Школа

Мы знаем, что в нашем глазу имеется два типа фоторецепторных клеток, палочки для сумеречного зрения, и колбочки для дневного. Деление на два физиологических типа примерно соответствует делению на два морфологических, установленному еще в 19 веке. Однако исследование широкого круга сетчаток позвоночны показало огромное разнообразие морфологических особенностей фоторецепторов, возникшее в результате адаптивной радиации в различных средах обитания. И часто  по морфологическим признакам невозможно достоверно установить физиологическую природу клетки. В 1942 Гордон Уоллс предположил, что за несколько сотен миллионов лет эволюции различные группы позвоночных многократно меняли среду обитания, а также образ жизни – с дневного на ночной и обратно. Это приводило к множественным преобразованиям (трансмутациям) палочек в колбочки и обратно. При этом часто происходила утрата одного из типов рецепторов, с возможным повторным возникновением из наличного материала. Например, согласно теории трансмутаций палочки и колбочки млекопитающих не гомологичны палочкам и колбочкам низших позвоночных. Однако, современные молекулярно-генетические данные убедительно доказывают эволюционную непрерывность линии палочек и нескольких линий колбочек, от круглоротых до млекопитающих. Тем не менее, описанные Уоллсом трансмутации палочек и колбочек при даптации к дневному или ночному образу жизни действительно существуют, и не только на морфологическом, но и на биохимическом и физиологическом уровнях. Эти трансмутации демонстрируют многочисленные параллелизмы, когда в отдельных группах, прошедших длинную эволюционную историю, в конце концов повторно возникают (почти) идентичные предковым палочки и колбочки. Мы только сейчас начинаем понимать связь многократно возникающих морфологических особенностей палочек и колбочек с физиологией фоторецепторов. В лекции будет обсуждаться роль морфологических и биохимических деталей строения для физиологией фоторецептора, с попыткой дать ответ на поставленный Л.А.Орбели вопрос: «Почему эволюция шла так, а не иначе?».

Формулируя во второй половине 19 века определение жизни как «способ существования белковых тел», Фридрих Энгельс, один из основоположников марксистской теории, мало знал о липидах. Между тем, именно благодаря этим упорным  «гидрофобам» зарождающаяся жизнь смогла изолироваться от окружающего хаоса и создать внутренний мир первых клеточных структур. За последние 30–40 лет наука липидология прошла беспрецедентный путь своего  развития. Первоначальный взгляд на  липиды  как на пассивные  структурные компоненты  биологических  мембран давно ушел в прошлое. Современная наука рассматривает липидный бислой как равноправного участника многообразных биохимических процессов, неоднородный  в структурном отношении «умный» океан, управляющий не только функционированием встроенных в него белков, но и логистикой  многочисленных мембранно-связанных процессов, оптимизированной в ходе эволюции. Как из пены морских волн рождается Афродита, так и липидный океан производит огромное количество важнейших биологических регуляторов – инозит-1,4,5-трифосфат, диацилглицерин, многочисленные производные жирных кислот и сами свободные жирные кислоты, эндоканнабиноиды, сфингозин-1-фосфат, церамиды, многие из которых имеют собственные рецепторы, и без которых невозможно представить жизнь клетки.

Обо всем этом можно рассказывать долго – как сказки «Тысяча и одна ночь», но автор постарается уложиться в отведенное время.

Лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны и хорионический гонадотропин человека – важнейшие регуляторы репродуктивной системы, которые определяют половое поведение, способность к воспроизводству и многие другие физиологические функции. В последние годы произошел настоящий прорыв в расшифровке уникальной структуры и механизмов действия гонадотропинов, обнаружено их поразительное разнообразие, обусловленное высокой вариабельностью N-гликозилирования. Паттерн N-гликозилирования меняется и в течение суток, и в онтогенезе, предопределяя фертильность и половое поведение. Еще недавно считали, что продукция гонадотропинов находятся под контролем гипоталамического фактора гонадолиберина, но в настоящее время к нему добавилось еще два десятка регуляторов, среди них адипокины, кисспептин, гонадотропин-ингибирующий гормон, фоллистатин. Интерес к необыкновенным свойствам гонадотропинов столь велик потому, что они вне конкуренции в столь важной области медицины, как репродуктология. Но их применение в клинике сопряжено с рядом серьезных побочных эффектов, что связано со слишком широким спектром их действия. Это заставляет искать их эффективные «заменители», на роль которых хорошо подходят низкомолекулярные агонисты рецепторов гонадотропинов. Этим и другим, не менее интересным, вопросам и будет посвящена лекция.

Нарушение нормального развития плода в определенные критические периоды развития сопровождается структурно-функциональным ремоделированием кровеносного русла и повышает риск развития сердечно-сосудистых расстройств в последующей жизни. Этот феномен получил название «внутриутробное программирование сердечно-сосудистых заболеваний». В лекции будут рассмотрены модификации, которые возникают в сердечно-сосудистой системе плода при нарушении секреторной активности щитовидной железы или синтеза оксида азота в организме матери или же при ограничении матери в потреблении пищи и проявляются у потомства как в раннем постнатальном онтогенезе, так и во взрослом возрасте.

Web: https://istina.msu.ru/profile/tarasovao/

Поведение человека является целенаправленным и гибким.  Два основных свойства необходимы для обеспечения гибкости: 1) способность выбирать и реализовать действия в зависимости от текущих целей; 2) способность предсказывать будущие действия и их результаты.  Эти два свойства отражаются в двух теориях: теории двух модальностей в когнитивном контроле и теории прогнозируемой ошибки.  В нашей лаборатории для изучения этих процессов мы 1) разработали поведенческую парадигму, 2) новые математические методы слепого разделения источников из потенциалов, связанных с событиями.  В докладе будут представлены последние данные, полученные в лаборатории, а также теория структурно-функциональной организации системы когнитивного контроля у человека.

Способность животных к магниторецепции обсуждалась в научном контексте, начиная с XIX века, однако вплоть до второй половины XX века исследователи, занимавшиеся этим вопросом, сталкивались со скепсисом коллег. В 1960-х гг. в поведенческих экспериментах на мигрирующих птицах было убедительно показано, что птицы могут использовать геомагнитное поле как глобальный источник компасной информации. Сенсорный механизм магниторецепции оставался невыясненным. В настоящее время наиболее распространено представление о наличии у птиц как минимум двух независимых систем магниторецепции, основанных на разных биофизических принципах, локализованных в разных частях тела и имеющих разную иннервацию. Одна система локализована в сетчатке глаза и, вероятно, основана на фотозависимых химических реакциях на основе белка криптохрома. Принято считать, что она обеспечивает восприятие компасной информации. Вторая магниторецепторная система, вероятно, основана на магнитных свойствах биогенного магнетита, расположена в надклювье (точная локализация и ультраструктура рецепторов неизвестна) и иннервируется глазной ветвью тройничного нерва. Информация от этого рецептора, возможно, используется для определения положения в пространстве.

Скелетные мышцы образованы волокнами разного типа, которые располагаются мозаичным образом и различаются функциональными свойствами. «Медленные» волокна отличаются высокой степенью устойчивости к утомлению и большой продолжительностью сокращения, но пониженной максимальной силой и скоростью сокращения. «Быстрые» волокна обладают высокой скоростью и силой сокращения, но высокой утомляемостью. В последние десятилетия стало известно, что все эти свойства определяются преобладанием той или иной изоформы тяжелых цепей миозина (ТЦМ), т.е. миозиновым фенотипом. При хронической повышенной активности (низкочастотная стимуляция, хроническая нагрузка при удалении синергиста и др.) часть быстрых волокон превращается в медленные за счет изменений интенсивности экспрессии миозиновых генов. При гравитационной разгрузке в космическом полете и моделируемой микрогравитации на Земле часть медленных волокон превращается в быстрые за счет изменений интенсивности экспрессии соответствующих генов в постуральной камбаловидной мышце m. soleus. В лекции будут рассмотрены феноменология и механизмы изменений миозинового фенотипа в условиях хронической мышечной активности и гравитационной разгрузки, а также гипотезы об изменении молекулярных механизмов регуляции экспрессии миозиновых генов, таких, как ингибирование сигнального пути кальцинейрин/NFATc1, роль АМФ-протеинкиназы, эпигеномные изменения, работа специфических микроРНК.

Почему мы запоминаем не все происходящие события, а только определенные? Будет предложен механизм регуляции долговременных изменений эффективности синаптических связей, основанный на эпигенетической регуляции уровня экспрессии генов пластичности, без включения которого память не формируется.

Постановка вопроса об эволюционной физиологии сознания может показаться странной. Тем не менее этот вопрос: а) был поставлен самим автором эволюционного учения об естественном отборе, посвятившим поискам ответа на него значительную часть своих исследований после публикации “Происхождения видов”, и б) продолжает традиции отечественной эволюционной физиологии, выразившиеся в поисках эволюционных истоков высшей нервной деятельности. Однако основная проблема всех этих исканий заключалась в том, что во времена этих исследователей организм в процессах борьбы за существования и естественного отбора был “физиологически непрозрачным”. Современной нейробиологией это препятствие в значительной мере преодолено – мы можем наблюдать что происходит внутри нервной системы в процессе адаптивных соотношений организма со средой. Я рассмотрю то, к каким следствиям это приводит в отношении вопросов, так волновавших Ч. Дарвина, Л.А. Орбели и П.К. Анохина.