Структурный анализ систем

В соответствии с положениями классической генетики приобретенные в течение жизни свойства живых организмов не наследуются, если при этом не изменяется структура ДНК, находящейся в ядре соответствующих клеток, отвечающих за наследственность. Однако это положение не могло объяснить успехи практической гибридизации животных и растений, позволяющие получать новые и наследуемые свойства организмов в сравнительно короткое время. Ведь структура ДНК в ядре клетки очень устойчива и плохо поддается мутациям.

В последние годы успехи молекулярной и клеточной биологии позволили объяснить этот парадокс. Оказывается, в клетках организма вне ядра (в цитоплазме) тоже существует ДНК, а также информационная РНК, которая более чувствительна к внешним воздействиям и одновременно может влиять на наследственность. Одно из самых необычных проявлений РНК-интерференции и РНК-сайленсинга заключается в том, что они делают возможной неслыханную с точки зрения классической генетики вещь — наследование приобретенных признаков. Интерференция и сайленсинг не изменяют последовательности генов в ДНК, но могут управлять тем, насколько определенные гены будут активны. Действительно, легко представить, что если в клетки потомства из яйцеклетки попадут регуляторные РНК, они смогут принести с собой определенную схему, паттерн активности генов. Причем, как выясняется, этот паттерн способен наследоваться на протяжении нескольких поколений26.

4. Определите, какой это вид ДаФЗ.

4.1. Пример 9.10. 3D-дисплей

В Фраунгоферовском институте (США) представлен 3D-дисплей для профессионального применения, на который можно смотреть без специальных очков. Растр на дисплее обычный, линзовый. Система обработки изображения «нарезает» изображение на вертикальные полоски (для левого и правого глаза). При этом специальная камера отслеживает положение зрителя и расстояние до экрана и в зависимости от этих данных адаптирует «нарезку» таким образом, чтобы зритель всегда находился в самом центре стереозоны27.

4.2. Пример 9.11. Внешняя навигация играющих квадрокоптеров

Для управления играющими квадрокоптерами (например, перекидывающими тенисные шарики) необходимо отслеживать их положение с точностью порядка 1мм, причем много раз в секунду. Традиционные навигационные системы (GPS, инерциальные, гироскопические системы), которые могут обеспечивать требуемую точность, слишком тяжелы для размещения на квадрокоптерах. В FMA (Flying Machine Arena, США) используют систему захвата движения, известную в киноиндустрии. Восемь 4-мегапиксельных камер установлены над ареной, рядом с видеокамерами установлены светодиоды, излучение которых отражается от маркеров на летательных аппаратах. Положение каждого аппарата отслеживается с точностью 1мм и частотой 200 кадров в секунду, что после обработки позволяет посылать сигналы управления каждому квадрокоптеру 60 раз в секунду28.

4.3. Пример 9.12. Новая электронная кожа

Группа исследователей из Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф в Германии разработала электронную кожу, позволяющую человеку ориентироваться на местности. Исследователи действительно смогли сделать нечто подобное. Правда до способностей Тони Старка экспертам пока далеко, зато вот наделить вас возможностью без труда ориентироваться на местности при отсутствии смартфонов и вообще любых других навигационных устройств можно уже сегодня. И все это благодаря особой электронной коже29.

5. Определите, какой это вид веполя

5.1. Пример 9.13. Оптогенетика

Для стимуляции конкретного нейрона исследователь использовал электрические импульсы. Это не дает необходимой точности.

Новая область экспериментальной технологии названа оптогенетикой. Нейроны возбуждают с помощью волоконной оптики. Это может использоваться, например, для разработки имплантатов, берущих на себя функции отдельных поврежденных сегментов мозга. В нервные клетки методом генной инженерии внедряют ген особо чувствительного белка chR2, который при попадании света изменяет проводимость ионных каналов. При направлении света с помощью светодиодов можно возбудить отдельные нейроны. DARPA создала проект помощи инвалидам с помощью оптогенетики30.

5.2. Пример 9.14. Механофоры

Для определения состояния сооружений, например зданий, мостов и т. п., теперь при строительстве новых сооружений в них закладывают «механофоры». Это класс материалов, разработанных в Университете штата Иллинойс, которые под нагрузкой меняют свой цвет. По изменению цвета можно судить о состоянии сооружения. Разрабатываются новый класс механофоров, способных самостоятельно восстанавливать свою функциональность в случае повреждения31.

5.3. Пример 9.15. Анализ сложных событий