Being in America

Продолжаю читать книжку Эда Йонга “An immense world”.

Пишет про изумрудную ювелирную осу (emerald jewel wasp). Эта оса — красивое существо длиной в дюйм с металлически зеленым телом и оранжевыми бедрами — это паразит, выращивающий своих детенышей на тараканах. Когда самка Ampulex compressa находит таракана (а он больше нее вдвое), она жалит его дважды: сначала в середину тела, чтобы временно парализовать его ноги, а второй раз — в мозг. Второй раз направлен на две конкретные группы нейронов и доставляет яд, лишающий таракана желания двигаться по собственной воле, превращая его в послушного зомби. В таком состоянии оса может вести таракана в своё логово за усики, как человек ведёт собаку. Там она откладывает на него яйцо, обеспечивая свою будущую личинку послушным источником свежего мяса.

Этот акт контроля над умом зависит от второго «укола», который оса должна точно доставить в нужное место мозга. Самого мозга там почти нет, а что и есть, то спрятано где-то среди переплетения мышц и внутренних органов. Как она справляется?

К счастью для осы, её жало — это не только сверло, инъектор яда и трубка для откладывания яиц, но и орган чувств. Его кончик покрыт маленькими бугорками и впадинами, чувствительными как к запаху, так и к осязанию. С их помощью она может обнаружить мозг таракана. Когда Гал и Либерат удалили мозг у таракана перед тем, как предложить его осе, она попыталась найти орган, но тщетно. Если мозг заменяли на нечто с той же консистенцией, то оса мозг находила, но дальше конфьюзилась. То есть, она своим носом отличает мозг от всего остального.

Еще одна интересная история про береговых птичек-песочников (red knot). Таких птичек много на океане, они тыкаются носом в песок вдоль берега в поисках закопанных сокровищ — червей, моллюсков и ракообразных. Под микроскопом кончики их клювов изрыты ямками, как кочерыжки кукурузы, с которых съедены все зерна. Эти ямки наполнены механорецепторами, похожими на те, что есть у нас на коже, особенно на ладонях и пальцах, и позволяют птицам обнаруживать закопанную добычу “на ощупь”.

Но как береговая птица знает, куда воткнуть свой клюв в первую очередь? Подземная добыча не видна с поверхности, поэтому можно предположить, что птицы просто наугад ковыряются и надеются на лучшее.

Но в 1995 году нидерландский ученый Тёнис Пирсма показал, что птички находят моллюсков в восемь раз чаще, чем можно было бы ожидать, если бы они искали случайным образом. У них должна быть какая-то техника. Чтобы разобраться, Пирсма обучил птиц осматривать ведра, наполненные песком, на предмет закопанных объектов и указывать, если они что-то нашли, подходя к специально оборудованной кормушке. Этот простой эксперимент показал, что птички могут обнаруживать моллюсков, закопанных даже глубже, чем они могут достать с помощью клюва. В процессе выяснилось, что они были способны чувствовать камни, поэтому явно не полагались на запахи, звуки, вкусы, вибрации, тепло или электрические поля.

Пирсма предположил, что птички эти используют особую форму осязания, которая работает на расстоянии. Когда клюв песочника погружается в мокрый песок, он “толкает” тонкие струйки воды между зернами, создавая волну давления, которая распространяется в разные стороны от этого места. Если на пути встречается любой твердый объект (скажем, моллюск или камень), то воде приходится обтекать его, что искажает паттерн давления. Ямки на кончике клюва узелка настроены чувствовать эти искажения. Более того, птичка “собирает” данные со своего радара с разных точек, что позволяет сделать меньшее число попыток, чем если бы она действовала методом ненаучного тыка.

Понятно, что это гипотеза, но за ней эксперименты, делающую ее очень вероятной. Потому что ничем больше наблюдаемое объяснить не получается.

Еще на тему осязания Эд пишет интересное про кротов звездоносов. Это такой зверек без глаз и с большой красной звездой на носу. Этот звездообразный нарост является самой чувствительной системой осязания из известных современной науке. Биологи насчитали в нем более 100 тысяч нервных волокон: это в пять раз больше, чем у человеческой руки, которая как считается также обладает очень высокой чувствительностью. И эти 100000 упакованы в их орган, меньше кончика пальца. Сенсорные рецепторы известны как “Органы Эймера”, в честь учёного, который впервые их наблюдал. Они помогают кроту обнаруживать сейсмические вибрации от окружающей среды.

Благодаря огромному количеству сенсорных рецепторов, звездоносый крот способен найти объект, определить, съедобный он или нет, а затем съесть его (если это насекомое или червь) за менее чем за 120-150 мс. Столько нам нужно, чтобы моргнуть. А они за это время дотронувшись до условно червя, понимают, что это съедобное, и успевают “прожевать” еще до того, как мы закончим моргать.В результате звездонос может трогать и проверять до 13 разных мелких объектов в секунду. Обмен данными происходит фантастически быстро: мозг принимает решение за 8 миллисекунд, что является пределом теоретической скорости нейронов.

Обоняние тоже необычное. Обычно считается, что млекопитающие не могут чувствовать запахи под водой. Вот эта зверюга может. Для этого кроты используют уникальную технологию. Догоняя добычу в болотистой местности, они выдувают в воду пузыри, а затем втягивают их ноздрями обратно. При этом направление их движения коррелируется с движением жертвы.

Читаю сейчас, что летучие мыши-вампиры, питающиеся кровью, синтезируют вещество, препятствующее свёртыванию этой крови, чтобы пить было удобнее. Как назвали учёные это вещество?

Правильно, дракулин! 😉

Сегодня в разговоре с мамой всплыло слово “кибернетика”, и я понял, что я не знаю, что это такое. Оказалось, и правда не знаю. Думаю, что 99% из вас тоже не знают.

Оказалось, это кибернетика – это область науки о системах, изучающая системы с круговой причинно-следственной связью, чьи выходы также являются входами, как системы обратной связи, причем этими системами может быть что угодно — от живых организмов до компьютерных программ, а также экологические, технологические, биологические, когнитивные и социальные системы, а также в контексте практической деятельности, такой как проектирование, обучение и управление.В общем, как и любое определение, несколько туманно, но по сути понятно.

Одно из наиболее известных определений принадлежит американскому математику Норберту Винеру, одному из основоположников кибернетики и теории искусственного интеллекта. Он характеризовал кибернетику как науку, занимающуюся “управлением и коммуникацией в животных и машинах”.

По словарю Ожегова, “Кибернетика — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе”.

Другое раннее определение появилось на конференциях Macy по кибернетике, где эта наука понималась как изучение “круговых причинно-следственных и обратных связей в биологических и социальных системах”, собственно, что стало и определением для википедии. Американский антрополог Маргарет Мид подчеркивала роль кибернетики как “формы междисциплинарного мышления, которая позволила представителям многих дисциплин легко общаться друг с другом на языке, понятном всем”. Ещё одно определение предложено американским математиком Льюисом Кауфманом: «Кибернетика — это исследование систем и процессов, которые взаимодействуют сами с собой и воспроизводят себя».

В общем, они еще больше все запутали.

Кстати, слово κυβερνητικός довольно древнее, и слово cyber/кибер к роботам никогда отношения не имело. κυβερνητικός обозначало искусство кормчего, который должен подруливать в ответ на поведение корабля — то есть, использовать отрицательную обратную связь. Позже стало использоваться в переносном смысле для обозначения искусства государственного деятеля, управляющего городом. В этом смысле он, в частности, используется Платоном в «Законах».

Древние римляне переделали это слово в “губернатор”, которое изначально тоже обозначало кормчего на корабле, а потом его смысл расширился до “правителя”.

Далее это подхватил Андре Мари Ампер, который по сути и ввел это в научный обиход. Кибернетика Ампера — это наука о том, как управлять обществом, людьми. Упомянутый выше Норберт Винер притянул ее уже к машинам, при этом оставляя простор для использования где угодно.

Иллюстрация показывает, как видит Generative AI кибернетику. Это толи водолаз повесился, то ли новый робот от Бостон Дайнамикс.

Есть такая студия подкастов, “Либо-либо”. Они делают очень хорошие и познавательные каналы (много). Вот сейчас слушаю последний эпизод про сыпной тиф и вши на канале “Почему мы еще живы”.

Там в числе прочего рассказывается, как Вейгель изготавливал вакцины для тифа.

Мы помним, что вакцина – это ослабленный или убитый возбудитель инфекции, или его фрагменты, которые вводят в организм здорового человека, чтобы его иммунная система впоследствии смогла справиться с таким же возбудителем, но уже живым и агрессивным. Вакцины просто выращивают в лабораториях, но конкретно бактерии сыпного тифа в пробирках и чашках Петри расти не хотели. Кроме того, из всех живых организмов они выбирали только человека и вшей, которые никого кроме человека не ели. Так что заставить их заражать лабораторных животных было почти невыполнимой задачей.

Что же сделал Рудольф Вейгль? Он откармливал вшей. Процесс выглядел так: к бедру человека привязывали специальные маленькие деревянные коробочки с сетчатым дном, которое пропускало хоботок вши, но не саму вшу. Клетки крепились сразу по несколько на ногу с помощью эластичных бандажей. Сидя в этих коробочках, насекомые сосали кровь. Потом клетку отстёгивали. После этого насекомых убивали пятипроцентным раствором кислоты, доставали из них спирокеты, промывали и получали культуру убитых бактерий, чтобы таким методом создать вакцину. На одного человека нужно было обработать от 80 до 120 вшей. Вакцина была нужна в промышленных масштабах, а потому Рудольфу требовались тысячи добровольцев. Вшей кормил весь цвет Львовской интеллигенции: там были математики Стефан Банах и Владислав Орли, геоморфолог Альфред Ян, ботаник Серин Женев и, в будущем, великий польский поэт Збигнев Герберт. Всех их называли фидерами, то есть кормильцами. Каждый питал примерно 25,000 вшей в месяц. Работа, конечно, была так себе. Несмотря на увеличенные порции хлеба и свекольного джема, фидеры поголовно страдали от анемии. Но это было абсолютно точно лучше, чем расстрел на месте или концлагерь.

Помимо прочего, Вейгль сотрудничал с польским подпольем. Например, тот самый поэт Збигнев Херберт был в АКОВ, то есть членом польской военной организации Армии Крайовой, которая устраивала диверсии войскам Вермахта. А ещё АКОВ помогали провозить излишки вакцины в Львовское и Варшавское гетто. Немцы хотели выморить евреев сыпным тифом, но эпидемия в гетто остановилась, словно бы сама собой.

В 1944 году, когда к Лембергу снова подступала Красная Армия, город вошёл в состав Украинской ССР. Вейгль уехал оттуда в польский Краков, где возглавил институт исследования тифа. Ещё несколько лет он изучал болезнь и преподавал в Польше, которая стала страной Восточного блока, то есть под контролем Советского Союза.

А еще интересно, как вши этот сыпной тиф передают человеку.

…

Выяснилось, что микроб риккетсия находится в кишечнике вши, но как же он попадает в человека? Например, малярийный плазмодий содержится в слюне комара и попадает в кровь при укусе. Тут всё логично. А как со вшами? Дело в том, что вши, питаясь кровью, оставляют экскременты. Паразит оказываются на коже человека неподалеку от места укуса. Место это зудит, и человек начинает его сильно расчесывать, буквально втирая инфицированные фекалии в микроссадины. Рикетсии проникают в клетки кровеносных сосудов и активно там размножаются.”

Советую послушать, у них уже несколько сезонов вышло только “Почему мы еще живы”, а кроме этого там есть и Колмановского подкасты и разное другое.

Ловите новый лонгрид про интересное.

Я уже сделал несколько постов по ходу чтения книжки Эда Йонга An Immense World: How Animal Senses Reveal the Hidden Realms Around Us. Сегодня будет про креветок. Что-то они при нашем с ними эпизодическом знакомстве мне много не рассказывали.

Очень быстрый ликбез для тех, кто вдруг не в теме. Мы видим цвета, потому что на сетчатке нашего глаза есть специальные светочувствительные клетки, т.н. “палочки” и “колбочки”. “Палочки” обеспечивают зрение при слабом освещении, например, ночью, и обладают очень высокой световой чувствительностью, но не цветовой. Их 130 млн. Колбочки отвечают за цветоощущение, их 7 млн, светочувстительность в 100 раз меньше, чем у “палочек”. Этих колбочек у нас три типа: длинные (L), средние (M), короткие (S). Они отвечают за желто-красный (570нм), зелено-желтый (544нм), и фиолетово-синий (443нм) цвета соответственно. Комбинация возбуждений этих клеток ощущается мозгом как цвет. Например, комбинация синего с красным дает индиго, которого в радуге нет. Возбуждение всех трех дает белый. За пределами 400-700 нм мы видеть не можем, потому что наши три вида колбочек настроены на три пика (см. выше), и влево и вправо от них цветовая чувствительность быстро падает. Ниже 400 идет ультрафиолет, выше 700 идет инфракрасное излучение.

Есть люди, которые видят мир черно-белым — монохроматы. Из животных — все ластоногие, например (типа тюлени и моржи), акулы, киты, осьминоги. Собаки не имеют длинных колбочек, то есть, цветовое зрение неполноценное, но говорить что они не видят красного цвета неправильно. Они его видят серым только тогда, когда в красном нет вообще оттенков желтого и синего, а так в реальном мире не бывает. Но это делает конечно красный на их цветовом круге равный зеленому.

Причем даже приматы все дихроматы. Только человеку эволюция дала зрение, приближенное к зрению птиц. Но птицы еще круче – они тетрахроматы. У них есть клетки, чувствительные к ультрафиолету. У предков современных млекопитающих хрусталик пропускал ультрафиолетовый цвет, и имелся фоторецептор чувствительный к нежесткому ультрафиолету. Но в ходе эволюции у некоторых приматов, в частности у человека, хрусталик перестал пропускать фотоны с длиной волны короче 400 нм, и этот рецептор оказался не у дел.

Так вот, оказалось, что сейчас где-то в Великобритании живет женщина с генетическим нарушением, и она тетрахромат. Она видит мир с еще одним цветовым измерением — ультрафиолетовым. Кстати, Клод Моне предположительно после операции на катаракте ощущал ультрафиолет. Я специально искал его картины этого периода в Чикаго, но не нашел ни одной. Он был уже стареньким и плохо видел в целом. Лилии он рисовал обильно в тот период, кажется. Кстати, у тетрахоматов концепция “белый” другая — для него нужно, чтобы вовсю бил и ультрафиолет. А без него белый для них будет другим.

Кстати, оказалось, что это именно измерение, а не просто “расширенная радуга”. То есть, представьте себе цветовой круг, и нарисуйте мысленно перпендикулярно ему ось насыщенности ультрафиолета от “его нет” до “его много”. Другими словами, если какой-нибудь цвет индиго — это смесь красного и синего, то есть еще цвет назовем его rurple, который будет представлять собой индиго с ультрафиолетом. И этот цвет может быть разной насыщенности.

А теперь самое интересное. Есть такая креветка — рак-богомол. У него или нее, самый быстрый удар в природе — ускорение 10000G. При охоте конечности практически мгновенно развивают скорость до 80-100 километров в час, что в 50 раз быстрее моргания глаза человека, и что сопоставимо с ударной силой вылетающей из ствола пули 22-го калибра. Сила удара составляет около полутора тысяч ньютонов, что позволяет разбивать твёрдые раковины моллюсков. Скорость удара вызывает образование кавитационных пузырьков. Когда эти пузырьки лопаются, они выделяют большое количество тепла, временно повышая температуру до очень высокого уровня и ещё больше ослабляя броню своей жертвы. Было установлено, что их “лапки” состоят из минерала гидроксиапатита, а ударная часть состоит из наночастиц, которые поглощают и рассеивают энергию ударного воздействия большой величины. Нанометровые сферические частицы уложены «ёлочкой» в непрерывную последовательность, как чешуя рыбы, благодаря чему по поверхности такой структуры сила удара распределяется равномерно.

Так вот, у этой креветки еще самые необычные глаза на свете. Там этих колбочек – 12 разных видов от ультрафиолетового до инфракрасного. Только для одного УФ там четыре. Интересно правда, что у них мозг всем этим пользуется как-то иначе: они не могут различить цвета ближе 12-25 нм, хотя человек с его тремя типами колбочек способен различать разницу в 4 нм. Вероятнее всего, у этих креветок цветовое зрение “цифровое” – для них особо не важны оттенки красного, а есть просто один рецептор для красного. И он работает грубо да-нет. Но это просто потому, что у них мозг еще не вырос. Когда креветки захватят мир, они своим hardware будут пользоваться по-полной.

Они имеют три псевдозрачка. Эти органы расположены друг над другом. А еще у них есть десятки тысяч скоплений фоторецепторных нейронов. У нас, например, это одно скопление. Клетки образуют омматидии, что делает глаза креветок-богомолов схожими по структуре с фасеточными глазами мух.

Кстати, вы же знаете, что мы вообще-то видим только небольшой кружок перед собой из-за такого строения глаза. А весь “мир” дорисовывает мозг и система микродвижений глаз (т.н. саккады), перемещающая этот кружок влево, вправо, вверх и собирающая картинку в целое. Другими словами, мы не видим одновременно слева и справа. Правда, между “снэпшотами” проходят миллисекунды (от десятков до сотен).

Кроме этого, глаза у креветки двигаются индивидуально, и там есть механизмы определения дистанции одним глазом. Но самое взрывающее мозг — это способность креветок не просто видеть поляризацию цвета, что уже уникально, но воспринимать, например, круговую поляризацию. Короче, что такое поляризация сначала. Свет — это электромагнитная волна. Когда веревку, привязанную к ручке двери вверх-вниз двигать, то вот плоскость, в какой эта веревка ходит, и есть поляризация. Обычный свет на улице от солнца неполяризованный, что означает, что его волны колеблются во всех возможных направлениях перпендикулярно направлению распространения. Однако, когда солнечный свет отражается от поверхностей, таких как вода, стекло или мокрая дорога, он может частично поляризоваться. Собственно, очки-полароиды такой отраженный свет фильтруют, и помогают водителю. Потому кстати они и затемняют, что проходит только часть света, поляризованная в определённом направлении. Так вот у креветок есть способность видеть поляризацию как “отдельный цвет”. Это для поляризации в плоскости. А есть еще круговая поляризация — это когда направление колебаний вращается в круге. В итоге это похоже на спираль или пружину, где волна движется вперёд, но её колебания вращаются вокруг этого направления. И вот такую поляризацию креветки тоже отделяют. Более того, они имеют раскраску, которая для креветок, понимающих круговую поляризацию дает более богатую визуальную картину.

Вообще какая-то задрипанная креветка, на которую может и внимания бы не обратили, но по сути это какой-то инопланетный пришелец. Если вообще присмотреться к обитателям океана, то там можно найти что угодно вообще. Мне кажется, что настоящие пришельцы будут меньше удивлять.

Иван Владимиров. «Крестьяне возвращаются после разгрома помещичьей усадьбы в окрестностях Пскова». 1919 г.

Мне тут Фейсбук начал показывать рекламу всяких товаров из будущего. Вот например MOLECULAR TRANSFORMATOR. Можете не гугля предположить назначение? Или вот какой-то пистолет с надписью EQUALIZER? Или вот PORTABLE TOILET FLUSHER (который с девушкой) стоимостью почти $6000? Или вот станок мне показывается за $62000. Вот думаю, прикупить что ли в гостиную его.

Еще байки из прошлого.

1999. Год окончания вуза. Диплом про тестирование ПЛИСов. Работаю в издательском доме “Вечерняя Рязань” — самая популярная и политически скандальная газета в городе. Занимаюсь версткой газеты “Совершенно бесплатно” — это частные объявления. Есть заказы на верстку книг от частных заказчиков, по которым работаю дома. Верстаю в Pagemaker, на принтере дома печатаю “пленки” (о них ниже). “Дома” — это в пятой общаге РГРТУ, вместе с Роман Горло и Svyat Kulikov.

После окончания универа меня зовут в Москву. Агентство недвижимости “Лея” открывает тут филиал: решили выпускать газету с частными объявлениями. В “Лее” (точнее, в рязанской газете при Лее) я работал пару лет до, они меня вспомнили, и вот так, я и наш редактор, Ислям Янбеков, командированы в Москву. К нам присоединился Denis Sobolev с которым мы делили квартиру в Марьино. Ислям Касимович когда-то был прооперирован на горле, поэтому вместо разговора свистел через дырку, и понимать его, хоть и с трудом, могли только близкие коллеги. Но дядька был зачетный. Несмотря на то, что он старше на 22 года, с ним было интересно. Газету мы не только делали, но также и продавали в нее рекламу (кажется, 50 долларов за штуку), и распространяли (договаривались с Союзпечатью и развозили по каким-то неофициальным точкам тираж). Помню, как у меня пачка газет разорвалась на эскалаторе в метро и мы ее еле собрали, пока доехали до низу. Я тогда жил в Марьино и оригинально ужинал: покупал селедку и черный хлеб. А еще нас из Марьино хозяева поперли, за неаккуратность.

Кстати, вдруг кто не знает, как делаются газеты. Не думаю, что много что поменялось. Вот я верстаю полосу, и печатаю мастер-макет. Конкретно мы тогда печатали его на пленке, на обычном принтере. Если полоса А3, то использовался либо принтер А3, либо две пленки А4 (но это извращение). Редактор отсматривает пленки, и отдает в типографию. Там эти пленки клеют на еще одну, под низ кладут светочувствительную алюминиевую пластину. Для каждого цвета, используемого в печати (обычно это цвета CMYK – голубой, пурпурный, желтый и черный), требуется отдельная пластина, ну и отдельная мастер-пленка. Есть более продвинутые технологии, где печать с компьютера идет сразу на пластину (Direct-to-Plate, DTP). Дальше эти пластины сушат, и крепят на барабан, или, в случае цвета, на барабаны. Он крутится, мажется в краске, и те места, где на пластине должно быть изображение, являются смачиваемые краской, а те, где не должно, наоборот (гидрофильность/гидрофобность). На входе — огромные рулоны бумаги. На выходе – нарезанные печатные полосы. Есть отдельная секция, которая их складывает. А вот собирать из полос газету, кажется, требовались люди.

Так вот, я купил себе тогда первый мобильник, Philips Aeon. Это еще был не GSM, а AMPS. Помню, получал зарплату в 1200 руб, и 600 отдавал за связь каждый месяц. Ночью мы частенько ночевали в офисе на Красных Воротах, потому что жильем (до Марьино) была комната в коммуналке на севере Москвы, где мы с редактором Ислямом делили кров с тремя постоянно пьющими бывшими зэками (спокойными). Правда, я не помню, чтобы я там больше одного раза ночевал.

Когда ночью нам хотелось есть (в офисе), мы выходили на охоту в магазин. Денег оставалось немного, и я тогда питался мягким творогом – такая белая “колбаса”, хлебом и чаем, также покупали всякие “Дошираки”. В одну из таких “ходок” нас с Денисом на улице ночью остановила милиция. Проверяли билеты! Потому что для нахождения в Москве нужна была или прописка, или билеты на электричку или поезд. У Дениса, как ни странно, все было в порядке и его отпустили, а у меня обнаружился “незарегистрированный мобильный телефон”. Да, если кто не знал, в то время нужно было оформлять телефон после покупки. Как рацию. Это делалось в ГосCвязьНадзоре по месту жительства, а поскольку оно у меня было неблизко, я забил. В итоге милиция ждала, пока я созрею заплатить хотя бы 100 рублей, пришлось заплатить, выпустили.

В октябре прошлого года Washington University School of Medicine in St.Louis опубликовал исследование, показывающее, что за предпочтениями вегетарианства может стоять наследственность. Основано на данных полных геномов из UK Biobank. Провели сравнение 5324 строгих вегетарианцев и 329455 контрольных лиц. Обнаружили, что по меньшей мере одна специфическая однонуклеотидная вариация на хромосоме 18 ассоциируется с вегетарианством. Кроме того, были идентифицированы еще 201 вариант, предположительно имеющие значимость. Конкретно сформулировали 11 генов, которые достаточно вероятно связаны с тягой людей к вегетарианской пище. За деталями гуглите Genes with Possible Roles in Vegetarianism

Так что валите все на генетику 🙂

Уже 1.5ч сидим в самолете. Чинят. Сказали, кто не хочет тестировать — валите. Дали $15, можно потратить после посадки. Оптимисты!