» помогает людям распознать его как один из строительных блоков ДНК.

Как может Х-хромосома быть почти такой же большой, как головка сперматозоида?

Нет, это не ошибка. Во-первых, в сперматозоиде меньше ДНК, чем в не репродуктивной клетке. например, клетка кожи.Во-вторых, ДНК в сперматозоиде сверхконденсирована и спрессована в очень плотную форму. В-третьих, головка сперматозоида почти полностью состоит из ядра. Большая часть цитоплазмы была выдавлена, чтобы сперматозоиды превратились в эффективный плавательный механизм, напоминающий торпеду.

Х-хромосома показана здесь в сжатом состоянии, как в клетке, проходящей митоз. Он также был продублирован, поэтому на самом деле есть две идентичные копии, склеенные между собой. Сперматозоид человека содержит только по одной копии каждой из 23 хромосом.

Хромосома состоит из генетического материала (одного длинного фрагмента ДНК), обернутого вокруг структурных поддерживающих белков (гистонов). Гистоны организуют ДНК и не дают ей запутаться, как нить, намотанная на катушку. Но они также добавляют много пухлости. В сперматозоиде специальный набор крошечных поддерживающих белков (протаминов) упаковывает ДНК примерно до одной шестой объема митотической хромосомы.

Углерод

Размер атома углерода основан на его ван-дер-ваальсовом радиусе.

“Землетрясения” клеток могут помочь клеткам реагировать на внешний мир

Новое компьютерное моделирование от UMD показывает, что подобно землетрясениям, «землетрясения» клеток – внезапная реструктуризация цитоскелета или строительных лесов внутри клеток животных – вызывается медленным накоплением и быстрым высвобождением механической энергии. На этом изображении показана смоделированная модель цитоскелета (красная, зеленая и синяя сетка), содержащаяся внутри клеточной мембраны, изображенная голубым цветом. Предоставлено: Хаоран Ни / Мэрилендский университет.

Клетки животных получают свою структурную целостность от своего цитоскелета, изменяющей форму сетки нитей внутри клетки, которая помогает клетке организовывать свою структуру и взаимодействовать с окружающей средой.Несколько лет назад ученые заметили, что части цитоскелета иногда очень быстро перестраиваются, вызывая землетрясение в части клетки. Они назвали эти нарушения цитатрясениями, но никто не понял, как и почему они произошли.

Новое компьютерное моделирование, разработанное исследователями из Мэрилендского университета, показывает, что эти цитатрясения вызываются медленным накоплением и внезапным высвобождением механической энергии внутри клетки.Исследователи полагают, что землетрясения могут помочь клетке быстро реагировать на сигналы из внешней среды, такие как химические вещества, вырабатываемые другими клетками или гормоны в кровотоке.

Исследование опубликовано в выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences от 8 октября 2021 года.

«Цитотрясения представляют собой внезапную реконструкцию очень важного компонента клетки, но физика, стоящая за ними, на самом деле была неизвестна», – сказал Гарегин Папоян, соавтор исследования, профессор химии и биохимии Монро Мартин. совместное назначение в Институте физических наук и технологий Университета Мэриленда.«Мы думаем, что эти цитатрясения должны быть биологически важными, потому что цитоскелет участвует во многих функциях клетки. Понимание их физики может дать представление о том, как работают клетки».

Цитоскелет подобен внутреннему каркасу внутри клеток животных. Он состоит из сети нитей, которые постоянно растут, сжимаются, прикрепляются и отделяются друг от друга. Помимо обеспечения структуры клетки, нити также служат дорожками для химических сигналов, проходящих от одной части клетки к другой.

Папоян и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что внезапная быстрая реструктуризация, происходящая при цитатрясениях, была результатом особой чувствительности физической структуры цитоскелета к окружающей среде. Он сравнивает это с чувствительностью кучи песка по сравнению с кирпичом. Оба могут состоять из одних и тех же молекул, но кирпич сохраняет свою структуру даже под давлением, не разрушаясь. Куча песка может сохранять свою структуру в течение долгого времени, но затем внезапно обрушивается лавиной скользящего песка.

Чтобы проверить гипотезу, команда создала компьютерную симуляцию модельного цитоскелета, используя новаторское программное обеспечение для моделирования активной материи, которое они разработали под названием MEDYAN для «механохимической динамики активных сетей». Программа применяет законы химии и физики, чтобы определить, как молекулы внутри цитоскелета взаимодействуют и ведут себя.

Исследование показало, что филаменты в цитоскелете устроены как структура тенсегрити, изменяющая форму.В макроскопическом мире структура тенсегрити – это своего рода геометрическая игрушка или скульптура, сделанная из тросов и плавающих стержней, находящихся под напряжением и сжатием, которые, кажется, бросают вызов гравитации. Анализ этих клеточных структур тенсегрити помог Папояну и его коллегам понять снятие напряжения внутри цитоскелета. Они обнаружили, что напряжение, приложенное к одной области конструкции, может нарастать и вызывать напряжение, пока оно внезапно не исчезнет в другой области. Другими словами, цитоскелет больше похож на кучу песка, чем на кирпич.

Физическая структура цитоскелета позволяет создавать натяжение между некоторыми филаментами, например натяжение между песчинками в песчаной куче или между двумя тектоническими плитами вдоль линии разлома. Когда достигается какой-то порог, напряжение внезапно спадает, куча песка разрушается, грохот землетрясения или цитатрясение.

«Мы постулируем, что механизм цитотрясения заставляет клетку быстро реагировать на внешние сигналы из окружающей среды по сравнению с системой без этого механизма», – сказал Папоян.

Например, если клетка, участвующая в восстановлении повреждений, должна устремиться к месту раны, механизм цитотрясения может реагировать на химические сигналы от места повреждения, заставляя клетку двигаться. Когда клетка мигрирует по телу, передний край может также использовать этот механизм для проецирования или сжатия выступов, когда клетка исследует свое местное окружение.

Следующим шагом команды будет расширение методов моделирования, чтобы включить в них больше частей клетки, таких как ядро.Недавно они смоделировали внешнюю мембрану клетки и проанализировали, как цитоскелет прижимается к этой мембране, образуя выступы, похожие на пальцы.

«Эта работа показывает нам, что мы можем использовать MEDYAN для моделирования важных компонентов клетки», – сказал Папоян. «В идеале мы хотели бы продолжить и по сути построить фундаментальную модель целой клетки с разрешением одной молекулы».

Исследовательская статья «Понимание лавины цитоскелета с помощью анализа механической устойчивости», Карлос Флойд, Герберт Левин, Кристофер Ярзински и Гарегин А.Папояна, была опубликована 4 октября 2021 года в Proceedings of the National Academy of Science .

Исследование показывает, что цитоскелет клетки не просто поддерживает клетку, он передает энергию.

Дополнительная информация: Понимание лавины цитоскелета с использованием механической стабильности, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021).doi.org/10.1073/pnas.2110239118 Предоставлено Мэрилендский университет

Ссылка : «Землетрясения» клеток могут помочь клеткам реагировать на внешний мир (2021 г.

ГДЗ 2 класс – Окружающий мир. Плешаков. Тетрадь рабочая 1 часть, стр 32

Заглянем в кладовые Земли

Учебник Плешаков 2 класс. 1 часть. Страницы 14, 15, 16, 17

Учебник Плешаков 2 класс. 1 часть. Страницы 48, 49, 50, 51

Учебник Плешаков 2 класс. 1 часть. Страницы 52, 53, 54, 55

ГДЗ по окружающему миру для 2 класса рабочая тетрадь А.А. Плешаков

Чем будет полезен решебник

Что из себя представляет онлайн-пособие с ГДЗ к РТ по окружающему миру для 2 класс от Плешакова

ГДЗ Окружающий мир 2 класс. Плешаков. Рабочая тетрадь часть 1, 2

Похожие ГДЗ

ГДЗ к новой рабочей тетради по окружающему миру за 2 класс Плешаков – Партнерский материал

Как проходят этот предмет

“бессмертных” ячеек Генриетты Лакс | Наука

История клетки: открытие клетки

Как самые большие в мире карты мозга могут изменить нейробиологию

Клетки мозга, которые помогают животным ориентироваться в трехмерном пространстве

Спорные клетки, спасшие 10 миллионов жизней

Размер и масштаб ячеек

Некоторые ячейки видны невооруженным глазом

Аденин

Как может Х-хромосома быть почти такой же большой, как головка сперматозоида?

Углерод

“Землетрясения” клеток могут помочь клеткам реагировать на внешний мир

Добавить комментарий Отменить ответ