“Моя первая работа”

Несколько месяцев назад был флешмоб на эту тему: каких только работ не называли.

Про себя мне рассказать нечего. Зато у моего одноклассника, Олега Б., в бытность его студентом была действительно интересная первая работа: три раза в неделю он спал в Институте космических исследований АН СССР. (Тамошние ученые на нем биотоки мозга изучали и неплохо платили.) Я ужасно завидовал. Как мне хотелось такой работы… Но не заслужил.

И вот, наконец, моя мечта сбылась – сын подрос и нашел первую работу на лето!

У нас в университете есть какой-то философ, который решил разработать курс по европейской философии для американских школьников и даже получил под это грант. Философ решил (совсем как ученые в ИКИ) испытать свой курс на 15-летнем школьнике, и этим избранником стал мой ребенок! За это ему будут прилично платить, что справедливо, так как работа вредная.

Оказалось, философ запросил университетскую школу (где учится его дочка) найти ему подходящий объект, и в качестве морской свинки сына порекоммендовал их учитель истории, большой оригинал (они там пишут сочинения на тему “Ницше и Достоевский” – которую я, например, не потяну).

Интересно, что из этого выйдет…

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Расскажи бабушке

— Есть известное высказывание, которое приписывают Фейнману и много кому еще: если вы не можете за десять минут объяснить своей бабушке, чем вы занимаетесь, скорее всего, вы занимаетесь ерундой. Насколько это высказывание применимо к математике?
— Я бы его ослабил, и тогда оно будет применимо к математике, а в полной форме, конечно, нет. Если предположить, что ваша бабушка закончила хорошую школу и до сих пор помнит, чему ее в этой школе учили, то можно рассказать нечто, что не есть мой собственный результат и даже не есть результат моих учителей, но что есть яркий результат в моей области. Вот рассказать так, чтобы он был понятен, — это я могу. Но все-таки некая база нужна, поскольку даже среди образованного слоя есть люди, которые о математике не знают совсем ничего, даже о школьной; такой «бабушке» уже не расскажешь.

О бубликах, бабушках и корректирующих кодах

***

Пеняют, что плохо народу объясняю. Непонятно и неправильно. Это от того, что мне не повезло с бабушкой. За десять минут объяснить ей ничего не было возможно: допрос с пристрастием продолжался часа два и включал экзаменовку по смежным дисциплинам, после чего бабушка приносила мне несколько книг и списочек задач на усвоение материала. Занимался я ерундой по опредлению, равно как и родители, о чем бабушка заявляла без стеснения. Сожаления о наших загубленных жизнях, впрочем, она не выражала, потому что так мы хотя бы не приносили вреда. Будучи электрохимиком-инженером, она делала исключение только для Лавуазье и Менделеева, и то с оговорками. “Объяснить бабушке” – хаха. В Бруклине и не такое бывает… Будь у меня фейнмановская бабушка…

***

Всвязи с трансгендорно-сортирными разборками прочел в газете душевный стон барышни-тире-мужчины, добившейся допуска в заветный туалет. Оказалось в кабинках нет корзинок для тампонов! Ждет, пока туалет не опустеет и бежит с пакетиком к мусорной корзине. Хотела бы по такому случаю на пару дней раз в месяц обратно, но теперь, когда все поднято на идейную высоту…

У меня на работе тоже уже объявлена победа. Корзинок нет и не будет.

***

Незадолго до исторического события у нас была другая победа светлых сил: по требованию женсовета в здании устроли специальную комнату для лактации недалеко от моего кабинета. Готовили в строжайшей тайне две недели. Заделали кирпичeм окно, установили бронированную дверь (мы думали, секретную комнату сооружают). Сняли номер с двери – как в танковой академии. А через три месяца – это.

Эх, рассказать бы бабушке… У нее был неисчерпаемый запас историй про революционное питерское студенчество времен ее молодости, но я слушал бабушку невнимательно, полагая, что Провидение милосердно избавит меня от подобных наблюдений. Но от судьбы не уйдешь…

Слушать надо было побольше, а рассказывать поменьше.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Разумный дизайн. 2

Платон учил, что высоко в небесных сферах обитает рыба идеальная, вечная и совершенная, а наша земная щука – ее несовершенное подобие. Изучение щуки полезно существу разумному лишь постольку, поскольку приближает к рыбе идеальной, остальное же – забава и суемудрие.

Истинно так, и не надо быть сократиком, чтобы в этом убедиться. Существует ограниченное число принципиально разных способов достижения плавучести в воде. Неважно, как возникла рыба, и что она собою представляет; не тонет рыба потому, что использует один из таких способов. Способы эти определяются законами мира; конкретное решение будет разумным уже потому, что другим быть не может.

***

Платонический ход рассуждения применим и к органической жизни в целом.

Я предложил на прошлой неделе гипотетичекий эксперимент: конструкцию жизни de novo. “Еда” на входе, “фекалии” – на выходе. Цель – ну, например, убыстрение достижения термодинамического равновесия сглаживанием энтропийных градиентов. Предложенное решение – линейный полимер с ограниченным набором функциональных групп (это самое простое решение). Учитывая местные условия, все функционирует в воде. Это упрощает задачу, т.к. позволяет использовать гидролиз связей. Очень удобно.

Далее начинается логика задачи. Почему, например, мономеры такого полимера д.б. хиральными? Потому, что глупо располагать функциональные группы симметрично, независимо от нужды, чтобы избегать хиральных центров. Если начинать соединять такие мономеры как попало, невозможно получить воспроизводимую форму, а узнавание молекул и катализ ее требует. Значит, необходим стереоконтроль на всех этапах сборки. Вот и вся загадка хиральности в природе. Или: почему таких мономеров столько-то? Во-первых, они должны обеспечить столько-то химических функций (каких и сколько можно обсуждать, но 10-15 – минимальный набор). Во-вторых, их должно быть достаточно для того, чтобы полимер свернулся уникальным образом. Если полимер слишком короткий или набор мономеров слишком мал, этого не произойдет, будет путаница. Все это накладывает ограничения на передачу информации – ее с необходимостью будет много (полимер длинный и их много). Естественный вопрос: можем ли мы использовать для ее хранения и обработки те же полимеры, какими мы собираемся устроить метаболизм? Ответ – нет, что бы там не говорили сторонники РНК мира. Это негодное решение.

Химические реакции никогда не идут с 100% выходом. Полимеры-катализаторы будут постепенно деградировать. Если хранить в них информацию, она будет изменяться. Требования к долгосрочному хранению, считыванию и копированию (большого количества) информации и требования метаболической активности слишком разные. Даже в компъютерах функции памяти и обработки разнесены. Их соединение неразумно. Даже если мы начнем с одинаковой структуры, она начнет изменяться в двух противоположных направлениях, потому что так лучше. Одно приведет к оптимизации стабильности, другое – к оптимизации реактивности. Начальная точка значения не имеет, а конечный результат предопределен. Можно продумать, каковы требования к идеальному носителю информации, составить их список. После этого поглядеть на ДНК. Это один из вариантов удовлетворения требований. Он не единственный, но таких способов (с точки зрения общей структуры) не так уж много. Например, рудиментарный способ коррекции ошибок должен существовать с самого начала, следуя из структуры. Ошибка копирования должна быть не больше 1е-4 с самого начала.

В таком духе можно пройти по всем компонентам. Там, где взору ученого представляется тайна, конструктор видит целесообразность. Конечно, есть множество возможностей при каждом выборе, но возможности эти сродни плавучести: выбор есть, но он конечен, хотя и велик.

Может быть, гипотетический слепой часовщик собирает все подряд, да что толку: работает только то, что заранее одобрил разумный дизайнер с его небесным чертежом. Общие принципы конструирования клетки настолько же определены характером нашего мира, сколько плавучесть рыбы. Хаотический перебор возможностей (а этого никто и не предлагает) все равно ведет к разумному дизайну. Другой не работает.

Контрпримером к сему заключению любят приводить разные нерациональности в природе. Я никогда не мог понять, что они должны доказывать.

В любом человеческом творении можно найти недочеты; это не свидетельствует о неразумности их творца. Напротив, многие недочеты рациональны (если сделать “вечную иглу для примуса”, новые иглы перестанут покупать). Я могу пенять на отсутствие у нас аэробного кишечника (у термитов он имеется – потому интересно было читать комментарии о том, что это, во-первых, невозможно, а во-вторых, не имеет значения). Но у насекомых есть трахеи; воздуховодные трубки можно подвести к стенкам кишечника. Я не представляю, как достичь подобного у позвоночного без радикального изменения конструкции. Да, это было бы замечательное приспособление, но как из точки А попасть в точку Б? Без продуманного плана на сотню-другую миллионов лет с такими жалобами лучше не спешить, как заметил один иностранец на Патриарших прудах.

Кстати, разум говорит и о том, что платонический взгляд на происхождение жизни неминуемо победит. Всем до чертиков надоели пустые гадания о том, как “сама собою” неизвестно где и как возникла органическая жизнь. Мы не узнаем, что было миллиарды лет назад. Найти другой пример в окрестностях шансов мало, да и не увидим мы, конечно, происхождения и этой другой жизни: вместо одной неразрешимой загадки появятся две. Узнать, что такое жизнь, как она появляется и с чем ее едят, мы можем одним способом: сделать ее самим de novo. Поскольку иначе, чем изпользуя разум, мы сделать это не можем, результат заранее предопределен: это будет разумный дизайн. Hадо и о будущем побеспокоиться: через пол-миллиарда лет планета перестанет быть обитаемой, а превращение других планет в комфортабельное для нас место занимает время.

А если кого-то от этого трясет, то это их проблемы. Могут гордиться чистотой философских взглядов и мешать поварешкою первобытный бульон до посинения.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Фекалии и разумный дизайн

Вопрос задали: “Человеческие фекалии источают сложные запахи. Зачем?”

***

Пусть у нас есть органическая жизнь на планете Х. Для нее нужен источник энергии. Какие-то вещества будут этим источником (“еда”), какие-то – конечным продуктом метаболизма (“фекалии”). Извлечение энергии из фекалий возможно, но не для всякого метаболизма. Это м.б. неразумно, т.к. в рамках химического процесса требует больше энергозатрат, чем ее в продукте содержится доступной энергии. Даже если конечным источником еды будет, скажем, свет, его надо превратить в химическую форму, и тогда сразу возникает возможность использовать эту уже готовую форму в виде “еды”, что мы, собственно, и делаем.

Как организовать метаболизм? Например так: взять полимер и навешать на него функциональные группы. Такие полимеры можно производить универсальным способом, делать из них структуры, катализаторы и т. п. Групп надо взять на все случаи жизни, прежде всего кислот и оснований. Основания могут быть алифатическими или ароматическими. Берем и те и другие. Как получить последние? Делаем пятиатомное ароматическое кольцо, засовываем туда азот. Больше атомов азота – больше основность и больше способность образовывать связь с ионами металлов. Это хорошо: многие реакции легче катализировать металлоорганическими комплексами, нужны лиганды. Но и плохо: не всегда ведь именно этого надо. Поэтому ароматических оснований нужно как минимум два: сильное и слабое.

Ароматическое основание надо связать с полимером (через кольцо). Такая связь очень прочная, и если ее разбить, можно получить много энергии (из “еды”). Значит, ее надо разбить прежде, чем отправить в “фекалии”. С сильным основанием это может выйти себе дороже : свободное основание будет связываться с ионами металлов. Зато более слабое основание можно безнаказанно отщепить. Разбивать ароматические связи дальше – накладное занятие, требует внешний источник энергии.

***

Это были общие рассуждения в мире чистого разума. Переведем их в наш подлунный мир. Многофункциональные полимеры мы называем белками. Ароматических оснований действительно два: триптофан (с одним азотом в пятиатомном кольце) и гистидин (имидазол с двумя азотами). Гистидин – лиганд в огромном количестве металлопротеинов (гемоглобин, например), он же используется как переносчик протонов. Чтобы триптофан не был слишком основным (для этого ведь есть гистидин, аргинин, и т. д.) добавлено еще одно ароматическое кольцо, что добавляет гидрофобности. Из этого можно делать десятки разных соединений – или засунуть триптофан в гидрофобные карманы (чтобы были гидрофобные взаимодействия с молекулами) или каталитические центры. Полезная штука.

Индол в триптофане связан с пептидной цепочкой, и разбивание этой связи – отличный источник энергии. У некоторых из анаэробных бактерий в нашем кишечнике есть триптофаназа, которая делает именно это: превращает триптофан в индол + пировиноградную кислоту. Это восстановительное деаминирование; у аэробов же другой способ избавится от триптофана (окислительный). Триптофаназа не работает в окислительной среде, это изобретение анаэробных бактерий.

***

Теперь начинается чертовщина.

С химической точки зрения, наше пищеварение – безумие. Мы живем на планете, в атмосфере которой 20% кислорода, мы им дышим. Дышим = используем кислород как окислитель для производства энергии из “еды”. Безумие заключается в том, что это окисление происходит у нас в тканях, а вовсе не там, куда “еда” сперва попадает. Попадает же она туда, где условия ровно те, которые существовали миллиарды лет тому назад, когда кислорода на Земле не было. Там царствует анаэробная микробная жизнь, которой мы делегировали пищеварение. Вся наша роль в том, чтобы слегка пощепить белки и всосать то, что легче всего всосать. Остальное делают симбиотические бактерии. Мы делимся с ними “едой”, они делятся с нами метаболитами, и на этом основан наш симбиоз. Проблема в том, что анаэробная ферментация очень неэффективна, и для нас от такого симбиоза мало проку. Аэробное пищеварение было бы куда более эффективно. По всем законам, Б-жеским и человеческим, от такого союза давно пора отказаться. Но поди от него откажись…

Почему так вышло? Животные начинались в воде. Кислорода в ней мало, еле хватает на дыхание. Использовать его еще и на пищеварение – расточительно, поневоле приходится использовать анаэробное пищеварение. Но это когда было-то… С тех пор мы уж 300,000,000 лет на суше, где кислорода завались, а пищеварение с тех пор не изменилось. Да и как оно может измениться? Наши симбионты в этом не заинтересованы. Если мы попробуем изменить ситуацию, они нас убьют, так как для них мы просто источник “еды” для анаэробной ферментации, и более никакой ценности не представляем. Мы от них полностью зависим, а они могут себе и другой источник еды найти. Поэтому изменить ситуацию теперь может только чудо. Смысла в таком пищеварении мало, но по историческим причинам избавиться от установленного порядка себе дороже. За радость побегать по травке на солнышке приходится платить сотрудничеством с мафиозной компанией внутри.

***

Обратно в царство разума: если бы у нас было аэробное пищеварение, то триптофан бы окислялся в нелетучие соединения, как это и происходит в нашем теле. Но при анаэробном пищеварении это, увы, невозможно: нет источника энергии; остается восстановительное деаминирование с летучим индолом в качестве продукта. Гистидин так метаболизировать ни-ни: кольцо надо разбить, чтоб имидазол не связывался с чем попало. Его превращают имидазолон и расщепляют на глутамат и формамид. Энергии из этого мало, но жизнь дороже. А от индола вреда мало. Можно выкинуть в “фекалии”. Анаэробными реакциями из него энергию не извлечь; теперь очередь аэробных бактерий – уже снаружи. Вот, если бы они жили у нас внутри… Но об этом можно только мечтать. Да и кто знает: будут ли те, другие, с нами делиться? С этих разбойников хоть какой-то толк. Черт, которого знаешь, лучше, чем черт, которого не знаешь, ведь так?

***

Фекалии пахнут индолом и его производным – скатолом. Анаэробный рэкет, который мы себе навязали миллиард лет тому назад, дурно пахнет – удивительно ли, что его продукт пахнет не лучше?

Затем фекалии пахнут? Чтоб мы помнили об этом и мотали себе на ус. Одного раза, по-моему, достаточно.

Posted in Uncategorized | Tagged | Leave a comment

Почему почки клейкие

Обещал написать про клейкие почки.

Предложенные комментаторами догадки – о защите от насекомых (“молоденькие веточки, пожираемые тлями”). Дальнейшая полемика сводилась к тому, насколько эффективна такая мера: много ли насекомых ранней весной и т. д. Этим разговор напоминал там же предложенные гипотезы про соленые огурцы в стеклянных банках. Возможность того, что не банки были придуманы под огурцы, а наоборот, не рассматривалась в принципе, хотя она столь же разумна и допустима, как ее противоположность; именно эта неучтенная возможность подтверждается исторически. Если “научный метод” и существует, то он состоит в том, чтобы не исключать заранее то, что логически допустимо. Если рассматривать лишь одно возможное объяснение, поневоле под него начинаешь подгонять факты, как бы они плохо под него не ложились.

Зачем нужны клейкие почки, я, конечно, не знаю, но знаю другое, более важное: таких ответов м.б. много, и логика этих ответов м.б. разной.

Например, молчаливо предполагается, что “клей” отпугивает насекомых. Между тем, прополис состоит из переваренных смол, которые пчелы собирают с весенних почек; он им необходим для сооружения и дезинфекции гнезд. Нет ничего невозможного в предположении, что одно из назначений смол – дать возможность опылителям построить гнезда неподалеку от дерева. Функция м.б. в привлечении насекомых, а не в их отпугивании.

Другая возможность: смолы предназначены не столько для весенних насекомых, сколько для зимних зверей, обгладывающих веточки. Классический пример тут зайки и арктическая береза. Почки содержат высокую концентрацию тритерпена PA (papyriferic acid) – ингибитора дегидрогеназы янтарной кислоты
https://en.wikipedia.org/wiki/Succinate_dehydrogenase
в митохондриях кишечника заек.

Комплекс-II окисляет янтарную кислоту в фумаровую в цикле Кребса; PA блокирует связывание одной из субъединиц комплекса с убихиноном (который восстанавливается в ходе реакции). Используется то обстоятельство, что растительные митохондрии используют комплекс-II, который лишь наполовину гомологичен этому комплексу у животных, бактерий и грибов. Как это работает, обнаружили только недавно
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22116690
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10886-009-9702-9
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19838755

По этой теории почки клейкие для того, чтобы вызывать понос у голодных, холодных заек. Про противных тлей подумали все, хотя у бедняжек считанные дни для сосания почек. Про заек, у которых имеется вся осень, зима и ранняя весна, чтобы употребить веточки, как-то не подумали. По-человечески я это понимаю: тлей не жалко, а заек жалко. Но у деревьев нет сердца: им что тли, что зайки, все едино. Тут уместно вспомнить, что когда зайки грызут эти веточки, то терпены из смол попадают в воздух, и по этому запаху заек могут обнаружить другие зверюшки, которым тоже хочется кушать. Веточки они не употребляют, а зайчиков – с удовольствием.

Наконец, есть другая возможность, которая меня увлекла, когда я предложил вопрос: когда лопаются почки, их смолистые чехлы падают под дерево. Возможно, что одна из функций “клея” проявляется на этой стадии. Чехлы “склеиваются” и потому не уносятся дождевой водой далеко, а попадают в почву под дерево или куст. Тепрепены в смоле мешают потере азота из почвы (см. стр. 252
http://priede.bf.lu.lv/grozs/AuguFiziologijas/Augu_resursu_biologija/gramatas/Plant%20Resins.pdf
Идея в том, чтобы ингибировать редуктазы почвенных бактерий, которые могут превратить связанный азот в аммоний; газ теряется из почвы в атмосферу. Насыщая почву терпенами, растение препятствует потере азота из ближнего окружения.

В книжке приводится еще одна возможность: насыщение почвы терпенами способствует лесным пожарам. Старым деревьям не нужна конкуренция.

Ответ не один. Функций клея в почках может быть много, и эти функции могут быть разными сегодня и Х миллионов лет тому назад. Кроме более очевидных таких функций, есть менее очевидные, а есть совсем не очевидные, которые и могут оказаться основными. Про огурцы в стеклянных банках еще не поздно навести исторические справки (которым можно верить, а можно не верить) и убедиться самому, что наиболее очевидные ответы – неверные. Для клейких почек эта возможность отсутствует. Любое приспособление постепенно становится многофункциональным. Первоначальная функция м.б. давно заброшенной; кроме того, она может не существовать.

Резонно спросить: какой же тогда смысл задавать подобные вопросы? Предыдущий параграф – он и про этот вопрос…

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Про огурцы и стеклянные банки

…Машина несется по дороге, мелькают городки. Какие пышные названия! Сиракузы, Помпеи, Батавия, Варшава, Каледония, Ватерлоо, Женева, Москва, чудная маленькая Москва, где в аптеке подают завтрак номер два: горячие блины; облитые кленовым соком; где к обеду полагаются сладкие соленые огурцы; где в кино показывают картину из жизни бандитов, – чисто американская Москва.
http://lib.ru/ILFPETROV/amerika.txt_with-big-pictures.html

Ильф и Петров написали “Одноэтажную Америку” в 1935-м году. По их словам типично американские “сладкие соленые огурцы”
https://en.wikipedia.org/wiki/Pickled_cucumber#Bread_and_butteur
не просто распространены, а полностью вытеснили традиционные соленые огурцы. Такие “сладкие соленые огурцы” огурцы в 50-х станут основой макдональдсовского рецепта. Примечательно то, что эти огурцы начали победное шествие по Америке только в середине 20-х годов. Редко увидишь столь революционную смену предпочтений.

…Bread and Butter Pickles originated with an Omar and Cora Fanning in Illinois. They used a recipe which had been in Omar’s family for a few generations, so it may have been a known recipe in their area. Omar and Cora, though, commercialized the pickle with the “Bread and Butter” name in the early 1920s, applying for a trademark on the logo for the pickles in 1923. Bread and Butter Pickles became quickly popular in the 1920s, alternately being marketed as “old-fashioned” and “the latest thing.” Other brands such as “Home Garden” elbowed their way onto the market as early as 1925. In the early part of the 20th century Cora and Omar Fanning of Streator, IL found themselves short on cash. What they had going for them, however, was a reliable crop of cucumbers and Mrs. Fanning’s great recipe for sweet & sour pickle chips. Mrs. Fanning worked out an agreement with a local grocer, who gave her groceries — including bread ‘n butter — in exchange for the pickles. The name stuck, and has been used by many companies … Although Mrs. Fanning’s pickles began in the Midwest, they are not widely distributed there, but are more readily found in the Eastern, Southern and Western states.” http://www.cooksinfo.com/edible.nsf/pages/breadandbutterpickles

Так вот: в Стреторе, штат Иллинойс, откуда родом эти огурцы, находился крупнейший в Америке завод по производству стеклотары ( = Through the 20th century Streator was known as the “Glass Container Capital of the World.”)
https://en.wikipedia.org/wiki/Streator,_Illinois#Glass_manufacturing

Завод искал как сбыть стеклотару. Они уцепились за местный рецепт кисло-сладких огурцов, которые готовят прямо в стеклянных банках, и нашли производителей. Местные фермеры были в восторге, т.к. туда годятся огурцы любых размеров и форм (их режут на ломтики). До этого огурцы в стеклянные банки никто не закатывал, их продавали на развес из бочек и горшков. Такие огурцы (редкая дрянь, как справедливо написано в книге) сразу полюбились амерканскому общепиту, который работает и в холод и в жару; эти огурцы ничто не берет. Так американцы подсели на “сладкие соленые огурцы” в стеклянных банках. Только потом в продаже появились “традиционные” соленые огурцы в тех же банках. Власик начал продажу своих (мичиганских) огурцов в 1937-м году; компания выросла только после войны.

Мои любимые огурцы (местные иллинойские Claussen) так и продавались на развес до 70-х годов. Они требовали охлаждения, которого не было тогда в супермаркетах. В 70-х владельцы решили их продавать в упаковке. Они сначала выбрали пластик. Однако, оказалось, что такие банки плохо покупали. Хотя к предыдущему посту оставили немало замечаний и остроумный соображений (почему стеклотара предпочтительна), реальная причина была иной. Никто, включая меня, не догадался.

Стекло хорошо проводит тепло, и когда берешь стеклянную банку в руку, она холодная и сыроватая на ощупь (из-за быстрой конденсации воды). С пластиком такого чувства нет, и покупатели предпочитали стекло; огурцы казались непривычно теплыми, что было подозрительно. Об этом я нашел упоминание тут
https://books.google.com/books?id=iZQC6pn2jHgC&pg=PA433

Оказывается, известная история.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Не троньте его кругов

Economist Removed from American Airlines Flight for Doing Math

Придется теперь в уме…

Posted in Uncategorized | Leave a comment