Что такое специализация в биологии: СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ — это… Что такое СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ?

Содержание

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ — это… Что такое СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ?

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ
(от лат. specialis — особый), приспособление организма к особым, специфические условиям существования, обычно ограниченным в экологическом смысле (например, паразитизм, обитание в подземных условиях, глубоководных зонах Мирового океана, горячих источниках и др.).

Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989.

.

  • СПЕЛЕОФАУНА
  • СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ВНУТРИВИДОВАЯ

Смотреть что такое «СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ» в других словарях:

  • БИОЛОГИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ — явление, отмеченное у ржавчинных, головневых, мучнисторосяных и др. групп паразитных грибов, при котором представители вида (морфологического в природе) проявляют физиологическую специализацию по отношению к хозяину или группе хозяев. В… …   Словарь ботанических терминов

  • Медико-биологическая школа «Vita» — Основана: 1994 Директор: Бугельский Н. Ю. Тип: средняя школа Адрес: Россия, Москва, ул. Крылатские Холмы, д. 28, корп. 2 Телефон: Work413 86 65 …   Википедия

  • Медико-биологическая школа «Vita» — Школа Название = Медико биологическая школа «Vita» Телефон = 413 86 65 Основана = 1994 Тип = средняя школа Адрес = Россия, Москва, ул. Крылатские Холмы, д. 28, корп. 2 Сайт = http://www.vita.ru Директор = Бугельский Н. Ю. Ученики =… …   Википедия

  • Медико-биологическая школа «Vita» — Медико биологическая школа «Vita» Основана: 1994 Директор: Бугельский Н. Ю. Тип: средняя школа Адрес: Россия, Москва, ул. Крылатские Холмы, д. 28, корп. 2 Телефон: Work413 86 65 Сайт: http://ww …   Википедия

  • Кефели, Игорь Фёдорович — Игорь Фёдорович Кефели (род. 18 ноября 1945(19451118), Ленинград)  доктор философских наук, профессор,заслуженный работник высшей школы Российской Федерации, заведующий кафедрой культурологии и глобалистики Балтийского государственного… …   Википедия

  • ПАЛЕОНТОЛОГИЯ — биологическая наука, изучающая жизнь прошедших геологических эпох. Отрасль палеонтологии, занимающаяся вымершими животными, называется палеозоологией и может быть разделена на палеонтологию беспозвоночных и палеонтологию позвоночных. Вымершие… …   Энциклопедия Кольера

  • Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… …   Медицинская энциклопедия

  • Военный факультет БГУ — Военный факультет Белорусский государственный университет Год основания 1926 …   Википедия

  • Список академических дисциплин — Эта статья содержит незавершённый перевод с иностранного языка. Вы можете помочь проекту, переведя её до конца. Если вы знаете, на каком языке написан фрагмент, укажите его в этом шаблоне …   Википедия

  • СТЭ — Синтетическая теория эволюции (СТЭ) современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие. Содержание …   Википедия

Специализация на кафедре — Факультет биотехнологии и биологии

 Специализация студентов на кафедре ботаники, физиологии и экологии растений позволяет  

  • выбрать тему исследования и выпускной квалификационной работы по своему усмотрению

  • пользоваться помощью научного руководителя (Сотрудники кафедры ботаники, физиологии и экологии растений)

  • участвовать в заседаниях кружка по ботанике, организованного на базе кафедры 

  • участвовать в исследовательской работе коллектива кафедры 

  • участвовать в постановке лабораторных экспериментов 

  • проходить практику на биологической станции (Биологическая станция)

  • работать в лабораториях кафедры 

  • подготовить интересную и наделенную научными фактами курсовую работу 

  • выполнить и защитить на “отлично” выпускную квалификационную бакалаврскую работу 

  • выполнить и отлично защитить магистерскую диссертацию 

  • поступить в аспирантуру по специальности “Физиология и биохимия растений”  

  • получить квалификацию “Бакалавр биологии” по профилю “Биоэкология” 

  • получить квалификацию “Магистр биологии” по профилю “Экология” 

 

 

О профессии Ботаника

Ботаник — это ученый, занимающийся изучением растений. Предметом исследования ботаника являются свойства растений, закономерности их развития.  Ботаники отыскивают новые разновидности растений и классифицируют виды. Ботаники также выясняют влияние растений на человека и животных. Результаты фундаментальной работы ботаников востребованы в прикладной науке и технологиях: фармацевтике, агрономии, биотехнологиях и др.

О профессии Биолога-исследователя

Биолог-исследователь планирует, организует и проводит научно-исследовательскую работу по изучению живой природы, закономерностей развития, систематизации, рациональному использованию природных ресурсов.

Профессия «Биолог-исследователь» на рынке труда России. По статистике популярных сайтов работы за последние 30 дней в России открыты 484 вакансии по 2 должностям профессии «Биолог-исследователь» с указанием заработной платы.

О профессии Лаборанта

Сотрудник, работающий в лаборатории университета, научно-исследовательской организации, на предприятиях. Лаборант готовит препараты и приборы для исследований, для занятий, а также подготавливает лабораторное оборудование и следит за его исправностью. Лаборант принимает участие в проведении исследований экспериментов, обеспечивает лабораторию необходимыми материалами, реактивами, записывает показания приборов. Лаборант должен знать основы работы с лабораторным оборудованием, с используемыми материалами, владеть методами проведения технических расчетов.

Профессия «Лаборант» на рынке труда России. По статистике популярных сайтов работы за последние 30 дней в России открыты 1 703 вакансии по 1 должности профессии «Лаборант» с указанием заработной платы.

О профессии Биолога

Биологи — это ученые, научные сотрудники, которые изучают живые организмы. В зависимости от объекта исследования биологи могут называться по-разному. Например, ботаник изучает растения, зоолог — животных, а микробиолог — микроорганизмы. Существует множество специализаций биолога: вирусолог, орнитолог и т.д.

Биологи могут работать как в лаборатории, так и в поле, т.е. их работа может быть связанна с поездками по всему земному шару. Биологи-исследователи постоянно путешествуют в поиске новых видов и попытках остановить массовое уничтожение лесов.

В последнее время профессия биолога набирает популярность. Считается, что ближайшие десятилетия будет происходить огромное количество открытий в области биотехнологий, которые коренным образом изменят нашу жизнь. Биология, как фундаментальная наука, на которой будут базироваться эти открытия, будет еще более востребована.

Профессия «Биолог» на рынке труда России. По статистике популярных сайтов работы за последние 30 дней в России открыты 2 575 вакансий по 6 должностям профессии «Биолог» с указанием заработной платы.

О профессии Биоэколога

Биоэколог осуществляет деятельность по изучению, оценке состояния и охране биоты как компонента экосистем биосферы. Он исследует живую природу и ее закономерности, использование биологических систем в хозяйственных и медицинских целях, готовит научную базу для охраны природы, осуществляет биомониторинг и биологический контроль состояния природной среды, оценку антропогенных воздействий на нее. 

В своей работе он использует широкий спектр методов биологии и прикладной экологии, биологического контроля окружающей среды.

Профессия «Биоэколог» на рынке труда России. По статистике популярных сайтов работы за последние 30 дней в России открыты 450 вакансий по 1 должности профессии «Биоэколог» с указанием заработной платы.

О профессии Космобиолога

Космобиолог – специалист, который исследует поведение всевозможных биологических систем, начиная с вирусов и заканчивая животными и людьми в условиях космоса. В его задачи будут входить изучение физиологии и генных изменений организмов, разработка устойчивых космических экосистем для орбитальных станций, лунных баз и длительных перелетов.

Эта профессия частично существует и сейчас, но ее функционал выполняют ученые, находящиеся на станции МКС. В будущем произойдет обширное разделение на множество сфер деятельности, в том числе и космобиологию.

Можно с уверенностью утверждать, что человечество весьма мало знает о жизни на Земле. Что же тогда говорить о космосе! А для того, чтобы строить космические станции, поселения, необходимо все подробно изучить. Например, в будущем необходимо будет выращивать еду и животных в космосе. И космобиолог должен будет придумать, как это сделать. Профессия появится после 2020 г.

Вакансии отсутствуют. Пока отсутствуют. Не маловероятно, что их появление совпадет с окончанием вами специализации по кафедре ботаники, физиологии и экологии растений

 

Для специализации на кафедре можно обратиться к заведующему кафедрой или непосредственно к любому преподавателю кафедры ботаники, физиологии и экологии растений

Вопросы можно задать по адресу Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или по телефону 32-25-07

«Биология» и «Биотехнологии»: описание, специальности, специализации

Самостоятельная наука биология появилась в начале XIX века. Однако в России преподавать биологию начали еще в XVIII веке на медицинском факультете Московского университета, а затем в начале XIX века также в университетах Дерпта, Казани, Харькова.

Первые биологические и биолого-почвенные факультеты появились в СССР. С тех пор наряду с медицинскими, сельскохозяйственными, зооветеринарными факультетами они готовят специалистов в области биологии.

С научной точки зрения область знаний «Биология» разделяется на следующие научные направления:

  • Зоология (изучения животных)

  • Ботаника (изучение растений)

  • Микробиология (изучение одноклеточных организмов)


По применяемым методам биологическая наука традиционно подразделяется на биохимию, молекулярную биологию, клеточную биологию и цитологию, гистологию и анатомию, физиологию, этологию и экологию.

Во второй половине XX века и в начале века нынешнего биология пережила и продолжает переживать «вторую молодость». Успехи и прорывы в науке привели к необычайному ускорению темпов и результативности фундаментальных исследований, особенно это касается направления «физико-химическая биология», источниками которой стали биофизика, биохимия, молекулярная биология, генетика, биоорганическая химия.

Все это привело к появлению в 80-х годах XX века целого комплекса новых научных дисциплин, специальностей и специализаций — биотехнологии. В вузах стали появляться кафедры и факультеты, занимающиеся проблемами биотехнологии, были созданы межведомственные биотехнологические центры и т.д.

Современная биотехнология — это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов различного назначения. В настоящее время в рамках изучения биотехнологии выделяются несколько основных научных направлений:

  • Промышленная биотехнология (общие принципы осуществления биотехнологических процессов)

  • Клеточная инженерия (методы ведения культур клеток и их практическое использование)

  • Генная инженерия (наиболее перспективное и многообещающее направление, суть которого состоит в рассечении молекулы ДНК на отдельные фрагменты (это достигается с помощью ферментов), а затем их сборке).

В России сегодня можно поступить в бакалавриат на специальности «БИОЛОГИЯ», «БИОТЕХНОЛОГИЯ» и «ПИЩЕВАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ», а также «Ветеринария». Рассмотрим основные специализации, по которым можно пройти обучение на соответствующих кафедрах или факультетах.

БИОЛОГИЯ:

  • Общая биология

  • Геоботаника

  • Ботаника

  • Зоология

  • Анатомия

  • Физиология

  • Генетика

  • Биохимия

  • Биофизика

  • Микробиология

  • Антропология

  • Основы сельского хозяйства

  • Ресурсоведение

  • Природа России

  • Экологическое краеведение

  • Экологическое воспитание

  • Агроэкология

  • Экологический туризм

  • Экология человека

  • Экология растений

  • Фитодизайн

  • Ландшафтный дизайн

  • Экологическая психология

  • Биотехнология растений и микроорганизмов

  • Биологический мониторинг

  • Преподавание в классах с углубленным изучением биологии

Крупные российские университеты, а также вузы, специализирующиеся на биологических науках, часто имеют свои собственные, более узкие специализации, не попавшие в этот список.

ВЕТЕРИНАРИЯ:

  • Болезни животных (по видам и отраслям)

  • Лабораторная диагностика

  • Ветеринарно-санитарная экспертиза продуктов животного и растительного происхождения

  • Ветеринарная фармация

  • Ветеринарная биотехнология

  • Ветеринарное предпринимательство

  • Специализация по профессиональной деятельности


БИОТЕХНОЛОГИЯ:

  • Технология белковых и биологически активных веществ

  • Технология биоорганического синтеза

  • Технология лекарственных препаратов

  • Технология биоконверсии растительного сырья

  • Экобиотехнология

  • Процессы и аппараты биотехнологии (биоинженерия)


ПИЩЕВАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ:

  • Технология биологически активных добавок из сырья растительного, животного происхождения и гидробионтов

  • Технология пробиотических продуктов питания

  • Технология продуктов питания с заданным составом и свойствами на основе сырья животного происхождения

 

 

 

Биологический факультет МГУ

Декан — академик РАН Кирпичников Михаил Петрович

Биологический факультет с отделениями зоологии, ботаники и почвенно-географическим был организован в 1930 г. на базе биологического отделения физико-математического факультета МГУ. В настоящее время факультет является крупным научным центром и уникальным учебным заведением, готовящем специалистов по всем основным направлениям биологии. В его составе 27 кафедр, три проблемные лаборатории (космической биологии, химии ферментов, по изучению рыбопродуктивности водных экосистем), более 50 кафедральных научно-исследовательских лабораторий, 10 межкафедральных лабораторий, гербарий, четыре общефакультетские лаборатории (электронной микроскопии, экспериментальных животных, седиментационного анализа и клеточной биологии старения), центр генетики и генетических технологий, две биологические станции — на Белом море и в Подмосковье, Зоологический музей, Ботанический сад на Ленинских горах и его филиал на проспекте Мира. На базе факультета в Чашникове создан учебно-научный центр по реабилитации диких животных.

Основные направления научно-исследовательской работы на факультете связаны с изучением фундаментальных проблем биологии, медицины и сельского хозяйства, решением важных прикладных задач. Физико-биохимические основы организации биологических систем; физиология и биохимия фототрофных и хемотрофных микроорганизмов; особенности структуры, синтеза и функционирования белков и нуклеиновых кислот; генная инженерия в приложении как к про-, так и к эукариотическим организмам; гистогенез клеток соединительных тканей; структура и функции биологических мембран; энергетические процессы фотосинтеза; физиология сердечно-сосудистой системы, крови и висцеральных систем; генетика; эволюционная и экологическая физиология; теоретические основы моделирования биологических систем — эти и многие другие проблемы решаются учеными биологического факультета. Плодотворно и интенсивно проводятся исследования закономерностей развития органического мира, многообразия живых существ нашей планеты, их эволюции, различных аспектов использования и сохранения ресурсов биосферы и их воспроизведения. Изучаются фауна и флора разных природных зон, продуктивность биоценозов, взаимоотношения между паразитом и хозяином, популяционная структура видов растений и животных, поведение животных, генетика популяций человека, происхождение и состав этнических групп и народов.

С 2016 г. обучение на факультете осуществляется по двум направлениям подготовки: «Биология» и «Экология и природопользование».

Обучение в бакалавриате по направлению «Биология» предусматривает широкую общебиологическую и общеобразовательную подготовку и на ее основе — подготовку специалиста в конкретной области биологии, которую студент может избрать в качестве своей специализации (профиля). Общебиологическое образование студенты получают на основе изучения курсов зоологии, ботаники, микробиологии, теории эволюции, биохимии, молекулярной биологии, генетики, физиологии человека и животных, физиологии растений, антропологии, клеточной биологии и гистологии и др. В рамках общебиологической подготовки для студентов 1 и 2 курсов бакалавриата на базе биостанций (Беломорская биологическая станция имени Н.А. Перцова, Звенигородская биологическая станция имени С.Н. Скадовского) факультета проводятся летние практики по зоологии и ботанике, которые не только знакомят студентов с многообразием живого мира, но и помогают сделать первые самостоятельные научные работы. Вся общетеоретическая подготовка студентов в основном заканчивается на первых трех курсах. Специализация проходит на 3–4 курсах и осуществляется на кафедрах факультета. Обучение на кафедрах общебиологического профиля предполагает фундаментальную подготовку в области зоологии, ботаники, антропологии. Студентам, специализирующимся в этом направлении, читают курсы гистологии, эмбриологии, экологии животных и растений, зоогеографии и географии растений, прикладной энтомологии, генетики и геносистематики, антропогенеза и этнической антропологии и ряд других специальных курсов. Студентам, специализирующимся в области физиологии, читаются специальные курсы по морфологии мозга, эндокринологии, физиологии кровообращения, обмена веществ и энергии, общей нейрофизиологии, физиологии анализаторов, нейрохимии, биологии опухолевых клеток, биологии размножения, они осваивают физико-химические методы исследований и др. Студенты, выбравшие кафедры молекулярно-биохимического профиля, получают углубленную подготовку по молекулярной биологии, микробиологии, биохимии, вирусологии, биоорганической химии, иммунологии, физиологии растений. Им преподают современные методы экспериментальной работы, молекулярную генетику, энзимологию, биотехнологию. Студенты, обучающиеся на кафедрах клеточной биологии и гистологии, эмбриологии и генетики, изучают современные методы цитологии и цитогенетики, биологию развития, генетику животных и растений, гистогенез и морфогенез. Специализация по биоинженерии и биотехнологии предусматривает углубленную подготовку по молекулярной биофизике, биоинформатике, физической химии, компьютерным методам молекулярного дизайна, математическому моделированию биологических процессов, квантовой биофизике, биофизике клеточных процессов, белковой инженерии и клеточной инженерии.

После окончания бакалавриата студенты могут продолжить свое обучение по тому же профилю в магистратуре или сменить специализацию. На все программы магистратуры открыт прием и для выпускников бакалавриата других вузов.

Учебный план по направлению подготовки «Экология и природопользование» предполагает сочетание изучения современной экологии, охраны природы, биоразнообразия, геоэкологии с углубленной биологической подготовкой. Обучение студентов-экологов на факультете направлено на подготовку высококвалифицированных специалистов, решающих задачи именно биологической направленности. Обучение ведется по межкафедральному принципу. Производственная и преддипломная практики студентов обоих направлений подготовки проходят в экспедициях, биотехнологических производствах, опытных станциях, в научно-исследовательских институтах и лабораториях, заповедниках.

Обучение в магистратуре ведется (направление подготовки «Биология») по нескольким образовательным программам:

  • программа «Биология», ориентированная на выпускников бакалавриата биологического факультета, чей учебный план является продолжением учебного плана бакалавриата; обучение ведется на кафедрах антропологии, биоинженерии, биологической эволюции, биоорганической химии, биофизики, биохимии, вирусологии, высшей нервной деятельности, высших растений, генетики, экологии и географии растений, общей экологии и гидробиологии, зоологии беспозвоночных, зоологии позвоночных, иммунологии, ихтиологии, клеточной биологии и гистологии, микологии и альгологии, микробиологии, молекулярной биологии, физиологии растений, физиологии человека и животных, эмбриологии и энтомологии.
  • программа «Фундаментальная и прикладная биология», ориентированная на выпускников бакалавриата других вузов; обучение по этим двум программам ведется по кафедральному принципу.
  • программа «Биоинженерия, биотехнология, биоэкономика» открыта совместно с экономическим факультетом МГУ для подготовки кадров среднего и высшего управленческих звеньев и исследователей, обладающих управленческими компетенциями, в сфере биотехнологии и биофармацевтики для работы в корпоративном секторе, инновационных компаниях, научно-исследовательских центрах и госструктурах.
  • программа «Фундаментальная и системная экология», реализуемая на английском языке, направлена на подготовку высококвалифицированных специалистов с глубокими знаниями и опытом практической работы в области общей и прикладной экологии. 
  • программа «Нанобиотехнологии» реализуется на английском языке, как и предыдущая программа, и ориентирована на создание специалистов с глубокими знаниями в области современной биофизики, молекулярной биологии, нанобиотехнологии и протеомики, а также принципов функционирования рынков биотехнологий.
  • программа «Структурная биология и биотехнология», созданная под научным руководством лауреата Нобелевской премии Курта Вютриха, реализуется на базе биологического факультета МГУ, Института биоорганической химии, Центра национальной технологической инициативы ИБХ РАН, ФИЦ Биотехнологии РАН и ряда других ведущих научных институтов

С 2020 г. факультет начинает прием в магистратуру по направлению подготовки «Экология и природопользование».

Биологический факультет является активных участником динамично развивающегося проекта совместного университета МГУ-ППИ в Шэньчжэне, реализует там программы бакалавриата, магистратуры и совместной аспирантуры.

После окончания биологического факультета его выпускники могут работать в научно-исследовательских институтах и заводских лабораториях, на опытных станциях и в заповедниках, в лабораториях охраны природы и других научно-исследовательских учреждениях — практически во всех отраслях экономики.

Срок обучения в бакалавриате 4 года, в магистратуре — 2 года.

Подробнее о факультете

Поступающим

Специализация — молекулярная и клеточная биология

Газета «Наука в Сибири» № 28-29 (2813-2814) от 21 июля 2011 г.

В Сибирском отделении РАН прибавление: создан новый институт — Молекулярной и клеточной биологии. Его главная задача — расширить область генетических, биотехнологических, молекулярно-биологических и клеточных исследований, создать новые перспективные направления.

Мы беседуем с академиком И.Ф. Жимулёвым, его директором-организатором, о том, каким видится начинающий свою историю институт.

Игорь Федорович, а кто выдвинул идею о необходимости именно такого научного подразделения?

Первым заговорил об этом председатель Сибирского отделения академик Александр Леонидович Асеев. Создан институт в соответствии с «Концепцией развития Сибирского отделения Российской академии наук до 2025 г.», принятой на Общем собрании СО РАН в апреле 2009 года.

Должны быть веские причины, чтобы в период, когда страна старается не отвлекаться на дополнительные расходы, формировать ещё одну научную структуру?

Есть внутренняя логика развития любой науки. В мире ведутся интенсивные работы в области молекулярной и клеточной биологии. Мы, имею в виду Россию, здесь заметно отстали. И в Сибирском отделении недостаточно лабораторий, занимающихся этими острыми современными проблемами.

Приведу пример. По расчетам академика Г.П. Георгиева, руководителя работающей уже более 10 лет программы «Молекулярная и клеточная биология», одной из лучших в РАН, 50% всех денег, что расходуются в мире на науку, идет на молекулярную и клеточную билогию, 70% всех публикаций в престижнейших научных журналах — на ту же тему. В России молекулярной биологии не хватает, а мы целиком и полностью сосредоточимся на ней.

Начнём с того, что определимся, почему данное направление важно для человека и человечества?

Генетика и вообще быстро развивается, ей всего 110 лет, но что касается молекулярной биологии и молекулярной генетики, её скорость просто ошеломляет: за последние десять лет произошли гигантские изменения в понимании механизмов наследственности. Совершенно ясно, что в основе их — обыкновенные молекулярные процессы, молекулярные взаимодействия, закономерности организации генома. Расшифрованы молекулярные процессы многих биологический явлений и как их часть — заболеваний человека.

Основные направления деятельности нашего института — чисто фундаментальные: структура и функции биомолекул в составе хромосом и их действие в ходе развития организмов, установление структуры хроматина в интерфазном ядре, интерфазных и митотических хромосомах. В качестве прикладных — клеточные технологии применительно к индивидуальной медицине, нанобиотехнологии.

Разработка теоретических основ в целом ряде тематик предусматривает создание новых молекул ДНК, конструкций и белков, имеющих новые свойства; векторов для переноса генов и искусственных хромосом; средств доставки биомолекул в клетки; гибридных молекул белков для оценки возможности образования комплексов на регуляторных областях генов, митохондриальной ДНК и диагностики заболеваний, связанных с мутациями и т.д. То есть все то, чем занимаются молекулярные биологи во всем мире.

В основе многих исследуемых явлений лежат закономерности организации генома. Геномы — главное пристрастие учёных и объект постоянного внимания. Их расшифровывают, читают в огромном количестве. А поскольку развивается инструментарий, математические методы обработки данных, появляются новые статистические подходы, дело идет быстрее и появляются всё новые ценные данные. И как результат — вдохновляющие программы.

Вопросов ещё много. Скажем, каким образом из поколения в поколение передаются сами хромосомы, как делится клетка?

Представьте себе длинную нитку ДНК длиной от Академгородка до Бердска и обратно. При каждом делении клетки осуществляется процедура её упаковки-распаковки до размеров чемодана, в котором она передается из клетки в клетку. С удивительной точностью! Работает она только в распакованном состоянии — осуществляет передачу наследственной информации.

Хроматин — это упакованная нитка ДНК. Будем заниматься его структурой, структурой биомолекул в составе хромосом, их функциями в ходе развития организма. В общем, множеством вещей, связанных с организацией генов в составе хромосомы — как они действуют, модифицируются, включаются-выключаются.

Судя по всему, вы просто обречены связывать свои работы с медицинской практикой?

Главное для нас — фундаментальная наука. Хотя в направлениях значится разработка клеточных технологий применительно к индивидуальной медицине. Но чтобы подступиться к медицине, нужно достаточное количество наработанного фундаментального материала.

На молекулярном уровне?

Именно! Болезней — множество. Во многих случаях известны молекулярные механизмы их появления. Например, выключается какой-то ген, начинается цепная реакция и вот, пожалуйста, — сбой в организме. Известны примерно две сотни генов, мутации по которым могут приводить к образованию опухоли. При этом действуют механизмы, как тормозящие, так и ускоряющие процесс.

Тот же рак — не что-нибудь загадочное и непонятное: нормальные клетки, вышедшие из-под контроля, которые начали размножаться с бешеной скоростью. Насчитывают около ста онкогенов и столько же антионкогенов.

И ещё по поводу медицины. Грубо говоря, она бывает двух видов — общая для всех и индивидуальная. В первом случае человек, где бы он ни жил, в какой бы географической точке мира ни находился, при одинаковых заболеваниях принимает одно и то же лекарство — таблетку, пилюлю, и таким образом лечится. А индивидуальная медицина — это когда стратегия лечения для каждого своя.

В направлении к индивидуальной медицине нашими коллегами в мире сделано немало. Возьмите те же стволовые клетки! Конечно, там много шарлатанства, до настоящих успехов ещё далеко, но будущее, безусловно, связано и с ними.

То есть вы верите в мудрость стволовых клеток?

Я верю в научную компоненту проблемы. И в тех специалистов, которые профессионально выполняют свою работу. А всё побочное, что всегда сопутствует интересной идее, время отсеет, очистит хорошее дело от шелухи.

Всё-таки индивидуальная медицина… Нас так много! Как же к каждому ключик подобрать?

Дело техники. Разработан общий метод, клеточные подходы могут быть разными. Наработки по этой теме есть в Институте химической биологии и фундаментальной медицины, в Институте цитологии и генетики. Мы разрабатываем различные диагностикумы, есть возможность делать это с ориентиром на конкретного человека. Вполне научный подход к проблеме.

Неважно, на каких объектах отрабатываются методики: на дрозофиле, червях, клетках дрожжей, мыши (это излюбленные объекты генетики) или человеке. Подход один. Онкогены, например, одинаковые и у мыши, и у человека. Помните, дали Нобелевскую премию за открытие гена саркомы? Обнаружил его учёный у курицы, но такой же он и у человека.

У тех людей, что создают институт, есть набор умений, методов, наконец, оборудования, что и позволяет сделать шаг в сторону индивидуальной медицины. Диагностика наша, естественно, будет основываться на методах молекулярной и клеточной биологии.

Возможно, в далеких планах вам видится и собственная клиника?

Ни в коем случае! Это совершенно не наше дело, другой поворот событий — другие организация и настрой.

Что будет вашей козырной картой?

Фундаментальная наука. Хроматин, хромосомы, ДНК клеточных органелл, векторы для переноса генов. И, как упоминал, разработка методов индивидуальной медицины.

Игорь Федорович, какие научные подразделения действуют в составе нового института?

Девять лабораторий: молекулярной цитогенетики, функциональной организации хромосом, цитогенетики животных, молекулярной генетики человека, цитологии и апомиксиса растений, генетики клеточного цикла, иммуногенетики, молекулярной генетики и геномики.

Новые будете создавать?

Вероятно, такой вопрос встанет. Некоторое время назад открыли некодирующие регуляторные РНК. Пока направление развивается недостаточно активно, но всё говорит о том, что в этой области могут быть получены серьёзные и важные результаты. В мире это одна из наиболее горячих тем.

Разумеется, по ходу деятельности будет вставать вопрос о привлечении внимания к новой проблеме и, соответственно, о людях, которые этим займутся. Ибо на сегодня каждый из имеющихся сотрудников глубоко погружен в решение своих задач. Я, например, занимаюсь политенными хромосомами и буду в дальнейшем над этим работать.

(Добавлю для общего сведения, что академик И. Ф. Жимулев — один из главных специалистов в мире в области организации политенных хромосом.)

В нашем институте много высококвалифицированных специалистов. Тринадцать докторов наук, 36 кандидатов, три лауреата Госпремии, среди молодежи — с десяток обладателей медалей Европейской и Российской академии наук.

На коллектив в 75 штатных сотрудников это даже очень неплохо! Институт, как известно, вырос из отдела с аналогичным названием, созданного в 2007 году в Институте цитологии и генетики. Два последних года вы находились в составе Института химической биологии и фундаментальной медицины. Сейчас обрели самостоятельность. Хотелось бы вам, чтобы ИМКБ со временем стал крупным, солидным?

Я не сторонник монументальных форм.

На юбилейных мероприятиях в честь 80-летия академика В.А. Коптюга был генеральный секретарь ИЮПАК Дэвид Блэк, посетил химические институты. В одной из бесед он заметил, что считает максимальной численность в сто человек.

Это у них в условиях хорошо работающей бюрократии и развитой инфраструктуры. У нас должно быть 150–200 человек. Сто, конечно, маловато! Впрочем, на этот счёт существуют разные мнения и каждый по-своему прав. Думаю, время нас рассудит, загадывать не будем.

Можно сказать, что институт сложился в рамках отдела?

В нем реально были созданы все структуры будущего института. Работает секция учёного совета, Совет молодых учёных, действуют три центра коллективного пользования — оптической и электронной микроскопии, генетической трансформации и анализа микрочипов. Имеется лицензия на осуществление образовательной деятельности, сформирован Совет по защите докторских и кандидатских диссертаций по нашей специальности.

Отдел довольно активно проводил научные конференции…

И конференции, и семинары, и школы для научной молодёжи. За последние два года трижды собирали специалистов на крупные научные форумы. Возродили конференцию по организации хромосом. «Хромосома-2009» прошла с участием 200 специалистов самого высокого класса и стала событием в научном мире.

Успехи сотрудников отражены на страницах авторитетнейших научных изданий — Cell, Science, Nature, PNAS и ряда других. Среди шестнадцати ведущих специалистов четверо имеют индекс цитирования свыше тысячи, один — свыше четырёх тысяч. Наши специалисты поддерживают научные связи со многими университетами и институтами за рубежом: с Кембриджским университетом в Великобритании, Нидерландским институтом рака, Институтом генетики человека в Германии, со многими лабораториями в США, Франции, Италии и многими другими.

Существуют ли проблемы с привлечением молодежи?

Никаких! Молодые учёные составляли 30 % отдела. К нам стремятся инициативные талантливые ребята. Молодёжь много ездит за рубеж на научные сборы, стажируется в знаменитых лабораториях.

Наверное, и отток кадров наблюдается?

Да, и очень интенсивный. Основных причин три: нет перспектив с жильём, низкая зарплата, удаленность от научных центров. Но отток частично компенсируется притоком. Да, многие отбывают за рубеж — наука интернациональна, и люди как правило стремятся работать там, где наверняка смогут сделать больше, получить важные результаты и при этом достойную оценку своего труда. В Европе и Америке наука хорошо организована, во всяком случае, лучше, чем у нас! Академия наук нашей страны за двадцать лет семь раз реорганизовалась и устав меняла! Разве это нормально? Нельзя все время что-то реорганизовывать, это отражается на качестве продукции.

Недавно вернулся с конференции из Италии. Русские, работающие на Западе, говорят, что преклоняются перед учёными в России, считают их героями, но справедливо замечают, что более продуктивно работается за её пределами.

Тема довольно обсуждаемая. Думаю, придет время, когда условия работы здесь и там не будут столько разниться. Знаете, один очень уважаемый учёный заметил: «Пессимисты уже все уехали за границу, оптимисты работают здесь».

Это хорошая шутка, не более. Дело ведь не только в человеческих свойствах характера — оптимист ты или пессимист. Факт, что мы отстали во многих областях, и хотелось бы отставание побыстрее ликвидировать.

Вы, видно, тоже из оптимистов, вот институт создаете. И не стремитесь в дальние страны.

Ну, оптимистом меня назвать сложно! Уехать куда-то? Так вопрос никогда не стоял. Хотя в своё время я трудился в Кембридже, в других лабораториях Европы, мог бы ещё, предлагали, но не захотел. Считаю, что при организации науки мы могли бы использовать некоторые западные стандарты. Среди сотрудников института довольно много подолгу работавших за рубежом, и сейчас их опыт пригодится.

Ну что, Игорь Федорович, прибавляется у вас забот? Есть хорошие помощники?

Коллектив у нас замечательный! Достойные люди, очень много заслуженных, не один десяток лет проработавших в науке специалистов. Не буду называть поименно, чтобы случайно кого-нибудь не забыть и не обидеть.

Что прежде всего требуется для полноценной деятельности института?

Квалифицированные кадры, идеи, наработки, известность в мире есть. Ощущаем также поддержку руководства СО РАН. С остальным разберёмся.

Удачи!

Л. Юдина, «НВС»
Фото В. Новикова

PDF-файл статьи

Специальность Биология — Учёба.ру

бакалавриат, код 06.03.01

На младших курсах студенты получают базовую гуманитарную и математическую подготовку. Изучают математику, информатику, философию, историю и т.п. Но преобладают в учебной программе естественно-научные дисциплины. Среди них – цикл наук о биологическом многообразии (микробиология, вирусология, ботаника, зоология), физиология (растений, животных, высшей нервной деятельности, иммунология), биология клетки (цитология, гистология и т.п.) и др. С самого начала обучения предусмотрены лабораторные работы, практикумы и семинары.

Биологи работают в научно-исследовательских институтах, лабораториях, учебных и исследовательских центрах, преподают в средних и высших учебных заведениях. В зависимости от профиля подготовки и выбранной профессиональной специализации занимаются исследованиями и наблюдениями за различными биологическими системами, классифицируют происходящие процессы. Проводят научные эксперименты от разработки плана исследования до подведения итогов. Участвуют в профессиональных конференциях и симпозиумах.

Профили обучения: биохимия, биофизика, биоэкология

Формы обучения: очная, очно-заочная

Вузов

По этой специальности

В среднем по другим

Проходной балл

На эту специальность

В среднем на другие

Бюджетных мест

На эту специальность

В среднем на другие

С какими ЕГЭ можно поступить

Показать все варианты ЕГЭ

Вузы по специальности

23

бюджетных мест

от 98

проходной балл

от 440000 р.

за год

НИУ ВШЭ входит в тройку самых крупных вузов России, имеет 4 региональных кампуса (в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми), а также лицей для учеников 10-11 классов в Москве. Основные направления обучения — экономика и управление, гуманитарные, естественные, социальные и технические науки. Фирменный набор студента «Вышки» — академический год из 4 модулей, экзамены только в письменной форме, рейтинговая система оценки знаний.

Вуз в рейтингах

7 в России

3 в России

5 в России

7 в России

72

бюджетных мест

от 91

проходной балл

от 263200 р.

за год

Санкт-Петербургский государственный университет — старейший вуз России, основанный в 1724 году. Историческое прошлое, современная широкая исследовательская деятельность, активное развитие и новаторство позволяют СПбГУ находиться на передовых рубежах российской науки.

Вуз в рейтингах

2 в России

4 в России

7 в России

2 в России

159

бюджетных мест

от 86

проходной балл

от 435970 р.

за год

Главный классический университет России, центр отечественной науки и культуры. Для абитуриентов МГУ открыты 40 факультетов, здесь можно получить образование по всем основным классическим направлениям. Наиболее популярны и, как следствие, труднодоступны юридический и экономический факультеты. Обучение ведется по интегрированной шестилетней программе. В состав МГУ входят 7 филиалов, а также совместный с Китаем университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

Вуз в рейтингах

1 в России

1 в России

1 в России

1 в России

80

бюджетных мест

от 85

проходной балл

от 180000 р.

за год

Новосибирский государственный университет — место, где сочетаются естественнонаучные, инженерные и гуманитарные компетенции. Здесь можно получить высококачественное высшее образование, чтобы в будущем строить карьеру в науке, образовании, технологиях, бизнесе и других сферах. Выпускники НГУ составляют научную и бизнес-элиту мирового уровня, востребованы в самых разных отраслях и уголках планеты.

Вуз в рейтингах

4 в России

7 в России

11 в России

3 в России

17

бюджетных мест

от 82

проходной балл

от 330000 р.

за год

РНИМУ им. Пирогова, или «Второй мед» — один из крупнейших медицинских вузов России и Европы. Университет готовит врачей всех специализаций, стоматологов, фармацевтов, специалистов по медицинской технике. Среди приоритетных научных направлений РНИМУ преобладают инновационные — разработка средств диагностики и лечения заболеваний на основе стволовых и прогениторных клеток, медицинских наноматериалов, зондов и наноконтейнерных систем. Кредо вуза — развитие персонализированной медицины.

Вуз в рейтингах

22 в России

9 в России

Показать все вузы

Поступление по олимпиаде

25 февраля — 25 марта

заключительный онлайн этап

20 марта — 05 апреля

заключительный онлайн этап

19 октября — 19 октября

отборочный очный этап

«Всеросс»

уровень

Профессии

Биологи исследуют живые организмы и их взаимодействие с окружающей средой. В рамках биологии есть несколько десятков более узких дисциплин, каждая из которых изучает отдельные аспекты, будь то взаимодействия между биологическими молекулами, строение тканей, поведение живых существ, закономерности наследственности и изменчивости и т. д.

Биоинженерия — молодая наука, которая решает задачи из сферы биологии с помощью математических, физических и инженерных методов. Биоинженеры выращивают ткани и даже органы для пересадки, создают генетически модифицированные организмы и биотехнологии: например, штаммы бактерий, способные очищать воду от нефтяных загрязнений. Биоинженер должен понимать и любить математику, а также быть усидчивым, поскольку результатов исследований иногда приходится ждать годами.

Ученые-биотехнологи занимаются генной инженерией и методами использования организмов для решения технологических задач. В их сфере интересов — искусственный отбор, клонирование, создание биологически активных веществ и лекарств, а также очистка сточных вод и уменьшение парникового эффекта.

Похожие специальности

50-101

проходной балл

1181

бюджетное место

Сдвоенное физмат направление, где студенты получают качественную междисциплинарную подготовку. В учебном плане присутствуют все виды физики и математики. Выпускники могут работать аналитиками, инженерами, программистами, заниматься научно-исследовательской деятельностью.

Экзамены в 18 вузах:

 Все варианты

32-101

проходной балл

1944

бюджетных места

В сфере интересов биотехнолога — генная инженерия, искусственный отбор, клонирование, создание биологически активных веществ и лекарств, а также очистка сточных вод и уменьшение парникового эффекта. Выпускники направления востребованы как в науке, так и в практической сфере — фармацевтических, сельскохозяйственных и продовольственных компаниях.

Экзамены в 49 вузах:

 Все варианты

32-99

проходной балл

3127

бюджетных мест

Экологи проводят экологическую экспертизу и мониторинг, создают экологические базы данных, формируют экологическую политику предприятия.

Экзамены в 127 вузах:

 Все варианты

Показать все специальности

Биология с дополнительной специализацией «Ландшафтный дизайн» (050102.65)

Сетевое взаимодействие со школами
В соответствии со статьей 11, п. 9 ФЗ «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» для осуществления педагогической (производственной) практики заключены договора с общеобразовательными школами:
№ договора Предприятие/организация Реквизиты и сроки действия договоров
А№1 ГОУ СОШ №596 18.05.2009-18.05.2014
А№2 Школа №1297 10.09.2010-10.09.2015
А№4 ГОУ СОШ №96 05.09.2011-05.09.2016
А№5 ГОУ СОШ №1253 05.09.2011-05.09.2016
А№6 ГОУ СОШ №276 03.02.2012-03.02.2017
А№7 ГОУ гимназия №1534 07.02.2013-07.02.2018
А№9 ГОУ СОШ №835 30.05.2012-30.05.2017
А№10 ГОУ СОШ №929 04.02.2009-04.02.2014
А№11 ГОУ СОШ №528 04.02.2009-04.02.2014
А№12 ГОУ СОШ №185 15.07.2009-15.07.2014
А№13 Школа №1931 10.09.2010-10.09.2015
А№14 ГОУ Московский городской Дворец детского (юношеского) творчества (МГДД(Ю)Т) 15.07.2009-15.07.2014
А№15 ГОУ СОШ №669 26.10.2009-26.10.2014
А№16 ГОУ СОШ №849 26.10.2009-26.10.2014
А№17 ГОУ СОШ №283 26.10.2009-26.10.2014
А№18 ГОУ ЦО №175 23.06.2010-23.06.2015
А№19 ГБОУ Прогимназия №1661 19.06.2012-19.06.2017
А№20 ГОУ СОШ №297(1539) 16.09.2009-16.09.2014
А№24 ГОУ ЦО №1619 им. М.И. Цветаевой 15.07.2009-15.09.2014
В рамках сетевого взаимодействия и профориентационной работы проводятся экскурсии, практические занятия, мастер-классы с учащимися: как выездные на базах ГБОУ г. Москвы, так и в научных лабораториях Института биологии и химии.

Зарубежные ВУЗы-партнеры (http://old.mpgu.org/mezhdunarodnaya_deyatelnost/zarubezhnye-vuzy-partnery.php)
Австрия Высшая педагогическая школа (г. Вена)
http://www.phwien.ac.at

Белоруссия Государственный университет им. Янки Купалы (г. Гродно)
http://www.grsu.by/

Бельгия Университетский колледж Гент
http://www.hogent.be

Болгария Великотырновский университет «Святых Кирилла и Мефодия»
http://www.uni-vt.bg

Великобритания Институт образования Ноттингемского университета (г. Ноттингем)
http://www.nottingham.ac.uk/

Великобритания Университетский колледж Ньюмэн (г. Бирмингем)
http://www.newman.ac.uk/

Великобритания Даремский университет
http://www.dur.ac.uk

Германия Аугсбургский университет (г. Аугсбург)
www.aaa.uni-augsburg.de

Германия Университет г.Кельн
http://www.portal.uni-koeln.de/uoc_home.html?&L=1

Германия Университет Белефельд
http://www.uni-bielefeld.de/

Италия Факультет ин.яз и литератур ун-та г. Удине (г. Удине)
http://www.uniud.it

Италия Университет города Перуджи
http://www.unipg.it/en

Испания Университет Барселоны
http://www.ub.edu/web/ub/en/

Испания Аудио Хил – Испанский институт
http://www.spanishinstitute.es/areas/home.php?language=ru

Македония Университет «Гоце Делчев» (г. Штип)
http://www.ugd.edu.mk

Норвегия Университет Тромсе
http://uit.no/startsida

Польша Академия им. Яна Длугоша (г. Ченстохова)
http://en.ajd.czest.pl

Польша Краковский педагогический университет (г.Краков)
http://www.wsp.krakow.pl

Румыния Тимишоарский западный университет (г. Тимишоара)
http://www.uvt.ro

Словения Люблянский университет (г. Любляна)
http://www.uni-lj.si

Украина Национальный педагогический университет им. М.П. Драгоманова (г. Киев)
http://www.npu.edu.ua

Финляндия Университет Восточной Финляндии
http://www.uef.fi/fi/home

Финляндия Гуманитарный университет прикладных наук — ХУМАК
http://www.humak.fi/

Франция Университетский колледж Нижней Нормандии (г. Кан)
www.unicaen.fr

Чехия Университет Градца Кралове (г. Градец Кралов)
http://www.uhk.cz/en-us/Pages/default.aspx

Чехия Карлов университет (г. Прага)
http://www.cuni.cz/

Чехия Университет им. Палацкого (г. Оломоуц)
www.upol.cz

Швеция Стромштадская Академия (г.Штромштадт)
Казахстан Казахский национальный педагогический университет им. Абая (г. Алматы)
http://www.kaznpu.kz/ru/

Казахстан Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата
http://www.korkyt.kz/

Китай Нанкинский педагогический университет (г. Нанкин)
http://english.nnu.cn/default.html

Китай Харбинский педагогический университет http://www.hrbnu.edu.cn

Китай Пекинский педагогический университет (г. Пекин)
http://www.bnu.edu.cn/eng/

Китай Сюйчжоуский педагогический университет (г. Сюйчжоу)
http://www.xznu.edu.cn/

Китай Тяньцзиньский педагогический университет (г. Тяньцзинь)
http://www.tjnu.edu.cn/

Китай Хэбэйский педагогический университет (г. Шицзячжуан)
http://www.hebtu.edu.cn/

Китай Шеньянский педагогический университет (г. Шеньян)
http://www.synu.edu.cn/

Южная Корея Ханшинский университет (г. Ханшин)
http://www.hs.ac.kr

Южная Корея Исследовательский институт Конкукского университета
http://www.konkuk.ac.kr/eng/jsp/Research/resear_020100.jsp

Южная Корея Исследовательский институт Конкукского университета
http://www.konkuk.ac.kr/eng/jsp/Research/resear_020100.jsp

Япония Высшая школа естественных наук университета Аичи (г. Аичи)
http://www.aichi-edu.ac.jp/english/index.html

Япония Университет Айзу (г. Айзу Вакаматсу)
http://www.u-aizu.ac.jp/e-index.html

Япония Высшая школа естественных наук университета г. Хиросимы
http://www.hiroshima-u.ac.jp/index.html

США Университет Южного Арканзаса
http://web.saumag.edu/

США Университет им. Джорджа Мейсона
http://www.gmu.edu/

Объяснение клеточной специализации | Sciencing

Специализация клеток, также известная как дифференциация клеток, — это процесс, с помощью которого общие клетки превращаются в определенные клетки, предназначенные для выполнения определенных задач в организме. Клеточная специализация наиболее важна для развития эмбрионов. У взрослых стволовые клетки специализируются на замене изношенных клеток в костном мозге, головном мозге, сердце и крови.

Механика дифференциации клеток

Точный механизм дифференциации клеток неизвестен по состоянию на апрель 2010 года, хотя ученые знают, что определенные гены в ДНК клетки должны быть активированы или деактивированы, чтобы произвести определенный тип клетки.Строковский Ярослав предполагает, что соседние клетки вводят в клетку агент, вызывающий ее дифференцировку. Доказано, что клетки костного мозга специализируются, когда количество лейкоцитов в организме становится слишком низким.

Специализация клеток и развитие эмбрионов

При зачатии формируется зигота, состоящая всего из одной клетки. Зигота развивается в эмбрион, который представляет собой многоклеточный организм. Клеточная специализация жизненно важна для правильного развития эмбриона. Эмбриону нужны клетки для развития каждого из его жизненно важных органов, таких как мозг, сердце и кожа.

Специализация клеток у взрослых

Взрослые состоят в основном из клеток, называемых соматическими клетками, которые не изменяются. Взрослый организм также содержит стволовые клетки, которые могут быть специализированы для замены изношенных клеток в организме. Взрослые стволовые клетки можно найти во многих частях тела, включая мозг, кости и костный мозг, сердце, кровь, кожу и репродуктивные органы. Кроветворные стволовые клетки называются кроветворными клетками, а клетки, образующие кость или ткань, называются стромальными клетками.

Дедифференцировка

Некоторые животные также способны к дедифференцировке, что является противоположностью специализации. Дедифференцировка — это процесс, при котором специализированные клетки превращаются в основные клетки. Эти животные используют этот процесс для восстановления травмированных или отрубленных конечностей. У людей нет клеток, способных к дедифференцировке.

Использование клеток в медицине

В настоящее время ученые изучают возможности использования взрослых стволовых клеток для лечения таких заболеваний, как диабет и болезни сердца; они предполагают, что стволовые клетки могут специализироваться, чтобы заменить больные клетки в сердце или поджелудочной железе.Трансплантация костного мозга уже используется для выработки большего количества лейкоцитов у больных лейкемией и для лечения определенных типов рака груди или яичников.

9 важных областей специализации в биологии

Биология — важный предмет, изучаемый в школах. Это предполагает изучение живых существ. Поскольку существует множество типов живых существ, их источников, взаимодействий и т. Д., Биология разбита на множество областей изучения.

Если вы решили стать специалистом по биологии в колледже и ищете область, в которой можно специализироваться, рассмотрите следующие разделы биологии:

  1. Биология человека

Это обширная область исследования, изучающая человеческое тело путем включения знаний из таких дисциплин, как анатомия, эпидемиология, питание, экология, генетика, физиология и социокультурные взаимодействия, влияющие на человека.

В Интернете есть много информации о биологии человека, и если вы хотите продолжить изучение человеческого тела и узнать все о нем, вам необходимо записаться на курсы по биологии человека.

  1. Зоология

Это раздел биологии, посвященный изучению организмов в животном мире. Он включает изучение структур, эмбриологии, привычек, распределения и классификации.

  1. Ботаника

Это исследование растений.Поэтому это называется биологией растений или фитологией. Ботаника включает изучение водорослей, грибов, лишайников, папоротников, мхов, хвойных деревьев и всех цветущих растений.

  1. Биохимия

Это область изучения биологии, которая занимается физико-химическими и химическими процессами в живых организмах. Это показывает, что сложность жизни возникает из-за контроля потока информации в биохимических сигналах и химической энергии. Потоки контролируются обменными процессами.

  1. Молекулярная биология

Эта область исследований касается молекулярных основ всей биологической активности, происходящей между биомолекулами. Он включает изучение взаимодействия между белками, ДНК и РНК. Также изучаются механизмы, участвующие в регуляции этих молекулярных взаимодействий.

  1. Клеточная биология

В определении биологии упоминается изучение живых организмов, и вы должны отметить, что все биологические и живые организмы состоят из клеток; это мельчайшие единицы живых организмов.

Клеточная биология включает изучение мельчайших единиц жизни, способных к независимой репликации. Клетки — это строительные блоки жизни, а клеточная биология — это область науки, изучающая, как все это происходит на клеточном уровне. Изучаются репликация, воспроизводство и структуры.

  1. Анатомия и физиология

Если вы хотите заниматься чем-либо, связанным с человеческим телом или медициной в целом, вы должны овладеть анатомией и физиологией. Анатомия включает изучение взаимоотношений и частей тела живых существ, в то время как физиология включает изучение функций частей тела.Изучается макроскопическая и микроскопическая анатомия и определяются все функции различных элементов.

К счастью, существует множество ресурсов для электронного обучения, которые позволяют учащимся проходить викторины, использовать виртуальные карточки и создавать индивидуальные учебные планы, основанные на их потребностях. Так что, если вы хотите глубже погрузиться в такие предметы, как анатомия верхних конечностей или мышечная ткань, вы сможете это сделать и сэкономить массу времени.

  1. Генетика

Это интенсивное изучение генов, возможных и существующих генетических вариаций, а также наследственности живых организмов.Хотя генетика является отраслью биологии, ее изучение и понимание включает изучение других разделов биологии, таких как молекулярная биология, клеточная биология и биохимия.

  1. Экология

Это часто считается наукой об окружающей среде. Он включает изучение взаимодействия между организмами и окружающей средой. Это касается географии, наук о Земле и биологии. Это еще называют экологией человека.

В заключение, биология — это обширная область изучения, которая включает изучение всего, что происходит с живыми существами, а также их взаимодействия.

Автор биографии

Марджори Майерс — преподаватель биологии. Она также является аспирантом ведущего университета и недавно подготовила диссертацию по определению биологии и взаимодействиям, уделяя особое внимание генетике. Узнайте больше о ее работе, посетив ее профиль в LinkedIn.

Специализация по клеткам | Механизмы, примеры и важность

Специализация клеток : Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток — это утверждение, вероятно, является одним из наиболее важных принципов теории клеток Теодора Шванна и Маттиаса Шлейдена.

Это имеет смысл, учитывая, что тела многоклеточных организмов состоят из них, но не все идентичны.

В силу того, что многоклеточные организмы состоят из самых разных клеток, каждая из которых специализируется на выполнении определенной функции. Конечно, чтобы быть специализированными, они должны пройти определенные процессы.

Давайте рассмотрим это подробнее ниже.

Что такое клеточная специализация?

Как упоминалось ранее, многоклеточные ячейки состоят из двух или более ячеек, которые могут иметь разные формы, , структуру, , функцию и , организацию, .

Также называемый дифференцировкой клеток, специализация клеток — это процесс, в котором клетки « общий, » или « общий, » эволюционируют с образованием конкретных клеток, которые выполняют определенные функции. Этот процесс очень распространен и наиболее важен во время эмбриологического развития. В зрелом возрасте клетки, называемые стволовыми клетками, становятся специализированными, чтобы заменить старые и изношенные клетки.

Как клетка становится специализированной?

Один из самых фундаментальных вопросов биологии — как клетки подвергаются специализации.Хотя уже существуют известные гены, участвующие в процессе клеточной специализации, точный процесс того, как клетки специализируются, оставался неизвестным только до апреля 2010 года.

Жизненный цикл клетки состоит из интерфазы (стадии роста) и митоза или мейоз (стадия деления). Некоторые клетки продолжают проходить клеточный цикл на протяжении всей своей жизни, в то время как некоторые завершаются через определенный период времени. По сути, именно во время интерфазы клетки специализируются, и именно во время этой фазы гены могут выборочно активироваться или деактивироваться.

  • Дифференциация происходит много раз в течение клеточного цикла, начиная с клетки, являющейся зиготой, до более сложных, таких как ткани. Это продолжается до зрелого возраста, когда клетки (взрослые стволовые клетки) делятся, чтобы заменить клетки и изношенные ткани.

В целом, дифференцировка изменяет размер клетки, форму и структуру, физиологический ответ и даже метаболическую активность.

Примеры клеточной специализации и их адаптации

Чтобы эффективно функционировать, живые организмы различаются по типу клеток, из которых они состоят.Ниже приведены лишь некоторые из наиболее распространенных специализированных клеток в клетках растений и животных. :

1. Ксилема и флоэма

Растения также имеют специализированные клетки, которые функционируют в основном для транспорта. У них есть ксилема (ткань), которая транспортирует воду (от корней к листьям), а флоэма — транспортирует питательные и органические вещества (от листьев к телу растения).
  • Для выполнения этих функций сосуды ксилемы состоят как из живых клеток растений с очень толстой клеточной стенкой , так и из мертвых клеток.С другой стороны, флоэма состоит из живых клеток, расположенных столбцами.

2. Корневые волосковые клетки

Как следует из названия, корневые волосковые клетки — это клетки, расположенные в мельчайших выступах корней растений. По сути, эти структуры увеличивают поглощение воды и питательных веществ из почвы.
  • Как правило, эти клетки характеризуются большой площадью поверхности, которая затем увеличивает площадь поверхности для поглощения.
  • В дополнение к этому, эти клетки также содержат много митохондрий, которые поддерживают высокую потребность энергии для активного транспорта.

3. Красные кровяные тельца

Как правило, все клетки крови происходят из недифференцированных стволовых клеток костного мозга, которые затем развиваются с образованием специализированных клеток крови. Например, красных кровяных тельца (также называемых эритроцитами) представляют собой особый тип клеток крови, для которых характерно отсутствие ядра.
  • Внутри их цитоплазмы у них есть пигмент гемоглобин, который может соединяться с кислородом, что приводит к образованию оксигемоглобина.
  • Считается, что отсутствие ядра в красных кровяных тельцах является адаптацией к размещению большего количества гемоглобина, что приводит к большему переносу кислорода.

4. Мышечные клетки

Другими специализированными клетками у животных являются мышечные клетки, которые обычно имеют веретенообразное клеточное тело, содержащее многочисленные митохондрии.
  • Такая специализация позволяет мышечным клеткам выполнять свои функции во время сокращения и расслабления мышц, чтобы производить движения.
  • Другое дело, что, имея много митохондрий, мышечные клетки производят много АТФ (энергии), которая затем поддерживает высокую потребность в энергии для передвижения.


Значение клеточной специализации

Помимо производства клеток со специализированными функциями, процесс специализации клеток важен во многих других аспектах.Вот некоторые из них:

1. Замена старых и изношенных элементов

Самые популярные стволовые клетки — это клетки, которые могут делиться практически на любую клетку в организме.
  • Деление этих стволовых клеток на специализированные клетки часто вызывается определенными условиями окружающей среды. Например, эти новые клетки из стволовых клеток затем будут использоваться для замены любых старых или изношенных клеток, тем самым поддерживая их целостность как тканей или органов.
  • Интересно, однако, что эти стволовые клетки могут оставаться « неспециализированными » до тех пор, пока им не понадобится.

2. Сохраните генетический материал

В живых организмах ДНК служит генетическим материалом, содержащим необходимую информацию, используемую для роста, воспроизводства и нормального функционирования людей.
  • Во время транскрипции ДНК становится склонной к мутациям , и процесс специализации клеток делает ее менее восприимчивой к ним, тем самым предотвращая дальнейшее повреждение гена.

3. Важность межсотовой коммуникации

Одним из наиболее недооцененных значений клеточной специализации является ее важность в производстве клеток, которые могут производить сигналы, влияющие на деятельность соседних с ними клеток. В результате эти клетки коллективно реагируют на определенный стимул.
  • Одним из наиболее распространенных примеров являются нейроны или нервные клетки у животных. Эти клетки могут посылать импульсы другим нервным клеткам или другим типам клеток.

4. Возможное медицинское значение

В настоящее время ученые изучают возможное использование стволовых клеток для лечения некоторых заболеваний, таких как диабет и сердечно-сосудистые заболевания.
  • Одна из их гипотез заключалась в использовании стволовых клеток и их побуждении к дифференцировке в качестве замены потерянных клеток в поджелудочной железе и сердце.

Противоположность клеточной специализации

Мы обсуждали специализацию клеток с самого начала этой статьи, но знаете ли вы, что существует процесс, полностью противоположный этому? Этот процесс называется девифференцировкой и включает в себя возвращение специализированных клеток к их недифференцированным клеточным аналогам.
  • Этот процесс демонстрируют клетки растений и животных , которые не теряют свой потенциал развития по мере роста и развития, а вместо этого сохраняют свою пластичность.
  • Будучи пластичными, эти клетки могут снова развиваться до новых типов клеток и приобретать другие функции и задачи. Однако дедифференцировка не должна быть связана с повторным входом клетки в клеточный цикл, а скорее с выведением клетки из ее специализированного состояния обратно в ее плюрипотентное состояние .

Теперь, узнав больше об этом процессе, можете ли вы представить себе жизнь, в которой эволюция никогда не допускала клеточной специализации? Как вы думаете, что могло случиться?

цитировать эту страницу

Список литературы

  • «Специализация клеток и организация организмов | Заметки уровня ». Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «BBC — GCSE Bitesize: ксилема и флоэма» . Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «Что такое клеточная специализация? | Вестник ».Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «Типы мышечных клеток — Характеристики, расположение и роли | Кенхуб ». Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «Эволюционные преимущества клеточной специализации: сохранение и защита ДНК. — PubMed — НЦБИ ». Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «Клеточная специализация — Примечания — Биология | Миссис МакКомас ». Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «Объяснение клеточной специализации | Наука ».Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.
  • «Как клетки дедифференцируются: урок растений — ScienceDirect» . Проверено 8 июня 2017 г. Ссылка.

Эволюция функциональной специализации и разделения труда

Реферат

Разделение труда между функционально специализированными модулями происходит на всех уровнях биологической организации как у животных, так и у растений. Хорошо известные примеры включают эволюцию специализированных ферментов после дупликации генов, эволюцию специализированных типов клеток, диверсификацию конечностей у членистоногих и эволюцию специализированных членов колоний во многих таксонах морских беспозвоночных и социальных насекомых.Здесь мы определяем условия, способствующие развитию разделения труда с помощью общей математической модели. Наша отправная точка — это предположение, что модули способствуют решению двух разных биологических задач и что потенциал модулей для решения этих задач сводится на нет. Наши результаты сформулированы в терминах свойств функций производительности, которые сопоставляют фенотип модулей с показателями производительности. Мы показываем, что разделению труда способствуют три фактора: позиционные эффекты, которые предрасполагают модули к одной из задач, ускорение выполнения функций и синергетическое взаимодействие между модулями.Если модули могут быть потеряны или повреждены, выбор по надежности может противодействовать выбору по функциональной специализации. Чтобы проиллюстрировать нашу теорию, мы применим ее к эволюции специализированных ферментов, кодируемых дублированными генами.

Все организмы в течение своей жизни сталкиваются с разными задачами, такими как добыча пищи, передвижение, размножение и восстановление, и это лишь некоторые из них. В организмах с модульной структурой часто различные задачи выполняются конкретными модулями, которые специализируются на их задачах, явление, которое мы называем разделением труда или функциональной специализацией .Разделение труда можно найти на всех уровнях биологической организации. Например, считается, что многие гены возникли в результате дублирования (1, 2). Если исходный ген кодировал неспецифический фермент, в то время как через некоторое время после дублирования каждая копия гена кодировала более конкретный фермент, возникло разделение труда. Другой пример — эволюция новых типов клеток, которая идет рука об руку с разделением труда (3–6). Особо хорошо изученным примером разделения труда на клеточном уровне является переход от недифференцированных многоклеточных организмов к организмам с зародышевой дифференцировкой в ​​зеленых водорослях volvocaceae (7, 8).Другой пример дифференцировки клеток, на этот раз многоклеточных цианобактерий, — это дифференцировка на углерод-фиксирующие вегетативные клетки и азотфиксирующие гетероцисты (9, 10). Существует также предположение, что разделение труда является общей чертой в бактериальных популяциях (11). На более высоких уровнях организации разделение труда можно найти в зубах (12) и конечностях членистоногих (13). Также некоторые случаи лево-правой асимметрии (14) у двусторонних организмов, таких как асимметричные хелипеды в скрипичных костях, можно классифицировать как разделение труда.Разделение труда также можно найти у колониальных организмов. Он присутствует у эусоциальных насекомых (15–18) и многих групп водных беспозвоночных, например, в колониальных книдариях (19–22), мшанках и thaliacea (23). Еще один интересный пример разделения труда — гетрантерия растений, при которой некоторые виды с бесклеточными цветками производят два типа пыльников: пыльники для кормления и пыльники для опыления (24, 25). Эволюция разделения труда также была связана с основными изменениями в эволюции (26), и именно этот аспект разделения труда получил львиную долю внимания теоретиков (15, 27–35).Эти переходы представляют собой переход от одноклеточной к многоклеточной организации с дифференцировкой зародыш-сома и возникновением групповой жизни. Центральным в обоих этих переходах и, соответственно, в сопутствующих усилиях по моделированию является возможность генетического конфликта и мошенничества (36).

Для каждого уровня организации также можно найти примеры, когда функциональная специализация не выражена или даже отсутствует. В этих случаях модули задействованы в нескольких задачах и показывают характеристики, которые позволяют отнести их к универсальным модулям.Например, колонии муравьев обычно должны выполнять от 20 до 40 различных задач, в зависимости от размера колонии. Однако из 263 родов муравьев только 20% состоят из морфологически дифференцированных каст рабочих (15). Наибольшее количество таких физических каст — три, что реализовано всего в трех родах. Помимо физических каст, муравьи (и многие социальные пчелы и осы) проходят онтогенетические стадии, на которых люди выполняют разные задачи, но общее количество временных и физических каст редко превышает шесть (15).Точно так же было отмечено, что полиморфизмы явно отсутствуют у некоторых таксонов колониальных морских беспозвоночных (23) и что дифференциация конечностей у ракообразных постоянно увеличивается с течением геологического времени, но никогда не достигает максимально возможных показателей сложности (37). Кроме того, очевидно, что многие гены и клетки выполняют множество задач.

Это сравнение модулей, которые имеют или не развили функциональную специализацию, свидетельствует о том, что разделение труда не является неизбежным результатом эволюции, и возникает вопрос: что ограничивает эволюцию специализированных модулей? Способность разделения труда развиваться будет хотя бы частично зависеть от системных факторов, таких как наличие генетической изменчивости и, следовательно, от ограничений развития, от возможных затрат на поддержание дифференцированных путей развития и, в случае колониальных организмов, от возможных конфликтов. между отдельными членами колонии из-за воспроизводства.В этой статье мы предполагаем, однако, что существуют также необходимые условия, которые должны быть выполнены для развития разделения труда, которые не являются системными. В частности, мы выводим условия, которые представляют собой минимальные требования и должны выполняться любой системой, чтобы разделение труда было благоприятным путем отбора.

Наши результаты основаны на минимальном наборе предположений, которые предположительно выполняются во многих биологических системах: ( i ) Модули предков были идентичны по форме и функциям друг другу, и эти недифференцированные модули способствовали выполнению двух задач, ( ii ) пригодность увеличивается с увеличением уровня производительности в обеих задачах, и ( iii ) функциональные ограничения приводят к компромиссу: модули, которые хорошо адаптированы для выполнения одной задачи, могут вносить меньший вклад в выполнение другой задачи, и наоборот.Мы формулируем наш результат в терминах свойств функций, которые отображают характеристики в функциональную производительность. Более конкретно, мы показываем, что эволюции разделения труда способствуют три фактора: ( a ) позиционные эффекты (вклад различных модулей в выполнение различных задач зависит от их положения в организме), ( b ) ускорение функции производительности и ( c ) синергетические взаимодействия между модулями. Кроме того, мы показываем, что отбор по функциональной устойчивости может противодействовать отбору по разделению труда.Хотя наша структура является очень общей и не ориентирована на какую-либо конкретную систему, конкретные прогнозы могут быть получены, когда соответствующие функции выводятся из механистических соображений в конкретной системе. Этот момент проиллюстрирован применением нашей концепции к эволюции специализированных ферментов, кодируемых дублированными генами.

Модель и результаты

Мы рассматриваем организм, который содержит n различных модулей на определенном уровне своей организации, которые способствуют выполнению двух задач.Например, у многих членистоногих повторяющиеся сегменты тела несут придатки, которые участвуют во многих функциях, таких как поиск пищи и передвижение (13, 37) или ходьба и плавание (38). Другой пример, соответствующий нашей структуре, который мы рассмотрим более подробно позже, — это пары дублированных генов, кодирующие продукты бифункциональных генов.

Мы предполагаем, что производительность в обеих задачах связана с компромиссом; то есть производительность данного модуля не может быть максимизирована для обеих задач одновременно.С модулями n эволюция естественным образом ограничивается переходом на коллектор компромисса с размерами n . Чтобы убедиться в этом, сначала предположим, что фенотипическая изменчивость происходит только в одном модуле (все остальные модули фиксируются на определенном фенотипе). Мы можем отобразить все состояния (генотипы) этого модуля в 2D-пространство, присвоив им значения производительности для каждой задачи. Из-за компромисса адаптивная эволюция в этом модуле достигнет состояния, при котором дальнейшее повышение производительности одной задачи может быть достигнуто только за счет снижения производительности другой задачи.Набор состояний с этим свойством образует одномерную границу в 2D-пространстве перформансов. Эту границу часто называют кривой компромисса (39). Как только он будет достигнут, дальнейшие (не вызывающие разрушения) эволюционные изменения могут произойти только вдоль этой кривой. Для модуля с одной переменной мы можем параметризовать положение на кривой компромисса с помощью скаляра θ . Для переменных модулей n соответствующий компромиссный коллектор может быть параметризован вектором n ( θ 1 ,…, θ n ), где θ i соответствует к вариации в модуле i th.С этого момента мы будем ссылаться на θ i как на значение признака модуля i th. Поскольку разные параметризации соответствуют разным масштабам лежащих в основе признаков, результаты не зависят от выбранной параметризации. В Application: Specialization of Duplicated Genes мы даем явный пример такой параметризации.

В нашей модели мы можем различать предположения, влияющие на фенотип, и предположения, влияющие на приспособленность. Теперь они описаны по очереди.Эффективность выполнения двух задач, измеренная на уровне отдельного человека, обозначается F 1 и F 2 или, подчеркивая зависимость выполнения от характеристик, F 1 ( θ 1 ,…, θ n ) и F 2 ( θ 1 ,…, θ n ). Предположение, что эволюция ограничена компромиссами, подразумевает

для i ∈ {1,…, n }, где аргументы F 1 увеличиваются, а F 2 убывает в своих рассуждениях без потери общности.Пригодность фенотипа обозначается как ρ ( F 1 , F 2 ) или, точнее, ρ ( F 1 ( θ 1 ,… , θ n ), F 2 ( θ 1 ,…, θ n )). Единственное предположение, которое мы делаем в отношении фитнеса, состоит в том, что это возрастающая функция производительности в обеих задачах:

Наша структура является очень общей в том смысле, что нам не нужно выбирать конкретную меру фитнеса.В частности, наша теория не зависит от изменения шкалы приспособленности (ссылка 40).

Сначала мы выводим теорию для двух модулей, а затем расширяем ее до n модулей. Мы предполагаем сценарий, в котором изначально два модуля имеют идентичные характеристики. Эти фенотипы описываются векторами ( θ 1 , θ 2 ) с θ 1 = θ = θ 2 . На всем протяжении мы ссылаемся на одномерное пространство признаков, определяемое как θ 1 = θ 2 как ограниченное пространство признаков .Это ограниченное пространство признаков соответствует жирной заштрихованной кривой на рис. 1 и диагональной линии на контурных графиках пейзажа приспособленности, показанного на рис. 2. Все фенотипы, характеризующиеся ( θ 1 , θ 2 2 ) с θ 1 θ 2 показывают некоторую степень функциональной специализации. Центральное место в нашей теории занимают значения θ *, которые являются максимумами функции приспособленности в ограниченном пространстве признаков и, следовательно, характеризуются

(рис.2.

Фитнес-ландшафт для случая двух эквивалентных модулей ( A – C ) и двух неэквивалентных модулей ( D – F ). Контуры фитнес-ландшафта обозначены штриховкой более светлыми оттенками, указывающими на более высокую физическую форму. Сплошные кружки указывают на расположение максимумов приспособленности ограниченного признака. Ожидаемое направление эволюционной динамики указано стрелками. Сплошные и пунктирные кривые изображают изо-характеристики основных функций производительности F 1 и F 2 , соответственно, как показано на рис.1 легенда. ( A ) Кривые изотопных характеристик выпуклые для F 1 и вогнутые для F 2 , что указывает на то, что функциональная дифференциация снижает производительность в обеих задачах. Таким образом, речь идет о фитнес-максимуме. ( B ) Кривые изотопных характеристик являются вогнутыми для F 1 и выпуклыми для F 2 , что указывает на то, что функциональная дифференциация увеличивает производительность в обеих задачах. Таким образом, точка — это седловина фитнес-ландшафта.( C ) Кривые изотопных характеристик вогнуты как для F 1 , так и для F 2 , что указывает на то, что функциональная дифференциация увеличивает производительность для задачи 1 и снижает производительность для задачи 2. В этом конкретном примере увеличение производительность в задаче 1 достаточно велика, чтобы перевесить снижение производительности в задаче 2, так что точка по-прежнему остается седловой точкой ландшафта фитнеса. Для графиков D , E и F предполагается, что модуль 1 имеет существенное преимущество в содействии задаче 2, тогда как модуль 2 имеет существенное преимущество в содействии задаче 1.Каждый график в нижнем ряду представляет собой возмущение соответствующего графика в верхнем ряду. В D неэквивалентность модулей перемещает максимум пригодности выше диагонали, тогда как в E и F неэквивалентность перемещает седловую точку ниже диагонали. В обоих случаях выбор благоприятствует специализации модуля 1 для задачи 1 и модуля 2 для задачи 2. Обратите внимание, что экстремумы ландшафта пригодности соответствуют точкам, где кривые изо-производительности для F 1 и F 2 касаются друг друга.Графики показывают функцию с F 1 и F 2 , определенную в уравнении. S2 в SI Текст A с и.

Эволюция недифференцированных модулей, то есть эволюция в ограниченном пространстве признаков, приближается к таким точкам θ *. В неограниченном двумерном пространстве признаков эта точка записывается как ( θ *, θ *), обозначенная сплошными кружками на рис. 2.

Целью данной статьи является определение условий, при которых функционально дифференцированные фенотипы ( θ 1 , θ 2 ) с θ 1 θ 2 существуют, которые имеют более высокую пригодность, чем фенотип ( θ *, ) θ *.Могут ли такие фенотипы существовать, зависит от того, работают ли функционально дифференцированные фенотипы лучше в двух задачах, чем недифференцированный фенотип ( θ *, θ *). Поэтому неудивительно, что наши основные результаты могут быть сформулированы в основном с точки зрения свойств кривизны функций производительности F i ( θ 1 , θ 2 ). В продолжение наших рассуждений мы различаем два сценария, соответствующие эквивалентным и неэквивалентным модулям.

Эквивалентные модули

.

Мы называем два модуля эквивалентом по отношению к задаче i , если F i ( θ 1 , θ 2 ) симметрично, т. Е. Если F i ( θ 1 , θ 2 ) = F i ( θ 2 , θ 1 ). В этом случае вклад модуля в задачу зависит только от его фенотипа, а не от его местоположения в организме, то есть не от его метки 1 или 2.Примерами являются организмы, которые являются ротационно-симметричными и трансрегулируемыми дублированными генами. Следствием эквивалентности является то, что графики функций производительности F 1 и F 2 и функция приспособленности ρ симметричны относительно ограниченного пространства признаков (т. Е. Зеркально симметричны относительно линии 45 ° на фиг. 1 и 2 A – C ). Отсюда следует, что в случае эквивалентных модулей точка ( θ *, θ *) в общем может быть только максимумом или минимумом пригодности в направлении, ортогональном ограниченному пространству признаков (рис.2 A – C ). В первом случае ( θ *, θ *) является максимумом пригодности в неограниченном 2D пространстве признаков, тогда как во втором случае это седловая точка ландшафта пригодности. Оценивая матрицу Гессе функций F 1 ( θ 1 , θ 2 ) и F 2 ( θ 1 , , , , θ ) в направлении вектора (1, −1), теперь легко показать, что кривизна ландшафта производительности для задачи i th в направлении, ортогональном ограниченному пространству признаков в точке ( θ *, θ *) определяется как

, где все производные оцениваются в точке ( θ *, θ *).Упрощение, ведущее ко второму равенству, связано с тем, что для эквивалентных модулей. Если C i > 0, то производительность фенотипов с дифференцированными модулями, лежащими на линии, ортогональной ограниченному пространству признаков, превышает производительность недифференцированного фенотипа ( θ *, θ *) (рис.1 A ). Эти фенотипы, характеризующиеся векторами признаков ( θ 1 , θ 2 ) = ( θ * + Δ, θ * — Δ), представлены жирной черной линией на рис.1. Напротив, если C i <0, то производительность имеет максимум в точке ( θ *, θ *) в направлении, ортогональном ограниченному пространству признаков (Рис. 1 B ).

На основе этих свойств кривизны мы показываем в приложении : Седловые точки ландшафта фитнеса , что точка ( θ *, θ *) является седловой точкой фитнес-ландшафта тогда и только тогда, когда

где снова все производные вычисляются в точке ( θ *, θ *).Условие Ур. 6 можно сформулировать устно следующим образом: Функциональная специализация благоприятствует естественному отбору, если сумма эффектов специализации на производительность в двух задачах, взвешенных по влиянию изменения производительности на приспособленность, положительна. Помните, что по предположению Ур. 2 весовые коэффициенты ∂ ρ ( F 1 , F 2 ) / ∂ F i положительны. Следует отметить, что если функциональная дифференциация предпочтительна в случае эквивалентных модулей, из-за симметрии невозможно предсказать, какой модуль специализируется на какой функции (рис.2 В ).

Можно выделить два случая, при которых условие Ур. 6 выполнено. Во-первых, если функциональная специализация увеличивает производительность в обеих задачах, таким образом, если C 1 > 0 и C 2 > 0, то оба члена в левой части условия Ур. 6 положительны (рис.2 B ). В этом случае однозначно выгодна функциональная специализация. Во-вторых, если функциональная дифференциация увеличивает производительность в одной задаче, скажем, в задаче 1 ( C 1 > 0), в то время как она снижает производительность в задаче 2 ( C 2 <0), тогда ситуация усложняется.Условие Ур. 6 затем выполняется, если, то есть, либо выигрыш в производительности за счет функциональной специализации в задаче 1 достаточно велик, либо изменение производительности в задаче 1 имеет большое влияние по сравнению с эффектом изменения производительности в задаче. 2 (Рис.2 C ).

Определение C i показывает, что для случая эквивалентных модулей существуют два фактора, благоприятствующие функциональной специализации:

Неэквивалентные модули.

Если два модуля не эквивалентны по отношению к задаче, то влияние изменения модуля на производительность зависит от модуля, например, из-за его положения в организме. Примером могут служить последовательные модули, такие как конечности членистоногих. Конечности в передних сегментах, вероятно, будут иметь больший вклад в переработку пищи, чем конечности в более задних сегментах, даже если конечности еще не дифференцированы. Другой пример — зубы, у которых передние режут лучше, чем задние.Мы называем такие асимметрии позиционными эффектами .

Если два модуля неэквивалентны по отношению к задаче i th, таким образом, если они не симметричны относительно своих аргументов, то ландшафт производительности для задачи i th не является зеркально симметричным относительно 45 °. линия. Кроме того, в общем, фитнес-ландшафт лишен этой зеркальной симметрии. Как следствие, с неэквивалентными модулями точка не является экстремумом в расширенном пространстве признаков и, следовательно, не является ни максимумом, ни седловой точкой ландшафта пригодности (рис.2 D – F ). Вместо этого фитнес-ландшафт увеличивается в одном направлении вдоль линии, которая проходит ортогонально через точку, и направленный выбор в точке способствует функциональной специализации. Точнее, в Приложении : Седловые точки ландшафта пригодности мы показываем, что фенотипы с Δ small и положительными являются предпочтительными, если

, где все производные оцениваются в точке, тогда как фенотипы предпочтительны, если неравенство Ур. 7 перевернут.Таким образом, в отличие от случая эквивалентных модулей, при неэквивалентных модулях специализация вне ограниченного пространства признаков возможна только в одну сторону (сравните Рис. 2 B с 2 D – F ). Условие Ур. 7 имеет интуитивный смысл. Если вклад модуля 1 в задачу 1 превышает вклад модуля 2, то левая часть неравенства Eq. 7 больше единицы. С другой стороны, если вклад модуля 2 в задачу 2 превышает вклад модуля 1, то правая часть неравенства Eq. 7 меньше единицы. В этом случае ожидается, что модуль 1 специализируется на задаче 1, тогда как модуль 2 специализируется на задаче 2.

Важно отметить, что с неэквивалентными модулями функциональная специализация предпочтительна независимо от кривизны ландшафтов производительности, описанных в C i . Однако эта кривизна определяет степень благоприятствования функциональной специализации. Когда значения C 1 и C 2 отрицательны, то неэквивалентность представляет собой возмущение ландшафта пригодности, имеющее максимум в.Другими словами, максимум смещается немного по диагонали (сравните Рис. 2 A с 2 D ). С другой стороны, когда C 1 и C 2 положительны, то неэквивалентность представляет собой возмущение ландшафта пригодности, имеющего седловую точку в. В этом случае точка перевала немного смещается по диагонали (сравните Рис. 2 B с 2 E ). В первом случае функциональная специализация поддерживается лишь в ограниченной степени, тогда как во втором случае — в большей степени (сравните рис.2 D с 2 E ).

До сих пор отправной точкой наших размышлений был фенотип, удовлетворяющий уравнениям. 3 и 4 , то есть это максимум функции приспособленности в ограниченном пространстве признаков. Это предположение может быть оправдано, поскольку специализация требует разделения модулей в процессе разработки. Первоначально последовательно гомологичные модули будут иметь высокие генетические корреляции, и, таким образом, реакция выбора в ограниченном пространстве будет намного выше, чем реакция выбора, ортогональная ему.В этом случае ожидается, что популяция сначала достигнет оптимума приспособленности ограниченного пространства, прежде чем отбор по специализации, вероятно, будет эффективным. Однако в других случаях, например, с дублированными генами, разделение является побочным продуктом дублирования, и независимая эволюция в двух модулях фактически является сценарием по умолчанию. Каковы условия функциональной специализации в этом более общем сценарии? Когда фенотип не является максимальным в ограниченном пространстве признаков, фенотипы существуют в его соседстве с.Однако только в окрестности точки, которая не является максимумом в направлении вектора (то есть, которая является либо седловой точкой, либо точкой, которая не является критической точкой в ​​пространстве неограниченных признаков), вторжение таких мутантов не происходит. всего лишь короткий выход из ограниченного пространства признаков, но начало функциональной специализации. Эти соображения оправдывают сосредоточение внимания на точках.

Приложение: Специализация дублированных генов

В этом разделе мы применим нашу структуру к конкретному примеру: специализация дублированных генов.Это приложение позволяет нам включать специфические для системы механистические детали в формулировку функций производительности, что, в свою очередь, приводит к некоторым удивительно конкретным прогнозам. Однако должно быть ясно, что мы не стремимся разработать полноценную теорию специализации дуплицированных генов, а просто проиллюстрируем, как нашу концепцию можно применить к конкретным примерам.

В течение долгого времени преобладающая гипотеза эволюции новой функции в дуплицированных генах принадлежала Оно (1).Его модель, названная neofunctionalization , предполагает, что дупликация приводит к избыточной копии гена. Эта копия освобождена от очищающего отбора. В большинстве случаев мутации ухудшают последовательность, что приводит к потере функции. Однако иногда мутация может привести к кодированию гена новой функции. Тогда эта новая последовательность будет подвергнута положительному отбору. По мере накопления молекулярных данных важность неофункционализации ставится под сомнение до такой степени, что некоторые исследователи считают, что новые функции редко, если вообще когда-либо, развиваются в соответствии с моделью Оно (2, 41–43).Тем временем был разработан набор альтернативных моделей, объясняющих фиксацию, поддержание и специализацию дубликатов генов (см. Недавний обзор в ссылке 44). Одна из этих альтернатив, предложенная Хьюзом (2, 41), полностью укладывается в наши рамки, но, согласно Иннану и Кондрашову (44), формально никогда не исследовалась. Вербальная модель Хьюза основана на наблюдении, что некоторые генные продукты выполняют две функции, которые нельзя улучшить независимо друг от друга (45, 46). Если такой бифункциональный ген дублируется, дубликат может быть либо потерян, либо зафиксирован, где фиксация может происходить либо за счет дрейфа, либо из-за положительного отбора из-за эффекта дозировки.Если в недублированном гене ни одна функция не может быть улучшена без ухудшения другой функции, каждая копия фиксированных дубликатов может специализироваться на другой функции. Этот последний шаг принес этой модели название , чтобы избежать адаптивного конфликта (47). Здесь мы используем нашу структуру, чтобы исследовать эту идею более формально.

Мы рассматриваем ген, кодирующий неспецифический фермент, который связывается с двумя разными субстратами и преобразует их. Сродство фермента к различным субстратам определяется структурными особенностями.Отбор направлен на максимальное увеличение сродства к обоим субстратам, но в конечном итоге должен столкнуться с ограничением, когда увеличение сродства к одному ферменту происходит за счет снижения сродства к другому субстрату. Если мы обозначим сродство фермента к субстрату i th как a i , мы можем записать одно сродство как функцию другого: с. Таким образом, мы можем охарактеризовать ген по сродству соответствующего фермента к субстрату 1, что более доступно для измерений, чем структурные особенности фермента, определяющие сродство.Если ген становится дублированным, мы должны расширить наши обозначения, чтобы иметь возможность различать ферменты, кодируемые двумя локусами. Сродство фермента, кодируемого локусом i th, к субстрату j th обозначено как. Производительность определяется как общее количество преобразованного субстрата и обозначается для субстратов 1 и 2 соответственно. После дублирования два локуса идентичны и, следовательно, эквивалентны, и характеризуются знаком, где звездочка указывает, что мы предполагаем, что это соответствует максимуму ограниченного пространства признаков.Мы ищем условие, чтобы эта точка была седловой точкой функции приспособленности.

В SI Text C мы показываем, что условие Eq. 6 для примера дублированных генов равно

, где все производные оцениваются в точке. Обратите внимание, что это неравенство не демонстрирует такой же приятной симметрии, как условие Ур. 6 . Более сложная форма левой части условия Ур. 8 связано с тем, как мы ввели компромисс: не напрямую функция и, а через функции и.Имея в виду это, мы можем сделать следующие выводы:

  • i ) Насыщающая реакция количества преобразованного субстрата на увеличение сродства к субстрату не способствует специализации, тогда как ускоряющаяся реакция благоприятствует специализации.

  • ii ) Синергетические взаимодействия между продуктами генов, кодируемыми разными локусами, способствуют специализации.

  • iii ) Выпуклый компромисс между сродством к двум субстратам способствует специализации, тогда как вогнутый компромисс не способствует специализации.

Далее мы покажем, как информация об этих функциональных свойствах может быть получена из механистических соображений. Широко признано, что конверсия субстрата ферментами может быть аппроксимирована кинетикой Михаэлиса-Ментен. Тогда скорость превращения субстрата в квазистационарном состоянии описывается как

, где обозначает максимальную скорость превращения, концентрацию субстрата и константу Михаэлиса-Ментен. При реакция достигает половины максимальной скорости.Получив кинетику Михаэлиса-Ментен из явной модели, можно показать, что, где k 1 — скорость, с которой образуются комплексы фермент-субстрат, тогда как и k 2 — константы распада этого комплекса, либо в субстрат и фермент, либо в преобразованные субстрат и фермент соответственно (48). Уравнение 9 можно переписать как

где. Очевидно, v является насыщающей функцией и, следовательно, k 1 .Общее количество преобразованного субстрата, F i , пропорционально скорости, с которой производится субстрат. Если мы теперь отождествляем сродство a с константой k 1 , двойные производные в условии Ур. 8 отрицательны. Другими словами, отрицательная кривизна функции производительности является механистическим следствием кинетики Михаэлиса – Ментен и не способствует функциональной специализации. Следовательно, функциональная специализация дублированных многофункциональных ферментов далеко не исключена, и мы должны исследовать другие потенциальные факторы, которые могли бы это объяснить.

Взаимодействия между продуктами генов, кодируемыми разными локусами, могут возникать, когда ферменты являются димерами или мультимерами. Например, рассмотрим димерный фермент и предположим, что до дупликации гена такие димеры образованы двумя белками, кодируемыми одним и тем же геном; т.е. фермент является гомодимером. После дупликации гена димеры могут образовываться из пар белков, которые оба кодируются исходным локусом, оба кодируются новым локусом, или из пар, где один белок кодируется исходным локусом, а другой — новым локусом.Если в двух локусах накапливаются разные мутации, последние ферменты становятся гетеродимерами. Если гетеродимеры, усредненные по двум различным субстратам, работают лучше, чем каждый гомодимер, то селекция благоприятствует специализации дублированных локусов. В терминологии нашей модели взаимодействия между двумя локусами происходят посредством образования гетеродимеров. Если эти гетеродимеры работают лучше, чем гомодимеры, то взаимодействие между локусами является синергическим, а функциональная специализация адаптивна.В SI Text C мы формализуем этот словесный аргумент и показываем, что сила селективной силы из-за гетеродимеров увеличивается с частотой, с которой они образуются.

Третий фактор, влияющий на условие Ур. 8 , компромиссная кривизна, в принципе неизвестна. Т.о., тогда как кинетика Михаэлиса-Ментен является повсеместным механизмом, препятствующим специализации, синергетические взаимодействия между локусами являются механизмом, который может позволить специализацию, несмотря на ограничения, налагаемые кинетикой Михаэлиса-Ментен, хотя только при довольно особых условиях.На основании этих данных можно сделать вывод, что условия для специализации дуплицированных генов выполняются очень редко. Однако до сих пор мы предполагали, что дублированные гены эквивалентны. Так быть не должно. Часто гены с множеством функций будут выполнять эти функции в разных тканях или в разное время. Если две копии дублированного гена различаются по своим регуляторным областям либо из-за мутаций, либо из-за самого события дупликации, позиционные эффекты присутствуют.Тогда изменения в кодирующей области гена, специализирующего его на одной функции, всегда предпочтительны, если эти изменения происходят в копии, которая экспрессирует ген, предпочтительно в соответствующем месте или в подходящее время. Таким образом, возможности для специализации между дублированными генами могут стать намного шире, если существуют различия между их регуляторными регионами. Эта последняя идея тесно связана с моделью дупликация-дегенерация-комплементация , предложенной Force и др. (42).Эти авторы утверждают, что дублированные гены легко поддерживаются, если дегенеративные мутации затрагивают комплементарные регуляторные области. Наша модель предполагает, что в таких условиях дублированные гены не только сохраняются, но и становятся специализированными для решения альтернативных задач.

Множество модулей

Многие примеры, приведенные во вводном разделе этой статьи, касаются организмов, которые состоят из множества модулей, что ставит вопрос о том, как повлияет на наши результаты, если более двух модулей задействованы в выполнении двух задач.Ответить на этот вопрос в общем виде сложно, потому что тогда нам придется иметь дело с пространством признаков n , где n — количество модулей. Здесь мы делаем упрощающее предположение, что n модулей организма делятся на две группы, причем модули внутри одной группы характеризуются одним и тем же значением признака θ . Это предположение оправдано, если программа разработки модулей содержит переключатели, допускающие только дискретные альтернативы.Возвращаясь к нашему вводному примеру, это означает, что м и пар придатков креветки специализируются на ходьбе, тогда как остальные пары специализируются на плавании рывками. Мы отмечаем, что наш подход является консервативным в том смысле, что возможно, что недифференцированный организм находится в седловой точке ландшафта пригодности, когда каждому модулю разрешено изменяться независимо, тогда как он находится максимум при ограничении, заключающемся в том, что модули внутри каждой группы идентичный.

Для эквивалентных модулей n мы показываем в SI Text A , что условие Eq. 6 остается необходимым и достаточным для существования седловой точки. Разница в том, что в случае модулей n распределение модулей по разным задачам, определяемое параметрами m и n , накладывает ограничение на изменение θ 1 и θ 2 для развития специализации. Рассмотрим организм с n модулями, m из которых характеризуются Δ 1 и Δ 2 маленькими и положительными.В SI Text A мы показываем, что если условие Eq. 6 едва выполняется, тогда Δ 1 и Δ 2 должны быть связаны согласно

, чтобы специализация была предпочтительной. Этот результат можно интерпретировать и наоборот: если фенотипические вариации происходят в основном в направлении, заданном Δ 1 и Δ 2 , то распределение модулей по разным задачам должно быть таким, чтобы уравнение. 11 выполнено. Этот результат означает, что количество модулей, специализирующихся на каждой задаче, должно компенсировать степень специализации: если одна группа высокоспециализирована для одной задачи, а другая группа слабо специализирована для другой задачи, вторая группа должна включать больше модулей. чем первый (рис.S1). Это открытие актуально, когда на начальной фазе специализации фенотипы разных модулей не могут развиваться независимо, но положительно коррелируют из-за общих путей развития. Следовательно, ожидается, что две группы модулей будут различаться по размеру — явление, которое действительно кажется обычным по своей природе.

В SI Text A мы также доказываем, что левая часть условия Eq. 6 увеличивается, ограничение, данное уравнением. 11 становится более расслабленным.Другими словами, поскольку неравенство в условии Ур. 6 становится более выраженным, функциональная специализация предпочтительнее для более широкого диапазона значений m , Δ 1 и Δ 2 . Кроме того, поскольку неравенство в условии Ур. 6 становится более выраженным, направление наиболее быстрого увеличения приспособленности становится все более наклонным в том направлении, где оба типа модулей становятся специализированными в одинаковой степени, то есть в направлении вектора ( SI Text A ).Этот результат верен независимо от частоты использования двух типов модулей. Точно так же, как неравенство в условии Ур. 6 становится более выраженным, оптимальное распределение модулей для различных задач приближается независимо от направления функциональной специализации, задаваемого Δ 1 и Δ 2 . Наконец, для случая n неэквивалентных модулей мы докажем в SI Text B , что условие Eq. 7 остается без изменений.

В случаях с более чем двумя модулями функциональная дифференциация может привести к очень разным пространственным конфигурациям.Например, у цианобактерий азотфиксирующие гетероцисты и фотосинтезирующие клетки равномерно распределены внутри индивидуума. Интуитивно причина ясна: каждая гетероциста должна снабжать азотом определенное количество соседних фотосинтезирующих клеток, а гомогенное распределение максимизирует эффективность диффузии как транспортного механизма, тогда как агрегированные гетероцисты неэффективны в обеспечении всех фотосинтезирующих клеток азотом. С другой стороны, специализированные ткани и органы являются примерами агрегирования дифференцированных клеток.Этот тип формирования паттернов можно понять в наших рамках, осознав, что сила взаимодействия между модулями во многих случаях зависит от их расстояния. У цианобактерий гетероцисты и фотосинтезирующие клетки обмениваются метаболитами, и благодаря диффузии существуют синергетические взаимодействия между соседними клетками. Эти взаимодействия способствуют мозаике типов клеток. Напротив, мы предполагаем, что эволюция скоплений специализированных клеток является результатом антагонистических взаимодействий между соседними клетками.При таком взаимодействии группа ячеек, специализирующихся на одной задаче, работает лучше, чем можно было бы ожидать, исходя из суммы их отдельных вкладов.

Функциональная специализация и устойчивость к окружающей среде

В течение срока службы организма модули могут быть повреждены по разным причинам. Например, один паралог дублированного гена может потерять функцию из-за соматической мутации, а придатки членистоногого могут быть потеряны или повреждены в результате нападения хищника.Если модули сильно дифференцированы, повреждение одного модуля может привести к резкому снижению производительности задачи, для которой он был специализирован, и невозможно надежно поддерживать высокий уровень производительности. Если приспособленность резко снижается, как только организм не может достаточно хорошо выполнять обе задачи, то очевидно, что отбор по устойчивости, то есть надежной способности выполнять обе задачи, не способствует функциональной специализации. Это, например, тот случай, когда выполнение двух задач мультипликативно влияет на приспособленность, т.е.g., когда выполнение одной задачи влияет на выживание, тогда как выполнение другой задачи влияет на воспроизводство. Если выживаемость или воспроизводство резко сокращаются, то же самое верно и в отношении приспособленности.

Только что описанный сценарий — не единственная возможность, по которой выбор по устойчивости может неблагоприятно сказаться на функциональной специализации. На простом примере мы покажем, как отбор по устойчивости может действовать в сценарии, когда пригодность не зависит от надежного выполнения обеих задач.В частности, мы рассматриваем случай, когда два выступления могут компенсировать друг друга в своем влиянии на физическую форму. Математически это означает, что физическая подготовка аддитивно зависит от выполнения двух задач. Для простоты рассмотрим случай двух эквивалентных модулей, которые выходят из строя с одинаковой постоянной вероятностью в единицу времени. Эта вероятность настолько мала, что мы можем пренебречь возможностью повреждения обоих модулей. У всех людей одинаковая продолжительность жизни, которую мы масштабируем до одного.Если мы предположим, что потомство производится непрерывно на протяжении всей жизни и что воспроизводство пропорционально сумме результатов выполнения обеих задач в момент воспроизводства, то ожидаемую приспособленность можно записать как

, где обозначает производительность организма только с одним модулем. неповрежденный, а другой — не функционирующий, и это ожидаемое время, когда модуль будет поврежден. Кривизна среднего ландшафта производительности, ортогонального ограниченному пространству признаков, равна

, где оцениваются все производные.Первый член учитывает время до того, как один из модулей был поврежден, а второй член учитывает время только с одним неповрежденным модулем. Рассмотрим случай, когда рабочие функции достигают насыщения, но в состоянии интактного организма Ур. 6 тем не менее выполняется из-за синергетических эффектов между модулями. Если риск повреждения достаточно высок, так что продолжительность жизни неповрежденного организма достаточно коротка, тогда C i может стать отрицательным и обусловить уравнение. 6 больше не выполняется.

Обсуждение

Мы представляем объединяющую перспективу эволюции функциональной специализации повторяющихся модулей. Такая функциональная специализация, также известная как разделение труда, присутствует в широком диапазоне организационной сложности от молекул до организмов, организованных в колонии. Отличительной особенностью нашей математической структуры является ее универсальность, поскольку она основана на нескольких умеренных предположениях: набор изначально недифференцированных модулей способствует выполнению двух задач, приспособленность увеличивается с увеличением уровня производительности в каждой задаче, а специализация модулей ограничивается компромисс; я.е., модуль с характеристиками, подходящими для одной задачи, может лишь незначительно способствовать другой задаче.

Наши результаты в основном сформулированы в терминах функций, которые сопоставляют характеристики с производительностью, тогда как сопоставление от производительности к фитнесу играет второстепенную роль. Мы считаем этот аспект нашего подхода особенно важным, потому что подробные знания о ландшафте фитнеса, как правило, очень трудно получить или требуют набора дополнительных предположений, тогда как карту от черт к производительности иногда можно измерить напрямую или вывести из механистических соображений.Важное, но также очень естественное предположение, которое мы делаем о фитнесе, заключается в том, что он монотонно увеличивается с производительностью в обеих задачах. Для простоты изложения мы сформулировали наши результаты в терминах пригодности, которая не зависит от плотности и частоты. Если эта независимость не предоставляется, все, что требуется, — это подтвердить с помощью анализа вторжения (49, 50), что точка является аттрактором эволюционной динамики в ограниченном пространстве признаков.

Мы определяем следующие свойства функций производительности, которые способствуют функциональной дифференциации.Во-первых, если модули по-разному предрасположены вносить свой вклад в выполнение задачи из-за их положения в организме, то специализация модулей, по крайней мере частично, всегда предпочтительна путем отбора. Мы называем это явление позиционными эффектами . В отсутствие позиционных эффектов, функциональная специализация избирательно предпочтительна всякий раз, когда условие (уравнение) 6 выполнено. В частности, функциональной специализации способствуют следующие две особенности. ( i ) Функции ускорения производительности : Когда производительность является ускоряющей функцией степени специализации, тогда выигрыш в производительности из-за специализации модуля для одной задачи превышает потерю в производительности из-за специализации другого модуля для другая задача.Как следствие, производительность увеличивается, когда половина модулей специализируется на одной задаче, а остальные модули — на другой. Этот механизм действительно был предложен в качестве движущей силы для дифференцировки зародыша и сомы в Volvox Michod и соавторами (27, 28). ( ii ) Синергетические взаимодействия между модулями : В этом случае производительность организма, состоящего из дифференцированных модулей, превышает производительность, которую можно было бы ожидать на основе суммы отдельных вкладов всех модулей.Этот последний результат также можно сформулировать иначе: функциональная специализация предпочтительна, если производительность организма с недифференцированными модулями ниже, чем можно было бы ожидать на основе суммы отдельных вкладов всех модулей. Другими словами, взаимодействие идентичных модулей, выполняющих одну и ту же задачу, способствует функциональной специализации.

Поскольку наши условия необходимы только для благоприятствования функциональной специализации и, как правило, недостаточны, мы предлагаем использовать противоположную точку зрения: когда ни одно из вышеперечисленных условий не выполняется, нельзя ожидать, что эволюция специализации будет успешной. вызвано естественным отбором.С этой точки зрения отсутствие позиционных эффектов, как, например, у вращательно-симметричных организмов, насыщающих функций производительности и антагонистических взаимодействий между модулями, может предотвратить возникновение разделения труда. В качестве еще одного фактора, который может противодействовать возникновению разделения труда, мы определяем отбор по экологической устойчивости. Мы показываем, что если модули могут быть повреждены, то организмы с дифференцированными модулями могут иметь более низкую производительность при усреднении за время их жизни, чем организмы с недифференцированными модулями.

Учитывая общность нашего подхода, неизбежно, что наши условия только необходимы, но недостаточны для того, чтобы разделение труда развивалось путем естественного отбора. Ограничения на различных уровнях могут помешать появлению дифференцированных модулей даже при наличии позиционных эффектов или если условие Ур. 6 выполнено. Например, наша теория не учитывает затраты на поддержание дифференцированных путей развития. Если такие затраты будут, условия для возникновения разделения труда будут более жесткими.Более того, очевидно, что функциональная специализация может развиваться только в том случае, если может быть нарушена строго положительная корреляция между модулями, которую мы считали наследственным состоянием. В некоторых случаях положительную корреляцию легко нарушить. Пример, который мы рассмотрели, — это эволюционная судьба дублированных генов, которые должны быть полностью некоррелированными. В других случаях независимые изменения между модулями требуют эволюции независимых программ развития, и существуют эмпирические доказательства того, что этот процесс возможен.Например, было показано, что антагонистический отбор коррелированных, последовательно гомологичных признаков может привести к дополнительным изменениям в размере признака (51, 52). Кроме того, недавние исследования картирования QTL показали, что при скрещивании инбредных линий мышей существует значительная генетическая изменчивость для корреляции признаков, так называемая взаимосвязь QTL (53). Следовательно, для количественных признаков легко изменить генетические корреляции (54). Некоторые авторы даже предположили, что сегментированные планы тела успешны именно потому, что они способствуют эволюции независимых путей развития между модулями (55, 56).В заключение нашего обсуждения ограничений отметим, что было высказано предположение, что «эволюцию лучше всего рассматривать как историю, когда организмы находят окольные пути обхода ограничений» (ссылка 57, стр. 282), предполагая, что долгосрочная эволюция действительно может регулироваться условиями, указанными в этой статье.

Представленную здесь теорию лучше всего понимать как формальную основу для анализа конкретных механистических моделей. Результаты, представленные выше, в частности, условие Ур. 6 , предоставляют критерии для анализа большого набора конкретных моделей. Следовательно, эти результаты являются скорее руководством для анализа механистических моделей, чем самой моделью. Чтобы проиллюстрировать эту точку зрения, мы применяем нашу схему к эволюции кодирующей области многофункциональных дублированных генов. Таким образом, мы формализуем вербальную модель, введенную Хьюзом (2, 41), который предполагает, что специализация дублированных генов с множеством функций может быть обусловлена ​​так называемым «бегством от адаптивного конфликта».«Применяя нашу схему, мы идентифицируем кинетику фермента Михаэлиса-Ментен как фактор, действующий против специализации многофункциональных ферментов, кодируемых дублированными генами. Если все же специализация наблюдается, мы прогнозируем, что должны присутствовать и другие силы, поддерживающие специализацию. Кандидатами являются синергетические взаимодействия между генными продуктами, кодируемыми дублированными локусами, или позиционные эффекты из-за различий в регуляторных областях дублированных генов, и обе возможности подробно исследуются в Application: Specialization of Duplicated Genes .В заключение, хотя наша структура является очень общей и основана на нескольких умеренных предположениях, неожиданно конкретные прогнозы появляются при применении к конкретным примерам.

Некоторые существующие модели эволюции разделения труда можно понять в наших рамках. Например, Мичод с соавторами (27, 28) и Гаврилец (31) исследовали эволюцию дифференцировки зародыш-сома в многоклеточных организмах с помощью математических моделей. В недифференцированном многоклеточном организме все клетки способствуют выживанию и воспроизводству — две задачи, которые, вероятно, будут решены.И Мичод, и Гаврилец обнаружили, что дифференциация зародыша и сомы может развиваться, когда кривая компромисса, связывающая выживание с воспроизводством, является выпуклой. Этот вывод связан с нашими результатами следующим образом. Пусть θ обозначает долю энергии, которую клетка выделяет на функции, улучшающие ее выживаемость. Результатом компромисса является тот факт, что такая ячейка может выделить для воспроизводства только оставшуюся часть. Пусть и обозначают выживание и воспроизводство колонии соответственно. Тогда легко показать, что если и F 1 и F 2 являются функциями ускорения, т.е.е., они выпуклые, тогда также кривая, полученная при построении графика F 1 против F 2 для различных значений θ , будет выпуклой. Таким образом, при отсутствии взаимодействий между клетками и позиционных эффектов, результаты Мишода и Гаврилеца обусловлены остающимся фактором, ускоряющим функциональные функции.

В оставшейся части обсуждения мы связываем наши результаты с эволюцией сложности организма. Сложность часто определяют как количество независимых параметров, необходимых для описания морфологии организма (58–61).Согласно этому определению, функциональная специализация явно соответствует увеличению сложности, поскольку однажды для описания фенотипа двух модулей необходимы два параметра вместо одного. Carroll (56) и Wainwright (38) предполагают, что сегментация у многоклеточных животных была предпочтительнее, потому что она более легко позволяет увеличивать сложность и исследовать новые измерения морфопространства.

Неоднократно сообщалось, что сложность организмов на древе жизни положительно коррелирует с размером, в частности с количеством клеток (5, 62) и размером колонии (15, 63).Наша модель показывает, что априорный номер модуля не влияет на силу выбора для функциональной специализации, поскольку условие Ур. 6 не зависит от n . Таким образом, положительное соотношение размер – сложность требует, чтобы размер или номер модуля коррелировали с одним или несколькими факторами, благоприятствующими функциональной специализации. Например, положительная взаимосвязь размера и сложности может быть результатом более высокой устойчивости более крупных организмов (15). Если большие модули менее подвержены повреждениям или если, в случае многих модулей, уменьшается риск того, что все модули, специализированные для определенной задачи, будут повреждены или потеряны, тогда отбор по надежности становится более слабой силой, противодействующей отбору для разделения труда.Более того, кажется возможным, что увеличение размера тела усиливает силу позиционных эффектов, что приводит к увеличению уровня дифференциации. Интересная идея состоит в том, что эволюция функциональной специализации может быть самоусиливающимся процессом: повышение уровней функциональной специализации в одном типе модуля может создавать позиционные эффекты, которые затем способствуют функциональной дифференциации в другом типе модуля. И последнее, но не менее важное: размер корпуса и номер модуля также могут влиять на величину производных, указанных в условном уравнении. 6 , как, например, утверждают Michod и соавторы (28, 29).

В недавней книге об эволюции сложности МакШи и Брэндон (64) утверждают, что увеличение сложности плана тела является предсказанием закона нулевой силы , что означает, что сложность с точки зрения количества дифференцированных частей увеличивается в процессе эволюции. если не применяются особые ограничения. Аргумент состоит в том, что неизбежно возникнут небольшие изменения, ведущие к все большим и большим различиям между частями организма.Здесь мы обсуждаем эту идею в свете нашей модели. Сначала мы замечаем, что перспектива нулевой силы должна учитывать тот факт, что организмы подвергаются отбору, как только происходит наследственная изменчивость и воспроизводство, и оба являются граничными условиями существования организма. Наша модель предполагает, что функциональную специализацию можно понимать с адаптационной точки зрения, то есть с точки зрения максимизации приспособленности. На основе этой точки зрения наша модель предсказывает, что стабильная наследственная дифференциация будет иметь место только в том случае, если производительность как функция признаков удовлетворяет определенным условиям.Если условие Ур. 6 не выполняется, и в отсутствие позиционных эффектов естественный отбор будет активно поддерживать единообразие между модулями независимо от случайной вариации их фенотипа. Таким образом, даже в очень общих условиях, пока отбор действует на части организма и существуют компромиссы в отношении выполнения различных функций, увеличение сложности не является неизбежным. Это может быть одной из причин, почему в мире все еще существуют относительно простые организмы, например, недифференцированные колонии простейших или многоклеточные животные с небольшим количеством внутренних органов или без них.

Приложение: седловые точки ландшафта пригодности

В этом приложении мы выводим условия, при которых функциональная специализация является предпочтительной для случая двух модулей, сначала для эквивалентных модулей, а затем для неэквивалентных модулей. Вывод общего случая модулей n можно найти в SI Text A и B .

Для случая эквивалентных модулей ландшафт пригодности симметричен относительно зеркального отражения по линии, представляющей ограниченное пространство признаков.Таким образом, точка является экстремумом ландшафта пригодности, и ее форма локально вокруг точки может быть описана матрицей Гессе функции приспособленности ρ с записями для и со всеми частными производными, оцененными в. Для эквивалентных модулей. Затем, поскольку матрица Гессе также симметрична, оба диагональных элемента и оба недиагональных элемента равны друг другу, а собственные векторы матрицы Гессе равны и. Предположение, что точка является максимумом в ограниченном пространстве признаков, означает, что собственное значение, соответствующее, отрицательно.Точка является максимумом фитнес-ландшафта, если собственное значение, соответствующее собственному вектору, также отрицательно. И наоборот, точка является седловой точкой ландшафта пригодности, если собственное значение, соответствующее собственному вектору, положительно.

Кривизна ландшафта пригодности в направлении вектора и, следовательно, собственное значение, соответствующее этому вектору, равно

Используя это для эквивалентных модулей,, и, выражение упрощается до левой части условия Eq. 6 .

Для случая, когда модули неэквивалентны, мы вычисляем градиент функции приспособленности в: с

Производная в направлении ограниченного пространства признаков равна, и, поскольку у нас есть at, следует, что

для некоторой положительной константы c . Вставка уравнения. 12a и уравнение. 12b в дает как градиент в точке. Производная в направлении градиента равна

, что приводит к условию Ур. 7 .

Благодарности

Мы благодарим Майкла Коппа, Рика Мичода и двух анонимных рецензентов за комментарии. C.R. и J.H. получил финансирование от Венского фонда науки и технологий (WWTF) в рамках проектов MA07-015 и MA06-01, соответственно, и G.P.W. получил финансирование от Йельского фонда развития науки.

Сноски

  • Авторы: C.R., J.H., and G.P.W. спланированное исследование; C.R. провел исследование; и C.R., J.H. и G.P.W. написал газету.

  • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  • Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. M.D. — приглашенный редактор по приглашению редакционной коллегии.

  • См. Сводку об авторе на стр. 1830.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1110521109/-/DCSupplemental.

Доступно бесплатно в Интернете через опцию открытого доступа PNAS.

Степень биологии | Лучшие университеты

Что такое биология?

Итак, кроме разнообразия, что такое биология ? Основными направлениями, объединяющими все различные дисциплины и субдисциплины предмета, являются: изучение и характеристика живых организмов и исследование науки, лежащей в основе живых существ. Это означает, что большинство курсов биологии в первый год будут включать основные модули, посвященные таким предметам, как теория клеток и молекулярная биология, эволюция, физиология и адаптация, теория генов и гомеостаз.

Получив некоторое базовое представление об основных принципах биологии, вы сможете выбрать область, в которой будете специализироваться. Возможные варианты: анатомия, биофизика, клеточная и молекулярная биология, вычислительная биология, экология и эволюция, экологическая биология, судебная биология, генетика, морская биология, микробиология, молекулярные биологические науки, естественные науки, нейробиология, физиология, зоология и многие другие.

Эти курсы могут предлагаться в качестве факультативов в рамках более широкого курса биологии — хороший вариант для тех, кто еще не уверен, в какой области они хотят сосредоточиться, — или в качестве специальных программ на получение степени.

Чего ожидать от степени по биологии

Как правило, будучи студентом первого курса биологии, вы должны ожидать посещения значительного количества лекций с сопутствующими практическими работами и рецензиями. По таким предметам, как клеточная биология, генетика и эпидемиология, практическая работа, вероятно, будет проводиться в лабораторных условиях, в то время как студенты, изучающие экологию или экологическую биологию, будут выполнять полевые работы.

В последующие годы, по мере того, как вы станете более специализированным, вы, возможно, будете тратить меньше времени на лабораторную работу — или предпочтете почти полностью сосредоточиться на работе в лаборатории.Ближе к концу обучения вам обычно требуется выполнить заключительный исследовательский проект. В некоторых университетах это будет групповая работа, в то время как в других вы можете выбрать отдельные проекты из предварительно одобренного списка.

Таким образом, по мере получения диплома вам следует ожидать, что вы будете проводить большую часть своего времени либо за работой в лаборатории, либо за личными исследованиями — хорошая практика для начала вашей карьеры в области биологии.

Как правило, бакалавриат по биологии длится три или четыре года (в зависимости от страны), при этом некоторые университеты предлагают год за границей или возможность получить опыт работы.Некоторые курсы бакалавриата могут длиться дополнительный год, что позволяет студентам получить высшее образование со степенью магистра вместо бакалавра.

Какую бы область биологии вы ни выбрали, вы должны быть готовы полностью погрузиться в интенсивный курс в сложной и быстро развивающейся предметной области.

Биологические темы

Для тех, кто интересуется биологией, доступно бесчисленное множество специальностей и комбинаций степеней. Чтобы достичь уровня знаний, необходимого для начала карьеры в биологических науках, на каком-то этапе своей академической карьеры — будь то до того, как вы начнете учиться на ученую степень, во время получения первой степени или на уровне аспирантуры — вам нужно будет выбрать область на чем сосредоточиться.Некоторые из основных тем биологии включают:

Биология животных

Также известная как зоология, биология животных — это раздел биологии, который фокусируется на биологических принципах и проблемах, связанных с животными. Вы можете выбрать специализацию в одной области биологии животных для получения всей степени или разделить свое обучение между двумя предметными областями. Одной из специализаций в этой области будет морская и пресноводная биология, которая включает изучение биологии водных организмов, включая управление водной средой и аквакультуру.

Молекулярная биология

Изучение молекулярных основ живых систем, Молекулярная биология стремится понять, на самом базовом уровне, природу и взаимодействие единиц, составляющих живые организмы. Популярная ветвь молекулярной биологии включает изучение ДНК с целью ее секвенирования или мутации, чтобы изучить эффекты и возможности этих процессов.

Специалисты в этой области будут исследовать сложные биологические явления в многоклеточных организмах, изучая организацию и поведение различных клеток и тканей и исследуя функции молекул внутри организма.Вы также можете узнать, как болезнь и современная медицина соотносятся с молекулярной функцией и дисфункцией.

Биология человека

Существует ряд вариантов, которые подпадают под термин « биология человека », включая физиологию, биохимию и клеточную биологию. В анатомии вы изучите состав человеческого тела и то, как оно действует как живой организм.

В нейробиологии вы будете концентрироваться исключительно на нервной системе, часто фокусируясь на мозге, с целью разработки методов лечения как психиатрических, так и неврологических заболеваний и содействия развитию знаний о наиболее сложных и наименее изученных частях человеческого тела. .

Между тем генетика включает исследование взаимосвязей между основными строительными блоками и процессами организма, такими как гены, белки и метаболизм, а также изучение наследственных признаков.

Эволюционная биология

Изучение того, как жизнь стала такой, какая она есть сегодня, эволюционная биология включает в себя все, от изучения организмов на клеточном уровне до изучения целых экосистем. Несмотря на то, что основные принципы в этой области существуют уже давно, есть еще много возможностей для новых открытий и теорий.

Вычислительная биология

Национальный институт здоровья (агентство Министерства здравоохранения США) определяет вычислительной биологии как «Разработка и применение аналитических и теоретических методов данных, математического моделирования и методов компьютерного моделирования для изучения биологических, поведенческих и социальные системы ».

Эта область становится все более важной в последние годы и требует от студентов развития значительных математических и компьютерных наук, во многом подобно междисциплинарной области биоинформатики, которая включает в себя разработку и совершенствование методов хранения, извлечения, организации и анализа биологических данных и разработки программные инструменты для получения полезных биологических знаний.

Карьера в биологии

Ваши возможности в качестве выпускника со степенью биологии во многом будут зависеть от уровня вашей квалификации. Хотя базовые навыки, полученные во время бакалавриата по биологии, можно передать во многие отрасли, многие из наиболее востребованных профессий в области биологии действительно требуют более высокого уровня академического обучения.

Тем не менее, возможности карьерного роста выпускников биологических специальностей, безусловно, не ограничиваются наукой и здравоохранением.Возможные варианты, которые вы можете рассмотреть, включают:

Карьера в области биологии

Немногие предметы так хорошо подходят для исследовательской карьеры , будь то в академических кругах или для частной исследовательской группы или компании. Будучи студентом-биологом, вы разовьете внушительный научный интеллект, который в сочетании с аналитическими навыками, организационными способностями и вниманием к деталям сделает выпускников биологических факультетов подходящими для карьеры ученого-исследователя, биолога или лаборанта в промышленности, здравоохранении или образовании.

В качестве исследователя вы можете обнаружить, что работаете над разработкой новых лекарств, вакцин и форм лечения, исследуя влияние биотоплива на пищевые ресурсы, исследуя, как животные и растения зависят друг от друга, обеспечивая безопасность пищевых продуктов, которые мы производим. потребляют, защищая биоразнообразие планеты, прогнозируя последствия изменения климата — или что-то совсем другое.

Карьера в области науки и коммуникации

Обладая отличными коммуникативными навыками и способностью донести научные концепции до ненаучной аудитории, выпускники биологических факультетов могут найти подходящее место в широком спектре выполняемых должностей, включая пресс-атташе, журналиста, ведущего, учителя, политического деятеля и научного писателя.

Карьера в области научных коммуникаций может включать работу в правительственном учреждении, некоммерческой или благотворительной организации, чтобы помочь повысить осведомленность о текущих научных открытиях с помощью мероприятий, маркетинговых кампаний и образовательных программ. Как научный журналист или редактор, вы можете сочетать свой научный опыт с писательским чутьем, работая для различных типов научных публикаций или журналов.

Некоторые должности в сфере научных коммуникаций требуют формальной аспирантской квалификации, хотя может быть полезно пройти дополнительную подготовку в области журналистики — или для тех, кто поступает в сектор образования, квалификацию преподавателя.

Карьера в медицине

выпускников биологических специальностей также могут перейти на медицинские специальности , хотя для этого обычно требуется не менее четырех лет обучения в аспирантуре. Возможные направления карьеры включают стоматологию, ветеринарию, медицину, сестринское дело и смежные области здравоохранения, такие как физиотерапия, логопедия и советы по питанию. Выпускники биологических специальностей также могут пройти обучение, чтобы стать врачами общей практики или специализированными консультантами.

Юридическая карьера

Есть также возможности для выпускников биологии в юридическом секторе, где могут потребоваться специализированные научные знания.Примеры юридической карьеры для выпускников биологии включают роли в патентовании, где может помочь понимание конкретных научных и технических особенностей. Выпускникам биологических специальностей также может понравиться работа в службах научной поддержки в качестве судебного эксперта в полиции или промышленности, или в разработке политики и консультировании, что включает предоставление рекомендаций правительствам и другим органам.

Другие профессии для выпускников биологических факультетов

В целом, выпускники биологических степеней обнаружат, что их опыт и навыки предоставят им широкий спектр возможностей как в научных, так и в ненаучных областях.В сфере естественных наук к отраслям, требующим выпускников биологических специальностей, относятся сельское хозяйство, биотехнология, экология, генетика, нейробиология, садоводство, наука о продуктах питания, морская биология, сохранение окружающей среды, а также производство документальных фильмов о дикой природе. Те, кто переходит в ненаучные области, могут найти способы применить свои передаваемые наборы навыков к ролям в бухгалтерском учете, финансах, маркетинге, менеджменте и продажах.

Что такое биология? — AnswersToAll

Что такое биология?

1.Акт специализации или состояние специализации. 2. (Наука: биология) Настройка определенного органа для выполнения определенной функции. (биология) структурная адаптация какой-либо части тела к определенной функции; дифференцировка клеток в развивающемся эмбрионе.

Какой пример специализации по биологии?

Другими специализированными клетками у животных являются мышечные клетки, которые обычно имеют веретенообразное клеточное тело, содержащее многочисленные митохондрии.Такая специализация позволяет мышечным клеткам выполнять свои функции во время сокращения и расслабления мышц, чтобы производить движения.

Что такое специализация?

Специализация — это сфокусированная область изучения, привязанная к определенной специальности, с конкретными курсовыми работами, выходящими за рамки основных требований. Специализация — это сфокусированная область обучения, привязанная к конкретной специальности, которая дополняет требования к курсу для этой специальности.

Какова специализация по животным?

Экологическая специализация относится к тому, сколько видов ограничивают себя небольшими нишами в диете или среде обитания в результате эволюционных компромиссов.

Почему биология полезна специализации?

Клеточная специализация важна, потому что клетки, из которых состоят ткани, органы и системы органов организмов, должны иметь разные части или функции в порядке…

В чем преимущество клеточной специализации?

Преимущества: Каждая ячейка специализирована для выполнения своих задач, поэтому: 1. Они могут сосредоточиться на меньшем количестве задач одновременно и выполнять работу более эффективно 2. Поскольку все задачи требуют определенного количества ресурсов и энергии для подготовки, специализированные ячейки экономьте энергию, поскольку они всегда готовы 3.

В чем недостаток клеточной специализации?

В чем недостаток клеточной специализации? Ячейка, которая должна выполнять только одну функцию, может быть намного более эффективной в этой работе. Клетки зависят друг от друга. Если одна группа ячеек не справляется со своей задачей, другие ячейки погибнут.

Почему клетки мозга подвергаются специализации?

Они могут переносить молекулы, метаболизировать питательные вещества и размножаться внутри одной клетки. Многоклеточным организмам требуется много разных типов клеток для выполнения одних и тех же жизненных процессов.Каждый из этих особых типов ячеек имеет разную структуру, которая помогает ему выполнять определенную функцию.

Что вызывает специализацию?

Специализация, наряду с дополнительным понятием разделения труда, возникает, когда врожденное неравенство производственной продукции человека усиливается в зависимости от различных навыков. Человек становится экономически специализированным, когда он сосредотачивает свои производительные усилия на все более узком круге задач.

Что происходит во время клеточной специализации?

Специализация клеток, также известная как дифференциация клеток, — это процесс, с помощью которого общие клетки превращаются в определенные клетки, предназначенные для выполнения определенных задач в организме.Клеточная специализация наиболее важна для развития эмбрионов.

Какие 3 примера специализированных ячеек?

Специализированные клетки в организме

  • Нейроны. Нейроны — это специализированные клетки, передающие сообщения в человеческий мозг.
  • Мышечные клетки. Мышечные клетки делают возможным движение.
  • Сперматозоиды. Специализированные сперматозоиды необходимы для воспроизводства человека.
  • Красные кровяные тельца.
  • Лейкоцит.

Что такое класс дифференцировки клеток 9?

Процесс, при котором меристематические ткани принимают постоянную форму, размер и функцию, известен как дифференциация.Это означает, что клетки меристематических тканей дифференцируются с образованием различных типов постоянных тканей.

Что содержат два типа ячеек?

Клетки бывают двух типов: эукариотические, которые содержат ядро, и прокариотические, которые не содержат. Прокариоты — это одноклеточные организмы, а эукариоты могут быть одноклеточными или многоклеточными.

Какие бывают клетки?

Есть два основных типа клеток: прокариотические клетки и эукариотические клетки.Прокариоты, бактерии и археи — это простые клетки, не имеющие клеточного ядра. У них действительно есть бактериальные микрокомпьютеры. Эукариоты — это сложные клетки с множеством органелл и других структур в клетке.

Каковы 3 функции тромбоцитов?

Тромбоциты выполняют следующие функции:

  • Секретные сосудосуживающие средства, сужающие кровеносные сосуды, вызывая спазмы сосудов в поврежденных кровеносных сосудах.
  • Сформируйте временные пробки с тромбоцитами, чтобы остановить кровотечение.
  • Секретные прокоагулянты (факторы свертывания крови), способствующие свертыванию крови.
  • Растворяет тромбы, когда они больше не нужны.

Борются ли тромбоциты с инфекцией?

Тромбоциты могут связывать и усваивать патогены и выделять микробицидные белки, убивающие определенные бактерии и грибки. Установив межклеточные контакты с лейкоцитами и эндотелиальными клетками, тромбоциты помогают лейкоцитам свертываться, останавливаться и перемещаться.

Является ли тромбоцит клеткой?

Тромбоциты на самом деле не настоящие клетки, а просто циркулирующие фрагменты клеток.Но даже несмотря на то, что тромбоциты являются просто фрагментами клеток, они содержат множество структур, критически важных для остановки кровотечения.

Несут ли тромбоциты ДНК?

Тромбоциты не являются настоящими клетками, а классифицируются как фрагменты клеток, продуцируемые мегакариоцитами. Поскольку у них нет ядра, они не содержат ядерной ДНК. Однако они действительно содержат митохондрии и митохондриальную ДНК, а также фрагменты эндоплазматического ретикулума и гранулы из родительских клеток мегакариоцитов.

Какого цвета тромбоциты?

На окрашенном мазке крови тромбоциты выглядят как темно-пурпурные пятна, примерно 20% диаметра эритроцитов.Мазок используется для исследования тромбоцитов на предмет размера, формы, качественного числа и скопления. У здорового взрослого человека эритроцитов в 10-20 раз больше, чем тромбоцитов.

Почему в организме увеличиваются тромбоциты?

Первичный или эссенциальный тромбоцитоз — Аномальные клетки костного мозга вызывают увеличение тромбоцитов, но причина неизвестна. Вторичный тромбоцитоз — такое же состояние, что и первичный тромбоцитоз, но может быть вызвано текущим состоянием или заболеванием, таким как анемия, рак, воспаление или инфекция.

определение специализации Free Dictionary

Он сказал мне за чаем, что это были дни финансовой специализации. ИСЛАМАБАД: Кумовство и фаворитизм — главные препятствия на пути развития культуры меритократии в стране, как утверждали руководители Открытого университета Аллама Икбал (AIOU). довольно ловко играли с установленными правилами и положениями университета и рекламировали должности таким образом, чтобы гарантировать назначение своих голубоглазых людей.Источники сообщили «Пакистан сегодня», что заявки на вакантные должности на факультете сельскохозяйственных наук были поданы в рекламе, в которой упоминалась простая «специализация» в сельском хозяйстве. Описание: Эта должность предназначена только для местных жителей. Квалификация: степень бакалавра. Специализация: национальность бухгалтера. : Диапазон заработной платы в ОАЭ: 29 050 дирхамов Разработчик DICE упомянул в сообщении на Reddit, что скоро в Community Test Environment (CTE) на ПК появятся различные специализации. Solutions Middle East, поставщик решений ИКТ на Ближнем Востоке и в Африке, объявил, что он получил статус специалиста Citrix после успешного завершения программы специализации Citrix Solutions Advisor.Концепция фокуса с точки зрения бизнес-области, будучи концептуально сильной, является результатом опыта зрелых рынков с высоким уровнем специализации. Специализация Express Collaboration также особо ориентирована на серию Cisco Unified Communications Manager Business Edition. , а также решения для телеприсутствия и видеоконференцсвязи, а также помогает развивать технические возможности партнеров в области планирования, проектирования, внедрения и эксплуатации решений. Хотя потенциальные выгоды от специализации, вероятно, будут многочисленны и широко ожидаются, меньше внимания уделяется потенциальным трудностям и минусы.Специализация HR охватывает управление человеческими ресурсами, укомплектование персоналом и развитие, системы производительности и вознаграждения, трудовое право и международное управление персоналом. Корпорация Mannai достигла специализации Cisco Master Security. «Это признание означает, что Mannai Corporation выполнила требования к обучению и программные предварительные условия для продажи, развертывания и поддержки высокотехнологичных решений и инфраструктуры сетевой безопасности Cisco», — сказал представитель компании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *