Развитие в обратную сторону: Прогресс в обратную сторону

Содержание

Прогресс в обратную сторону

Людям свойственно верить в лучшее. Эта вера даёт нам силы жить и надеяться даже в самых невыносимых условиях. Однако из неизбывности, или, говоря академическим слогом, имманентности человеческой надежды вовсе не следует автоматически социальный оптимизм — странная убеждённость в том, что наша жизнь непременно станет лучше, что социальные условия совершенствуются, что мы движемся к более справедливому миру.

По крайней мере современные граждане России склонны разводить оптимизм личный и социальный. В подавляющем большинстве они оценивают собственные перспективы значительно выше перспектив страны. Другими словами, в будущее страны наши люди не очень-то верят, зато насчёт собственного будущего питают самые радужные надежды и ожидания. Впечатляющий пессимизм в оценке социальной перспективы сочетается у них с оптимизмом — чаще всего совершенно безосновательным — личного плана. Это очень похоже на логику карточного игрока: хотя все знают, что у казино выиграть невозможно, каждый в отдельности взятый надеется стать исключением. Хотя все ощущают, что Россия проваливается в бездну, каждый надеется успеть покинуть рушащийся дом с ценными вещами и даже сделать на общей беде личный гешефтик.

Не слишком ли сильно сказано «провал в бездну», «рушащийся дом»? Ничуть! Ни на каких скрижалях не записано, что мир развивается от хорошего к лучшему. Более того, история человечества слишком явно свидетельствует, что мы вовсе не движемся от хорошего к лучшему; не менее основателен и прямо противоположный взгляд: хорошие дни лишь кратковременный перерыв между неудачными неделями. В любом случае периоды упадка и регресса в человеческой истории ничуть не менее обширны, чем периоды взлёта и прогресса. Да и само понятие прогресса появилось по историческим меркам совсем недавно, лишь в середине XVIII века.

На борьбу с огнём — с лопатой и банкой воды; РИА «Новости»Но дело не в истории термина, а в окружающей нас реальности. Зададимся вполне естественным вопросом: как оценить развитие России за двадцать лет посткоммунистической трансформации? Стали ли мы «жить лучше и веселее», перейдя из «тоталитарной империи зла» в «демократическую и рыночную» Россию? И не надо уверять, что-де 20 лет слишком маленький срок для адекватной исторической оценки.

Мы ведь живём не вечность, правда? Двадцать лет — изрядный срок для любого человека, а для молодых так и вообще вся их недолгая жизнь. А разве реформы и всё такое прочее, чем клялись наши властители от Горбачёва до Медведева, делались не ради людей? Или как в старом советском анекдоте: «Партия всё сделает для блага человека! И вы знаете этого человека…»

Так вот, если судить по гамбургскому счёту, то есть качеству и продолжительности человеческой жизни, а не по числу миллиардеров, количеству «Бентли» и «Ламборжини», доступу в широкополосный Интернет, наличию айфонов и прочих технических «примочек», страна Россия и её народ деградируют, а не развиваются. Наши люди в подавляющем большинстве стали жить меньше, хуже и беднее, чем при Советах, а каждое новое поколение в целом физически слабее и интеллектуально менее развито, чем предшествующее. Российские мужчины живут в среднем на 20 лет, а женщины — на 10 лет меньше жителей западных стран; дефицит белка в питании составляет 35–40%, а 40% беременных женщин страдают анемией, вызванной плохим питанием.

По важнейшим показателям социального и интеллектуального развития Россия за 20 лет откатилась на несколько десятков позиций. В 1990 г. наша молодёжь входила в первую пятёрку стран мира по уровню интеллектуального развития, сейчас — едва ли в пятую десятку. По уровню развития науки и качеству образования «тоталитарный» СССР входил в первую десятку, зато «демократическая» Россия по качеству образования находится аж на 56-м месте в мире, пропустив вперёд даже Сенегал и Нигерию.

Кто не слеп, тот видит: мы имеем дело с беспрецедентным для невоюющей страны социальным и культурным регрессом, чудовищным историческим откатом назад. В сущности, это признала и сама власть, поставив на повестку дня задачу неотложной модернизации России. Зачем модернизироваться, тем более срочно, если в стране всё в порядке, а впереди — новые зияющие высоты?

Беда в том, что и не модернизировать нельзя, но и модернизировать невозможно. Углубляющийся социальный регресс России далеко не случаен, а вполне закономерен. Он — прямое и неизбежное следствие возникшей в стране новой социальной системы. Интеллектуальные пошляки и жулики списывают наши проблемы на трудности переходного периода. На самом деле переход уже завершился. Просто это был переход не к лучшему, как нам его представляли, — к цивилизованному капитализму и политической демократии, а к худшему — социальному варварству, массовой нищете и бедности, культурной и антропологической деградации.

Возникшую на руинах Третьего Рима, новую социальную систему можно назвать «неоварварской» по аналогии с варварской эпохой после падения Римской империи. Хотя не меньше оснований называть её «неофеодальной». Ведь приставка «нео» подчёркивает условность аналогии и качественную новизну варварства и феодализма начала XXI века. В истории ничто и никогда не повторяется полностью. А нынешние варвары в отличие от постримских вполне успешно осваивают технические новшества. Но существо социальных связей, базовый тип ценностей те же самые, что в далёком историческом прошлом.

Согласно многочисленным опросам и исследованиям, главные ценности современной России суть иерархия, личная преданность и насилие. Они не только противоположны базовым ценностям демократии — конкуренции, равноправию и сотрудничеству, — но и вообще относятся к досовременной эпохе. Другими словами, ценности, на которых основывается наше общество — основывается на деле, а не на словах и публичных декларациях, — представляют такой же масштабный сдвиг в прошлое, что и социокультурные показатели.

Варварский тип ценностей абсолютно преобладает среди молодёжи, которая вне зависимости от своего социального происхождения освободилась от химеры, названной человечеством совестью и гуманизмом. В то время как старшие поколения всё ещё инерционно цепляются за эти «замшелые» ценности. Впрочем, всем, кто старше 50 лет, уже нет места на варварском празднике жизни — достаточно почитать объявления о приёме на работу.

О варварстве молодёжи можно смело говорить безо всяких социологических выкладок, а лишь услышав её разговоры, понаблюдав её поведение и её, как говорят культурологи, антропологические техники (пирсинг, причёски, татуировки и проч. ). Разве перед нами не молодые варвары в чистом, беспримесном виде?

Эти прекрасные животные отнюдь не глупы, но абсолютно чужды культуре предшествующих поколений. Беда вовсе не в том, что они плохо знакомы с классическим литературным или музыкальным наследием. Некоторые весьма и весьма образованны. В том беда, что это наследие не служит для них ценностным ориентиром, не вдохновляет образцы поведения. Культура для молодых поколений всего лишь музей, артефактами которого приятно любоваться, но которые не способны служить практическим целям, а потому мало чего стоят. Как сказал одному из авторов этого текста весьма известный («культовый», как теперь принято говорить) кинематографический и театральный актёр: «Великая русская и мировая культура — это труп, на котором мы паразитируем».

Мы паразитируем на трупе просвещения и модерна, на смену которым пришёл вовсе не интеллектуально-изощрённый и культурно-рафинированный постмодерн, как мнилось некоторым, а грубое варварство. Грандиозный культурно-исторический сдвиг оказался не движением вперёд и вверх, а опущением вниз, провалом в далёкое историческое прошлое.

Из варварских ценностей наиболее заметен культ силы. Насилие или угроза его применения не просто предпочтительный, но зачастую вообще единственный способ решения проблем в русском обществе. Центральная фигура отечественной культуры последних двадцати лет — человек с оружием. Плоды подобного рода «просвещения» не замедлили себя ждать: Россия делит сомнительное мировое первенство по числу убийств на 100 тыс. человек.

Но самое страшное, что главным источником разрастающегося насилия выступает сила, которая обязана его обуздывать, — Российское государство! Не соблюдая собственные законы или трактуя их произвольно и избирательно, давая преимущества одним категориям населения перед другими, постоянно нарушая базовые права человека, оно плодит беззаконие ежечасно и ежеминутно. Такова главная мысль годового доклада уполномоченного по правам человека в России Владимира Лукина, опубликованного в официозной «Российской газете».

Разве можно найти защиту в милиции, а справедливость в суде? Разве для кого-нибудь секрет превращение так называемых силовых ведомств в бандитские «крыши»? Точно так же в варварскую эпоху объём власти определялся длиной меча, а псевдогосударственные институты занимались откровенным бандитизмом на большой дороге.

В современной России место в социальной иерархии определяется возможностью безнаказанно (выразимся изящнее: легитимно) прибегать к насилию. В этом смысле рядовой сотрудник ГАИ стоит несравненно выше любого учёного или деятеля культуры, которые в российской табели о рангах принадлежат к низшему сословию.

Вот характерное житейское наблюдение. Учёному с мировым именем сопляк-гаишник сквозь губу цедит: «Ну и чему вы способны научить студентов, если ездите на работу в таком отстойном авто?»

Причём социальные группы начинают закрываться, дети наследуют профессии родителей и предпочитают заключать браки в своём кругу, что ведёт к образованию каст, то есть к седой архаике. Представителю низшей касты невозможно подняться по социальной лестнице, ибо он не только не имеет доступа к качественному образованию — школьному и высшему, но и не получает даже полноценного белкового питания. Зато в каждой российской школе теперь есть доступ к Интернету. Вот так умы лукавые и подлые называют деградацию модернизацией и инновацией.

Личная преданность — цемент, скрепляющий социальные отношения в России. Подчинённые и сотрудники отбираются не по профессиональной компетентности, уму и порядочности, а именно по принципу личной преданности. Более того, ум, компетентность и порядочность лишь препятствуют социальной карьере, ибо любой российский начальник и руководитель усматривает в носителе подобных качеств угрозу непосредственно для себя. Их отсутствие компенсируется личной преданностью.

В современной России господствует принцип негативной селекции, отрицательный отбор. Что в полной мере распространяется не только на профессиональную, но и на моральную сторону дела. Поощряются подлость, трусость, пресмыкательство и предательство. И понятно почему: такими людишками значительно проще управлять, ибо у них за душой нет ничего, а часто, похоже, нет и самой души.

Невозможно поверить, чтобы наделённые хотя бы искоркой совестливости люди вели себя в отношении своих соотечественников так, как ведут себя наши богатые и сильные. Их отношение к слабым, униженным и оскорблённым — каковых большинство в нашей богоспасаемой стране — приблизительно такое же, как к надоедливым насекомым, как к пыли под ногами. Но это точно не отношение к людям, не отношение к равноценным антропологическим существам.

И неужели кто-то всерьёз способен поверить, что сформированная такой элитой, «заточенная» исключительно под её интересы социальная система способна к развитию, то бишь модернизации? Дух модернизации как прогресса абсолютно враждебен неоварварской/неофеодальной социальной системе, воплощающей социальный, культурный и антропологический регресс. Глупо думать, будто импульсы к изменению могут прийти от элиты, ведь любые перемены поставят её первенствующее положение в этой системе под угрозу. Максимум, на что она (элита) способна, так это менять декорации, но не существо.

А мы, народ России, которому по Консти­туции принадлежит полнота власти в стране, способны хоть что-нибудь предпринять для спасения будущего своих детей? Дилемма проста. Или мы окончательно смирились с тем, что тьма опустилась и рассвет не наступит, или мы найдём пути реализовать своё священное и неотъемлемое право быть хозяевами собственной судьбы и своей страны.

Татьяна СОЛОВЕЙ, Валерий СОЛОВЕЙ

Точка зрения авторов, комментарии которых публикуются в рубрике
«Говорят эксперты МГИМО», может не совпадать с мнением редакции портала.

ПРОГРЕСС И РЕГРЕСС — это… Что такое ПРОГРЕСС И РЕГРЕСС?

ПРОГРЕСС И РЕГРЕСС
(от лат. движение вперед и движение в обратную сторону) — понятия для выражения противоположных форм развития. Прогресс — тип (форма), направление развития, характеризующееся переходом от низшего к высшему, от менее совершенного к более совершенному. О прогрессе можно говорить применительно к системе в целом, к отдельным ее элементам, к структуре и др. параметрам развивающегося объекта. Регресс — переход от более высоких форм развития к низшим, движение назад, к старым, изжившим себя формам, застой, изменение к худшему.

Тематический философский словарь. — М.: МГУ ПС (МИИТ). Н. А. Некрасова, С. И. Некрасов, О. Г. Садикова. 2008.

  • ПРИЧИНА и СЛЕДСТВИЕ
  • ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ

Смотреть что такое «ПРОГРЕСС И РЕГРЕСС» в других словарях:

  • ПРОГРЕСС И РЕГРЕСС — (от лaт. progressus – движение вперед и regressus – возвращение) – наиболее общие, противоположные по своим характеристикам, разнонаправленные и вместе с тем неотделимые друг от друга, диалектически взаимосвязанные тенденции развития. П. – тип… …   Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

  • регресс — РЕГРЕСС, а, м Книжн. Изменение к худшему в развитии чего л., ухудшение, упадок, движение назад; Ант. : прогресс. Общественный регресс во время застоя …   Толковый словарь русских существительных

  • Прогресс және регресс — – салыстырмалы ұғымдар: 1) прогресс (лат. progressus – алға қозғалу, арту, көбею) – қоғамның немесе оның жүйешелерінің (подсистемы) өрлеу сызығымен, кем жетілген күйден көбірек жетілгеніне, төменгі формалардан жоғарғыларына даму, жақсыға өзгеру;… …   Философиялық терминдердің сөздігі

  • РЕГРЕСС — (лат., от regredi идти назад, возвращаться). 1) взыскивание убытков с кого либо. 2) движение, возвращение назад, противоположное прогрессу. 3) требование векселедержателем удовлетворения от лиц, передавших ему вексель, или же от лица, давшего… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ПРОГРЕСС — (лат. progressus движение вперед, успех) направление поступательного развития, для которого характерен переход от низшего к высшему, от менее совершенного к более совершенному. Идея прогрессивного развития вошла в науку как секуляризованная… …   Философская энциклопедия

  • ПРОГРЕСС — (лат. , от progredi успевать, идти вперед). Преуспеяние, движение вперед, совершенствование, успех, противоположность регрессу. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ПРОГРЕСС движение вперед к лучшему,… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • РЕГРЕСС — (от лат. regressus возвращение, движение назад) движение назад. Развитие человеческого общества носит сложный, противоречивый, зигзагообразный и полилинейный характер. В ходе этого развития те или иные конкретные социальные организмы в силу… …   Философская энциклопедия

  • ПРОГРЕСС —         (в культуре)         процесс постулат, развития, движения вперед, истор. эволюции культуры. В антропологии и социологии наиболее значит, разработки по теории социокультурного П. были сделаны представителями школы эволюционизма (Спенсер,… …   Энциклопедия культурологии

  • ПРОГРЕСС (направление развития) — ПРОГРЕСС (от лат. progressus движение вперед), направление развития (см. РАЗВИТИЕ (закономерное изменение)), для которого характерен переход от низшего к высшему, от менее совершенного к более совершенному. О прогрессе можно говорить… …   Энциклопедический словарь

  • Прогресс — Прогресс. В некоторых семантических группах отдельные, наиболее семантически весомые слова выступают в качестве семантических центров, вокруг которых группируются целые ряды слов и понятий. Притяжение к ним новых серий слов сопровождается… …   История слов


Прогресс и регресс — два направления развития сложных общественных систем

Прогресс и регресс являются основополагающими факторами в развитии общества. При этом в большей степени принято говорить о прогрессе, хотя противоположное направление, регресс, имеет не менее сильное влияние на социум.

Что такое прогресс и регресс

Прогрессом принято именовать направление развития сложных систем от менее до более высокоорганизованных. Низшие формы уступают место высшим, менее совершённые – более совершенным.

В свою очередь, регресс – это развитие в противоположном направлении, в сторону упрощения, примитивизации.

По этим принципам развиваются все сложно организованные системы, в том числе и социальные. Но не стоит думать, что это развитие происходит всегда или преимущественно в одном направлении. Кроме того, сложность системы создаёт ситуацию, когда в каких-то моментах отмечается безусловный прогресс, но в других наличествует явный упадок. И дать однозначную характеристику развитию становится затруднительно.

Для примера можно взять мировую социалистическую систему. В странах, относившихся к социалистическому блоку, был заметён безусловный прогресс в построении социально ориентированного государства: максимальное трудоустройство и почти полное отсутствие безработицы, бесплатные образование и медицина, твёрдые и низкие цены на определённые виды товаров и т. д. Однако у такого развития была и обратная сторона: техническое оснащение производства почти не улучшалось, экономика по преимуществу основывалась на ручном труде, а имеющиеся технологии быстро устаревали. И если в первые десятилетия существования восточного блока весь мир удивлялся революционным достижениям Советского Союза в отношении социальной справедливости, то в дальнейшем вскрылось тотальное отставание по части научно-технического развития.

Даже одно и то же явление у различных идеологов может иметь противоположную оценку. Уравнительную оплату труда последователь традиционного коммунизма расценивает как прогресс, а сторонник либерализма – как полный упадок. В связи с этим возникает определённая путаница в терминологии. Так, прогрессивная шкала налогообложения, при которой более богатые платят более высокие налоги, либеральными идеологами считается признаком регресса, поскольку она тормозит функционирование рыночных отношений и не позволяет владельцам производств развивать, модернизировать и улучшать свои предприятия (прогрессивная налоговая система не оставляет богатым людям излишков денег, которые можно пустить на развитие предприятия).

Критерии прогресса и регресса

Поскольку прогресс является процессом развития системы в сторону усложнения, то его характеризуют следующие признаки:

  1. Увеличивается количество подсистем данной системы;
  2. Усложняется структура системы;
  3. Увеличивается количество связей между её элементами;
  4. Увеличивается набор функций каждого отдельного элемента системы.

Для регресса характерны те же критерии, но со знаком «минус»: количество подсистем уменьшается, упрощается строение системы, уменьшается число связей между элементами и количество функций каждого элемента.

В качестве примера можно привести систему половых отношений. В большинстве средневековых обществ, в том числе в русском, женщине отводилась незначительная роль: она «предназначалась» лишь для деторождения и ведения домашнего хозяйства. По мере развития общества возможности женщин и их социальные функции увеличивались: им предоставили возможность получать образование, работать (в том числе в «традиционно мужских» специальностях), заседать в правительстве, инициировать разводы…

Благодаря этому расширилась и усложнилась структура и функциональность семьи, а также структура общества в целом. Вслед за гендерным равноправием пришло равенство представителей всех сексуальных ориентаций. Создавшаяся из-за этого сложная система семейных и половых отношений даже отпугивает некоторую часть общества своей запутанностью: например, стоит ли считать однополые союзы полноценными семьями, допускается ли однополым семьям усыновлять и удочерять детей и т. д. Произошло явное усложнение общественных отношений, а это и есть критерий прогресса.

Положительные и отрицательные последствия прогресса и регресса

Многие привыкли давать однозначную оценку поступательному и обратному развитию: прогресс – это хорошо, а регресс – это плохо. В идеале это, наверное, справедливо, но действительность вносит в эти оценки свои коррективы.

Это можно наглядно показать на примере развития животного мира. Земноводные и пресмыкающиеся далеко ушли от своих примитивных предков: они обрели конечности, развитые органы чувств, в том числе зрение, усложнили строение своих внутренних систем. Однако впоследствии уже сформированные сложные организмы столкнулись со сложностью выживания: более развитому телу требовалось больше пищи и энергии, более развитый организм чаще страдает от различных нарушений. Заболеваний и генетических отклонений и т. д.

Поэтому часть рептилий и земноводных подверглась вторичной деградации: змеи и некоторые земноводные утратили конечности, отдельные виды почти полностью лишились зрения и слуха и тому подобное. Упрощение структуры организма позволило этим видам выжить, а их более развитые сородичи вымерли.

Примерно то же можно наблюдать и в развитии общества. Либеральная демократия, безусловно, является более совершенной структурой, чем авторитарная или тоталитарная диктатура, поскольку позволяет в максимальной степени развивать возможности людей. Однако в условиях экономического кризиса, стихийных бедствий или войны наибольшую выгоду имеют те общества, которые временно перешли на жёсткие условия существования; простейшим примером может служить комендантский час.

Неоднократно положение спасали жёсткие меры – государственное вмешательство в экономику, высокое налогообложение, экономное и уравнительное расходование ресурсов, временный отказ от ряда сложных производственных отраслей и переход к более простым и дешёвым.

ФАС России | Анна Мирочиненко: высокотехнологичные решения в аграрном секторе имеют свою «обратную сторону» для развития конкуренции

Анна Мирочиненко: высокотехнологичные решения в аграрном секторе имеют свою «обратную сторону» для развития конкуренции

О рисках для развития конкуренции на агропродовольственных рынках, связанных с применением новейших технологий в АПК, рассказала представитель ФАС на бизнес-конференции

 

6 декабря 2019 года состоялась XIX ежегодная бизнес-конференция «Агрохолдинги России – 2019». ФАС России на мероприятии представляла начальник Управления контроля АПК Анна Мирочиненко.

 

В своем докладе спикер рассказала об антимонопольном регулировании агропродовольственных рынков и сделала акцент на рисках, связанных с применением новейших технологий в АПК.

 

К «обратной стороне» внедрения высокотехнологичных решений в аграрном секторе Анна Мирочиненко отнесла стремительные процессы экономической концентрации, глобализацию продовольственных рынков, монополизацию ключевых сегментов продовольственных цепочек транснациональными корпорациями, возможность контроля доходности сельхозпроизводителей транснациональными компаниями, неконтролируемый рост цен на продовольствие и «пакетность» предлагаемых решений, приводящую к деградации смежных отраслей.

 

Она подробно остановилась на примененных ФАС России подходах к рассмотрению сделки Bayer/Monsanto.

 

Со слов спикера, сделка Bayer/Monsanto завершила формирование современной структуры глобального рынка семян и средств защиты растений, носила глобальный характер – рассматривалась более чем в 30 юрисдикциях, и затрагивала социально значимые рынки, определяющие продовольственную безопасность государства.

 

«В ходе рассмотрения сделки мы выявили ряд угроз для конкуренции, таких как возникновение новых и усиление действующих барьеров входа на соответствующие товарные рынки, повышение вероятности злоупотребления объединенной компанией своей рыночной властью и усиление стимулов для антиконконкурентных согласованных действий и соглашений», — пояснила Анна Мирочиненко. – Именно поэтому ФАС России выдала компании «Байер АГ» предписание, содержащее обязательства, реализация которых должна способствовать развитию конкуренции на российском рынке селекции и IT-решений для сельского хозяйства».

 

Начальник Управления контроля АПК рассказала также о «пятом антимонопольном пакете», который, в частности содержит положения, направленные на усиление антимонопольного контроля за сделками на высокотехнологичных рынках с участием транснациональных корпораций.

 

Анна Мирочиненко остановилась также на ожидаемых результатах развития конкуренции в соответствии с Нацпланом и обозначила мероприятия в сфере АПК, направленные на снижение зависимости внутреннего рынка от иностранного селекционного и генетического материалов и связанных с ними агротехнологических решений.

 

[photo_1530]

Будущее человека: эволюция и неестественный отбор

Группа американских ученых из Гарварда и Массачусетса заявила, что разработала искусственную кожу. Так что в скором будущем, говорят они, если у вас появились морщины или мешки под глазами, или прочие изъяны, вы можете решить эту проблему и радикально омолодиться.

Правда, при ближайшем рассмотрении проблемы оказалось, что решение скорее косметическое, чем биологическое, хотя оно и может иметь положительный эффект для здоровья.

Но мы решили воспользоваться этим случаем, чтобы взглянуть на проблему шире, с точки зрения дальнейшей человеческой эволюции. Куда мы движемся как Homo sapiens, и во что мы превратимся? Что будет с человеком через полвека, век, или, скажем, сто тысяч лет?

Ведущий программы «Пятый этаж» Александр Баранов беседует с зав. кафедрой биологической эволюции биологического факультета МГУ Александром Марковым и доцентом кафедры антропологии биологического факультета МГУ, научным редактором портала антропогенез.ру Станиславом Дробышевским.

Александр Баранов: Прежде чем понять, во что мы превратимся, хотелось бы выяснить, превращаемся ли мы вообще в кого-то, или нет. Я мало что понимаю в эволюции, как и большинство, но мне интересно было узнать, что ученые расходятся даже в вопросе о том, эволюционируем ли мы сейчас. Например, американский антрополог Ян Таттерсолл говорит, что об эволюции человека можно забыть, поскольку человечество стало слишком мобильным.

Мы знаем, что виду нужно находиться в определенной изоляции, чтобы мутации стали нормой. Это, как известно, выяснил еще Чарльз Дарвин на Галапагосских островах. В случае с человечеством сейчас такое невозможно, говорит Таттерсолл. Если следовать его логике, то глобализация по сути дела остановила эволюцию человека. Александр Марков, скажите, как вы относитесь к этой теории? Действительно ли эволюция человека остановилась?

Александр Марков: Это сложный вопрос, потому что все зависит от того, что мы понимаем под словом «эволюция».

А.Б.: Эволюция путем естественного отбора в ее классическом варианте.

А.М.: Естественный отбор – это избирательное выживание или избирательное размножение особей. Сейчас естественный отбор человеческой популяции, конечно же, продолжается. И чтобы он полностью остановился, нужна такая фантастическая ситуация, когда среднее количество потомства, оставляемого родителями с разными генотипами, было бы абсолютно одинаковым. То есть, чтобы процесс размножения людей полностью перестал зависеть от их наследственных различий.

А.Б.: Я осмелюсь вам возразить с позиций антрополога Яна Таттерсолла. Он говорит, что дело не в том, что мутации не появляются, дело в том, что нужно несколько поколений, чтобы они закрепились и стали нормой. Сейчас у людей появляются разные генетические мутации, но поскольку человечество постоянно перемешивается, браки становятся не изолированными, то просто нет времени на то, чтобы мутации закрепились, поэтому человек эволюционировать не может.

А.М.: В данном случае вы считаете, что только если мутация закрепилась, это можно считать эволюцией. Действительно, сейчас в такой большой популяции, которую представляет человечество, а это больше семи миллиардов, для того, чтобы новая возникшая мутация закрепилась, то есть присутствовала у всех особей популяции, нужно огромное количество времени.

То есть, в самом деле фиксироваться современные мутации практически не могут, или это требует огромного количества времени, но тем не менее частоты, с которыми встречаются разные генотипы в разных популяциях, они продолжают потихоньку меняться. Но, конечно, это процесс медленный, то есть некоторые аспекты этого процесса сильно замедляются в силу того, что человечество очень сильно выросло количественно, и из-за того, что усилилась миграция и смешение генофондов — много межнациональных браков, люди переезжают из страны в страну, и все это замедляет процесс фиксации каких-то генотипов.

А.Б.: Станислав Дробышевский, а как вы относитесь к этой идее?

Станислав Дробышевский: Тут есть несколько моментов. Во-первых, то, что сейчас все перемешиваются. Это некоторое преувеличение, потому что это взгляд человека большого города. А как известно подавляющая часть воспроизведения идет не в мегаполисах, а в маленьких поселениях. Мегаполисы скорее съедают генофонд. А в небольших деревнях, раскиданных там и сям, естественный отбор по полной программе идет. И нашу «зацивилизованность» преувеличивать не надо. Ну а то, что идет смешение, на самом деле не уменьшает никоим образом отбор.

То есть да, гены перемешиваются, но когда они не перемешивались? Люди всегда бродили по планете взад-вперед, и всегда у них возникали какие-то сложности, другое дело, что сейчас есть новые факторы отбора. Если раньше люди в основном отбирались по способности голодать, переносить холод или жару или что-то такое, то сейчас может идти отбор на способность сидеть в офисе с утра до вечера, переносить большое количество информации и общаться сразу с большим числом людей. Такие факторы, которых раньше не было, все время появляются, и по ним тоже может идти естественный отбор.

А.Б.: Но основная эволюция человечества, оказывается, происходит в деревне?

С.Д.: Да, действительно, большая часть воспроизводства популяции происходит в сельской местности, это демографический факт.

А.Б.: Я посмотрел, как ученые рисуют себе будущего человека, и картина эта не внушает большого оптимизма. Хотя, может быть, критерии прекрасного в будущем изменятся, но сейчас человека рисуют с большой головой, крупным мозгом, большим животом и мягким местом тоже большим, атрофированными мышцами, маленьким половым органом и красными глазами.

Я удивился – почему красные глаза, но оказалось, что многим придется работать по ночам. Потому что в глобализованном мире придется ориентироваться на основные производственные зоны, а это будет Китай и Индия, а бедные европейцы будут работать по ночам и ходить с красными глазами, так же, как и американцы. Насколько точен такой прогноз?

С.Д.: Я считаю, что это художественное преувеличение, потому что для того, чтобы человек стал таким, нужен очень длительный отбор в эту сторону. У нас в процессе эволюции за последние много миллионов лет действительно увеличиваются мозги, вся эволюция приматов — это увеличение мозга. Но с другой стороны, последние 25 тысяч лет мозги даже немного уменьшаются.

У развития мозга есть пределы. Для того, чтобы он рос такими же темпами, как у тех же Homo erectus, должен быть настолько же мощный отбор. А современная цивилизация создает скорее обратный отбор, то есть мы функции своего мозга перекладываем на калькуляторы, компьютеры, и не факт, что нам такой гигантский мозг вообще-то нужен.

Кроме того, чтобы он поддерживался в рабочем состоянии, нужна очень мощная пищеварительная система и все прочие органы. Поэтому таких уж запредельных изменений вряд ли стоит ожидать, по крайней мере в ближайшие несколько тысяч лет. А предсказывать, что у нас такая технологичная цивилизация, что она с упором на интеллект будет развиваться миллионы лет, это как-то слишком смело.

А.Б.: Да, я тоже встречал мнение, что даже память наша станет хуже, потому что мы всегда сможем найти нужную информацию. Она всегда будет под рукой, и нам не надо будет ничего запоминать.

С.Д.: Другое дело, что для того, чтобы поддерживать такой высокотехнологичный уровень, нужны все-таки интеллектуальные люди. То есть, может создаться ситуация, когда высокие технологии позволят поглупеть, и из-за этого сами высокие технологии не смогут поддерживаться. И тогда придется снова умнеть. Это будет такая синусоида с увеличением и уменьшением мозга, которая в принципе может колебаться сколько угодно, пока не кончится ресурс.

А.Б.: У меня по этому поводу есть собственная доморощенная теория. Может быть, это будет не синусоида во времени, а радикальное разделение человечества, очень маленькую группу людей с большим мозгом, которая будет заниматься интеллектуальной деятельностью, и огромное количество людей с маленьким мозгом, которые либо будут выполнять самые простые работы, либо вообще ничего делать не будут, потому что за них будут работать машины. Довольно грустная картина, но возможно ли такое?

А.М.: Думаю что нет. Во-первых, для того, чтобы происходили какие-то направленные изменения, допустим, увеличивался мозг, должен происходить отбор по этому признаку. То есть особи с большим мозгом должны оставлять существенно больше детей, чем особи с маленьким мозгом, чего в современном человечестве мы практически не наблюдаем.

Нет такого отбора сейчас, поэтому нет вообще никаких оснований говорить о том, что мозг будет увеличен. Скорее намечается обратная тенденция в постиндустриальном обществе. Кроме того, может ли человечество разделиться на два четко различающихся вида? Для того, чтобы вид разделился надвое, между этими двумя новыми видами должна возникнуть репродуктивная изоляция.

Но пока у нас существует свободное скрещивание, никакого разделения ни на какие разновидности быть не может. То есть, если кто-то захотел бы вывести две такие породы людей с большими и маленькими головами, в первую очередь нужно было бы установить репродуктивный барьер, то есть запретить скрещивание. Это обязательное условие, без него никакого разделения не будет.

А.Б.: Но это, скорее, материал для фантастического романа.

А.М.: Ну почему же, я стараюсь дать чисто научное объяснение.

А.Б.: Но вот вещь более прозаическая и предсказуемая: моноэтничность человечества. Предсказывают, что различия в расах будут стираться, что все люди будут в будущем примерно одинаковые. Насколько такой прогноз оправдан?

А.М.: А вот это как раз вполне правдоподобный вариант. С развитием транспорта, со снятием каких-то запретительных барьеров, люди все больше путешествуют, все больше межрасовых браков и так далее. Если это экстраполировать на будущее, мы увидим размывание границ между кластерами морфологическими, культурными. Глобализация, которая идет на уровне культуры, она будет происходить и на уровне генофондов, которые постепенно смешиваются. Это все и сейчас уже происходит.

А.Б.: Станислав Дробышевский, вот мы выяснили, что все это практически неизбежно. Вы как антрополог можете сказать, как такой человек будущего будет выглядеть?

С.Д.: Скорее всего, исходя из общих соображений по частоте признаков у современных людей, он будет с темными волосами и темными глазами, потому что таково подавляющее большинство людей на планете сейчас, и это доминантные признаки. Черты его лица, скорее всего, будут похожи на современных латиноамериканцев или полинезийцев. Фактически это модель будущей абстрактной расы.

Но я лично считаю, что вряд ли так уж все смешается, поскольку для этого должны совсем отсутствовать барьеры. А сейчас просто география играет роль этого барьера. Я уже не говорю про политические и прочие факторы, но расстояние имеет значение, и вероятность девушки с Чукотки выйти замуж за австралийского аборигена, строго говоря, стремится к нулю.

А.Б.: Ну это она сейчас стремится к нулю, а лет через 50 или 100 проблем для их встречи где-нибудь на Филиппинах, по-моему, не будет.

С.Д.: Хотелось бы верить…

А.Б.: Я читал, что сейчас Бразилия является моделью расового слияния.

С.Д.: Фактически да. Только практика показывает, что сплошь и рядом смешение двух групп приводит не к тому, что они напрочь усредняются и становятся одним целым, а то, что две предыдущие группы сохраняются, но возникает еще третья группа с промежуточными вариантами. И смешение групп может приводить не к уменьшению разнообразия, а к увеличению. Хотя в целом, если сравнить современное человечество с Верхним палеолитом, то сейчас разнообразие меньше. То есть за последние 20 тысяч лет разнообразие немного уменьшилось.

А.Б.: То есть, в Верхнем палеолите люди выглядели более разнообразно, чем сейчас?

С.Д.: Да, это было множество маленьких группок, в каждой из которых возникали свои черты. А сейчас эти группы слились и более-менее усреднились.

А.Б.: Я хотел бы перейти к еще одному аспекту этой проблемы – самоэволюции. Это технологические возможности, которые открывают новые горизонты в нашей эволюции. Скажем, самосовершенствование нашего организма с помощью бионических органов. И второй аспект – это выбор родителями нужных генов для ребенка. Это, как говорят ученые, может дать стремительный толчок к изменениям в человеке.

С.Д.: Станислав Лем написал замечательную книгу «Эдем», где он описал последствия таких экспериментов. То есть для того, чтобы сделать это грамотно, надо представлять, какие гены за что отвечают, чего сейчас, строго говоря, нет. Хочется верить, что в ближайшее время генетики и эмбриологи с этим разберутся, и вот тогда действительно можно будет менять все что угодно.

Выращивать дополнительные органы, улучшать те, что есть. Мне представляется, что процесс пойдет по такому пути, что вначале будут исправлять грубые нарушения, типа синдрома Дауна, катаракты, а потом будут косметические вещи типа поправки формы ушей или носа. А потом уже пойдет по полной программе, когда научатся понимать, как взаимосвязаны генетика и эмбриология, и можно будет делать что угодно. Другое дело, насколько это будет полезно, потому что мы не можем предсказать все последствия.

А.Б.: А не получится ли так, что богатые первыми смогут это делать, а бедные – нет, и мы получим не просто богатых, которые становятся богаче, и бедных, которые беднеют, но и богатых, которые будут здоровее, лучше, совершеннее как особи, и бедных, которые будут становиться хуже.

С.Д.: Только с некоторой вероятностью. Другое дело, что богатые, которые будут менять себя, в условиях неотработанной методики окажутся в группе риска, и выживаемость у них в итоге будет ниже. Потому что на данный момент такого рода эксперименты связаны с повышенным риском рака, например. И никто эту проблему пока не решил.

А.Б.: Ну что ж, дадим им возможность быть первопроходцами. Александр Марков, я хотел спросить у вас, как вы думаете, когда в МГУ откроется кафедра биотехнической эволюции путем неестественного отбора?

А.М.: В МГУ уже есть факультет генной инженерии и информатики, есть кафедра биотехнологий, процесс идет в эту сторону. В принципе генная инженерия неизбежно будет играть все более важную роль в дальнейшем развитии человечества. Но прежде всего, это будет не генная инженерия человека, а сельскохозяйственная генная инженерия. Ну а также, конечно, генная терапия, генная медицина, потому что вредные мутации накапливаются.

Благодаря развитию цивилизации, медицины, решении проблемы голода мутанты с испорченными генами, которые раньше погибали, теперь выживают, эти гены сохраняются, копятся в генофонде. Соответственно, нам придется развивать биотехнологии и искусственным путем исправлять ошибки. Как верно сказал Станислав, начнется все с исправления самых грубых и зримых нарушений генома, мутаций с ярко выраженным негативным эффектом. Технологии такого рода уже есть или сейчас разрабатываются.

А.Б.: Есть такая философия трансгуманизма, насколько я знаю, она проповедует электронное бессмертие, в частности, что человек превратится в некого бессмертного киборга. Последователи этой философии говорят, что это будет эволюция путем неестественного отбора. Или это все та же эволюция, просто она приобретает новые формы. Как вы на это смотрите?

А.М.: Естественный отбор, который существует в природе, это вещь довольно неприятная для цивилизованного существа. Принципы биологической эволюции в применении к человечеству – вещь безжалостная, это никому не понравится. Поэтому мне кажется, что путь, который лежит перед человечеством, это путь сознательного управления нашей эволюцией. Но для этого, конечно, надо быстро и качественно развивать науку.

А.Б.: И общество тоже надо развивать. Ученые говорят, что будущее общество станет намного более совершенным и справедливым , оно будет отличаться от нашего общества так же, как мы отличаемся от средних веков, и это даст возможность нравственной регуляции всех этих процессов. Но есть и другие вещи, которые предсказывают, и они довольно жестокие.

К примеру, футурологи в США подготовили отчет о том, что уже к 2040 году человек как вид будет испытывать такую огромную конкуренцию с машинами, что ему придется себя совершенствовать, причем совершенствовать биотехническим путем. Вставлять бионические имплантаты в руки, процессоры в мозг, чтобы он быстрее работал. Предсказывают, что люди, которые пойдут на риск и так себя усовершенствуют, станут зарабатывать намного больше, чем все остальные.

А.М.: Подобные предсказания крайне редко сбываются. Когда мы читаем, что предсказывали футурологи прошлого, обычно это вызывает смех. Всем известны примеры, когда предсказывали, что в XX веке главной проблемой будут горы лошадиного навоза на улицах.

Так что я думаю, что современные предсказания того, что будет через 50 лет, не лучше по качеству. Пока таких технологий, как вживление процессоров в мозг, нет и в помине. Скорее будут развиваться какие-то медикаментозные средства для улучшения памяти и повышения сообразительности.

А.Б.: Не только медикаментозные, но и гормональные, как говорят, человек будущего станет зависеть от дополнительных гормонов.

А.М.: Я включаю это понятие. В общем, это какая-то фармакология и биохимия.

А.Б.: С другой стороны, все эти чипы, ведь это все понемножку начинается. Вживлять, скажем, чип в палец, чтобы не тратить время на набор паролей. Палец приложил – вошел в систему быстрее машины. С этого начнем, а потом и не заметим, как и в мозг себе что-нибудь вкрутим.

А.М.: Может быть, но мне не кажется, что мы к этому быстро идем. Зачем нам конкурировать с машиной. Машины будут брать на себя наименее интересные виды деятельности. Какие виды человеческой деятельности нужно в первую очередь заменить машинами? Всякую скучную, однообразную деятельность.

А.Б.: В самом деле, если зайти на сайт Русской службы Би-би-си, там можно послушать, как машина озвучивает репортажи. Звучит совсем неплохо, по крайней мере все понятно, вот вам и пример того, как машина заменяет человека. Правда, машина сама пока не пишет текст, но ведь все происходит понемножку…

Впрочем, я смотрю на это с долей скептицизма. Я помню статью в журнале «Наука и жизнь», которую я прочитал еще в 80-е годы. Это была такая околонаучная статья, которая объясняла, почему в начале XX века мы все будем работать максимум три дня в неделю, и то по полдня, потому что умные машины нас заменят, и наша жизнь станет легче. На самом деле этого не происходит, а случается часто прямо противоположное. Машины приводят к интенсификации нашего труда.

А.М.: Конечно, в том-то и дело, просто у нас произошла величайшая технологическая революция, появились компьютеры и интернет. Казалось бы, футурологи прошлого должны были представить, что умные машины вытеснят людей с рабочих мест и наступила безработица. Но на самом деле ничего подобного не произошло.

Развитие всей этой технологии дало огромное количество новых рабочих мест, программистов, веб-дизайнеров, системных администраторов, разработчиков нового программного обеспечения. Получилась огромная новая индустрия, и фактически появились новые рабочие места, а не замещение людей.

А.Б.: Да, для того, чтобы машина отобрала у меня мое рабочее место, нужны еще два человека, чтобы они эту машину обслуживали.

А.М.: Вот именно, машины не только отбирают, но и создают работу. Опираясь на то, что создано машинами, люди будут находить себе новые виды занятий.

____________________________________________________________

Загрузить подкаст программы «Пятый этаж» можно здесь.

Качественная жизнь после 50, или Как запустить биологические часы в обратную сторону

Ростов-на-Дону, 31 октября 2018. DON24.RU. Преодолевать стрессовые ситуации надо с легкостью, и именно это ложится в основу долголетия, утверждает ростовский психотерапевт Сергей Задорожный, эксперт проекта «Третий возраст».

– Очень часто в своей практике я наблюдаю, а ко мне приходят люди разных возрастов, что в 80 люди выглядят лучше, чем в 60, хотя и болячек больше, и жизненных трагедий, и потерь, но вот внутренний стержень и понимание того, ради чего жить, понимание своего возраста как психологического феномена – все это делает человека моложе и в биологическом плане. Как-то ко мне пришла пациентка, я знал, что ей 78 лет, выхожу в коридор и не вижу женщины этого возраста. Когда она вошла в кабинет, я не преминул сказать ей об этом, больше 60 я бы ей не дал, – рассказывает Сергей Задорожный, врач-психотерапевт Областного консультационно-диагностического центра (ОКДЦ).

– Как вы можете объяснить этот феномен?

– У нее, как и у всех, много переживаний, но степень их выраженности несоразмерна тому, как мы привыкли видеть. Она гораздо легче переносит невзгоды не потому, что это не значимо, просто для нее значимы другие вещи. Она принимает трудные жизненные ситуации, понимает, что с этим надо что-то делать, интуитивно выбирает правильные психотерапевтические практики и не опускает руки – это и формирует ее личностные особенности и способствует тому, что она так выглядит.

– Что такое старение с точки зрения психотерапевта?

– Большое количество людей интерпретируют пожилой возраст как некое критическое состояние. Безусловно, существует понятие кризиса возраста, есть проявления этого кризиса, но это не значит, что каждый человек должен его испытывать. Когда люди выходят на пенсию, то это может привести к ощущению кардинального изменения жизни: я преодолеваю возрастной рубеж, и моя жизнь безвозвратно поменяется, что-то в ней появится, чего я не хочу, и что-то я потеряю из того, что было. Но не от всех негативных переживаний и эмоций нужно избавляться, надо научиться определять, когда эмоции необходимы, а когда вредят. Когда человек понимает, что с ним происходит, это и является маркером того, что с этим надо что-то делать.

– Психологи считают выход из зоны комфорта полезным и, более того, необходимым для развития, чем чреваты кардинальные изменения для людей после 50?

– Человек, склонный к выходу из зоны комфорта, будет постоянно выходить из нее, эта способность формируется к возрасту 15–20 лет. Для него это будет привычным образом жизни, а не склонный к кардинальным изменениям не пойдет на это. Обычно выход из зоны комфорта должен выглядеть как здоровый стресс, есть понятие эустресса (здорового стресса) и дистресса (нездорового). Нужно говорить о конкретном человеке: что для него зона комфорта и что – выход. Может быть, он к этому всю жизнь шел, и наконец сложилось так, и он может наконец сделать то, что давно хотел.

– Что значит успех в жизни людей третьего возраста?

– Если человек достиг цели, к которой он стремился, он успешен. Но если к 50 не добился, чего хотел, может, и не надо было, не в этом дело. Речь идет об осознании, принятии этого факта. Может быть, путем достижений, профессионального роста, заработка он компенсирует какие-то переживания внутри. Это зачастую проблема самооценки. Если нет четких критериев оценки своей личности, человек пытается это делать за счет внешних факторов: больше зарабатывать, общаться с большим количеством людей в любых форматах.

– Ключевое слово в оценке своей жизни – принятие? 

– Да, именно с приятия начинается большинство современных терапевтических и лекционных программ. Для начала надо принять тот факт, что все произошло или происходит так, как происходит. Отрицать это, сопротивляться, пытаться бороться – бессмысленно. Надо менять причины или отношение к причинам либо нивелировать это в своей жизни. Принятие происходящего вокруг и себя как части этих проблем, их отражения, должно быть безоценочным.

– Какие методы долголетия, продления качественной жизни доказаны в вашей сфере? При помощи каких средств, действий, методик и практик можно замедлить процессы старения?

– Из научно-доказанных – уже лет 50 – это когнитивное-поведенческое направление, которое ставит во главу угла человеческое мышление, постулирует мысль о том, что причиной и развитием всех симптомов являются не столько события, сколько наша интерпретация этих событий. Когнитивная поведенческая терапия направлена на то, чтобы найти, что-же заставляет человека так чувствовать себя и так думать. И можно ли по-другому научиться думать. Есть достаточно много техник саморегуляции, основанных на взаимодействии психики и тела. Если будем говорить о неспецифических рекомендациях – ничего нового за последние 5000 лет не придумали: здоровый сон, правильное питание, рациональный режим активности и отдыха.

– Можно ли запустить биологические часы в обратную сторону, как остановить старение, продлить полноценную жизнь?

– Можно при условии, что человек начал думать об этом максимально рано. К 70–80 что-то запустить уже не получится. Чтобы говорить о психологических аспектах, возьмем в пример долгожителей. Они, как правило, не изменяли в какой-то момент взгляды на жизнь, этот взгляд на жизнь у них был всегда, и окружающие могут это подтвердить. Они всегда были целеустремленными, жизнерадостными, умели преодолевать проблемы, не цеплялись за них, с легкостью переносили то, что выпадало на их судьбу, не делая трагедии. Именно легкость преодоления стрессовых ситуаций и ложится в основу долголетия. Если человек четко понимает, что для него значимо, а что нет, что является смыслом его жизни, тогда он легче воспринимает негативные ситуации.

– Получается, есть счастливчики, живущие без ощущения своего возраста?

– Однозначно. Эти люди не сталкиваются с возрастными стрессами, а если и сталкиваются, то переживают их в легкой форме. У них жизнь не делится на этапы – ну что-то поменялось…

Жизнь такая, какая есть, а смыслами наделяем ее мы. Опять возвращаемся к когнитивной терапии: то, что я думаю, и является причиной того, что я делаю. Если мои мысли будут управлять мною, все пойдет хаотично, без моего ведома, тогда жизнь – непредсказуемо страшная штука. Но если я смогу управлять моими мыслями, моя жизнь будет преобразовываться, двигаться по тому руслу, по которому я хочу.

Каким будет мир: 20 прогнозов на предстоящее столетие

Автор фото, THINGSTOCK

Подпись к фото,

Би-би-си поинтересовалась у читателей, как будет выглядеть мир через 100 лет

Прогнозы Уоткинса в начале ХХ века казались странными и почти невозможными, но большая их часть оправдалась.

Футурологи Иан Пирсон (ИП) и Патрик Такер (ПТ) комментируют предположения читателей о том, как будет выглядеть мир в 2112 году.

1. В океанах будут действовать тысячи ферм, которые будут производить продовольствие в неслыханных масштабах (Jim 300)

ИП: Вероятность 10 из 10. Нам предстоит прокормить 10 миллиардов человек, и наша планета не располагает ресурсами для этого. На таких океанских фермах будет выращиваться не только рыба, но и водоросли, которые будут использоваться для получения продуктов питания и топлива.

ПТ: Это вполне возможно. Как считает Денис Бушнелл, ведущий специалист исследовательского центра НАСА в Лэнгли, морские водоросли, которые будут генетически модифицированы с целью поглощения больших объемов азота из атмосферы, позволят освободить до 68% пресной воды, которую человечество тратит сейчас на сельское хозяйство.

2. Передача мыслей на расстояние станет реальностью (Dev 2)

ИП: Вероятность 10 из 10. Телепатия станет одной из обычных форм повышения функциональности мозга. Восприятие мыслей и передача их на расстояние станет столь же привычным делом, что хранение мыслей в компьютерных сетях.

ПТ: Это вполне возможно. Искусственная телепатия сейчас кажется фантастикой, однако она вполне реальна, если под передачей мыслей понимать передачу электрических сигналов мозга.

3. Благодаря достижениям генетики, нам удастся создать людей с высочайшим уровнем интеллекта, обладающих бессмертием (game_over)

ИП: Вероятность 9 из 10. Прямая связь мозга с компьютером даст людям бессмертие в практическом смысле этого слова, однако и генная модификация приведет к значительному продлению срока жизни до тех пор, пока электронное бессмертие не станет доступным для всех по сходной цене.

ПТ: Это вполне возможно. Идея о том, что научный прорыв в генетике, биотехнологиях и разработке искусственного интеллекта расширит границы человеческого разума и позволит нашему виду в значительной степени одолеть смерть, иногда называют сингулярностью.

4. Мы научимся полностью контролировать погоду (mariebee_)

Автор фото, THINGSTOCK

Подпись к фото,

Через 50-60 лет многие люди, вероятно, будут пользоваться компьютерными усилителями мозговых функций

ИП: Вероятность 8 из 10. Уже сейчас существуют способы борьбы с торнадо или вызова дождя. Благодаря изучению климата в последние годы из-за страхов перед глобальным потеплением, мы всё лучше представляем себе механизмы воздействия на погоду. Возможно, новые методы такого воздействия окажутся слишком дорогими для повседневного применения, и к ним будут прибегать только в критических обстоятельствах.

ПТ: Это вполне возможно. Такие попытки неизбежны. Большинство американских ученых поддерживают федеральную программу по изучению методов вмешательства в климат нашей планеты. Эти геоинженерные технологии предназначены для нейтрализации воздействия человека на климат.

5. Антарктида утратит статус заповедной территории (Dev 2)

ИП: Вероятность 8 из 10. Соблазн использования этого заповедного континента для добычи минеральных ресурсов окажется слишком сильным. Человечество пойдет на это при условии строжайшего соблюдения экологических норм.

ПТ: Это вполне возможно. Но еще до этого мы станем свидетелями освоения Арктики. В предстоящие десятилетия борьба за контроль над природными ресурсами Арктики станет крупной политической проблемой для северных стран и всего человечества. В случае успешного ее решения настанет очередь и Антарктиды.

6. Будет введена единая мировая валюта (Kennys_Heroes)

ИП: Вероятность 8 из 10. Уже сейчас мы видим электронные деньги, которые используются повсюду, и эта тенденция будет развиваться. Вполне возможно, что к средине нашего столетия останутся только несколько региональных физических валют, плюс глобальная электронная валюта. К концу века она станет единственной.

ИП: Вряд ли. На самом деле тенденция в этой области направлена в обратную сторону. Интернет делает возможными новые формы обмена товарами и услугами. Поэтому число различных типов валюты скорее возрастет.

7. Будет установлена прямая связь между мозгом человека и компьютером (Dev 2)

ИП: Вероятность 10 из 10. Для многих это станет реальностью к 2050 году. К 2075 году большинство жителей развитых стран будут пользоваться теми или иными компьютерными усилителями мозговых функций.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Возможно, браки заменят краткосрочные контракты

8. Нанороботы будут циркулировать по нашей кровеносной системе, занимаясь ремонтом клеток и записывая наши мысли (Alister Brown)

ИП: Вероятность 7 из 10.

ПТ: Это вполне возможно. Пока что медицинские нанороботы существуют только в теории, однако исследования в этой области развиваются очень активно.

9. Термоядерный синтез станет реальностью (Kennys_Heroes)

ИП: Вероятность 10 из 10. Термоядерные электростанции появятся, по всей видимости, к 2045-2050, и наверняка к 2100 году. Станут ли они основным источником энергии для человечества, пока неясно. Вполне вероятно, что на это место будут претендовать огромные солнечные коллекторы и добыча сланцевого газа.

10. В мире останется всего три языка – английский, испанский и китайский (Bill Walker)

ИП: Вероятность 8 из 10. Многие языки переживают кризис и постепенно умирают, а другие сталкиваются с конкуренцией иностранных языков. Этот процесс может завершиться в течение столетия.

11. Однополые браки будут приняты в большинстве стран мира (Paul)

ИП: Вероятность 8 из 10. В западных странах это произойдет неизбежно. В других странах процесс будет проходить медленнее из-за религиозных ограничений.

12. Калифорния станет первым штатом, который выйдет из состава США (Dev 2)

ИП: Вероятность 8 из 10. Уже сейчас есть признаки того, что Калифорния будет добиваться выхода из союза штатов и эта тенденция может усилиться к концу столетия. В основе этого явления лежит огромная разница в благосостоянии между штатами и в нежелании жителей более богатых штатов финансировать более бедные районы.

13. Космический лифт сделает космос доступным всем (Ahdok)

ИП: Вероятность 8 из 10. Первые космические подъемники появятся к средине века и окажутся гораздо дешевле обычных методов выхода в космическое пространство. Это ускорит освоение космоса и развитие космического туризма, хотя, сомневаюсь, что стоимость их использования будет массово доступна для людей.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Борьба за экологию будет стоить человечеству всё больше

14. Искусственное оплодотворение полностью заменит естественное (krozier 93)

ПТ: Недалеко от истины. Уже сейчас всё больше людей используют новые методы оплодотворения. Генетический анализ и селекция оплодотворенных эмбрионов всё чаще применяются в специализированных клиниках. Уже сейчас сканирование эмбрионов позволяет определить около половины известных генетических заболеваний. А в предстоящие десять лет ученые научатся отбирать почти 100% полноценных эмбрионов.

ИП: Вероятность 5 из 10.

15. Естественная среда обитания человека и животных будет уничтожена, а на ее смену придут заповедники и музеи (LowMaintenanceLifestyles)

ПТ: Недалеко от истины. Наша планета находится на грани значительного исчезновения видов. Защита биологического разнообразия в эпоху растущего потребления ресурсов, перенаселения и экологической деградация потребует жертв, и часто может происходить за счет местных, часто бедных, народов. Эксперты считают, что включение экономических интересов жителей ряда районов в борьбу за сохранение экологии должно стать существенной частью стратегии охраны окружающей среды.

ИП: Вероятность 2 из 10.

16. Пустыни превратятся в тропические леса (jim300)

ИП: Вероятность 7 из 10. Методы борьбы с пустынями совершенствуются и могут принести успех.

17. Брак сменится заключением ежегодных контрактов (holierthanthou)

ИП: Вероятность 6 из 10. Привычные формы брака уступят место менее обязательным, которые рассчитаны на определенный период времени, а не на всю жизнь. В условиях роста продолжительности жизни это неизбежно — если вы рассчитываете прожить 100 лет, вряд ли в 20 лет вам стоит вступать в брак до гробовой доски.

18. Суверенные государства исчезнут, им на смену придет мировое правительство (krozier93)

ПТ: Неплохая попытка, но вряд ли. Напротив, число национальных государств возрастет. В ближайшем будущем состоятельные граждане и богатые корпорации будут стремиться скупать участки мирового океана для создания собственных островных государств в международных водах.

ИП: Вероятность 2 из 10.

19. Война будет вестись исключительно дистанционными средствами (LowMaintenanceLifestyles)

ИП: Вероятность 5 из 10.

20. В Британии произойдет революция (holierthanthou)

ИП: Вероятность 7 из 10. Хотя всё может быть.

Развитие в обратном направлении Дэни Родрик

Экономика развивающихся стран — это мешанина, в которой продуктивное сочетается с непродуктивным, первый мир — с третьим. Но почему одни развивающиеся страны могут переводить работников из низкопроизводительных видов деятельности в высокопроизводительные секторы, в то время как в других наблюдается движение рабочей силы в противоположном направлении?

КЕМБРИДЖ. Не нужно проводить много времени в развивающихся странах, чтобы наблюдать, как их экономики представляют собой мешанину, сочетающую продуктивное с непродуктивным, первый мир с третьим.В современных, более производительных отраслях экономики производительность (хотя обычно все еще низкая) намного ближе к тому, что мы наблюдаем в развитых странах.

  1. Пакс Американа умер в Кабуле Маркус Ям / LA Times

Фактически, этот «дуализм» — одна из старейших и наиболее фундаментальных концепций экономического развития, впервые сформулированная в 1950-х годах голландским экономистом Дж.Х. Боке, вдохновленный своим опытом в Индонезии. Бёке верил в резкое разделение между современным капиталистическим стилем экономической организации, преобладавшим на Западе, и докапиталистическим, традиционным укладом, который преобладал в так называемых «слаборазвитых регионах». Хотя современные производственные практики проникли в слаборазвитые общества, он считал маловероятным, что они смогут существенно повлиять на них и полностью преобразовать такие общества.

Когда современные экономисты думают об экономическом дуализме, они думают прежде всего о нобелевском лауреате сэре У.Артур Льюис. Льюис перевернул идею Бёке с ног на голову, заявив, что трудовая миграция из традиционного сельского хозяйства в современную промышленную деятельность является двигателем экономического развития. Действительно, для Льюиса сосуществование традиционного и современного — вот что делает возможным развитие.

Возьмем крайний пример: производительность труда в горнодобывающем секторе Малави соответствует производительности труда в экономике Соединенных Штатов в целом. Если бы только все рабочие Малави могли быть задействованы в горнодобывающей промышленности, Малави была бы такой же богатой, как США! Конечно, горнодобывающая промышленность не может принять такое количество рабочих, поэтому остальная часть малавийской рабочей силы должна искать работу в значительно менее производительных отраслях экономики.

Дуалистическая природа развивающихся обществ стала более подчеркнутой в результате глобализации. В некоторых сферах их экономики, таких как экспортные анклавы, крупные финансовые ресурсы и гипермаркеты, произошло существенное повышение производительности за счет связи с глобальными рынками и доступа к передовым технологиям. У других секторов не было подобных возможностей, и разрыв между ними и «глобализированными» секторами увеличился.

Эти пробелы проблематичны, но, как подчеркнул Льюис, они также представляют собой потенциальный двигатель экономического роста.Уловка состоит в том, чтобы обеспечить правильные структурные изменения в экономике: переход от низкопроизводительных к высокопроизводительным секторам. В успешных странах, таких как Китай и Индия, перемещение рабочих из традиционного сельского хозяйства в производство и современные услуги составляет значительную часть общего роста производительности, как и предсказывал Льюис.

Подпишитесь на Project Syndicate

Подписаться на Project Syndicate

Наслаждайтесь неограниченным доступом к идеям и мнениям ведущих мыслителей мира, включая еженедельные длинные чтения, обзоры книг, тематические коллекции и интервью; Год вперед годовой печатный журнал; полный архив PS ; и больше — за меньше 9 долларов в месяц .

Подпишитесь сейчас

Однако во многих других частях мира мы наблюдали довольно любопытную и нежелательную тенденцию последних десятилетий — структурные изменения в неправильном направлении. В современных высокопроизводительных отраслях занята меньшая часть рабочей силы экономики, в то время как неформальная и другая низкопроизводительная деятельность расширилась. Например, примерно с 1990 года структурные изменения в типичной стране Латинской Америки и Африки к югу от Сахары скорее подорвали, чем стимулировали рост.

В отличие от этого, большинство азиатских стран продолжают вести себя типично левизианской манере. Эта разница в моделях структурных изменений объясняет основную разницу в недавних темпах роста между Латинской Америкой и странами Африки к югу от Сахары, с одной стороны, и Азией, с другой.

Этот вывод может показаться противоречащим опыту таких стран, как Аргентина, Бразилия и Чили, где многие фирмы в современных отраслях экономики (включая нетрадиционное сельское хозяйство) испытали неоспоримый рост.Что еще не было должным образом понято, так это то, что большая часть этого роста произошла за счет рационализации операций и технологической модернизации — и, следовательно, ценой создания рабочих мест. Общая производительность экономики не сильно улучшается, когда фирмы становятся более производительными за счет сокращения рабочих, которые в конечном итоге занимаются неформальной деятельностью, характеризующейся существенно более низкой производительностью.

Мои исследования с Мэгги Макмиллан из Университета Тафтса и Международного института исследований продовольственной политики показывают, что страны с сильным сравнительным преимуществом в области природных ресурсов особенно склонны попадать в ловушку структурных изменений, снижающих рост.Для этих стран глобализация — благо неоднозначное. Отрасли, связанные с добычей природных ресурсов, которым способствует глобализация, имеют ограниченные возможности для занятости в традиционных секторах. Таким образом, глобализация укрепляет дуализм, а не помогает его преодолеть.

Соответствующие политики могут помочь. Один из уроков состоит в том, чтобы избежать преждевременного краха конкурирующих с импортом отраслей, в которых занято значительное количество людей, до того, как появятся достаточные возможности для трудоустройства в более производительных отраслях.Например, азиатские страны, как правило, либерализовались на пределе (через экспортные субсидии или специальные экономические зоны), стимулируя новые экспортные отрасли, не вытаскивая почву из-под остальных.

Во-вторых, жизненно важен обменный курс. Конкурентоспособные валюты продвигают и защищают современные торгуемые отрасли, в которых занята значительная часть рабочей силы. В ходе нашего исследования мы обнаружили, что страны с конкурентоспособной валютой с гораздо большей вероятностью испытают структурные изменения, способствующие росту.

Наконец, гибкая политика на рынке труда тоже кажется важной. Юридические требования, которые значительно увеличивают затраты на наем и увольнение рабочей силы, препятствуют созданию рабочих мест в новых отраслях.

Структурные изменения не ускоряют автоматически экономическое развитие. Его нужно подтолкнуть в правильном направлении, особенно когда страна имеет сильное сравнительное преимущество в области природных ресурсов. Глобализация не меняет эту основную реальность. Но это увеличивает затраты на неправильную политику, так же как увеличивает выгоду от ее правильной реализации.

транскриптомная характеристика обратного развития у Turritopsis dohrnii (Hydrozoa, Cnidaria) | G3: Гены | Геномы

Abstract

Медузы Turritopsis dohrnii претерпевают обратное развитие в ответ на физическое повреждение, неблагоприятные условия окружающей среды или старение. Старые, ослабленные или поврежденные медузы превращаются в кластер слабодифференцированных клеток (известный как стадия кисты), которые превращаются обратно в предшествующую стадию жизненного цикла — полип.Во время метаморфоза происходит трансдифференцировка клеток. Киста представляет собой промежуточную стадию между возвращающейся медузой и здоровым полипом, во время которой происходит трансдифференцировка клеток и реорганизация тканей. Здесь мы характеризуем и сравниваем транскриптомы стадий полипа и новорожденной медузы T. dohrnii с транскриптомами цисты, чтобы идентифицировать биологические сети, потенциально участвующие в процессах обратного развития и трансдифференцировки. Полип, медуза и киста т.dohrnii были секвенированы посредством секвенирования РНК Illumina и собраны с использованием подхода de novo , что дало 92 569, 74 639 и 86 373 контигов соответственно. Транскриптомы были аннотированы, и сравнительный анализ между стадиями выявил биологические сети, которые были значительно избыточно и недоэкспрессированы в кисте по сравнению со стадиями полипа и медузы. Биологические процессы, которые происходят на стадии кисты, такие как активность теломеразы, регуляция мобильных элементов и систем репарации ДНК, а также подавление клеточных сигнальных путей, деление митотических клеток, а также клеточная дифференцировка и развитие, могут быть вовлечены в T.dohrnii обратное развитие и трансдифференцировка. Наши результаты являются первой попыткой понять изменение жизненного цикла T. dohrnii на генетическом уровне и указывают на возможные направления будущих исследований стратегий развития, трансдифференцировки клеток и старения с использованием T. dohrnii в качестве не- традиционная система in vivo .

В типичном жизненном цикле гидрозоидов (рис.1) взрослые свободно плавающие медузы выпускают гаметы в толщу воды для внешнего оплодотворения, производя короткоживущих планктотрофных личинок планулы с ограниченным расстоянием распространения (Bouillon et al. 2006 г.). Планула оседает на морском дне и превращается в стадию колониального полипа, которая размножается бесполым путем и дает новые медузы, замыкая жизненный цикл. Гидрозоан Turritopsis dohrnii (Weismann 1883) (Filifera, Oceaniidae) демонстрирует дополнительную траекторию развития: когда они физически повреждены, стареют или сталкиваются с неблагоприятными условиями окружающей среды, медузы T. dohrnii избегают смерти, обращая свой жизненный цикл вспять. в противоположном направлении развития, i.е. , превращаясь обратно в пост-личиночный бентосный полип (рис. 1). Во время обратного развития медузы сжимаются и теряют способность плавать, оседают на субстрате и трансформируются в цистоподобную стадию, характеризующуюся тонкой хитиновой внешней оболочкой без каких-либо узнаваемых морфологических особенностей, которые можно отнести к медузе или полипу (Schmich ). и др. 2007). В следующие 24-36 часов киста развивает типичные для полипов признаки, такие как столональная гидрориза, из которой возникают новые полипы, в конечном итоге возвращаясь к обычной онтогенетической последовательности полипа-медуза (Martell et al. 2016). Обратное развитие Turritopsis dohrnii считается метаморфозом (Müller and Leitz 2002; Berking 1998), хотя и в направлении, противоположном его нормальной траектории развития, и принесло T. dohrnii популярное название «бессмертная медуза».

Рисунок 1

Жизненный цикл Turritopsis dohrnii , бессмертной медузы. Типичный жизненный цикл гидрозоа обозначен синим (слева), в то время как альтернативный жизненный цикл т.dohrnii обозначен красным (справа).

Полипы и медузы различаются по анатомии и типам клеток. Некоторые типы клеток и сенсорные органы (, например, , субумбреллярные поперечно-полосатые мышечные клетки, нервные кольца, глазки) присутствуют только в медузе, тогда как другие типы клеток (, например, , эктодермальные секреторные клетки, продуцирующие хитиновую внешнюю оболочку) встречаются в полипах. Только. Эксперименты по иссечению тканей позволили понять клеточный механизм, лежащий в основе обращения жизненного цикла у T.dohrnii (Piraino et al. 1996). Манубриум медузы содержит большую популяцию интерстициальных клеток (I-клеток), которые играют большую роль в регенерации книдарий (Tardent 1963), тогда как эксумбреллярный эпидермис не содержит популяций I-клеток. Когда два типа ткани были вырезаны и изолированы, манубрий (содержащий I-клетки) не смог превратиться в ткань, секретирующую перисарк, хитиновую поверхность, которая защищает мягкие ткани на стадии кисты и полипа, но отсутствует в медузе. (Пираино и др. 1996). Однако эксумбреллярный эпидермис (без I-клеток) трансформировался в ткань, секретирующую перисарк, и смог обратным образом развиться в ювенильный полип. Таким образом, хотя пролиферация I-клеток происходит во время обращения, она, по-видимому, не играет решающей роли в омоложении морфа от медуз к полипу, поскольку части медуз, не содержащие I-клеток, все еще могут полностью вернуться в стадию полипа. (Пираино и др. 1996). Учитывая ограниченную роль I-клеток и тот факт, что медузы и полипы содержат разные типы клеток, преобразование медуз в полип должно включать замену типов клеток и переключение на новые клеточные линии.Следовательно, обращение онтогенеза T. dohrnii включает трансдифференцировку клеток, перепрограммирование структурной и функциональной приверженности и экспрессии генов хорошо дифференцированных соматических клеток в другие типы клеток либо напрямую, либо через предварительный возврат к состоянию плохой дифференцировки. (Окада 1991; Шмид 1992).

Процесс трансдифференцировки клеток отличается от дедифференцировки клеток. При дедифференцировке терминально дифференцированные клетки ( i.е. , утратили способность к размножению (Sacco et al. 2002)) восстанавливают способность делиться путем регрессии (, т. Е. , де-дифференциация) в менее специализированное состояние внутри той же линии (Jopling et al. 2011; Сугимото и др. 2011; Эгуизабал и др. 2013). С другой стороны, клетки, которые подвергаются трансдифференцировке, являются мультипотентными и могут переключаться на любую клеточную линию. Хотя о трансдифференцировке сообщалось у T.dohrnii нельзя исключать процесс де-дифференцировки, и он может происходить одновременно с трансдифференцировкой во время регенеративных процессов. О трансдифференцировке также сообщалось у других гидрозоидов, таких как Hydra vulgaris (Bode et al. 1986; Siebert et al. 2008; Galliot and Chera 2010) и Podocoryna carnea (Schmid et al. 1982 ; Seipel et al. 2004; Schmid and Alder 1984), которые имеют преувеличенную долговечность или способность претерпевать обратный жизненный цикл.В целом, трансформация медузы в полип у T. dohrnii демонстрирует динамические онтогенетические события, в которых происходит комбинация трансдифференцировки, асимметричного деления клеток и апоптотических событий для омоложения на более ранней стадии жизненного цикла.

Стадия кисты представляет собой промежуточный этап между регрессией, старением или повреждением медузы и новым здоровым полипом. Это также стадия, на которой реорганизация ткани и трансдифференцировка клеток — начиная с регрессирующей медузы — продолжаются дальше и постепенно подготавливают повторную экспрессию фенотипа полипа.Таким образом, исследование паттернов экспрессии генов кисты представляет интерес с точки зрения организма, развития, клеток и молекул. В этой статье мы представляем сравнительный анализ ландшафтов экспрессии генов на разных стадиях жизни T. dohrnii . В частности, мы произвели: 1) сборку первого транскриптома и аннотацию трех стадий в обращении жизненного цикла от медузы к полипу, , т.е. , стадии медузы, кисты и полипа; 2) сравнительный анализ аннотации GO и функционального обогащения генов для определения терминов GO с акцентом на биологические процессы, которые чрезмерно или недостаточно выражены на стадии кисты по сравнению с стадиями полипа и медузы.Эта работа предоставляет базовую информацию для понимания молекулярных механизмов, лежащих в основе как трансдифференцировки клеток, так и обращения жизненного цикла у T. dohrnii .

Методы

Сбор, выращивание и идентификация образцов

T. dohrnii колоний с бутонами медузы были собраны в Отранто, Италия, в июле 2013 года. Отдельные колонии содержались изолированно в стеклянных чашах для сбора только что выпущенных медуз. Колонию и медузы хранили отдельно в растворе для стабилизации РНК RNAlater (ThermoFischer Scientific) и хранили при -80 ° C для дальнейшей обработки.В Бокас-дель-Торо, Панама, в июле 2015 года недавно выпущенные медузы из полипов, обнаруженных в полевых условиях, были изолированы в стеклянных мисках и голодны, чтобы вызвать образование кист (24–48 часов). Цисты сохраняли в RNAlater и хранили при -80 ° C для дальнейшей обработки. Часть ткани полипа была сохранена для целей штрих-кодирования ДНК. Перед экстракцией РНК общая ДНК была извлечена из ткани полипа из обеих коллекций с использованием протокола, предоставленного Miglietta и Lessios (2009) (Miglietta and Lessios 2009). Фрагмент митохондриального гена 16S был амплифицирован и секвенирован с использованием прямого праймера SHA и обратного SHB [Прямой (SHA): 5′-TCGACTGTTTACCAAAAACATAGC-3 ‘, Обратный (SHB): 5′-ACGGAATGAACTCAAATCATGTAAG-3’] для штрих-кодирования ДНК, чтобы гарантировать идентификация видов (см. (Miglietta and Lessios 2009; Miglietta et al. 2018; Moura et al. 2011; Schuchert 2014)). Последовательности 16S, подтверждающие идентификацию видов, депонированы в GenBank под регистрационным номером KT984715 для полипа / медузы и MH029858 для цисты.

Экстракция РНК и создание библиотеки кДНК

Общая РНК была экстрагирована из нескольких полипов и объединенный образец медуз (примерно 25-50 особей на каждой стадии), собранный в Италии с использованием мини-набора Qiagen RNAeasy (№ по каталогу 74104), приведенного ниже. инструкция производителя.Набор для очистки РНК MasterPureTM от компании Epicentre (№ по каталогу: MCR85102) использовался для извлечения общей РНК из нескольких копий отдельных цист, собранных в Панаме. В протокол были внесены следующие незначительные изменения, рекомендованные производителем: 1) Предварительная промывка и удаление RNAlater из ткани с использованием буфера T&C, входящего в комплект Epicenter; 2) 1/5 -го количества реагента было использовано из-за небольшого количества ткани; 3) Увеличьте количество промывок этанолом для дополнительной очистки РНК.Концентрацию экстрактов РНК определяли с помощью спектрометра ThermoScientific NanoDrop2000, а их целостность проверяли с помощью биоанализатора Agilent Technologies перед началом создания библиотеки для секвенирования (дополнительный файл A). Три повтора стадии кисты с наивысшим количеством / концентрацией (нг / мкл) ДНК на основе показаний NanoDrop и высочайшим качеством РНК на основе обнаружения самых сильных 18S (1,8–2 кБ) и 28S (4–5 кБ) полосы с наименьшей деградацией, образцы C1, C2 и C3, были выбраны для дальнейшей обработки.

РНК-секвенирование и сборка транскриптома

Библиотека секвенирования для стадии полипа была создана Центром геномных и биоинформатических исследований Университета Нотр-Дама с использованием набора TruSeq RNA Sample Prep Kit v2 (Illumina Sequencing Technologies (Cat. No. RS-122-) 2001)) в соответствии с протоколами производителя. Создание библиотеки медузы и цист было проведено в центре секвенирования Agrilife Genomic and Bioinformatics TAMU. Из-за небольшого количества выходной РНК (менее 100 нг) предварительная стадия амплификации с использованием набора SMARTer Ultra Low Input RNA for Sequencing v4 на основе Poly-A (Clontech Laboratories (Cat.№: 634888)) выполняли перед приготовлением библиотеки в соответствии с протоколом производителя. КДНК из библиотеки полипов секвенировали с использованием платформы Illumina MiSeq (Illumina Sequencing Technologies), генерируя считывания парных концов (PE) 83 п.н. (дополнительный файл B). КДНК из библиотеки medusa секвенировали с использованием платформы Illumina HiSeq2500v4, генерируя считывания PE 125 пар оснований. КДНК из цист-библиотек индивидуально секвенировали с использованием платформы Illumina HiSeq4000, генерируя считывания PE 150 п.н. для каждой библиотеки.Необработанные наборы данных RNA-seq были депонированы в GenBank под NCBI BioProject ID: PRJNA563171; Регистрационный номер: SAMN12669943 — SAMN12669945.

Все транскриптомы были сконструированы индивидуально с использованием согласованных методов сборки. Несмотря на то, что это признанный нетрадиционный подход к выполнению сравнительного транскриптомного анализа с индивидуально построенными наборами данных, из-за сложности сбора всех трех стадий для T. dohrnii , стадии были собраны, и обработка данных выполнялась в разное время и в разных местах.Считывания РНК-seq из полипа и медузы обрабатывались с помощью программного конвейера Trinity версии 2.2.0, где качественная обрезка с помощью тримомматики (MacManes 2014), нормализация чтения с помощью in silico нормализация и сборка транскриптов de novo с использованием по умолчанию параметры (дополнительный файл B). Три библиотеки из кисты были сопоставлены отдельно с собранным полипом и сборкой медузы для краткой оценки качества считываний. Были выбраны два набора данных с высоким процентом выравнивания и низким процентом прерванных чтений (дополнительный файл C) и объединены вместе.Объединенные чтения были обработаны с использованием конвейера Trinity с использованием параметров по умолчанию для сборки транскриптома. Статистика сборки была создана с помощью скрипта trinitystats.pl из набора инструментов Trinity.

Оценки качества

Нормализованные чтения (полученные в результате нормализации In silico от Trinity ) со всех трех этапов были сопоставлены с собранными контигами с помощью программного обеспечения выравнивания TopHat2.1 и CLC Genomic Workbench v8 с использованием параметров по умолчанию для оценки качества сборок (Дополнительный файл D).Программное обеспечение BUSCO v2.0 (Simão et al. 2015) использовалось для оценки полноты содержания генов в каждой сборке. База данных Eukaryota и Metazoa, предоставленная веб-сайтом программного обеспечения (http://busco.ezlab.org), использовалась для оценки с настройками по умолчанию (электронное значение e -3 ).

Функциональная аннотация гена

Конвейер аннотации из Blast2GO (Conesa et al. 2005; Götz et al. 2008) использовался для присвоения функциональной аннотации трем специфическим для стадии транскриптомам.BLASTx выполнялся через CloudBlast (Matsunaga et al. 2008) в отношении базы данных Non-Redundant (NR) NCBI с использованием следующих параметров: e-значение e -3 , размер слова 6, отсечка длины HSP 33 и 20 лучших попаданий были сохранены. Функциональная аннотация Gene Ontology (GO) была проведена с использованием следующих параметров: отсечка аннотации 55, вес GO 5, математическое ожидание e -6 и отсечка охвата HSP-Hit 0. Также был использован InterProScan (Zdobnov and Apweiler 2001). используется для выполнения поиска на основе белкового домена в следующих базах данных: BlastProDom, FPrintScan, HMMPIR, HMMPfam, HMMSmart, HMMTigr, ProfileScan, HAMAP, SuperFamily, HMMPanther, Gene3Ds.ПРИЛОЖЕНИЕ Дополнение было выполнено после объединения аннотаций InterPro, и 1 аннотации уровня и были удалены вручную, как рекомендовано B2G (Conesa and Götz 2008). Кроме того, база данных Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) использовалась для получения кодов ферментов и дальнейшего аннотирования нашего транскриптома (дополнительный файл E).

Из-за прогнозируемого экологического загрязнения в транскриптоме полипа таксонов, тесно связанных с видами Protista Reticulomyxa filosa (дополнительный файл G), последовательности, которые имели наибольшее совпадение с R.filosa были повторно обработаны для базы данных многократных зоов, и конвейер аннотаций был повторно выполнен.

Сравнительный анализ функционального обогащения генов

Функциональный анализ обогащения генов был проведен с использованием пакета FatiGO (Al-Shahrour et al. 2004) в составе инструментов интеллектуального анализа данных в B2G. Перед анализом все три набора данных этапов были объединены в один набор данных, и был создан список идентификаторов последовательностей, который соответствует набору данных каждого этапа. Точный тест Фишера (двусторонний) был проведен с использованием значения p для коэффициента ложного обнаружения (FDR), равного 0.01 для сравнения следующих наборов данных: 1) Киста против полипа ; 2) Киста против Медузы ; 3) Киста против Полип + Медуза вместе взятые. Для анализа обогащения была выбрана область биологических процессов.

Доступность данных

Все сборки транскриптомов и аннотации доступны по запросу основным авторам. Все дополнительные файлы были загружены на figshare. Дополнительные файлы содержат следующее: A) результаты NanoDrop и Bioanalyzer для оценки качества; Б) Количество необработанных, усеченных и нормализованных чтений для каждого этапа; C) выравнивание Cyst RNA-seq для оценки трех наборов данных; D) Прочитать оценку отображения каждого транскриптома; E) картирование ферментов KEGG; F) Статистика сборки de novo, полнота содержания гена и сравнение функциональной аннотации среди книдариевых транскриптомов; G) Распределение наиболее популярных видов BLASTx; H) Резюме аннотации транскриптома Blast2GO; I) названия транскриптов из аннотации BLASTx и соответствующие стадии, на которых они были идентифицированы; J) Киста vs.Сравнительный анализ Polyp GO; K) Сравнительный анализ Cyst и Medusa GO; L) Сравнительный анализ кисты и полипа + Medusa GO; M) Топ-10 категорий чрезмерно выраженных биологических процессов в Кисте ​​по сравнению с Полипом и Медузой; N) Аннотирование этапов жизненного цикла; O) Рейтинг 100 лучших терминов GO на основе прямого подсчета GO для Cyst, Polyp и Medusa; P) Взаимный поиск tBLASTx транскриптов мРНК, связанных с теломеразой; Q) 10 основных категорий недооцененных биологических процессов в кисте по сравнению с полипом; R) Категории GO, связанные с клеточной коммуникацией и передачей сигналов, дифференцировкой и специализацией клеток и развитием, которые были недостаточно экспрессированы в Кисте ​​по сравнению с Полипом и Медузой.Наборы данных по секвенированию РНК, созданные и проанализированные в ходе текущего исследования, доступны в репозитории NCBI GenBank под идентификатором NCBI BioProject ID: PRJNA563171, номер доступа: SAMN12669943 — SAMN12669945. Дополнительные материалы доступны на figshare: https://doi.org/10.25387/g3.9943517.

Результаты и обсуждение

Сборка транскриптома и оценка качества

Полипы и новорожденные медузы были собраны в Отранто, Италия. Кисты были индуцированы и собраны в Бокас-дель-Торо, Панама.Все образцы были закодированы с использованием митохондриального гена 16S для подтверждения идентификации. Последовательность 16S продемонстрировала 100% сходство и идентичность с T. dohrnii (номер доступа в GenBank: KT984715 для Polyp и Medusa, MH029858 для Cyst; также см. Miglietta et al. 2018 (Miglietta et al. 2018) для филогенез рода Turritopsis ).

Хотя выбранные полипы не были активно зачатками медузы, мы не можем исключить наличие развивающихся зачатков медузы.РНК из объединенных полипов (, т. Е. , несколько полипов в колонии) экстрагировали, препарировали в библиотеки кДНК и секвенировали с использованием платформы Illumina MiSeq (считывание PE 83 п.н.) и медузы с использованием HiSeq2500v4 (считывание PE 125 п.н.). РНК экстрагировали из отдельных цист, и отдельные библиотеки секвенировали с использованием HiSeq4000 (считывание 150 п.н. PE). Из-за различных подходов к количеству людей, используемых для экстракции (, т. Е. , объединенные против особей), разного времени и места сбора и выращивания образцов в лаборатории, подготовки библиотеки и секвенирования, последовательности из библиотек кДНК были собраны отдельно. на три отдельных транскриптома для конкретных стадий (дополнительный файл B).

Из библиотек специфичных для каждой стадии РНК-seq было собрано 92 659, 74 639 и 86 373 контигов de novo для стадий Polyp, Medusa и Cyst соответственно с использованием ассемблера Trinity (Haas et al. 2013) (Таблица 1 ). Собранные транскриптомы имели значение N50 1332 бит в секунду для стадии полипа, 1434 бит в секунду для Medusa и 1634 бит в секунду для кисты. Мы сравнили наши транскриптомы с транскриптомами других опубликованных Cnidaria, принадлежащих к пяти классам: Hydrozoa, Scyphozoa, Cubozoa, Anthozoa и Myxozoa (Atkinson et al., 2018). Несмотря на различия в конвейерах секвенирования, сборки и аннотации, наши транскриптомы имеют сопоставимую статистику сборки, полноту и аннотированные последовательности с другими опубликованными транскриптомами книдарий (Hasegawa et al. 2016; Wenger and Galliot 2013; Sanders et al. 2014; Сандерс и Картрайт 2015a, 2015b; Ортис-Гонсалес и др. 2017; Hroudova и др. 2012 г .; Брехман и др. 2015 г .; Понсе и др. 2016; Ли и др. 2014; Brinkman et al. 2015; Эймс и др. 2016; Magie et al. 2005; Кухня и др. 2015; Ayala-Sumuano et al. 2017; Sunagawa et al. 2009; Mehr et al. 2013; Хуанг и др. 2016; Чанг и др. 2015) (дополнительный файл F).

Таблица 1 Статистика сборки Trinity de novo . Скрипт trinitystats.pl из утилит набора инструментов Trinity использовался для генерации статистики сборки на основе общей длины транскрипта для всех трех транскриптомов.

Нормализованные чтения, полученные в результате нормализации in silico Trinity , были отображены обратно в собранные контиги для каждого транскриптома для оценки полноты его сборки.Для оценки использовались два разных программного обеспечения для выравнивания, основанные на разных алгоритмах (TopHat v2.1 и CLC Genomic Workbench v8 инструмент чтения карт). В обеих оценках сборка полипа показала более чем на 10% более низкий процент картирования (TopHat: 69,5%, CLC: 84,2%), чем Medusa (81,2%, 95,1%) и Cyst (80,0%, 98,8%) (дополнительный файл D). .

Признано, что различные методы подготовки библиотеки и секвенирования (, например, , платформа, длина чтения, глубина и т. Д.) Могут влиять на общую длину и смежность собранных контигов.Это было отражено в нашей статистике сборки (таблица 1), поскольку транскриптом полипа, сконструированный из 83 п.н. считываний PE Illumina MiSeq, имел самые короткие контиги среди трех транскриптомов. С другой стороны, стадия кисты, собранная из самых длинных считываний PE Illumina HiSeq (150 пар оснований), имела самые длинные контиги. Таким образом, полнота нашего транскриптома была дополнительно проверена с использованием программного обеспечения BUSCO v2.0 (Simão et al. 2015), которое дает представление о том, был ли потерян значительный объем генетической информации в неотмеченных считываниях, и о том, был ли метод секвенирования оказали значительное влияние на полноту транскриптома с точки зрения содержания гена и фрагментации транскрипта.Используя BUSCO v2.0, мы провели оценку каждой конкретной сборки, используя базу данных Metazoa. Все сборки продемонстрировали высокий охват и полноту (более 90%) по содержанию генов (таблица 2). Стадия полипа имела самый высокий процент полных BUSCO (95,4%), Медуза была второй по величине (93,0%), а стадия кисты имела самый низкий процент (91,3%). Это означает, что, несмотря на самый низкий процент считываний, отображаемых обратно в контиги (дополнительный файл D), значительный объем генетической информации не был потерян в неотображенных считываниях.Кроме того, хотя транскриптом полипа был собран с использованием более коротких считываний секвенирования и меньшей глубины, чем у Medusa (считывание PE 125 п.о. через HiSeq2500v4) и Cyst (считывание PE 150 п.о. с помощью HiSeq4000), количество фрагментированных BUSCO было ниже, чем на других этапах, 2,2%. против 3,4% и 3,6% соответственно (таблица 2). В целом, наши оценки показывают, что, несмотря на различия в подходах к подготовке библиотек и секвенированию, все три транскриптома имеют высокий охват и обеспечат качественную основу для дальнейшего анализа.

Таблица 2 Оценка качества транскриптома BUSCO. Анализ BUSCO проводился с использованием базы данных Metazoa.

Аннотации и характеристики транскриптомов

Конвейер Blast2GO использовался для присвоения имен и функциональных терминов собранным контигам каждого транскриптома. InterProScan (Zdobnov and Apweiler 2001) также использовался для выполнения поиска на основе белковых доменов с использованием баз данных InterPro (см. Методы для баз данных), чтобы опираться на существующие аннотации GO и подтверждать их.Сопоставление ферментов с базой данных KEGG было также выполнено для каждого этапа (дополнительный файл E), и номера EC были добавлены к аннотациям. Отсечка ожидаемого значения e -3 использовалась для выполнения BLASTx для базы данных NR. Пороговое значение ожидаемого значения e -3 обычно считается приемлемым, но либеральным порогом (De Wit et al. , 2012). Этот порог был выбран, поскольку наша работа является исследовательской, так как не было зарегистрировано аннотаций транскриптов или генома для каких-либо видов Turritopsis .Мы также не хотели ограничивать наш поиск несколькими опубликованными гидрозоями, о которых не сообщалось, что они претерпевают обратное развитие и не имеют сходных жизненных историй (, например, , стадия медузы отсутствует, не образует колоний).

Вызывало опасение заражение эпибионтных организмов в транскриптоме полипа, в частности фораминифера Reticulomyxa filosa (Protista), который был обнаружен в результате попадания в топ-лист (дополнительный файл G). Последовательности с топ-хитами до р.filosa были повторно обработаны с использованием базы данных Metazoa, чтобы наилучшим образом отфильтровать последовательности и аннотации, исходящие от протистов.

45 405 из 92 659 (49,00%) контигов в полипе, 33 836 из 74 639 (45,33%) контигов в Медузе, 38 565 из 86 373 (44,65%) контигов в сборке кисты показали значительное сходство с белками в базе данных NR на шаге BLASTx (дополнительный файл H). Большинство топ-хитов принадлежало четырем видам книдарий: H. vulgaris , E.pallida , A. digitifera и N. vectensis , занимают места с 1 -го до 4 -го в одном порядке на всех трех этапах (дополнительный файл G, B-D). Это указывает на то, что все три транскриптома в значительной степени состоят из аннотаций транскриптов нашего организма-мишени (, т.е. , T. dohrnii ), в отличие от контаминантных, нецелевых организмов, которые могут встречаться в природе с T. dohrnii (, например, ). , простейшие, грибы и др.). В конечном итоге было 38 686, 27 443 и 31 633 контигов, аннотированных по крайней мере одним термином GO в полипе, медузе и кисте, соответственно (таблица 3).В целом, аннотация BLASTx идентифицировала 11299, 5051 и 7863 полипов, Medusa и Cyst-специфических транскриптов, соответственно (рис. 2, названия транскриптов, найденные в дополнительном файле I). Киста разделила 8402 транскрипта с Полипом, 8325 — с Медузой и 6423 — с обеими стадиями. Было обнаружено 9003 транскрипта, которые не были обнаружены на стадии кисты.

Таблица 3 Количество категорий ГО в биологических процессах, которые были пере- или недооценены в каждом сравнительном тесте. Было выполнено три отдельных сравнения: Cyst vs.Полип , Киста против Медузы и Киста против Полип + Медуза. Скорректированное FDR значение p (q-значение) 0,01 использовалось во всех трех анализах. Диаграмма Венна для аннотаций Blastx на стадиях полипа, медузы и кисты. Представляет количество общих и эксклюзивных транскриптов (, т.е. , описания Blastx).

Наши результаты BLASTx отличались от недавно опубликованного транскриптома различных стадий неопределенного вида Turritopsis (Hasegawa et al. 2016), где H. vulgaris и N. vectensis заняли 1 st и 2 среди наиболее популярных видов и составили 38% всех популярных видов. Наши транскриптомов T. dohrnii включают 43,88–57,44% топ-хитов с одним H. vulgaris и от 56,88% до 73,77% при объединении топ-хитов от видов книдарий с самым высоким рейтингом (дополнительный файл G, BD) . Кроме того, в опубликованном Hasegawa et al. (2016) (Hasegawa et al. 2016) транскриптом показывает грамотрицательные виды бактерий ( Acidovorax sp. KK102) как 3 rd наиболее популярных видов, что, скорее всего, является результатом контаминации.

Сравнительный анализ функционального обогащения генов

Категоризация данных на основе терминов GO дает возможность понять конкретные физиологические компоненты, обнаруженные на разных стадиях T. dohrnii , и оценить функциональные различия между ними. Мы провели сравнительный анализ функционального обогащения генов на транскриптомах Cyst, Polyp и Medusa с Cyst в качестве центрального этапа сравнения, чтобы получить больше информации о пере- и недоэкспрессированных категориях GO в Cyst.Мы признаем, что наши сборки транскриптомов представляют собой каталоги транскриптов и, таким образом, нет разделения между низкоэкспрессируемыми и высокоэкспрессируемыми транскриптами, и поэтому мы не можем обнаружить дифференциальную экспрессию конкретных транскриптов. Наши результаты обогащения являются предварительными и требуют дальнейшего подтверждения с нормализованными репликами библиотеки для каждого этапа. Однако этот сравнительный анализ дает полезные и новые сведения о процессах, которые активны и подавлены в кисте.

Мы сосредоточились на области биологических процессов, которая включает в себя известные серии молекулярных событий и сетей, имеющих отношение к функциональности клетки, органов или организма в целом.Инструмент FatiGO (Al-Shahrour et al. 2004) статистически оценивает различия в функциональной аннотации между наборами данных с помощью точного теста Фишера (двусторонний) и строгого скорректированного p-значения (FDR) с поправкой на p-значение (q-значение). 0,01. Мы показываем результаты следующих сравнений: 1) Киста против полипа ; 2) Киста против Медузы ; и 3) Киста по сравнению с полипом + Медуза. Из-за большего количества общих контигов с аннотациями GO в транскриптоме полипа Cyst vs. Polyp + Medusa покажет небольшое смещение в сторону стадии полипа в базовом наборе данных. Однако этот тест был разработан, чтобы выявить избыточную и недостаточную экспрессию категорий генов, которые очень специфичны для кисты.

Анализы обогащения GO:

Сравнительный анализ обогащения генов выявил биологические пути, связанные с терминами GO, которые были чрезмерно или недостаточно выражены в каждом из сравнительных тестов (таблица 3). В целом, в Кисте ​​было больше недоэкспрессированных категорий ГО, чем чрезмерно выраженных, по сравнению со стадиями Полипа и Медузы.Однако в анализе Cyst и Medusa было больше перевыраженных категорий ГО, чем недоэкспрессированных. Это указывает на то, что, хотя киста, по-видимому, находится в спящем состоянии, происходит гораздо больше клеточной активности, чем предполагалось ранее.

Из-за большого количества категорий, о которых сообщается, мы уменьшили результат сравнения Cyst по сравнению с Polyp и Cyst по сравнению с Medusa по наиболее конкретному термину GO и визуализировали 50 наиболее сравнительно обогащенных категорий в расширенном гистограмма (рисунок 2).

Три верхние наиболее специфические категории ГО, значительно сверхэкспрессируемые в кисте по сравнению с полипом, были связаны с биосинтезом ДНК, интеграцией и поддержанием теломер (ссылка на GO: 0006278, GO: 0015074, GO: 0000723) (рис. 2A). ). Три наиболее специфичных категории ГО, обогащенных кистой по сравнению с медузой (рис. 2B), были аналогичны тому, что было сообщено при сравнении полипов Cyst и (рис. 2A), с несоответствием «репарации ДНК» (GO: 0006281) вместо «Поддержание теломер».Поддержание теломер обычно изображается как тип механизма репарации ДНК, и, таким образом, наши результаты показывают, что процессы репарации ДНК (, например, , репарация ДНК, поддержание теломер), наряду с интеграцией ДНК и процессами, связанными с биосинтезом ДНК, могут играть важную роль. в регенеративных событиях, происходящих в Кисте.

С другой стороны, значительно обогащенные термины GO в полипе были связаны с клеточной пролиферацией и эмбриональным и нервным развитием (ссылка на GO: 0008283, GO: 0043009, GO: 0031175) (Рисунок 2A).«Эмбриональное развитие хордовых» было необычной категорией GO, которую можно было найти обогащенной на любой стадии T. dohrnii , беспозвоночного, базального многоклеточного животного. Такие аннотированные транскрипты, вероятно, представляют собой предковые ортологичные транскрипты, участвующие в эмбриональном развитии, которые были сохранены у низших и высших многоклеточных животных, аналогично сообщалось о генах, специфичных для билатеральных водорослей Clytia hemisphaerica (Leclère et al. 2019), и предковых не- EST метазоа были сохранены и обнаружены в Nematostella vectensis и Acropora millepora (Technau et al. 2005). Наиболее специфические процессы, обогащенные Медузой по сравнению с Кистой, были связаны с развитием органов, транспортными и сигнальными путями (ссылки на GO: 0048513, GO: 0034220, GO: 0038042). Медузы Turritopsis sp. также сообщалось о высокой экспрессии генов, связанных с формированием осевого паттерна и развитием книдарий, таких как путь Wnt (Hasegawa et al. 2016). Хотя об этом не сообщалось для стадии полипа, наш анализ показывает, что обе стадии включают больше сигналов (MAPK, Notch и т. Д.).), морфогенеза и категорий развития, чем на стадии кисты (рис. 3).

Рисунок 3

A) Циста против полипов Сравнительный анализ функционального обогащения генов, приведенный к наиболее конкретным категориям биологических процессов. B) Сравнительный анализ функционального обогащения генов Cyst и Medusa , приведенный к наиболее конкретным категориям биологических процессов.

В целом, процессы, связанные с интеграцией ДНК, репарацией и поддержанием теломер, были сильно обогащены на стадии кисты по сравнению с полипом и медузой.Было обнаружено, что системное и клеточное развитие, транспортные и сигнальные пути подавлены в кисте по сравнению с полипом и медузой. Ниже мы дополнительно анализируем конкретные категории GO и их дочерние термины, которые представляют интерес для дальнейшего изучения (Дополнительные файлы J, K, L).

Сверхэкспрессия в кисте

Топ-10 категорий избыточной экспрессии генов для каждого анализа кумулятивно представлены в дополнительном файле M. Синтез ДНК, интеграция и метаболические процессы.Топ-10 категорий избыточной экспрессии генов в сравнении Cyst и Medusa включали такие процессы, как синтез и метаболизм клеточных соединений, особенно связанных с азотом. Было обнаружено, что клеточные метаболические процессы с участием составляющих нуклеиновых кислот (со ссылкой на GO: 006139) сильно обогащены Кистой по сравнению с Полипом (с рейтингом 7 -й, ) и Медузой (с рейтингом 8, -й, ). Когда кисту сравнивали с полипом и медузой вместе взятыми, метаболические процессы ДНК были главными категориями сверхэкспрессии.

Интеграция, транспозиция и репарация ДНК:

«ДНК-интеграция (GO: 0015074)» вошла в первую 10 категорий сверхэкспрессии в анализах Cyst vs. Polyp и Cyst vs. Polyp + Medusa ( Дополнительный файл L). Более того, сравнение Cyst и Medusa показало, что в кисте наблюдалось усиление «интеграции ДНК» (Таблица 4). Cyst включала 636 транскриптов с аннотацией интеграции ДНК, в то время как Polyp и Medusa включали значительно меньшее количество последовательностей в категории, 390 и 364 транскрипта, соответственно.

Таблица 4 Категории ГО в Кисте ​​значительно пере- и недоэкспрессированы. A) интеграция, транспозиция и репарация ДНК, B) регуляция теломер, C) продолжительность жизни и старение, D) деление клеток, E) ответ на стимулы

Кроме того, категории GO, относящиеся к транспозиции (ссылка на GO: 0032196, GO: 0032197) ) были сверхэкспрессированы в анализах Cyst vs. Polyp и Cyst vs. Polyp + Medusa (Таблица 4). Cyst включает 76 транскриптов в категории «Транспозиция» и 17 транскриптов в категории «Транспозиция, опосредованная РНК».С другой стороны, Polyp и Medusa включали только 40 транскриптов в категории «Транспозиция» и 2 и 1, соответственно, в категории «Транспозиция, опосредованная РНК». Было отмечено, что Полип и Медуза включают одинаковое количество транскриптов в каждой из категорий.

Кроме того, на стадии кисты категория «репарация ДНК (GO: 0006281)» также была чрезмерно выражена во всех трех сравнительных анализах (таблица 4). Cyst включила 831 транскрипт в категорию репарации ДНК, в то время как Polyp и Medusa включили 742 и 574 транскрипта в категорию, соответственно.Когда были исследованы 20 наиболее обогащенных терминов GO для конкретных уровней GO, репарация ДНК (уровень GO 6) присутствовала в Кисте ​​(18-й ранг, -й, ), но отсутствовала в Полипе и Медузе среди 20 терминов (Дополнительные файлы N) . В целом, «Восстановление ДНК» занимало 14 -е место, в Кисте, 31 -е, в Полипе и 23 -е место в Медузе в терминах GO в биологических процессах для всех уровней (дополнительный файл O). Эти результаты потенциально указывают на то, что Киста уделяет больше внимания процессам восстановления ДНК, чем Полип и Медуза.

Комбинация сверхэкспрессии категорий интеграции, транспозиции и репарации ДНК в кисте указывает на то, что регуляция целостности генома может играть важную роль в обратном развитии T. dohrnii . Активные транспозоны являются мутагенными, и было показано, что в Hydra , другой таксон книдарий, обладающий способностью к регенерации, репрессией транспозонов и регуляцией пути Piwi, происходит как в I-клетках, так и в соматических клетках (Juliano et al. 2014; Lim et al. 2014). Будущие исследования T. dohrnii будут сосредоточены на регуляции мобильных элементов и их роли в сохранении целостности генома в клетках, составляющих стадию кисты.

Поддержание и организация теломер:

Теломеры — это защитные последовательности на концах хромосом, которые укорачиваются каждый раз, когда клетка подвергается репликации ДНК, и эта потеря генетического материала объясняется клеточным старением и фенотипом старения.В бессмертных клеточных линиях, таких как половые клетки и раковые клетки, длина теломер поддерживается действием фермента теломеразы (Kelland 2007; Low and Tergaonkar 2013). Категории «Поддержание теломер (GO: 0000723)» и «Организация теломер (GO: 0032200)» были чрезмерно выражены в кисте по сравнению с полипом и обеими стадиями вместе взятыми. Сборка кисты привела к образованию 234 и 236 контигов соответственно в двух категориях, в то время как полип содержал только 154 и 160 контигов (таблица 4). Наши результаты также предполагают, что Медуза включала меньшее количество контигов, относящихся к поддержанию и организации теломер, 156 и 163, соответственно (дополнительный файл K).Еще раз было отмечено, что стадии полипа и медузы обнаруживают сходное количество контигов, связанных с двумя категориями, относящимися к теломерной регуляции, которые значительно увеличиваются в кистах в ходе обратного развития.

Фермент изоформы x1 обратной транскриптазы теломеразы был обнаружен аннотированной во всех трех транскриптомах с е-значением 0,00. Кроме того, в наших транскриптомах были обнаружены аннотированные гены, которые связываются с теломеразой, такие как «компонент теломеразы 1», «связывающий теломеразу EST1A», «PIN2 TERF2-взаимодействующий ингибитор теломеразы» и «регулятор удлинения теломер геликаза 1».Кроме того, были выполнены взаимные анализы BLAST, чтобы определить, экспрессируются ли определенные компоненты теломеразы и родственных транскриптов в наших транскриптомах. Наш анализ показал, что все запрошенные субъединицы теломеразы (TERT, TERC, DKC1, TEP1) были обнаружены на всех трех этапах (дополнительный файл P). DKC1, компонент Dsykerin, показал значение е 0,0 и наивысший битовый счет (714,5) на всех этапах (дополнительный файл P).

Наши результаты показывают, что регулирование длины теломер может быть ключевым компонентом общей регуляторной сети, обеспечивающей T.dohrnii , и поэтому он должен стать предметом будущих исследований.

Недостаточная экспрессия в кисте

Топ-10 недооцененных категорий обогащения для каждого анализа кумулятивно представлены в дополнительном файле Q. По сравнению с полипом, заметные процессы, которые подавляются на стадии кисты, напрямую связаны с поддержание, в частности синтез белков (ссылка на GO: 0019538, GO: 00064120) », GO: 0042254). Кроме того, в Cyst были сильно подавлены процессы, участвующие в синтезе клеточных компонентов.По сравнению с Медузой, процессы, участвующие в передаче сигналов и коммуникации клеток (ссылка на GO: 0007186, GO: 0007165) и делении митотических клеток (GO: 0098763), регулируются в Cyst вниз.

Клеточная коммуникация и передача сигналов:

Было обнаружено, что более 100 различных категорий GO, участвующих в клеточной коммуникации и передаче сигналов, недостаточно экспрессируются в кисте по сравнению с полипом и медузой, по крайней мере, в одном из трех анализов (дополнительный файл J , К, Л). Категории GO, которые были значимыми во всех трех анализах (Cyst vs. Polyp, Cyst vs. Medusa, Cyst vs. Polyp + Medusa) и представляющие интерес процессы, которые относятся конкретно к передаче сигналов рецептора клеточной поверхности, были описаны в (Дополнительный файл R). Единственной категорией ГО с избыточной экспрессией сигнала была «система передачи сигнала фосфореле (GO: 0000160)», и было обнаружено, что она сверхэкспрессирована во всех анализах (дополнительный файл J, K, L). Наши результаты согласуются с выводом Hasegawa et al. (2016) (Hasegawa et al. 2016) на T . sp., в котором на стадии кисты включено самое низкое представительство транскриптов, принадлежащих к клеточным коммуникационным и сигнальным путям. Было обнаружено, что процессы, связанные с сигнальным путем Wnt (ссылка на GO: 0035567, GO: 0060071), недостаточно экспрессируются в кисте, особенно по сравнению с полипом.

Передача сигналов Wnt высоко консервативна у многоклеточных животных и играет критическую роль в формировании пространственного паттерна и осей во время эмбриогенеза (Holland et al. 2013; Логан и Нусс 2004). Сообщалось также, что «сигнальный путь Notch (GO: 0007219)» значительно недоэкспрессируется в кисте (дополнительный файл R). Всего Cyst включила 56 транскриптов в категорию передачи сигналов Notch, в то время как Polyp и Medusa включили 109 и 78 транскриптов в категории, соответственно. Передача сигналов Notch участвует в молекулярном контроле нейрогенеза (Bosch et al. 2017) и тесно связана с каскадом передачи сигналов Wnt в детерминации и развитии клеточной судьбы (Collu et al. 2014; Hayward et al. 2008 г.). Действительно, пептидергическая нервная система медузы T. dohrnii , по-видимому, почти полностью разрушена в кисте, где немногочисленные иммунореактивные клетки с RF-амидом и GLWамидом практически не обнаруживаются или больше не обнаруживаются (A. D’Elia, J. Schmich и С. Пираино, неопубликованные данные). Было показано, что ингибирование пути передачи сигналов Notch связано с трансдифференцировкой клеток в специфических системах (Vega et al. 2014). Кроме того, сигнальный путь рецептора, связанный с G-белком (ссылка на: GO: 0007186), включает процессы, участвующие в передаче сигналов в комплексы G-белка, которые представляют собой различные сигналы, которые являются фундаментальными для клеточного развития и роста (Tuteja 2009).Эти результаты показывают, что контактная передача сигналов и ингибирование коммуникации между клетками в Cyst являются дополнительными интересными аспектами обращения жизненного цикла T. dohrnii , которые заслуживают дальнейшего изучения.

Продолжительность жизни и старение:

Физическое ухудшение состояния и снижение функциональности клеток и регенеративного потенциала являются характеристиками, связанными с процессом старения. Было обнаружено, что категории, связанные с биологическим старением организмов, недостаточно выражены в кисте, особенно по сравнению с полипом (таблица 4).Категория «Определение продолжительности жизни взрослого человека (GO: 0008340)», составляющая важный аспект старения, была недооценена в анализе Cyst vs. и анализе Cyst vs. Polyp + Medusa. Было обнаружено, что 17 контигов связаны с категорией «Определение продолжительности жизни взрослого человека» в Medusa (дополнительный файл K), что намного меньше, чем в Polyp (77 контигов), и намного больше, чем в Cyst (7 контигов). Было обнаружено, что более широкие категории старения (ссылка на GO: 0010259, GO: 007568) также недостаточно выражены в кисте по сравнению со стадией полипа (таблица 4).

Деление клеток:

Значительное количество категорий ГО, связанных с делением митотических клеток, было подавлено в кисте по сравнению с другими стадиями, при этом 27 общих категорий недостаточно экспрессировались в сравнении полипов Cyst и (дополнительный файл J ), 4 недоэкспрессированных в Cyst против Medusa (дополнительный файл K) и 12 недоэкспрессированных в Cyst против полипа и Medusa вместе взятых (дополнительный файл L (см. Таблицу 10 для наиболее значимых)) .«Фаза митотического клеточного цикла (GO: 0098763)» была 9 категорией в целом наиболее недоэкспрессированной в Cyst по сравнению с Medusa (дополнительный файл K).

Несмотря на то, что категории генов, связанные с делением митотических клеток, были недостаточно экспрессированы в Кисте, процессы, вовлеченные в синтез, поддержание, интеграцию, транспозицию и репарацию ДНК, были значительно сверхэкспрессированы (Дополнительные файлы R, Таблица 4) в Кисте. Киста по сравнению с другими стадиями. Это особенно интересно, поскольку указывает на то, что хотя клетки в кисте не делятся, они очень активны в создании, модификации и восстановлении своего генома.

Ответ на стимулы:

Большинство процессов, связанных с ответом на внешние и внутренние стимулы, были значительно недооценены в Кисте ​​по сравнению с Полипом и Медузой. В частности, было 142 недовыраженных категории при сравнении кисты с полипом (дополнительный файл J), 3 при сравнении с медузой (дополнительный файл K) и 84 при сравнении обеих стадий вместе (дополнительный файл L). Из-за большого количества недооцененных категорий результаты были сжаты для представления более широких категорий, наряду с двумя исключениями категорий, связанных с реакцией на стимулы, чрезмерно выраженной в кисте (таблица 4), а именно «клеточный ответ на стресс (GO: 0033554) »и« Клеточный ответ на стимул повреждения ДНК (GO: 0006974) ».Сверхэкспрессия этих категорий, вероятно, отражает природу системы исследования, в которой обратное развитие индуцируется стрессорами, в то время как ингибирование большого количества путей, связанных с ответом на стимулы в кисте, вероятно, объясняется отсутствием сенсорной органы, структуры и узнаваемые нервные клетки, а также тот факт, что эктодермальные клетки отделены от внешней среды перисарком.

Клеточная дифференцировка и развитие:

Большое количество категорий, участвующих в дифференцировке и организации клеток, было подавлено в Кисте ​​по сравнению со стадиями Полипа и Медузы (см. Дополнительный файл R для наиболее значимых).Кроме того, 54 категории с ключевым словом «развитие» были недостаточно выражены в кисте по сравнению с полипом (дополнительный файл J), 6 категорий по сравнению с медузой (дополнительный файл K) и 29 категорий при сравнении. к обоим этапам вместе (дополнительный файл L). Из-за большого количества недостаточно выраженных категорий, связанных с развитием организма, более широкие категории были представлены в дополнительном файле R. Полип, Медуза и Киста, три стадии жизненного цикла книдарии Turritopsis dohrnii .Сравнительный анализ функционального обогащения генов был проведен с использованием Cyst в качестве центрального этапа сравнения для выявления биологических путей, которые потенциально участвуют в обратном развитии и трансдифференцировке у T. dohrnii . Наши результаты показывают, что категории, связанные с синтезом ДНК, процессами восстановления, теломеразной активностью и поддержанием теломер, чрезмерно экспрессируются в кисте по сравнению со стадиями Медузы и Полипа. С другой стороны, транскрипты, связанные со специализированными функциями, включая продолжительность жизни и старение, реакцию на стимулы, деление клеток, дифференцировку и развитие клеток, недостаточно экспрессируются в кисте по сравнению со стадиями медузы и полипа.Наше исследование специфических для стадии жизни транскриптомов T. dohrnii дает представление о молекулярной регуляторной генной сети, контролирующей стабильность и перепрограммирование дифференцированных клеток, тканевый гомеостаз, продолжительность жизни и связанный с этим потенциал для омоложения организма в многообещающем in vivo. Система . Это исследование создало транскриптомный ландшафт для анализа необычайного потенциала обратного развития и трансдифференцировки клеток у T.dohrnii . Как следствие, это предлагает основу новой экспериментальной парадигмы для получения нового понимания регенерации, клеточной пластичности, старения и направленности онтогенеза в немодельной системе метазоа in vivo и . Наконец, он определяет биологические процессы, такие как восстановление и целостность ДНК, роль мобильных элементов, межклеточная коммуникация и активность теломеразы, как процессы, которые происходят на стадии кисты и заслуживают дальнейшего изучения.

Благодарности

Авторы выражают благодарность доктору С.М. Пфрендеру, Университет Нотр-Дам, за поддержку и руководство, морскую станцию ​​Бокас-дель-Торо за возможность проводить полевые работы. Авторы также хотели бы поблагодарить Texas SeaGrant, мини-грант MARB Техасского университета A&M в Галвестоне, грант GGSA, Люка и Эрму Ли Муни за предоставление финансирования для YM, гранта Genomics Seed Grant Техасского университета A&M, гранта TAMU PESCA, гранта Национального научного фонда ARTS N ° DEB-1456501, выданный MPM, и грант Министерства исследований и образования Италии (MIUR, Италия) № 2015NSFHXF — PHENIX SP.Все необходимые разрешения на отбор проб получены авторами от компетентных органов.

  • Получено 4 сентября 2019 г.
  • Принято 8 октября 2019 г.
  • Авторские права © 2019 Matsumoto et al.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями Международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение в на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Свидетельства обратного развития Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): случай Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851)

  • Agassiz L (1860) Вклад в естественную историю Соединенных Штатов Америки. Вторая монография 3: i – xi, 1–301

  • Агассис А., Майер А.Г. (1899) Акалефы с островов Фиджи. Bull Mus comp Zool Harv 32: 157–189

    Google ученый

  • Бабник П. (1948) Hidromeduze iz srednjega in junega Jadrana v letih 1939 in 1940 Hydromedusae из средней и южной Адриатики 1939 и 1940 гг.Acta Adriat 3: 275–340

    Google ученый

  • Bavestrello G, Sommer C, Sarà M (1992) Двунаправленное преобразование в Turritopsis nutricula (Hydrozoa). В: Bouillon J, Boero F, Cicogna F, Gili JM, Hughes RG (eds) Аспекты биологии водорослей. Sci Mar 56: 137–140

  • Berrill NJ (1953) Рост и форма у гимнастических гидроидов. VII. Рост и размножение у Syncoryne и Coryne .J Morphol 92: 273–302

    Статья Google ученый

  • Boero F (1984) Экология морских гидроидов и влияние факторов окружающей среды: обзор. Pubbl Stn Zool Napoli I Mar Ecol 5: 93–118

    Статья Google ученый

  • Boero F, Sarà M (1987) Подвижные половые стадии и эволюция Leptomedusae (Cnidaria). Boll Zool 54: 131–139

    Артикул Google ученый

  • Boero F, Balduzzi A, Bavestrello G, Caffa B, Cattaneo Vietti R (1986) Динамика популяции Eudendrium glomeratum (Cnidaria: Anthomedusae) на мысе Портофино (Лигурийское море).Mar Biol 92: 81–85

    Статья Google ученый

  • Boero F, Bouillon J, Piraino S (1992) О происхождении и эволюции жизненных циклов гидромедузы (Cnidaria, Hydrozoa). В: Dallai R (ed) Половое происхождение и эволюция. Избранные симпозиумы и монографии UZI 6: 59–68

  • Boero F, Gravili C, Pagliara P, Piraino S, Bouillon J, Schmid V (1998) Книдарийные предпосылки эволюции метазоа: от триплобластики к формированию целомов и к метамерии .Ital J Zool 65: 5–9

    Статья Google ученый

  • Boero F, Bouillon J, Piraino S, Schmid V (2002) Бесполое размножение Hydrozoa (Cnidaria). В: Хьюз Р.Н. (ред.) Репродуктивная биология беспозвоночных. Том XI: Прогресс в бесполом размножении. Oxford and IBH, New Delhi, pp. 141–158

  • Bouillon J, Boero F (2000) Филогения и классификация Hydroidomedusae. Hydrozoa: новая классификация в свете старых знаний.Thalassia Salentina 24: 1–46

    Google ученый

  • Bouillon J, Medel MD, Pagès F, Gili JM, Boero F, Gravili C (2004) Фауна средиземноморских гидрозоа. Sci Mar 68 (2): 1–449

    Google ученый

  • Brinckmann-Voss A (1970) Anthomedusae / Athecata (Hydrozoa, Cnidaria) Средиземноморья. Часть I. Capitata. Фауна Флора Гольфо ди Неаполь, Зоологический стадион Антон Дорн, Неаполь, 39: 1–96

  • Browne ET (1907) Пересмотр медуз, принадлежащих к семейству Laodiceidae.Ann Mag Nat Hist 20: 457–480

    Статья Google ученый

  • Cornelius PFS (1995) Текатные гидроиды Северо-Западной Европы и их медузы. Часть 1. От Laodiceidae до Haleciidae. В: Barnes RSK, Crothers JH (ред.) Сводки британской фауны (новая серия). Совет полевых исследований Linn Soc London и Est Coas Sci Assoc, Shrewsbury, 50: 1–347

  • Craig SF, Slobodkin LB, Wray GA, Biermann CH (1997) «Парадокс» полиэмбрионии: обзор случаев и гипотеза его эволюции.Evol Ecol 11: 127–143

    Статья Google ученый

  • Forbes E, Goodsir J (1851) О некоторых замечательных морских беспозвоночных, впервые появившихся в Британских морях. Trans R Soc Edinb 20: 307–315

    Статья Google ученый

  • Frey J (1968) Die Entwicklungsleistungen der Medusenknospen und Medusen von Podocoryne carnea M Sars nach Isolation und Dissoziation.Арка Вильгельма Ру Entwicklungsmech Org 160: 428–464

    Статья Google ученый

  • Giard A (1898) Sur l’éthologie du Campanularia caliculata Hincks (Stolonisation et allogonie). C R Soc Biol 5: 17–20

    Google ученый

  • Гили Дж. М., Хьюз Р. Г. (1995) Экология морских донных гидроидов. Oceanogr Mar Biol Annu Rev 33: 351–426

    Google ученый

  • Gravier N (1970) Libération des médusoides par Macrorhynchia philippina Kirchenpauer, 1872 (Hydrozoa, Plumulariidae).Recl Trav Stn Mar Endoume 10: 253–257

    Google ученый

  • Hadzi J (1909) Einige Kapitel aus der Entwicklungsgeschichte von Chrysaora . Arb Zool Inst Univ Wien 17: 17–44

    Google ученый

  • Хинкс Т. (1868) История британских гидроидных зоофитов. Джон Ван Ворст, Патерностер-Роу, Лондон

    Бронировать Google ученый

  • Kramp PL (1927) Гидромедузы датских вод.K Dan Vidensk Selsk Biol Skr Afd 8 (12): 1–290

    Google ученый

  • Kramp PL (1959) Гидромедузы Атлантического океана и прилегающих вод. Dana-Reports Carlsberg Found 46: 1–283

    Google ученый

  • Kubota S (2005) Различие двух морфотипов Turritopsis nutricula Medusae (Cnidaria, Hydrozoa, Anthomedusae) в Японии со ссылкой на их разные способности возвращаться к стадии гидроидов и их различное географическое распределение.Биогеография 7: 41–50

    Google ученый

  • Кубота С., Мизутани С. (2003) Странные судьбы дегенерированных медуз Turritopsis nutricula (Hydrozoa, Anthomedusae, Clavidae) из северной Японии. Нанки Сейбуту 45: 107–109

    Google ученый

  • Metschnikoff E (1886) Embryologische Studien an Medusen. Ein Beitrag zur Genealogie der Primitiv-Organe. Verlag Alfred Hölder, k.k. Hof-u Universitäts-Buchhändler, Wien

  • Piraino S, Todaro C, Geraci S, Boero F (1994) Экология двустворчатого гидроида Eugymnanthea inquilina в прибрежных звуках Таранто (Ионическое море), ЮВ . Mar Biol 118: 695–703

    Статья Google ученый

  • Piraino S, Boero F, Aeschbach B, Schmid V (1996) Обратный жизненный цикл: превращение медуз в полипы и трансдифференцировка клеток в Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa).Biol Bull 190: 302–312

    CAS Статья Google ученый

  • Piraino S, De Vito D, Schmich J, Bouillon J, Boero F (2004) Обратное развитие в Книдарии. Can J Zool 82: 1748–1754

    Статья Google ученый

  • Russell FS (1936) На гидроиде Laodicea undulata (Forbes and Goodsir). J Mar Biol Assoc UK 20: 581–588

    Статья Google ученый

  • Russell FS (1938) Морская фауна медуз Плимута.J Mar Biol Assoc UK 22: 411–440

    Статья Google ученый

  • Russell FS (1953) Медузы Британских островов. Anthomedusae, Leptomedusae, Limnomedusae, Trachymedusae и Narcomedusae. Издательство Кембриджского университета, Кембридж

    Google ученый

  • Schmid V (1972) Untersuchungen über Dedifferenzierungsvorgänge bei Medusenknospen und Medusen von Podocoryne carnea M Sars.Арка Вильгельма Ру Entwicklungsmech Org 169: 281–307

    Статья Google ученый

  • Schmid V (1992) Трансдифференцировка в медузе. Int Rev Cytol 142: 213–261

    CAS Статья Google ученый

  • Schmidt HE (1973) Hydromedusae из восточной части Средиземного моря. Isr J Zool 22: 151–167

    Google ученый

  • Schuchert P (2004) Пересмотр европейских атекатных гидроидов и их медуз (Hydrozoa, Cnidaria): семейства Oceanidae и Pachycordylidae.Rev Suisse Zool 111: 315–369

    Статья Google ученый

  • Spring J, Yanze N, Middel AM, Stierwald M, Gröger H, Schmid V (2000) Фактор спецификации мезодермы поворачивает в жизненном цикле медуз. Dev Biol 228: 363–375

    CAS Статья Google ученый

  • Стефани Р. (1959) Sulla variabilità ecologica di un Idrozoo ( Campanularia caliculata Hincks).Boll Zool 26: 115–120

    Артикул Google ученый

  • Янце Н., Спринг Дж., Шмидли С., Шмид В. (2001) Консервация Hox / ParaHox-связанных генов в раннем развитии книдарий. Dev Biol 236: 89–98

    CAS Статья PubMed Central Google ученый

  • Вернер Б. (1954) О развитии и воспроизводстве антомедузана, Margelopsis haeckeli Hartlaub.Trans NY Acad Sci 16: 143–146

    Статья Google ученый

  • Вернер Б. (1963) Влияние некоторых факторов окружающей среды на дифференциацию и определение морских Hydrozoa, с примечанием об их эволюционном значении. Ann NY Acad Sci 105: 461–488

    Google ученый

  • В докладе ООН говорится, что COVID-19 обращает вспять десятилетия прогресса в борьбе с бедностью, здравоохранением и образованием | ДЭСВ ООН

    Последствия пандемии опустошили наиболее уязвимых и оставили их позади

    15-летние глобальные усилия по улучшению жизни людей во всем мире за счет достижения 17 целей в области устойчивого развития (ЦУР) к 2030 году уже сорвались к концу 2019 года.И теперь, всего за короткий период времени, пандемия COVID-19 вызвала беспрецедентный кризис, вызвавший дальнейшее нарушение прогресса в достижении ЦУР, при этом наиболее бедные и уязвимые слои населения в мире пострадали больше всего, согласно новому отчету, опубликованному сегодня ООН. Департамент по экономическим и социальным вопросам.

    Согласно отчету о достижении целей в области устойчивого развития на 2020 год , мир добился прогресса — хотя и неравномерного и недостаточного для достижения целей — в таких областях, как улучшение здоровья матери и ребенка, расширение доступа к электроэнергии и увеличение представительства женщин в правительстве.Тем не менее, даже эти успехи были нивелированы в других местах растущим отсутствием продовольственной безопасности, ухудшением состояния окружающей среды и сохраняющимся и повсеместным неравенством.

    Теперь пандемия COVID-19 быстро превратилась в худший гуманитарный и экономический кризис в нашей жизни, распространившись на все страны, при этом общее число погибших превысило 500 000 человек, а число подтвержденных случаев заболевания превысило 10 миллионов человек.

    «Как государства-члены признали на Саммите по ЦУР, состоявшемся в сентябре прошлого года, глобальных усилий на сегодняшний день недостаточно для достижения необходимых нам изменений, что ставит под угрозу обещание Повестки дня нынешнему и будущим поколениям», — сказал Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш.«Теперь из-за COVID-19 беспрецедентный экономический и социальный кризис угрожает жизни и средствам к существованию, что делает достижение Целей еще более сложной задачей».

    Генеральный секретарь подчеркнул, что COVID-19 затрагивает не всех одинаково. «Хотя новый коронавирус поражает каждого человека и сообщество, он не влияет на него одинаково. Вместо этого он выявил и усугубил существующее неравенство и несправедливость ».

    Используя последние данные и оценки, этот ежегодный обзорный отчет о прогрессе в достижении 17 целей показывает, что беднейшие и наиболее уязвимые слои населения, включая детей, пожилых людей, инвалидов, мигрантов и беженцев, больше всего страдают от бедствий. последствия пандемии COVID-19.Женщины также несут наибольшую тяжесть последствий пандемии.

    Среди основных выводов:

    • Ожидается, что в 2020 году 71 миллион человек снова столкнутся с крайней нищетой, что станет первым ростом масштабов нищеты в мире с 1998 года. Потеря доходов, ограниченная социальная защита и рост цен означают, что даже те, кто ранее был в безопасности, могут оказаться в опасности. бедность и голод.
    • Неполная занятость и безработица из-за кризиса означают около 1.6 миллиардов и без того уязвимых работников неформальной экономики — половина мировой рабочей силы — могут серьезно пострадать, и их доходы, по оценкам, упали на 60 процентов в первый месяц кризиса.
    • Более одного миллиарда обитателей трущоб во всем мире подвергаются острому риску заражения COVID-19, страдая от отсутствия надлежащего жилья, водопровода в доме, общих туалетов, слабых систем удаления отходов или их отсутствия, переполненного общественного транспорта и ограниченных возможностей. доступ к официальным медицинским учреждениям.
    • Женщины и дети также относятся к числу тех, кто больше всего страдает от последствий пандемии. Сбои в предоставлении услуг здравоохранения и вакцинации и ограниченный доступ к услугам по питанию и питанию могут привести к сотням тысяч дополнительных смертей среди детей в возрасте до 5 лет и десяткам тысяч дополнительных материнских смертей в 2020 году. Во многих странах наблюдается всплеск сообщений о домашнем насилии против женщин и детей.
    • В результате закрытия школ 90 процентов учащихся во всем мире (1.57 миллиардов) не посещают школу, что привело к тому, что более 370 миллионов детей пропустили школьное питание, от которого они зависят. Отсутствие доступа к компьютерам и Интернету дома означает, что удаленное обучение недоступно для многих. Около 70 стран сообщили о перебоях в работе от умеренных до серьезных или о полной приостановке услуг по вакцинации детей в марте и апреле 2020 года.
    • По мере того, как все больше семей попадают в крайнюю нищету, дети из бедных и неблагополучных общин подвергаются гораздо большему риску детского труда, детских браков и торговли детьми.Фактически, глобальные успехи в сокращении детского труда, вероятно, будут обращены вспять впервые за 20 лет.

    Отчет также показывает, что изменение климата по-прежнему происходит намного быстрее, чем предполагалось. 2019 год стал вторым самым теплым за всю историю наблюдений и завершил самое теплое десятилетие с 2010 по 2019 год. Тем временем закисление океана ускоряется; деградация земель продолжается; огромное количество видов находится под угрозой исчезновения; и нерациональные модели потребления и производства по-прежнему широко распространены.

    Годовой отчет, совместная работа мирового статистического сообщества, публикуется в день открытия Политического форума высокого уровня ООН по устойчивому развитию, когда лидеры правительств и различных секторов общества собираются, чтобы наметить стратегии и усилия по их полной реализации. ЦУР. В отчете представлены важные данные, которые позволяют лицам, принимающим решения, направлять усилия на устойчивое восстановление.

    «Принципы, на которых были установлены ЦУР, являются ключом к более эффективному восстановлению после COVID-19», — сказал заместитель Генерального секретаря ООН по экономическим и социальным вопросам Лю Чжэньминь.«Непрерывное стремление к достижению этих универсальных целей позволит правительствам сосредоточиться не только на росте, но и на интеграции, равенстве и устойчивости. Наш коллективный ответ на пандемию может послужить «разогревом» для нашей готовности к предотвращению еще более серьезного кризиса, то есть глобального изменения климата, последствия которого уже становятся слишком известными. ”

    Чтобы загрузить полный отчет, посетите: https://unstats.un.org/sdgs

    ОТЧЕТ О ЦЕЛЯХ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ

    Ежегодные отчеты содержат обзор предпринятых на сегодняшний день усилий по внедрению в мире, выделяя области, в которых достигнут прогресс, и требующие дополнительных действий.Они готовятся Департаментом по экономическим и социальным вопросам ООН при участии международных и региональных организаций и системы агентств, фондов и программ Организации Объединенных Наций. В отчеты также вносят вклад несколько национальных статистиков, эксперты из гражданского общества и академических кругов.

    Для получения дополнительной информации посетите: https://unstats.un.org/sdgs/

    О ПОЛИТИЧЕСКОМ ФОРУМЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ

    Политический форум высокого уровня по устойчивому развитию является центральным глобальным форумом для обеспечения политического руководства, руководства и рекомендаций по реализации Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года и 17 ЦУР, которые были единогласно приняты мировыми лидерами в сентябре 2015 года.Форум дает возможность странам, гражданскому обществу и бизнесу осветить усилия, которые они предпринимают для достижения ЦУР, обменяться идеями и передовым опытом.

    Для получения дополнительной информации посетите: https://sustainabledevelopment.un.org/hlpf/2020

    Редактирование генома позволяет осуществить обратную генетику многоклеточного развития хоанофлагелляты Salpingoeca rosetta

    Существенные изменения:

    1) Авторы указывают, что этот метод также может быть использован для редактирования генома родственных хоанофлагеллят.Это предполагает, что метод трансфекции будет работать так же хорошо для них (или некоторых из них), как и для S. rosetta . Было ли это проверено или есть веские основания полагать, что это будет так, особенно в отношении наиболее расходящихся представителей вида?

    Этот момент подчеркивает, что ограничивающим шагом для выполнения редактирования генома и обратной генетики у S. rosetta и других хоанофлагеллят было создание эффективного метода трансфекции.В нашей предыдущей статье, посвященной трансфекции S. rosetta (Booth et al., 2018), мы описали, как трансфекцию можно применить к другим системам. В этой статье мы поднимаем возможность установления редактирования генома у других хоанофлагеллят (Обсуждение) как гипотетического («… мы ожидаем…»), основываясь на уроках, которые мы извлекли из опыта S. rosetta . .

    Фактически, мы помогли посоветовать другую группу, которая адаптировала процедуру трансфекции из S. rosetta для успешной трансфекции другого вида хоанофлагеллат.Поскольку эти данные еще не опубликованы, и мы не можем их сообщать, мы думаем, что наиболее целесообразно просто повысить вероятность того, что наши методы могут быть распространены на другие хоанофлагелляты.

    2) Одним из желательных вариантов использования редактирования гена было бы введение метки в интересующий ген для экспрессии слияния в рамке считывания на эндогенных уровнях. Сделанные вставки довольно небольшие по размеру. Пытались ли авторы слить, например, GFP с интересующим геном, и обнаружили, что это работает? Или данные, которыми располагают авторы, подтверждают возможность вставки ДНК большего размера для создания такого слияния?

    Мы согласны с тем, что одним из желательных применений редактирования генов является вставка флуоресцентных белковых меток в эндогенные локусы.Хотя в настоящее время у нас нет данных, демонстрирующих включение таких тегов, мы активно продолжаем эти эксперименты (то есть когда мы сможем вернуться в лабораторию). Стоит отметить, что даже в крупных исследовательских сообществах, таких как исследователи, использующие линии клеток человека и / или установленные модельные организмы, часто требовалось долгое ожидание между установлением редактирования генома и вставкой больших тегов (Hsu et al., 2014) с большим количеством дополнительных элементов. и постоянно публикуются новые умные идеи (например, Li et al., 2019).Тем не менее, имея в наличии инструменты, мы надеемся, что небольшие эпитопные метки могут быть включены в эндогенные локусы для ускорения экспериментов по локализации белка. Поскольку мы еще не смогли провести эти эксперименты, мы не комментировали это конкретное использование в представленной рукописи.

    3) Одним из факторов, влияющих на редактирование генов, является введение нецелевых мутаций. Есть ли у авторов какая-либо информация о возможности генерации дополнительных фоновых мутаций в геноме при использовании подхода co-CRISPR?

    Мы согласны с тем, что важной проблемой для любого подхода, основанного на CRISPR, является возможность внесения мутаций, не соответствующих цели.Фактически, эта потенциальная проблема была ключевой мотивацией нашего решения выполнить редактирование генома с помощью RNP Sp Cas9 (в отличие от плазмиды cas9 ), как показали предыдущие исследования, сравнивающие мутации вне мишени с различными методами доставки Cas9. меньшее количество нецелевых мутаций с Cas9 RNP (Kim et al., 2014; Liang et al., 2015; Han et al., 2020). Мы добавили этот пункт и соответствующие ссылки в наш список причин использования Sp Cas9 RNP:

    «Мы предпочли доставку РНП Sp Cas9, а не экспрессию Sp Cas9 и гРНК из плазмид, поскольку промоторы РНК-полимеразы III для управления экспрессией гРНК еще не охарактеризованы в S.rosetta и сверхэкспрессия Sp Cas9 из плазмид могут быть цитотоксичными для других организмов (Jacobs et al., 2014; Jiang et al., 2014; Shin et al., 2016; Foster et al., 2018), а также увеличивают вероятность появления мутаций, не соответствующих цели (Kim et al., 2014; Liang et al., 2015; Han et al., 2020) ».

    Хотя мы не измеряли напрямую частоту мутагенеза вне мишени во время редактирования генома у S. rosetta , генетические скрещивания были выполнены у S.rosetta (Levin et al., 2014; Wetzel et al., 2018) и предлагают средства для устранения фоновых мутаций для будущих исследований (также см. наш ответ на комментарий 4). Более того, косвенные данные свидетельствуют о том, что нецелевой мутагенез может быть нечастым у S. rosetta. Нецелевой мутагенез у других организмов обычно происходит через непредусмотренные вставки и / или делеции (Kim et al., 2014; Liang et al., 2015; Han et al., 2020), но, согласно нашему секвенированию следующего поколения, они редки. по локусу без розетки (рис. 4).

    4) Один назойливый вопрос в обратных генетических подходах CRISPR / Cas9 — это возможность нецелевого мутагенеза, который наиболее эффективно исключается с помощью 1) независимых гРНК; 2) свидетельство менделевской сегрегации и 3) отсутствие комплементации между независимыми аллелями в диплоидном организме. Все показанные здесь эксперименты проводятся на гаплоидных клетках. Тем не менее, Salpingoeca rosetta может подвергаться половому воспроизводству в диплоидном состоянии (Levin and King, 2013) с генетическим анализом, предполагающим, что модели наследования следуют закону сегрегации и независимого ассортимента Менделя (Levin et al., 2014). Могут ли мутагенизированные CRISPR / Cas9 хоанофлагелляты подвергаться половому размножению? Если да, соответствует ли частота аллелей правилам классической менделевской генетики? Как это можно использовать в будущих экспериментах для улучшения генетического разрешения? Обсуждение этой информации, если возможно, помогло бы в полной мере раскрыть потенциальные возможности целевого мутагенеза у S. rosetta .

    Спасибо за то, что побудили нас включить эти моменты для обсуждения. Основываясь на этом комментарии, мы добавили следующий абзац в Обсуждение, чтобы лучше осветить, как независимые аллели могут работать вместе, чтобы установить связь между генотипом и фенотипом, как мы показываем в этой рукописи с двумя аллелями без розетки (Рисунок 3).Мы также подчеркиваем, как генетические скрещивания и трансгенез могут еще больше помочь обратной генетике.

    «Продвигаясь вперед, изложенный здесь подход обещает ускорить будущие исследования хоанофлагеллят. […] Инструменты, которые ранее использовались в прямых генетических подходах, таких как генетические скрещивания (Levin and King, 2013; Levin et al., 2014; Woznica et al., 2017) и стабильный трансгенез (Wetzel et al., 2018) , может также предоставить средства для быстрого создания штаммов с различным генетическим фоном для комплемента мутантов, для выявления эпистаза или просто для устранения нецелевых мутаций, которые могут возникнуть во время редактирования генома.”

    Чтобы ответить на конкретный вопрос о том, могут ли отредактированные геномом штаммы спариваться, мы действительно ожидаем, что отредактированные геномом штаммы могут подвергаться половому воспроизводству, и у нас есть некоторые предварительные доказательства, но мы считаем, что это выходит за рамки текущего исследования и соответствующих данных. еще не соответствуют нашим стандартам публикации. Как показали предыдущие предварительные генетические исследования, частота аллелей в гаплоидном потомстве от генетических скрещиваний действительно подчиняется классической менделевской генетике. За исключением тесно связанных локусов и потенциального эпистаза между аллелями, мы ожидаем, что эти результаты будут распространены на штаммы, отредактированные геномом.

    5) В версии рукописи для ознакомления доступность протокола на protocol.io появляется только один раз — ближе к середине «Материалов и методов» (подраздел «Доставка грузов для редактирования генов с нуклеофекцией»). Я бы посоветовал дополнительно указать эту информацию в аннотации и / или где-нибудь в основной части статьи.

    Спасибо за это предложение. Мы добавили упоминание о протоколе во Введении:

    «Здесь мы сообщаем о надежном методе редактирования генома для выполнения обратной генетики в S.rosetta , который мы разработали в общедоступный протокол (https://dx.doi.org/10.17504/protocols.io.89fhz3n) ».

    6) Прямо показывая потерю белка Rosettless у мутантов, дополнительная фигура 3C предлагает поразительное визуальное подтверждение генетических и геномных свидетельств целевого мутагенеза. Я обнаружил, что это особенно надежные данные, и предлагаю переместить эти панели в основной текст. На рисунках читателям было бы также полезно четко указать цветовой ключ для маркеров, используемых где-то на самом рисунке (без розетки (зеленый), α-тубулин (серый) и актин (пурпурный).

    Готово.

    7) Основной рисунок 1 — это, по сути, обзорная информация, а основной рисунок 2 важен, но графически и концептуально довольно прост. Авторам следует рассмотреть возможность объединения этих рисунков, поместив рисунок 1 в горизонтальном формате с панелями рисунка 2 ниже. Я думаю, что это было бы более привлекательно для читателей, а также открыло бы возможность для массового переноса Дополнительного рисунка 3 в основную презентацию.

    Спасибо за эти предложения.Следуя этим рекомендациям, мы переместили изображения иммунофлуоресценции из приложения в основной текстовый рисунок 3G-J. Несмотря на простоту, мы думаем, что рисунки 1 и 2 представляют собой отдельные моменты, на которые читатели могут обратить внимание, и хотели бы сохранить их как отдельные рисунки.

    8) Авторы предоставляют подробный анализ, чтобы показать, что включение донорской матрицы значительно способствует репарации ДНК по сравнению с созданием indel (рисунок 4, рисунок 4 — рисунок в приложении 1). Однако, по-видимому, нет значительных различий в результатах редактирования с различными типами шаблонов восстановления, пока шаблон имеет как левое, так и правое плечо гомологии.Может быть, я что-то упускаю, но это не соответствует последнему предложению раздела «Результаты».

    Спасибо за этот вопрос, поскольку он подчеркивает, что нам необходимо уточнить наши данные относительно относительных темпов ремонта с помощью различных шаблонов. Хотя частоты редактирования генома кажутся в значительной степени сопоставимыми для шаблонов репарации (рис. 4C; подраздел « S. rosetta предпочтительно вводит отредактированные геномом мутации из шаблонов ДНК»), существуют значимые различия, которые могут иметь отношение к дизайну эксперимента.На рисунке 4C, возможно, было трудно различить эти различия, потому что логарифмическая ось Y сжимает значения и приуменьшает дисперсию и различия между экспериментами с различными шаблонами ремонта, поэтому мы изменили эту панель, чтобы расширить ось Y. Мы также подчеркнули различия между каждым шаблоном восстановления, указав в тексте P-значения из дисперсионного анализа и нескольких сравнительных тестов. Что касается рецензентов, мы также подчеркиваем в основном тексте, что частота редактирования одинакова для всех практических целей.

    «Мы обнаружили, что геном S. rosetta может быть отредактирован в зависимости от Sp Cas9 с использованием различных шаблонов (Рисунок 4C, Рисунок 4 — приложение к рисунку 1C). В присутствии Sp и Cas9, мутации INDEL возникали с частотой <0,1% либо в присутствии, либо в отсутствие матриц репарации ДНК (Рисунок 4C, Рисунок 4 - рисунок в приложении 1D-E). Напротив, добавление Sp Cas9 с матрицами репарации ДНК, которые кодируют PTS, приводило к мутациям PTS с частотой 0.79–1,57%, что в десять раз превышает частоту мутаций INDEL (двухфакторный дисперсионный анализ: P <10 -13 ). Примечательно, что общая частота редактирования генома (~ 1%) находится на том же порядке величины, что и эффективность трансфекции (~ 1%; Booth et al., 2018), что позволяет предположить, что доставка Sp, Cas9 и матрицы репарации являются наиболее эффективными. самый большой фактор, ограничивающий эффективность редактирования генома.

    В отсутствие Sp Cas9 мы наблюдали два типа изменений генома Sp Cas9-независимых геномов.Первой была одиночная мутация INDEL, обнаруженная в популяции клеток, трансфицированных антисмысловой матрицей репарации, а вторым — обнаружение мутаций PTS со средней частотой ~ 0,02% при доставке двухцепочечной матрицы репарации. Хотя частота этих мутаций была меньше или равна порогу обнаружения (~ 0,02%), это означает, что мы не могли с уверенностью сделать вывод о существовании различий между любыми образцами (двухфакторный, ANOVA: P < 0.27), наличие этих мутаций соответствует низкой частоте эндогенной репарации ДНК. Эти результаты также подчеркивают, что добавление Sp Cas9 было необходимо для эффективного целенаправленного мутагенеза (двухфакторный дисперсионный анализ: P <0,02 для мутаций INDEL и P <10 -13 для мутаций PTS).

    В целом, наши усилия по оптимизации показали, что доставка Sp Cas9 с ДНК-матрицей, охватывающей обе стороны от сайта расщепления Sp Cas9, вызывает мутации PTS с частотой ~ 1%.Мы рекомендуем использовать ориентированный на смыслы одноцепочечный шаблон для редактирования генома, поскольку этот шаблон привел к самой высокой частоте PTS-мутаций (однофакторный дисперсионный анализ, множественный сравнительный тест Тьюки: P <0,04 ), а его синтез дешевле, чем двухцепочечный шаблон ».

    Мы также указываем на другие соображения, которые побудили нас отдать предпочтение шаблону «смысловой ремонт». Во-первых, одноцепочечные олигонуклеотиды для размеров репарационных шаблонов, которые использовались в этой статье, дешевле и быстрее получить по сравнению с дуплексными шаблонами.Во-вторых, одноцепочечный олиго в смысловом направлении приводит к более высоким частотам редактирования (Рисунок 4 и Рисунок 2 — приложение к рисунку 2E, сравните шаблоны с плечами гомологии 20-30 оснований). Учитывая эти коллективные соображения, мы утверждаем, что одноцепочечный, смысловой шаблон представляет собой универсальный лучший шаблон руководства, который будет использоваться другими исследователями, которые хотят применить эти методы в своих собственных исследованиях.

    https://doi.org/10.7554/eLife.56193.sa2

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    Что такое обратный инжиниринг? Как это работает?

    Что такое реверс-инжиниринг?

    Обратный инжиниринг — это акт демонтажа объекта, чтобы увидеть, как он работает.Это делается в первую очередь для анализа и получения знаний о том, как что-то работает, но часто используется для дублирования или улучшения объекта. Многие вещи можно реконструировать, включая программное обеспечение, физические машины, военные технологии и даже биологические функции, связанные с работой генов.

    Практика обратного проектирования применительно к компьютерному оборудованию и программному обеспечению взята из более старых отраслей. Обратный инжиниринг программного обеспечения фокусируется на машинном коде программы — строке нулей и единиц, которые отправляются в логический процессор.Операторы языка программы используются для преобразования машинного кода обратно в исходный исходный код.

    В зависимости от технологии знания, полученные в ходе обратного проектирования, можно использовать для перепрофилирования устаревших объектов, проведения анализа безопасности, получения конкурентного преимущества или просто для того, чтобы научить кого-то тому, как что-то работает. Независимо от того, как используются знания или к чему они относятся, обратное проектирование — это процесс получения этих знаний из готового объекта.

    Какова цель реверс-инжиниринга?

    Цель обратного проектирования — выяснить, как работает объект или система.Для этого есть множество причин. Обратное проектирование можно использовать, чтобы узнать, как что-то работает, и воссоздать объект или создать аналогичный объект с дополнительными улучшениями.

    Часто цель обратного проектирования программного или аппаратного обеспечения состоит в том, чтобы найти способ создать аналогичный продукт с меньшими затратами или потому, что исходный продукт больше не доступен. Обратный инжиниринг в информационных технологиях также используется для решения проблем совместимости и обеспечения работы оборудования или программного обеспечения с другим оборудованием, программным обеспечением или операционными системами, с которыми оно изначально не было совместимо.

    Программное обеспечение

    Logic Pro от Apple, которое позволяет музыкантам сочинять, записывать, аранжировать, редактировать и микшировать музыку, является хорошим примером. Logic Pro доступен только для устройств Mac, и это относительно дорого. В программе есть несколько проприетарных цифровых инструментов. Проведя небольшое исследование, программист может реконструировать эти цифровые инструменты, выяснить, как они работают, и настроить их для использования в Logic Pro или сделать их совместимыми с другим музыкальным программным обеспечением, совместимым с Windows.

    Как работает процесс обратного проектирования?

    Процесс обратного проектирования зависит от объекта, на котором он выполняется. Однако, независимо от контекста, есть три общих шага для всех работ по обратному проектированию. В их числе:

    • Извлечение информации. Объект, подвергаемый обратной инженерии, изучается, извлекается информация о его конструкции, и эта информация исследуется, чтобы определить, как части сочетаются друг с другом.При обратном проектировании программного обеспечения это может потребовать сбора исходного кода и соответствующей проектной документации для изучения. Это также может включать использование инструментов, таких как дизассемблер, для разделения программы на составные части.
    • Моделирование. Собранная информация преобразуется в концептуальную модель, при этом каждая часть модели объясняет ее функцию в общей структуре. Цель этого шага — взять информацию, специфичную для оригинала, и абстрагировать ее в общую модель, которую можно использовать для управления проектированием новых объектов или систем.При обратном проектировании программного обеспечения это может принимать форму диаграммы потока данных или структурной диаграммы.
    • Обзор. Это включает в себя обзор модели и ее тестирование в различных сценариях, чтобы убедиться, что это реалистичная абстракция исходного объекта или системы. В программной инженерии это может принимать форму тестирования программного обеспечения. После тестирования модель может быть реализована для реинжиниринга исходного объекта.
    Детали процесса обратного проектирования различаются в зависимости от объекта, который подвергается обратному проектированию, но обычно он укладывается в эти три этапа.

    Обратный инжиниринг программного обеспечения включает использование нескольких инструментов. Одним из инструментов является шестнадцатеричный дампер, который печатает или отображает двоичные числа программы в шестнадцатеричном формате. Зная битовые комбинации, которые представляют инструкции процессора, а также длину инструкций, обратный инженер может идентифицировать части программы, чтобы увидеть, как они работают.

    Другой программный инструмент обратного проектирования — дизассемблер. Он считывает двоичный код и отображает каждую исполняемую инструкцию в виде текста.Дизассемблер не может отличить исполняемую команду от данных, которые использует программа, поэтому отладчик используется для предотвращения дизассемблера частей данных программы. Эти инструменты могут быть использованы компьютерным взломщиком и проникнуть в компьютерную систему или причинить другой вред.

    Компьютерное проектирование (CAD) — это метод обратного проектирования, используемый для воссоздания изготовленной детали, когда исходный чертеж больше не доступен. Он включает в себя создание трехмерных изображений детали, чтобы ее можно было восстановить.Координатно-измерительная машина измеряет деталь, и по мере ее измерения с помощью программного обеспечения CAD создается трехмерное изображение каркаса, которое отображается на мониторе. После завершения измерения размер каркаса будет нанесен. С помощью этих методов можно реконструировать любую деталь.

    Примеры обратного проектирования

    Обратный инжиниринг варьируется в зависимости от того, к чему он применяется, и цели реверс-инжиниринга технологии.Общие примеры включают:

    Программное обеспечение

    Есть несколько случаев, когда обратное проектирование используется для дизассемблирования программного обеспечения. Типичный пример — адаптация программы, написанной для использования с одним микропроцессором, к другому. Другие примеры включают восстановление потерянного исходного кода, изучение того, как программа выполняет определенные операции, повышение производительности и исправление ошибок или исправление ошибок, когда исходный код недоступен.

    Одним из примеров является Phoenix, американская компания-разработчик программного обеспечения, которая создала программное обеспечение базовой системы ввода / вывода (BIOS), совместимое с проприетарной версией IBM.Для этого Phoenix реконструировал версию IBM таким образом, чтобы защитить их от обвинений в авторском праве, записав шаги, которые она выполняла, и не ссылаясь на частный код.

    Вредоносное ПО — еще одна область, где используется обратная разработка программного обеспечения. Злоумышленники часто используют обфускацию программного кода, чтобы не допустить обнаружения или понимания своего вредоносного кода. Владельцы зараженного программного обеспечения или систем могут использовать обратный инжиниринг для выявления вредоносного содержимого, например вируса.Агентство военной разведки США заявило, что намеревается использовать эти методы для обратной инженерии вражеского вредоносного ПО для создания своего собственного наступательного кибероружия. Доступны инструменты для помощи в обратном проектировании вредоносных программ, такие как программное обеспечение Ghidra Агентства национальной безопасности, которое используется, например, для обратного проектирования вредоносного ПО WannaCry.

    Компьютерные детали

    Если производитель процессора хочет увидеть, как работает процессор конкурента, он может купить процессор конкурента, перепроектировать его, а затем использовать полученные знания для создания своего собственного процессора.Этот процесс является незаконным во многих странах, требует большого опыта и затрат. Обратный инжиниринг часто используется для создания запасных частей, когда оригинальные детали для устаревшего оборудования больше не доступны. Обратный инжиниринг компонентов компьютера также выполняется для повышения безопасности. Например, Google Project Zero обнаружил уязвимости в микропроцессорах с помощью обратного проектирования.

    Оценка сетевой безопасности

    Компании, проводящие оценку сетевой безопасности, также используют обратный инжиниринг в качестве одного из своих инструментов.Они делят свою группу безопасности на две команды. Одна команда имитирует атаки, а другая команда отслеживает сеть и анализирует атаки другой команды. Информация, полученная в результате этих имитационных атак, используется для усиления корпоративной сети.

    Юридические и этические проблемы с обратным проектированием

    В США обратное проектирование обычно считается законным способом узнать о продукте, если исходная версия получена законным путем и никакие другие договорные соглашения не нарушаются.Торговые законы США направлены на разрешение обратного проектирования, если это отвечает интересам улучшения продукта или создания возможности взаимодействия с другими продуктами, которые ранее были несовместимы.

    Обратный инжиниринг запатентованного продукта, как правило, является законным в соответствии с Законом о защите коммерческой тайны, но бывают ситуации, когда его законность сомнительна. Владельцы патентов имеют право обращаться в суд против копирования их изобретений.

    Обратный инжиниринг программного обеспечения с целью копирования или дублирования программы может представлять собой нарушение закона об авторских правах.Некоторые лицензии на программное обеспечение специально запрещают обратное проектирование. Другие договорные соглашения также могут ограничивать использование обратного проектирования для получения доступа к коду, включая условия обслуживания или уведомления об использовании, а также соглашения о неразглашении и другие типы соглашений с разработчиками.

    Меры технологической защиты (TPM), такие как пароли, шифрование и устройства контроля доступа, часто используются для контроля доступа к программному обеспечению и другому цифровому контенту, защищенному авторским правом. Обход TPM может вызвать юридические проблемы.

    Различные законы, относящиеся к обратному проектированию, включают следующее:

    • патентное право;
    • закон об авторском праве и добросовестном использовании;
    • закон о коммерческой тайне;
    • положений о защите авторских прав в цифровую эпоху;
    • Закон о конфиденциальности электронных коммуникаций; и
    • любое договорное право, относящееся к рассматриваемому продукту.

    Когда дело обратного инжиниринга передается в суд, первоначальный владелец объекта, системы или интеллектуальной собственности должен доказать, что он создал объект или владеет патентом или авторским правом.Человек или организация, выполняющие обратный инжиниринг, должны доказать, что получили информацию законным способом.

    Один из способов целенаправленно перепроектировать и разработать новый программный продукт, чтобы избежать нарушения патентов или авторских прав, — это использовать чистую комнату или технику этичной стены, в которой над проектом работают две отдельные группы программистов, гарантируя, что оригинал не является напрямую скопировал.

    Обратный инжиниринг — сложная область этики и права. Распространение информационных технологий во многих сферах повседневной жизни делает ее еще более сложной.

    На вынос

    Обратный инжиниринг имеет множество законных применений в ИТ. Это может быть как юридический, так и этический подход к решению проблем совместимости, воссозданию унаследованных частей, оценке безопасности, улучшению существующего продукта или удешевлению его использования.

    Leave a Reply

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *