Как видно из названия темы, я решил попробовать разобрать каждую серию научно-популярного спин-оффа Смешариков с научной точки зрения, то есть дать некоторые комментарии и разобрать ошибки, которые в некоторых сериях, к сожалению, присутствуют. Нечто подобное для нескольких серий я уже делал в теме "Астрономические ошибки в Смешариках". Сейчас я хочу попробовать продолжить, но теперь уже не только для нескольких избранных серий, а для каждой по очереди. Если честно, я не уверен, что мне это в полной мере удастся. Как минимум, учитывая то, что я вряд ли смогу делать разборы чаще, чем раз в неделю, на все 105 серий уйдёт не меньше 2 лет. В действительности, не исключено, что мне надоест этим заниматься уже через несколько недель. Другая проблема состоит в том, что серии Пин-кода затрагивают различные области научного знания, во многих из которых я не то что не являюсь экспертом, но вероятно даже не овладел предметом в объёме школьной программы

С этой проблемой приходится столкнуться на первой же серии. Итак, сегодня у нас серия "Почему?". Сразу стоит отметить, что я не биолог. Всё, что я пишу дальше основано на моих ограниченных представлениях и может оказаться неправильным, не вполне точным или не соответствующим современным научным представлениям. Я постараюсь не наврать слишком сильно, но всё же учитывайте, что я не являюсь экспертом и в вопросах биологии моё мнение не заслуживает особого доверия.



Проснувшись с утра, все смешарики обнаруживают, что потеряли цвет. Лосяш предполагает, что это связано с вирусом, повредившим некоторый ген, обеспечивающий синтез меланина. В действительности, меланины - это группа пигментов, придающих цвет многим организмам. У людей меланин является пигментом, определяющим цвет кожи. Как известно, люди различаются по цвету кожи, что связано с различной выработкой меланина в разных популяциях и определяется наследственностью. Тем не менее, вопреки сказанному Лосяшем (ну, то есть авторами научной вставки в серии, конечно), меланин не является белком и его синтез не определяется напрямую каким-то единственным геном, его кодирующим (Solano, 2014). По современным данным на выработку меланина в коже человека влияет активность 169 генов (Bajpai et al., 2023). Тем не менее, определяющую роль в биосинтезе меланина играет фермент (т.е. биологический катализатор белковой природы) тирозиназа (Solano, 2014). Мутации в гене, кодирующем тирозиназу, у человека приводит к альбинизму глаз и кожи типа I (тирозиназ-отрицательный альбинизм), что встречается примерно у 1 из 20000 людей в мире. Таким образом, мутация в некотором гене действительно может привести к прекращению выработки меланина и альбинизму.

Честно говоря, я не обладаю достаточными знаниями, чтобы сказать точно, возможно ли хотя бы теоретически, чтобы альбинизм мог быть вызван вирусом. В реальности такого, конечно, не происходит и приобрести альбинизм в процессе жизни невозможно, это генетическое заболевание (поэтому, кстати, Кар-Карыч не мог заразиться этой болезнью от слонихи никаким возможным путём). Однако не является ошибкой то, что вирусы могут встраивать в ДНК клетки свой генетический материал, чем провоцируют мутации (Gershenson, 1986). Если допустить, что некоторый вирус избирательно "отключал" ген, без которого невозможен синтез меланина в организме, и распространялся по всем клеткам, в которых меланин вырабатывается (меланоциты), даже тогда потеря цвета не будет столь быстрой, ведь уже синтезированный меланин из организма (по крайней мере за одну ночь) никуда не исчезнет.

Тем не менее, смешариков поразило это необычное заболевание. И здесь Лосяш предлагает совершенно разумный подход к его лечению - генную терапию, т.е. генетическую модификацию организма для достижения терапевтической цели. Вирусы действительно широко используют в качестве векторов для доставки гена в клетки для осуществления генной терапии (Kaji, 2001). Проводить при этом испытание препарата для генной терапии на растении (Лосяш, Бараш и Нюша использовали в качестве подопытного организма репу) - не самая лучшая идея, поскольку генетически растения, вероятно, очень далеки от смешариков (не будем сейчас обращать внимания на то, что и сами смешарики относятся к разным видам). Хотя понятно, что проводить испытания на животных (например, на кроликах ) в мире смешариков было бы неэтично (бедный Крош). Впрочем, репа с шестью лапами, появившимися в результате мутации, вызванной неудачным экспериментом, тоже вызывает некоторое сочувствие. К счастью, в реальном мире столь радикальные и сложные мутации никакой генной инженерией (по крайней мере, пока) вызвать невозможно.

Таким образом, хоть и упрощённо и с небольшими неточностями, серия "Почему?" даёт зрителю представление о генетике, генетических болезнях и о возможности использования биотехнологии для их лечения.

Источники:
[1] V. K. Bajpai et al., “A genome-wide genetic screen uncovers determinants of human pigmentation,” Science, vol. 381, no. 6658, p. eade6289, Aug. 2023, doi: 10.1126/science.ade6289.
[2] E. H. Kaji, “Gene and Stem Cell Therapies,” JAMA, vol. 285, no. 5, p. 545, Feb. 2001, doi: 10.1001/jama.285.5.545.
[3] F. Solano, “Melanins: Skin Pigments and Much More—Types, Structural Models, Biological Functions, and Formation Routes,” New Journal of Science, vol. 2014, pp. 1–28, Mar. 2014, doi: 10.1155/2014/498276.
[4] S. M. Gershenson, “Viruses as environmental mutagenic factors,” Mutation Research/Reviews in Genetic Toxicology, vol. 167, no. 3, pp. 203–213, May 1986, doi: 10.1016/0165-1110(86)90030-8.

Очень интересно!
Буду ждать следующих разборов!

_________________
Не будьте токсичными!!!
Источник форумного права
8 лет вместе с форумом!

Пока у меня есть немного свободного времени разберу ещё одну серию. Итак, сегодня у нас "Принцесса в поиске".



Лосяш и Пин обращают внимание на проблему изолированности сообщества круглых героев от окружающего мира. Так или иначе, каждому из персонажей не хватает доступа к обществу: Крошу не с кем сыграть в крестики-нолики, у Ёжика не осталось непрочитанных книг, Нюша ищет своего принца, Совунья не может найти во всей Стране Смешариков белые нитки, а Барашу не с кем поделиться своим творчеством. Лосяш находит разрешение этой проблемы: объединить компьютеры всего мира в глобальную сеть, по сути он изобретает Интернет.

В действительности, похоже, всемирная сеть Интернет уже существует в мире Смешариков, однако наши герои не имеют пока к ней доступа. Как верно отмечает Пин, простейший способ объединения компьютеров в вычислительную сеть - использовать кабель. Здесь Смешарики сталкиваются с проблемой, актуальной и в нашем мире. Это проблема "последней мили": в мире существует множество магистральных линий связи, соединяющих между собой города, далёкие страны и даже континенты (см., например, карту подводных кабелей связи: https://www.submarinecablemap.com), однако подключение к сети каждого пользователя (особенно, в географически отдалённых местностях, какой, по-видимому, является Ромашковая долина) затруднено дорогостоящей и нередко технически сложной прокладкой кабеля от пользователя до ближайшей магистральной линии.

Решение этой проблемы Пин видит в использовании спутниковой связи. В познавательной вставке нам рассказывают о возможности использования радиоволн для связи внутри компьютерной сети. Фактически, нам рассказывают о радиорелейной связи, хотя и ни разу не называя этот термин. Радиорелейная связь раньше широко использовалась, в том числе в труднодоступных районах до появления спутниковой связи. Тем не менее, как верно отмечено, протяжённая линия радиорелейной связи требует использования множества ретрансляторов. Для того, чтобы охватить большую территорию, используя малое число ретрансляторов, используют спутниковую связь. Чем выше спутник, тем большую территорию он может обеспечивать связью. В случае очень далёкого спутника покрытие может достигать половины земного шара. Но сколь велика должна быть эта высота?



Можно показать, что доля площади поверхности Земли, находящейся в области прямой видимости со спутника, находящегося на высоте h, вычисляется по формуле:

где R = 6378 км - радиус Земли. Обратите внимание, что эта доля, строго говоря, всегда меньше 1/2, хотя может быть очень близка к половине при больших h. Эта же формула даёт нам понять, что высоты в 170 км, которая показана на познавательной вставке в серии, недостаточно. Спутник, находящийся на высоте 170 км сможет покрыть связью лишь 1.3% поверхности Земли. Хотя это тоже немало (это круг радиусом около 1450 км с центром в точке, над которой находится спутник), спутники связи никогда не размещают на столь малой высоте. И это связано не только с тем, что для покрытия связью всей планеты потребуется очень много спутников, но и с тем, что из-за сопротивления воздуха в верхних слоях атмосферы, спутник, движущийся на столь малой высоте, будет замедляться и упадёт, скорее всего не завершив даже один оборот, т.е. примерно через 1.5 часа. Поэтому на практике используют либо большие сети низкоорбитальных спутников связи (высоты орбит, как правило, от 500 до 1200 км, например: Iridium, OneWeb и, конечно, знаменитая спутниковая сеть Starlink), либо геостационарные спутники связи, которые при высоте 35786 км действительно покрывают связью почти половину земного шара (например, спутники Inmarsat, Thuraya, Ямал и др.). Ещё одно преимущество геостационарных спутников состоит в том, что их период обращения вокруг Земли равен периоду вращения Земли вокруг своей оси (примерно 24 часа), поэтому геостационарный спутник представляет собой неподвижно висящий над земной поверхностью ретранслятор, в то время как низкоорбитальные спутники быстро движутся относительно поверхности Земли (в таком случае возможно использовать в качестве ретранслятора тот спутник, который находится в области прямой видимости именно в данный момент, сеть должна гарантировать, что в каждый момент и в любой местности подходящий спутник найдётся).

В итоге благодаря использованию спутниковой связи Смешарики наконец получают доступ к Интернету. Мы не знаем, как Лосяш договорился с оператором спутниковой связи о подключении, и тем более как Совунье доставят белые нитки, учитывая географическую удалённость и изолированность Ромашковой долины. Зато теперь у Смешариков есть возможность общаться с остальным миром (или даже друг с другом, не выходя из дома и оставаясь при этом анонимным, чем и воспользовался Бараш). Ну а у нас есть отличная познавательная серия, рассказывающая о всемирной компьютерной сети Интернет и об использовании для подключения к Интернету спутниковой связи (на момент выхода серии в 2012 году ещё не столь распространённой, как сейчас).

Сегодня у нас на очереди разбор серии "Наноняни". В этой серии вновь поднимается тема, связанная с областью науки, в которой у меня нет достаточной квалификации, поэтому этот разбор будет достаточно поверхностным и, возможно, неточным. Тем не менее, некоторые комментарии я всё же постараюсь дать.



Впрочем, просматривая первые несколько минут серии, я обнаружил, что наверное даже моя квалификация, как биолога и врача (нулевая, конечно же) всё же несколько выше, чем у Нюши, Лосяша, Карыча и Пина . Вот уж не знаю, за что они решили так издеваться над несчастным Барашем, но в процессе того, как смешарики пытаются "вылечить" Бараша (хоть и непонятно, от чего именно) нам рассказывают некоторую краткую информацию о работе нашего иммунитета, а именно о лейкоцитах. И информация эта, на первый взгляд, вполне правильна, по крайней мере не противоречит тому, что написано в школьном учебнике биологии. Единственное, что хотелось бы отметить: термин "лейкоциты" не имеет никакого отношения к приклеиванию или прилипанию, как это почему-то сказано в серии, а происходит от греческих слов "λευκός" - "белый" и "κύτος" - "клетка", т.е. буквально лейкоциты - это белые клетки. Слово "лейкопластырь", кстати, скорее всего тоже образовано от греческого "λευκός"; оно было заимствовано из немецкого языка и является адаптацией немецкого слова "Leukoplast", которое, в свою очередь является торговой маркой, под которой компания Beiersdorf AG, разработавшая лейкопластырь, продаёт его с 1921 года (по информации https://de.wikipedia.org/wiki/Leukoplast). Это, конечно, не имеет прямого отношения к теме серии, но всё же неясно, почему авторы допустили такую неточность в этимологии. Не исключаю, что это могло быть намеренным приёмом для упрощения запоминания термина.

Я пропущу некоторые темы, которые поднимаются далее в этой серии, поскольку мало знаю как в области медицины, так и в теории решения изобретательских задач. Можно, конечно, отметить, например, что лейкоциты в действительности способны к передвижению: они передвигаются с помощью псевдоподий, подобно амёбе. Однако это не меняет сути, поскольку всё же перенос лейкоцитов в организме происходит прежде всего с током крови и лимфы.

Когда Барашу действительно потребовалось лечение, Кар-Карыч и Лосяш решили обратиться к наномедицине. Такое радикальное решение неудивительно. Как мы уже поняли, уровень медицинских знаний у Кар-Карыча, Лосяша и Пина оставляет желать лучшего, зато уровень технологического развития у Смешариков (благодаря Пину, полагаю) необычайно высок. Чего только стоит Шаролёт, который, кстати, впервые появляется именно в серии "Наноняни". Но не будем говорить о Шаролёте, а поговорим о нанороботах. Мне кажется, что при создании этой серии авторы могли опираться на знаменитую лекцию американского физика Ричарда Фейнмана "There's Plenty of Room at the Bottom: An Invitation to Enter a New Field of Physics" (Feynman, 1959), в которой он описал перспективы нанотехнологий: манипулирования атомами и молекулами с помощью наноразмерных машин, медицинское применение нанотехнологий и в том числе подходы к созданию нанороботов. Описанный в серии метод создания наноразмерных механизмов путём построения с помощью полноразмерных машин их уменьшенных копий, после чего использования этих уменьшенных машин для построения ещё меньших их копий, также предложен Фейнманом. В то же время Фейнман отмечает, что на практике такая технология сильно затрудняется тем, что физика на малых масштабах не позволит функционировать точной уменьшенной копии машины: различные силы масштабируются по-разному и на разных масштабах вклад вносят разные физические эффекты. Например, если уменьшить линейный размер машины в k раз (например, в 10 раз), её масса уменьшается в k³ раз (т.е. в 1000 при k = 10), потому для наномашин гравитация практически не играет никакой роли (в то же время присутствует на больших масштабах и может явным или неявным образом использоваться в функционировании машин). Зато незаметные для нас силы молекулярного взаимодействия Ван-дер-Ваальса на малых масштабах играют важную роль. Так что Железная Няня при уменьшении уже в несколько тысяч раз может оказаться неработоспособной. В реальности сейчас такая технология не используется, впрочем, не существует и самовоспроизводящихся роботов. Единственные известные нам самовоспроизводящиеся наномашины - это живые организмы. Создание робота, способного к самовоспроизведению, с одной стороны, открывает большие технологические возможности, с другой стороны без контроля может привести к огромным проблемам, в том числе, угрожающим нашему существованию. Самовоспроизводящиеся машины, вышедшие из-под контроля, могли бы быстро поглотить всё доступное им вещество, пригодное для создания себе подобных (хотя это сомнительно, поскольку вряд ли они могли бы создавать свои копии из произвольной материи вокруг, вероятно, требовались бы вполне определённые, пригодные для этого материалы, запасы которых ограничены), а также при условии подверженной ошибкам репликации, они были бы способны к эволюции путём естественного отбора, что стирает грань между живыми организмами и неживыми машинами, давая нанороботам неограниченные возможности для развития. В некотором смысле можно считать "живыми" любые способные к репликации молекулярные машины. Хотя сейчас ещё не существует общепринятого определения того, что можно считать живым, а что нет.

Нашим же героям удалось создать безопасных управляемых нанороботов, которые были введены в организм Бараша для помощи лейкоцитам в борьбе с вирусами. Интересно, что им удалось создать нанороботов такими, чтобы они не воспринимались организмом Бараша, как инородные частицы, и соответственно, не вызывали иммунный ответ (как уменьшившиеся Крош и Ёжик в организме Пина в серии "Прививка от Кроша"). Так или иначе, эти роботы помогли вылечить Бараша и продемонстрировали невероятно высокий уровень развития технологий у Смешариков.