Воспроизводит: Недопустимое название — Викисловарь

Рафаэль Хакимов: «Современная сотовая связь воспроизводит структуру кочевников»

«Исторический путь татар» казанского ученого. Часть 15-я

Научный руководитель Института истории им. Ш. Марджани Рафаэль Хакимов написал книгу «Исторический путь татар: перипетии судьбы». В ней казанский историк рассматривает некоторые аспекты отношения к татарам в различных источниках. «Реальное время» продолжает публикацию отрывков из этого сочинения.

Структура общества

Западная культура всегда строилась на жесткой вертикали. В Европе это привело к созданию «идеальной» иерархической структуры в лице иезуитской организации Игнатия Лойолы. В его философии любой нижестоящий должен был относиться к вышестоящему как к самому Господу. Такая философия породила высокомерное отношение к кочевой культуре, проигравшей якобы исторический спор иерархическим структурам.

Игнатий Лойола

Однако «вертикальная» парадигма не работает в случае описания кочевой цивилизации, которая, хотя и не отвергает вождей, беков, ханов, тем не менее свою жизнедеятельность строит по «горизонтали». В кочевом обществе нет «крепостной» привязанности к земле. У кочевников также нет крепостных стен.

В системе организации управления кочевым хозяйством основную роль играет не вертикальная структура, а система родов и кланов. Кочевое общество объединяло народы без жесткой иерархии, наподобие пчелиных сот, скрепленных каркасом весьма общих законов и норм.

Конечно, в татарской армии существовала иерархия с жесткой дисциплиной, войска делились на десятки, сотни, тысячи и десятки тысяч, но выдвижение на военные должности зависело от личной доблести воина, оно не носило сословный характер, как в Европе. Как говорил Чингисхан, тот, кто может командовать десятью воинами, сможет управлять и сотней, кто может возглавить сотню, тому можно доверить командование тысячью. В принципе на высокую должность мог претендовать любой, независимо от происхождения. Например, Джебе из простого воина дослужился до звания темника (командующего армией).

В новейшее время началась критика иерархии как управленческой структуры. Белинский в письме Гоголю писал: «Церковь же явилась иерархией, стало быть поборницею неравенства, льстецом власти, врагом и гонительницею братства между людьми, — чем и продолжает быть до сих пор».

В. Белинский и Н. Гоголь. Картина кисти художника Б. Лебедева

Вертикальные структуры доминировали вплоть до XXI века. В наше время стали возвращаться горизонтальные структуры. Они в ряде случаев оказались более эффективными. Так, например, современная сотовая связь воспроизводит структуру кочевников.

Успешные компании мира соединяют преимущества обеих структур. Таким образом достижения кочевой культуры в организации и управлении возвращаются в нашу жизнь.

«Машина войны»

Любое государство имеет «машину войны», но в отличие от европейских обществ, для кочевников сам образ жизни стал подготовкой к войне. Государство «оседлого» образца может иметь полицию, администрацию, механизм подавления и эксплуатации, но машину войны в виде армии оно покупает или создает за счет налогов, а кочевник с рождения учится сражаться в конном строю, вначале во время облавной охоты, а затем и в настоящих битвах.

«Машина войны» не создается только для войны, грабежа и насилия, она служит и для обороны, а также поддержания порядка в государстве. Война не была самоцелью. Кочевники не были дикими разбойниками, как утверждают некоторые западные историки, они могли обходиться без грабежа и сбора дани. Даже если грабежи составляли важную часть обогащения государства, то и в этом случае надо было иметь первоначальный ресурс в виде воинов, оружия или средств для приобретения оружия. Без этого контроль над торговыми путями был невозможен. Значит, нужны были рудники для добычи металла, а также кузнецы и обученные воины, владеющие современным оружием.

Теория, объявляющая степняков разбойниками, жившими за счет грабежа, не учитывает одного фактора — прежде, чем начать грабить, надо было вооружить людей, посадить в седло и научить сражаться с армиями оседлых народов, а порой и брать крепости. Грабеж не объясняет ни экономические, ни политические процессы.

Экипировка и хозяйство

В жизни кочевника важную роль играли колесница, телега, арба. На телегах перевозили не только скарб, но и юрты. Большие юрты ставили на телеги. Их тащили волы. Целый народ мог перемещаться по степи, параллельно занимаясь хозяйством. Город на колесах со всеми функциями — понятие непривычное для европейцев.

Юрта только на первый взгляд кажется примитивной, а по сути дела с точки зрения архитектуры, она на редкость совершенна. Благодаря своей круглой форме юрта хорошо сохраняет тепло. Ее нередко сооружали из двух куполов. Воздушная прокладка между ними служила изоляцией и от холода, и от жары. Юрты быстро собирали женщины, разжигали в центре огонь и готовили пищу, которая находилась вместе с ними в обозе в виде живых баранов.

Гильом Рубрук писал: «Обязанность женщин состоит в том, чтобы править повозками, ставить на них жилища и снимать их, доить коров, делать масло и курт, приготовлять шкуры и сшивать их, а сшивают они их ниткой из жил. Именно они разделяют жилы на тонкие нитки, сплетают их в одну длинную нить. Они шьют также сандалии, башмаки и другое платье… Они делают также войлок и покрывают дома. Кроме того, женщины участвуют в выпасе овец и коз».

Юрты были вместительными и хорошо вентилировались, поскольку наверху имели отверстие, куда уходил дым и оттуда же поступал свет. Ханские юрты вмещали до пятисот гостей, их верх покрывали золотом, так что юрта была видна издалека. По одной из версий Золотая Орда получила свое название по ханской юрте.

Продолжение следует

Рафаэль Хакимов, использованы иллюстрации из книги «Исторический путь татар: перипетии судьбы»

ОбществоИсторияКультура БашкортостанТатарстан Хакимов Рафаэль СибгатовичИнститут истории им. Ш.Марджани АН РТ

Фонтан «Чаша олимпийского огня» воспроизводит восемь музыкальных композиций

В настоящее время на фонтане «Чаша Олимпийского огня» в Олимпийском парке Сочи воспроизводятся восемь музыкальных композиций классиков отечественной и зарубежной музыки, а также песни советских лет, специально записанных к 70-летию Великой Победы.

«Для создания водных светомузыкальных шоу на фонтане установлено более 240 мини-пушек, 6 гипер-пушек, система водяного тумана, 12 роботов с веерными гребцами, тысячи стробоскопов и цветовых прожекторов, создающих эффектную и динамичную подсветку струй фонтана высота которых доходит до 50 метров», — сказал генеральный директор ОАО «Центр «Омега» Валерий Данченко.

Чаша Олимпийского огня расположена на монументальном сооружении (стеле) и олицетворяет собой образ персонажа русских сказок – Жар-птицы. Крыльями птица охватывает круглый бассейн, в котором устроен светомузыкальный фонтан мирового уровня. Уникальное водно-зрелищное оборудование, часть которого никогда в мире до этого не применялась, и произвольное программирование фонтана позволят создать незабываемое шоу и явиться украшением Олимпийского парка.

В масштабе внутреннего пространства всего Олимпийского парка «Чаша Олимпийского огня» занимает почетное место. Динамичная, более чем сорокаметровая стела, расположенная вдоль центральной оси главного стадиона «Фишт» и Крытого конькобежного центра «Адлер-Арена», является доминантой центральной спортивной площади.

Объем «Чаши Олимпийского огня» функционально предназначен для сопровожденияводных светомузыкальных шоу. Входы в сооружение располагаются с южной стороны. Через них обеспечивается доступ в технический этаж, в зоны размещения вентиляционного и электротехнического оборудования и в центральную часть тела птицы.

Внутри объекта все зоны функционируют, не пересекаясь и не нарушая рабочего ритма. Все процессы работы фонтана «Чаша Олимпийского огня» автоматизированы. Созданная система автоматизации предназначена для управления технологическим оборудованием фонтана, мониторинга технического состояния оборудования, диспетчеризации протекающих процессов.

Время работы фонтана на июнь с 20-00 до 21-00.(с понедельника по воскресенье)

В субботу время работы фонтана зависит от времени выступления артистов на Центральной площади Олимпийского парка.

Не воспроизводит видео только звук. Что делать?

Мы описали шаг за шагом процесс «Как исправить ошибку воспроизведения » Первое что можжет вам помочь это сброс настроеек. Следуя инструкциям, приведенным в этом руководстве, вы сможете мгновенно восстановить настройки проигрывателя VLC по умолчанию. Вот что вам нужно сделать:

Войдите на компьютер, используя учетную запись, в которой вы испытываете проблему при использовании VLC Player. Инициализируйте проигрыватель VLC, дважды щелкнув его значок или открыв любой аудио- или видеофайл в приложении. После открытия перейдите в меню « Инструменты» из строки меню. Из отображенного списка перейдите в « Настройки» .
В открывшемся окне « Установки» в нижней части правой панели (независимо от категории, выбранной на левой панели) нажмите кнопку « Сброс настроек». В появившемся окне подтверждения нажмите OK, чтобы продолжить. По завершении закройте программу VLC Player, чтобы изменения вступили в силу. Откройте любой видео или аудио файл VLC Player, чтобы проверить измененные настройки. Если проблема не устранена, перезагрузите компьютер и повторите попытку.

Отключить аппаратное декодирование видео в VLC

В этом процессе исправления проблемы первое, что вам нужно сделать, это проверить, в чем заключается проблема: ваш MP4 поврежден или ваш VLC является виновником. Не беспокойтесь, это не легкая задача! Сначала воспроизведите видео MP4 на других медиапроигрывателях, а также воспроизведите другое видео MP4 на проигрывателе VLC.

Еще одна причина, по которой VLC не воспроизводит MP4, может заключаться в том, что ваше аппаратное декодирование плеера не может обрабатывать эффекты рендеринга. Кажется, в вашем видео слишком много дорожек субтитров, а используемая видеокарта не способна ускорить видео. Лучшее решение этой проблемы — отключить опцию аппаратного декодирования видео на VLC. Ниже приведены шаги, чтобы сделать это:

Откройте VLC player и перейдите в Инструменты -> Настройки . Затем в левом нижнем углу окна нажмите « Показать настройки» и нажмите кнопку « ВСЕ». Здесь все опции будут отображаться сейчас. Здесь перейдите к Input / Codecs -> Video Codecs -> FFmpeg. Здесь отключите опцию « Аппаратное декодирование ». После этого вы можете закрыть VLC и снова открыть его. Затем просто попробуйте воспроизвести ваше видео MP4 и проверьте, работает ли это. Если это не поможет, попробуйте следующий вариант.

Предыдущие версии:

Это может быть вам интересно

Если видео не воспроизводится на мобильном устройстве – Справочный центр Stepik

Видео не воспроизводятся на мобильном устройстве? При попытке просмотра происходит постоянная буферизация? Ниже вы найдете информацию о том, как устранить наиболее распространенные неполадки.

Перезагрузите устройство

Перезагрузка помогает устранить неполадки, возникающие из-за недостаточного объема памяти или работы других приложений.

Очистите кэш браузера и удалите файлы cookie

Устройство Android

1. Откройте браузер, используемый по умолчанию, и перейдите в раздел Меню.
2. Нажмите Личные данные.
3. Выберите Очистить кэш и нажмите OK.
4. Выберите Очистить все данные cookie и нажмите OK.

Устройство iOS

1. На главном экране нажмите «Параметры» > Safari».
2. Нажмите Очистить файлы cookie.
3. Нажмите Очистить кэш.

Инструкции по очистке кэша и файлов cookie на мобильных устройствах с другими ОС см. в руководстве пользователя соответствующего устройства.

Воспользуйтесь другим браузером

Если браузер, используемый по умолчанию, не воспроизводит видео, установите другой браузер для мобильных устройств, например Google Chrome.

Подключитесь к другой сети

Если вы подключены к сети 3G/4G и видео воспроизвести не удается, попробуйте подключиться к сети Wi-Fi. Если при подключении к сети Wi-Fi видео воспроизводятся нормально, обратитесь к провайдеру и узнайте, нет ли сбоев в обслуживании в вашем районе.

Проверьте наличие системных обновлений

Для оптимальной работы устройства необходимо своевременно устанавливать системные обновления. На устройстве Android выберите Настройки > О телефоне > Обновление системы и нажмите Проверить. На устройстве iOS выберите Параметры > Общие > Обновление ПО.

Если вы попробовали всё вышеперечисленное, но это не помогло

Если неполадку устранить не удалось, оставьте сообщение нашей службе поддержки. Чтобы быстрее получить ответ, укажите в сообщении следующую информацию о вашей проблеме:

1. Версия ОС и модель мобильного устройства
2. В каких курсах проявляется проблема (во всех или только в некоторых)
3. Проявляется ли проблема, если в настройках включить пункт «Открывать в системном плеере» / «Open in an external player»?
4. Проявляется ли проблема с видео в описании курса или только в шагах
5. Появляются ли файлы с видео во вкладке Профиль->Загрузки при кешировании таких видео
6. Открываются ли видео через браузер

«С конца 1920-х у нас не воспроизводит себя ни одно женское поколение» | Мнения

Анатолий Вишневский. Фото: wikipedia.org

Повышение рождаемости стало идеей фикс российского руководства и Русской православной церкви – вот и в послании Федеральному собранию Владимир Путин очень много говорил об успехах в стимулировании рождаемости и обещал новые меры поддержки. О том, почему это неверная цель и неэффективные стимулы, о том, чего на самом деле не хватает в российской демографической политике, Андрей Синицын поговорил с Анатолием Вишневским, директором Института демографии НИУ ВШЭ.

– 2019 год заканчивался сообщениями о рекордной естественной убыли населения в России. Это же не новость?

– Конечно, не новость, это естественное развитие событий. И к 2024 году (хотя это и запланировано в майском указе президента 2018 года) обеспечить естественный прирост нереально. Не потому что у нас низкая или высокая рождаемость, а потому что снижается число женщин – следствие спада числа рождений 20 лет назад. Это вопрос арифметики.

– То есть и через пять лет цикл не сдвинется? Все равно будет мало рожающих женщин?

– Конечно. Рожать сейчас должны женщины, которые появились на свет в 1990-е годы. Самая низкая рождаемость у нас была в 1999-м, 20 лет назад. И в 2024-м будет все еще мало женщин. Сейчас роды сдвинулись к более поздним возрастам: от 25 до 35 лет примерно. То есть в 2024-м в наиболее активный родительский возраст войдет поколение родившихся в 1999-м. Даже если бы удалось повысить рождаемость в расчете на одну женщину (что не получается пока) – это будет повышение, допустим, на одну десятую, что принципиально не изменит ситуацию. Убыль может быть чуть меньше или чуть больше, но это будет убыль. Тем более что на этот период приходится старение поколений, родившихся после войны – самых многочисленных. Сейчас это пожилые люди, которые будут уходить. Число смертей увеличится.

– А в нулевые были какие-то скачки рождаемости? В каком году можно ждать небольшого прироста? Когда 25-летних женщин будет много?

– В нулевые и начале десятых рождалось больше детей, но не намного. Недостаточно, чтобы говорить о переломе. А сейчас их число снова снижается.

По всем опросам, предпочитаемое число детей в семье – двое. Это, видимо, некая объективная величина. С точки зрения воспроизводства населения, важно не сколько детей родилось, а сколько из них выжило. Если, в среднем, на двоих родителей выживают двое из рожденных детей, население не растет – но и не сокращается. Историки-демографы обнаруживают, что, число выживающих детей на одну женщину было близко к двум всегда – со времен неолита и до наших дней. Поэтому население мира на протяжении всей истории если росло (оно не всегда росло), то очень медленно.

В Minecraft энтузиасты воспроизводят мир Средиземья с Властелина колец

Энтузиасты из ArdaCraft показали новый трейлер своего многолетнего проекта. Их команда занимается детальным воспроизведением в Minecraft мира Средиземья с «Властелина колец».

Наверное, поклонники Minecraft часто встречались с различными проектами по мотивам «Властелина колец». Правда, команда ArdaCraft решила не размениваться на известные сооружения или места Средиземья, потому что они решили воспроизвести сразу всю эту вселенную.

Интересно Игрок потратил 3 года на строительство мегаполиса в Minecraft – удивительные фото

Энтузиасты из ArdaCraft начали переносить вселенную Толкина в Minecraft еще в 2014 году. За это время у команды уже получилось воспроизвести значительную часть этого мира. Двигаться они начали с запада на восток, как и главные герои книг Толкина. Поэтому пока у энтузиастов получилось воспроизвести большинство локаций из первых двух фильмов трилогии «Властелин колец». Например, уже можно увидеть Хоббитон, Эдорас, Ривенделл, а также много других достопримечательностей.

Правда, даже за столько лет у энтузиастов получилось завершить их проект только на 31%. Они сами отмечают, что впереди еще не один год работы над этим проектом, поэтому все желающие могут помочь команде ArdaCraft в воспроизведении Средиземья. Для этого надо лишь заполнить специальную форму на официальном форуме.

Представители команды ArdaCraft также отмечают, что ориентируются именно на книги известного английского писателя. Также они создали более 8 тысяч уникальных блоков с различными текстурами для своей вселенной. Для этого они используют специальный мод под названием Conquest Reforged. Все работы энтузиасты проводят на собственном сервере, а также уже успели использовать 570 миллиардов блоков.

В новом трейлере они показали результаты работы за последнее время. Стоит отметить, что детальность и масштаб этих работ впечатляет. Наверное, в таком Средиземье нужно будет потратить не один час, чтобы повторить маршрут Фродо и компании. Конечно, если не заблудиться и знать, что Мордор это налево.

Видео очень понравилось геймерам, а его уже успело посмотреть более 20 тысяч пользователей. Самое интересное, что прогуляться и насладиться просторами Средиземья можно уже сейчас. Для этого нужно лишь загрузить некоторые модификации и ознакомиться с подробной инструкцией по этой ссылке.

Трейлер проекта по воспроизведению Средиземья в Minecraft – видео

Первый комплексный проект повторного применения воссоздан по BIM-технологии

В BIM-системе Renga разработана комплексная информационная модель здания Дворца бракосочетаний по экономически эффективному проекту повторного применения. В модели проработаны разделы АР, КР, ИОС.

В рамках сотрудничества с консорциумом «Кодекс» (разработчик справочных систем «Техэксперт») Renga Software создала BIM-модель Дворца бракосочетаний в г. Боброве Воронежской области. Это далеко не первый проект, включенный в государственный реестр проектов повторного применения, который компания воспроизводит в отечественной программе Renga для справочной системы «Техэксперт» с целью популяризации BIM-проектирования. Но впервые при работе над информационной моделью проекта повторного применения удалось разработать комплексную модель, содержащую в себе архитектурные и конструктивные решения, инженерное оборудование и внутренние сети здания.

Данную информационную модель вместе с чертежами проектировщики смогут применять как по её прямому назначению в качестве проекта повторного применения, так и для изучения способов совместного проектирования по технологии информационного моделирования разных проектных разделов в Renga.

Информационная модель Дворца бракосочетаний создавалась по исходной проектной документации, в которой было указано, что проект соответствует стадии проектирования «П». Но в ходе работы выяснилось, что некоторые конструктивные решения были проработаны в соответствии с рабочей документацией.

Для ускорения процесса моделирования объекта три специалиста вели одновременную работу над моделью посредством Renga Collaboration Server. Совместная работа позволила проектировщикам всего за три месяца проработать не только архитектурные и конструктивные решения в проекте, но и системы водоснабжения, водоотведения, вентиляции, отопления, электроснабжения объекта.

Инженерные сети в проекте

На основании информационной модели специалисты оформили чертежи и спецификации. Они полностью соответствуют проектной документации из реестра проектов повторного применения.

Стоит отметить, что в информационной модели исправлены пересечения и наложения решений разных проектных разделов, обнаруженные в исходной проектной документации и допустимые к исправлению без нарушения целостности проекта. Остальные коллизии воссозданы без исправлений.

Для улучшения восприятия технических и архитектурных решений проекта в программе Twinmotion подготовлена визуализация BIM-модели.

Информационная модель уже размещена на сайте компании Renga Software и доступна для скачивания вместе с проектной документацией на портале «Техэксперт».

Определение репродукции по Merriam-Webster

повторно производить | \ ˌRē-prə-ˈdüs , -ˈDyüs \

воспроизведенный; размножение; воспроизводит

переходный глагол

: для повторного производства: например,

а : производить (новых особей того же вида) половым или асексуальным путем.

б : , чтобы снова или снова существовать воспроизводить воду из пара

c : для точного подражания звуковые эффекты могут воспроизводить звук грома

d : представить снова

е : для создания представления (например, изображения или копии) воспроизвести лицо на холсте ж : мысленно возродить : отзыв

грамм : для перевода (записи) в звук

определение воспроизводит по The Free Dictionary

«Что!» — сказал поэт, — вы ожидаете, что я воспроизведу все стихотворение по памяти? »Если бы мы могли в этом году точно воспроизвести в вашем случае условия, которые существовали в прошлом году, то физиологически очевидно, что мы должны прийти к точному тот же результат. Каким бы ни был его внешний вид, его поэзия не дает нам на это никаких указаний, поскольку они полны тонкого мистицизма и почти невозможно воспроизвести на английском языке. Гражданская власть, правильно организованная и проявленная, способна распространить свою силу на очень большую территорию. степень; и может в какой-то мере воспроизводить себя в каждой части великой империи посредством разумного расположения подчиненных институтов. Моей целью была литература, а не жизнь, и воспроизводить это было моей радостью и моей гордостью. меня охватило сонливое ощущение; но, не закрыв глаза, я попытался воспроизвести третье измерение, и особенно процесс, посредством которого куб создается посредством движения квадрата.«Теперь их бисексуальность позволяет им воспроизводить себя по образцу настоящих растений, но в остальном они мало что продвинулись за все время своего существования. Длинные линии темно-красной глины украшали стены персонажами, которые стремились воспроизвести формы Людей и змей, последние, конечно, лучше подражали, чем первые. Он пытался воспроизвести некоторые из маленьких жуков, которые копошились на страницах его книг. Он сказал, что ему нужна библиотека, с помощью которой они могли бы воспроизводить чудеса мира. двадцатый век в каменном веке, и если количество имеет значение, я получил это для него.Этот прекрасный миниатюрный мир был в точности похож на те «рельефные карты», которые точно воспроизводят природу, с градуированными высотами, впадинами и другими деталями в уменьшенном масштабе, а также с камнями, деревьями, озерами и т. Д., Окрашенными в естественный цвет. Клэр изучал изгибы этих губ так много раз, что мог с легкостью воспроизвести их мысленно: и теперь, когда они снова столкнулись с ним, облаченные в цвет и жизнь, они послали АУРУ на его плоть, ветерок по его нервам, который почти произвел угрызения совести; и на самом деле вызвал каким-то таинственным физиологическим процессом прозаическое чихание.

методов воспроизведения | Безграничная биология

Способы воспроизведения

Размножение животных необходимо для выживания вида; это может происходить либо бесполым, либо половым путем.

Цели обучения

Опишите воспроизводство животных

Основные выводы

Ключевые точки

• Репродукция (или продолжение рода) — это биологический процесс, посредством которого новое «потомство» производится от своих «родителей».
• Бесполое размножение дает генетически идентичные организмы, потому что один человек размножается без другого.
• При половом размножении генетический материал двух особей одного вида комбинируется, чтобы произвести генетически различное потомство; это обеспечивает смешение генофонда видов.
• Организмы, которые размножаются путем бесполого размножения, имеют тенденцию к экспоненциальному росту и зависят от мутаций для изменения ДНК, в то время как те, которые размножаются половым путем, дают меньшее количество потомков, но имеют большую генетическую изменчивость.

Ключевые термины

• воспроизводство : биологическое производство новых особей
• клон : живой организм, полученный бесполым путем от одного предка, которому он генетически идентичен

Размножение животных

Репродукция (или размножение) — это биологический процесс, посредством которого новое «потомство» (отдельные организмы) производится от их «родителей». «Фундаментальной чертой всей известной жизни является то, что каждый отдельный организм существует в результате размножения.Самое главное, размножение необходимо для выживания вида. Известные способы размножения в целом можно разделить на два основных типа: половое и бесполое.

При бесполом размножении особь может размножаться без участия другой особи этого вида. Деление бактериальной клетки на две дочерние клетки — пример бесполого размножения. Этот тип воспроизводства производит генетически идентичные организмы (клоны), тогда как при половом размножении генетический материал двух особей объединяется, чтобы произвести потомство, которое генетически отличается от своих родителей.

Во время полового размножения мужская гамета (сперма) может быть помещена внутрь тела самки для внутреннего оплодотворения, или сперма и яйцеклетки могут быть выпущены в окружающую среду для внешнего оплодотворения. Люди являются примером первого, а морские коньки — вторым. После брачного танца самка морского конька откладывает яйца в брюшной мешок самца морского конька, где они оплодотворяются. Яйца вылупляются, и потомство в течение нескольких недель развивается в сумке.

Половое размножение морских коньков : Самки морских коньков откладывают яйца для размножения, которые затем оплодотворяются самцами. В отличие от почти всех других животных, самец морского конька затем вынашивает детенышей до рождения.

Бесполое и половое размножение

Количество организмов, размножающихся бесполым путем, увеличивается в геометрической прогрессии. Однако, поскольку они полагаются на мутации для изменения своей ДНК, все представители этого вида имеют схожие уязвимости.Организмы, которые размножаются половым путем, дают меньшее количество потомков, но большое количество вариаций в их генах делает их менее восприимчивыми к болезням.

Многие организмы могут размножаться как половым, так и бесполым путем. Тля, слизистая плесень, морские анемоны и некоторые виды морских звезд являются примерами видов животных, обладающих этой способностью. Когда факторы окружающей среды благоприятны, бесполое размножение используется для использования подходящих условий для выживания, таких как изобилие пищи, адекватное жилье, благоприятный климат, болезни, оптимальный pH или правильное сочетание других требований к образу жизни.Популяции этих организмов экспоненциально увеличиваются за счет стратегий бесполого размножения, чтобы в полной мере использовать богатые ресурсы снабжения. Когда источники пищи истощаются, климат становится враждебным или индивидуальное выживание подвергается опасности из-за некоторых других неблагоприятных изменений в условиях жизни, эти организмы переключаются на половые формы воспроизводства.

Половое размножение обеспечивает смешение генофонда видов. Изменения, обнаруженные у потомства при половом размножении, позволяют некоторым особям лучше приспособиться к выживанию и обеспечивают механизм селективной адаптации.Кроме того, половое размножение обычно приводит к формированию стадии жизни, способной выдержать условия, угрожающие потомству бесполого родителя. Таким образом, семена, споры, яйца, куколки, цисты или другие «зимующие» стадии полового размножения обеспечивают выживание в неблагоприятные времена, поскольку организм может «переждать» неблагоприятные ситуации, пока не произойдет возврат к пригодности.

Типы полового и бесполого размножения

Бесполое и половое размножение, два метода воспроизводства животных, дают потомство, которое является клонированным или генетически уникальным.

Цели обучения

Обсудить методы полового и бесполого размножения

Основные выводы

Ключевые точки

• Бесполое размножение включает деление, почкование, фрагментацию и партеногенез, в то время как половое размножение достигается за счет комбинации репродуктивных клеток двух особей.
• Способность вида к размножению посредством фрагментации зависит от размера части, которая отламывается, в то время как при бинарном делении особь отделяется и образует двух особей одинакового размера.
• Почкование может привести к появлению совершенно новой взрослой особи, которая формируется отдельно от исходного тела или может оставаться прикрепленной к исходному телу.
• Наблюдаемый у беспозвоночных и некоторых позвоночных, партеногенез дает потомство, которое может быть гаплоидным или диплоидным.
• Половое размножение, производство потомства с новой комбинацией генов, также может включать гермафродитизм, при котором организм может самооплодотворяться или спариваться с другим особью того же вида.

Ключевые термины

• бинарное деление : процесс, при котором клетка делится бесполым путем с образованием двух дочерних клеток
• гермафродитизм : наличие половых органов обоих полов
• партеногенез : форма бесполого размножения, при которой рост и развитие эмбрионов происходят без оплодотворения

Способы размножения: бесполое и половое

Бесполое размножение

Бесполое размножение дает потомство, которое генетически идентично родителю, потому что все потомки являются клонами первоначального родителя. Этот тип воспроизводства встречается у прокариотических микроорганизмов (бактерий) и у некоторых эукариотических одноклеточных и многоклеточных организмов. Животные могут размножаться бесполым путем путем деления, почкования, фрагментации или партеногенеза.

Деление

Деление, также называемое бинарным делением, происходит у прокариотических микроорганизмов и у некоторых беспозвоночных, многоклеточных организмов. После периода роста организм разделяется на два отдельных организма. Некоторые одноклеточные эукариотические организмы подвергаются бинарному делению путем митоза.У других организмов часть особи отделяется, образуя вторую особь. Этот процесс происходит, например, у многих астероидных иглокожих через расщепление центрального диска. Некоторые морские анемоны и некоторые коралловые полипы также размножаются путем деления.

Деление : Коралловые полипы размножаются бесполым путем делением, когда организм разделяется на два отдельных организма.

Бутонирование

Почкование — это форма бесполого размножения, которая возникает в результате разрастания части клетки или области тела, приводящей к отделению от исходного организма на двух особей.Почкование обычно происходит у некоторых беспозвоночных животных, таких как кораллы и гидры. У гидр образуется почка, которая развивается во взрослую особь, которая отрывается от основного тела; тогда как у кораллов бутон не отделяется, а размножается как часть новой колонии.

Бутонирование : Гидры размножаются бесполым путем посредством бутонизации, при этом образуется почка, которая развивается во взрослую особь и отделяется от основного тела.

Фрагментация

Фрагментация — это разделение тела на две части с последующей регенерацией.Если животное способно к фрагментации и часть достаточно велика, отдельная особь вырастет заново.

Многие морские звезды размножаются бесполым путем путем фрагментации. Например, если рука отдельной морской звезды сломана, она возродит новую морскую звезду. Известно, что рыбаки пытались убить морских звезд, поедающих их моллюсков или устриц, разрезая их пополам и бросая обратно в океан. К несчастью для рабочих, каждая из этих двух частей может регенерировать новую половину, в результате чего вдвое больше морских звезд охотятся на устриц и моллюсков.Фрагментация также наблюдается у кольчатых червей, турбеллярий и пористых водорослей.

Фрагментация : Морские звезды могут воспроизводиться путем фрагментации. Большая рука, фрагмент другой морской звезды, превращается в новую личность.

Обратите внимание, что при фрагментации обычно наблюдается заметная разница в размере особей, тогда как при делении образуются две особи примерно одинакового размера.

Партеногенез

Партеногенез — это форма бесполого размножения, при которой яйцеклетка развивается в полноценную особь без оплодотворения.Полученное потомство может быть гаплоидным или диплоидным, в зависимости от процесса и вида. Партеногенез происходит у беспозвоночных, таких как водяные блохи, коловратки, тли, палочники, некоторые муравьи, осы и пчелы. Пчелы используют партеногенез для производства гаплоидных самцов (трутней) и диплоидных самок (рабочих). Если яйцо оплодотворяется, получается матка. Пчелиная матка контролирует воспроизводство пчел в улье, чтобы регулировать тип производимой пчелы.

Некоторые позвоночные животные, такие как рептилии, земноводные и рыбы, также размножаются посредством партеногенеза.Хотя партеногенез чаще встречается у растений, он наблюдается у видов животных, которые были разделены по полу в наземных или морских зоопарках. Два дракона Комодо, капотоголовая акула и черноперая акула дали партеногенное потомство, когда самки были изолированы от самцов.

Половое размножение

Половое размножение — это сочетание (обычно гаплоидных или имеющих один набор непарных хромосом) репродуктивных клеток двух особей с образованием третьего (обычно диплоидного или имеющего пару хромосом каждого типа) уникального потомства. Половое размножение дает потомство с новыми комбинациями генов. Это может быть адаптивным преимуществом в нестабильных или непредсказуемых средах. Как люди, мы привыкли думать о животных как о двух разных полах, мужском и женском, определяемых при зачатии. Однако в животном мире существует множество вариаций на эту тему.

Гермафродитизм

Гермафродитизм встречается у животных, у которых одна особь имеет как мужские, так и женские репродуктивные части. Беспозвоночные, такие как дождевые черви, слизни, ленточные черви и улитки, часто бывают гермафродитами.Гермафродиты могут самооплодотворяться или спариваться с другими представителями своего вида, оплодотворяя друг друга и производя потомство. Самооплодотворение часто встречается у животных с ограниченной подвижностью или неподвижных, таких как ракушки и моллюски.

Определение пола

Определение пола у животных может регулироваться наличием хромосом или влиянием фактора окружающей среды.

Цели обучения

Различать разные способы определения пола потомства животными

Основные выводы

Ключевые точки

• Млекопитающие, птицы и некоторые другие виды животных зависят от гетерозиготных или гомозиготных комбинаций хромосом для определения пола.
• Прохладные или теплые температуры влияют на определение пола у таких видов, как крокодилы и черепахи.
• Некоторые виды, например устрицы, способны менять пол несколько раз в течение своей жизни.

Ключевые термины

• protandry : состояние, при котором организм начинает жизнь как мужчина, а затем превращается в женщину
• протогиния : состояние, при котором организм начинает жизнь как женщина, а затем превращается в мужчину
• гомозиготный : организма, в котором обе копии данного гена имеют один и тот же аллель
• гетерозиготный : организм, имеющий два разных аллеля данного гена

Определение пола

Пол млекопитающих определяется генетически по наличию X- и Y-хромосом. Гомозиготные по X (XX) особи — самки, а гетерозиготные (XY) — самцы. Наличие Y-хромосомы вызывает развитие мужских характеристик, а ее отсутствие приводит к женским характеристикам. Система XY также встречается у некоторых насекомых и растений.

Определение пола : Наличие хромосом X и Y является одним из факторов, ответственных за определение пола у млекопитающих, причем самцы являются гетерозиготным полом. У птиц Z и W хромосомы определяют пол, а самки являются гетерозиготным полом.

Определение пола птиц зависит от наличия Z- и W-хромосом. Гомозиготный по Z (ZZ) приводит к самцу, а гетерозиготный (ZW) — к самке. W, по-видимому, важен для определения пола человека, как и Y-хромосома у млекопитающих. Некоторые рыбы, ракообразные, насекомые (например, бабочки и моль) и рептилии используют эту систему.

Пол некоторых видов определяется не генетикой, а некоторыми аспектами окружающей среды. Например, определение пола у некоторых крокодилов и черепах часто зависит от температуры в критические периоды развития яиц.Это называется определением пола по окружающей среде или, более конкретно, определением пола в зависимости от температуры. У многих черепах при более низких температурах во время инкубации яиц появляются самцы, а при более высоких температурах — самки. У некоторых крокодилов при умеренных температурах рождаются самцы, в то время как при теплой и прохладной температуре рождаются самки. У некоторых видов пол зависит как от генетики, так и от температуры.

Особи некоторых видов меняют пол в течение жизни, попеременно то самец, то самец.Если особь в первую очередь женщина, ее называют протогиния или «первая женщина»; если это прежде всего самец, его называют протандрием или «первым самцом». Например, устрицы рождаются самцами, растут, становятся самками и откладывают яйца; некоторые виды устриц меняют пол несколько раз.

границ | Повторный запуск, повтор, воспроизведение, повторное использование, воспроизведение: преобразование кода в научный вклад

Введение (R

⁰ )

Воспроизводимость — краеугольный камень науки. Если экспериментальный результат не может быть повторно получен независимой стороной, он в лучшем случае становится просто наблюдением, которое может вдохновить на дальнейшие исследования (Месиров, 2010; Open Science Collaboration, 2015).В последние годы вопросам репликации уделяется повышенное внимание, при этом особое внимание уделяется медицине и психологии (Iqbal et al., 2016). Можно было бы подумать, что вычислительные исследования в основном будут ограждены от таких проблем, поскольку компьютерная программа точно описывает то, что она делает, и легко передается другим исследователям без изменений.

Но именно потому, что легко поверить в то, что если программа запускается один раз и дает ожидаемые результаты, она будет работать вечно, важные шаги по преобразованию рабочего кода в значимый научный вклад предпринимаются редко (Schwab et al., 2000; Sandve et al., 2013; Коллберг и Пробстинг, 2016). Вычислительные исследования страдают от проблем репликации, отчасти потому, что они кажутся им непостижимыми. В отличие от производственного программного обеспечения, которое предоставляет услуги, ориентированные на практический результат, научный код мотивируется проверкой гипотезы. Хотя в некоторых случаях производственное программное обеспечение и научный код неотличимы друг от друга, причины, по которым они были созданы, различны и, следовательно, являются критериями для оценки их успеха.Программа может потерпеть неудачу как научный вклад по разным причинам по разным причинам. Заимствуя термины, введенные Гоблом (2016), для того чтобы программа способствовала развитию науки, она должна быть повторно запускаемой (R ¹ ), воспроизводимой (R ² ), воспроизводимой (R ³ ), многоразовой (R ⁴ ) и тиражируемые (R ⁵ ). Давайте проиллюстрируем это на небольшом примере, случайном блуждании (Hughes, 1995), написанном на Python:

В приведенном выше коде random.функция выбора случайным образом возвращает +1 или -1. Инструкция «for i in xrange (10):» выполняет следующие три строки с отступом десять раз. При выполнении эта программа отобразит:

Что может пойти не так с такой простой программой?

Ну…

Повторно запускаемый (R

¹ )

Вы когда-нибудь пытались повторно запустить программу, написанную несколько лет назад? Часто это может быть очень сложно. Отчасти проблема заключается в том, что технологии развиваются быстрыми темпами, и вы не можете заранее знать, как будут развиваться система, программное обеспечение и библиотеки, от которых зависит ваша программа.Поскольку вы написали код, возможно, вы переустановили или обновили свою операционную систему. Установленные компилятор, интерпретатор или набор библиотек могли быть заменены более новыми версиями. Вы можете столкнуться с загадочными проблемами совместимости библиотек — полностью ортогональными для ваших ближайших исследовательских целей — чтобы снова выполнить код , который отлично работал до . Чтобы было ясно, невозможно написать код, ориентированный на будущее, и все усилия могут быть заблокированы малейшим изменением одной из зависимостей.В то же время модернизация неконтролируемого кода десятилетней давности может оказаться трудным и дорогостоящим мероприятием — и рискованным, поскольку каждое изменение может повлиять на семантику программы. Вместо того, чтобы пытаться предсказать будущее или кропотливо стирать пыль со старого кода, зачастую более простым решением является воссоздание старой среды выполнения. Однако, чтобы это произошло, зависимости с точки зрения систем, программного обеспечения и библиотек должны быть достаточно ясными.

Повторно запускаемый код — это код, который можно запускать снова, когда это необходимо, и, в частности, более одного раза, который требовался для получения результатов.Важно отметить, что возможность повторного запуска кода не является внутренним свойством. Скорее, это зависит от контекста и становится все сложнее с возрастом кода. Следовательно, чтобы повторно запускаться и оставаться повторно запускаемым на компьютерах других исследователей, повторно запускаемый код должен описывать — с достаточным количеством деталей, чтобы их можно было воссоздать — среду выполнения, в которой он является исполняемым. Как показали Collberg и Proebsting (2016), это далеко не очевидно или просто.

В нашем случае версия R ⁰ нашего крошечного ходунка, кажется, подразумевает, что подойдет любая версия Python.Это не так: он использует инструкцию print и оператор xrange, специфичные для Python 2. Инструкция print , доступная в Python 2 (версия, которая все еще широко используется; поддержка планируется прекратить в 2020 г.), устарел в Python 3 (впервые выпущен в 2008 году, почти десять лет назад) в пользу функции print , в то время как оператор xrange был заменен оператором диапазона в Python 3. Чтобы попытаться защитить код в будущем немного, мы могли бы также нацеливаться на Python 3, как это сделано в версии R ¹ .Между прочим, он остается совместимым с Python 2. Но какая бы версия ни была выбрана, решающим шагом здесь является ее документирование.

Повторяемый (R

² )

Код работает и дает ожидаемые результаты. Следующий шаг — убедиться, что вы можете производить один и тот же результат при последовательных запусках вашей программы. Другими словами, следующий шаг — сделать вашу программу детерминированной, выдав воспроизводимых результатов . Повторяемость очень важна. Если запуск программы дает особенно загадочный результат, повторяемость позволяет вам тщательно изучить любой шаг выполнения программы, повторно запустив его снова с посторонними отпечатками или внутри отладчика.Повторяемость также полезна для доказательства того, что программа действительно дала опубликованные результаты. Повторяемость не всегда возможна или проста (Diethelm, 2012; Courtès and Wurmus, 2015). Но для последовательных и детерминированно параллельных программ (Hines, and Carnevale, 2008; Collange et al. , 2015), не зависящих от аналоговых входов, часто сводится к управлению инициализацией генераторов псевдослучайных чисел (ГСЧ).

Для нашей программы это означает установку начального числа случайного модуля.Мы также можем захотеть сохранить вывод программы в файл, чтобы мы могли легко проверить, что последовательные запуски действительно дают один и тот же результат: наблюдение за различиями ненадежно и требует много времени, и поэтому не будет выполняться систематически.

Закладку семян следует производить осторожно. Использование 439 в качестве начального числа в предыдущей программе привело бы к десяти последовательным +1 шагам, которые, хотя и являлись совершенно допустимым случайным блужданием, поддались грубой неверной интерпретации общей динамики алгоритма.Проверка того, что качественные аспекты результатов и сделанные выводы не связаны с конкретной инициализацией псевдослучайного генератора, является неотъемлемой частью любого научного начинания в области вычислительной науки; Обычно это делается путем многократного повторения моделирования с разными начальными числами.

Воспроизводимый (R

³ )

Код R ² кажется достаточно хорошим, но он скрывает несколько проблем, которые обнаруживаются при попытке воспроизвести результаты .Результат считается воспроизводимым , если другой исследователь может взять исходный код и входные данные, выполнить их и повторно получить тот же результат (Peng et al., 2006). Как объяснили Донохо и др. (2009), научная практика должна ожидать, что ошибок являются повсеместными и, следовательно, устойчивы к ним. Обеспечение воспроизводимости — фундаментальный шаг к этому: он предоставляет другим исследователям средства для проверки того, что код действительно дает опубликованные результаты, и для тщательного изучения процедур, которые он использовал для их получения.Как показали Меснард и Барба (2017), воспроизводимость затруднена.

Например, программа R ² не всегда дает одни и те же результаты. Благодаря повторяемости он будет давать те же результаты при повторных выполнениях. Но это не обязательно будет происходить в разных средах выполнения. Причину следует искать в изменении, которое произошло в генераторе псевдослучайных чисел между Python 3.2 и Python 3.3. Выполненный с Python 2.7–3.2, код будет генерировать последовательность −1, 0, 1, 0, −1, −2, −1, 0, −1, −2.Но с Python 3.3–3.6 он будет выдавать −1, −2, −1, −2, −1, 0, 1, 2, 1, 0. В будущих версиях языка это все еще может измениться. Для версии R ³ мы отказываемся от использования функции random.choice в пользу функции random.uniform, поведение которой одинаково во всех версиях Python 2.7–3.6.

Поскольку любая зависимость программы — от самой базовой, от самого языка — может изменять свое поведение от одной версии к другой, исполняемость (R ¹ ) и детерминизм (R ² ) необходимы, но недостаточны для воспроизводимость.Также должна быть указана точная среда выполнения, используемая для получения результатов, а не самый широкий набор сред, в которых можно эффективно выполнять код. Другими словами, утверждения типа «результаты были получены с помощью CPython 3.6.1» более ценны в научном контексте, чем «программа работает с Python 3.x и выше». С увеличением сложности вычислительных стеков получение и решение того, что является подходящим (архитектура ЦП? Версия операционной системы? Порядок байтов?), Может оказаться нетривиальным.Хорошее эмпирическое правило — включать больше информации, чем необходимо, а не недостаточно, и некоторую, а не ничего.

Запись среды выполнения — это только первый шаг. Программа R ² использует случайное начальное число, но не отслеживает его, за исключением кода. Если код изменится после получения результатов, кто-то, кому была предоставлена ​​последняя версия кода, не сможет узнать, какое начальное число использовалось для получения результатов, и ему потребуется перебрать все возможные случайные начальные числа, что является невыполнимой задачей в упражняться.

Вот почему файлы результатов должны сопровождаться своим контекстом, то есть исчерпывающим списком используемых параметров, а также точным описанием среды выполнения, как в коде R ³ . Сам код является частью этого контекста: версия кода должна быть записана. Разные версии кода часто дают разные результаты или разные цифры. В идеале все результаты должны быть получены из одной (и последней) версии кода.Но для длительных или дорогостоящих вычислений это может оказаться невозможным. В этом случае файлы результатов должны содержать версию кода, которая использовалась для его создания. Эту информацию можно получить из программного обеспечения для контроля версий. Это также позволяет, если некоторые ошибки обнаружены и исправлены после получения некоторых результатов, определить, какие из них следует пересчитать. В R ³ код записывает версию git и предотвращает выполнение, если репозиторий содержит незафиксированные изменения при запуске вычислений.

Очевидно, что опубликованные результаты должны быть получены из версий кода, в которых зафиксировано каждое изменение и каждый файл. Это включает в себя предварительную обработку, постобработку и построение кода. Построение кода может показаться обыденным, но он так же уязвим, как и любой другой фрагмент кода, для ошибок и ошибок. Однако когда дело доходит до проверки соответствия воспроизведенных данных данным, опубликованным в статье, цифры могут оказаться неточными и громоздкими, а иногда и просто непригодными для использования. Чтобы избежать ручного наложения пиксельных графиков, опубликованные цифры должны сопровождаться соответствующими данными (координатами нанесенных точек) в дополнительных данных, чтобы можно было проводить прямые числовые сравнения.

Еще одна хорошая практика — сделать код самопроверяемым. В R ³ предусмотрен краткий модульный тест, который позволяет коду проверять собственную воспроизводимость. Если этот тест не пройден, то мало надежды на воспроизведение результатов. Конечно, прохождение теста ничего не гарантирует.

Очевидно, что воспроизводимость подразумевает наличие . Как показано в Collberg and Proebsting (2016), код часто недоступен или доступен только по запросу.Хотя последнее может показаться достаточным, изменение адреса электронной почты, изменения в карьере, выход на пенсию, загруженный почтовый ящик или плохие методы архивирования могут сделать код столь же недоступным. Входные данные кода и Данные результатов и должны быть доступны вместе с опубликованной статьей в качестве дополнительных данных или через ссылку DOI на научный репозиторий, такой как Figshare, Zenodo, или базу данных для конкретной предметной области, такую ​​как ModelDB для вычислительной нейробиологии. Коды, представленные в этой статье, доступны в репозитории GitHub на github.com / rougier / random-walk и на doi.org/10.5281/zenodo.848217.

Напомним, воспроизводимость подразумевает возможность повторного запуска, повторяемость и доступность, но налагает дополнительные условия. Зависимости и платформы должны быть описаны как можно точнее и конкретнее. Значения параметров, версия кода и входные данные должны сопровождать файлы результатов. Данные и сценарии, стоящие за графиками, должны быть опубликованы. Модульные тесты — хороший способ встроить в код самодиагностику воспроизводимости.Воспроизводимость трудна, но чрезвычайно необходима.

Многоразовый (R

⁴ )

Возможность многократного использования вашей программы означает, что ее можно легко использовать и модифицировать как вами, так и другими людьми как внутри, так и за пределами вашей лаборатории. Обеспечение многократного использования вашей программы выгодно по ряду причин.

Для вас, во-первых. Потому что ты сейчас и ты через 2 года — два разных человека. Подробности о том, как использовать код, его ограничения и причуды, могут быть представлены вам сейчас, но, вероятно, ускользнет от вас через 6 месяцев (Donoho et al. , 2009). Здесь комментарии и документация могут иметь большое значение. Исходный код отражает результаты решений, которые были приняты во время его создания, но не причины этих решений. В науке, где метод и его обоснование имеют такое же значение, как и результаты, эти причины являются ценным знанием. В этом контексте ценной информацией является комментарий о том, как был выбран данный параметр (оптимизация, экспериментальные данные, обоснованное предположение), почему одна библиотека была выбрана вместо другой (концептуальные или технические причины?).

Повторное использование, конечно, приносит прямую пользу другим исследователям из вашей команды и за ее пределами. Чем проще использовать ваш код, тем ниже порог для изучения, изменения и расширения другим. Ученые постоянно сталкиваются с ограничениями во времени: если модель доступна, задокументирована и может быть установлена, запущена и изучена за несколько часов, она будет предпочтительнее другой, для достижения той же стадии потребовались бы недели. Воспроизводимый и повторно используемый код предлагает платформу , поддающуюся проверке, и простую в использовании, способствуя разработке производных работ другими исследователями на прочной основе.Эти производные работы способствуют влиянию вашего первоначального вклада.

Увеличение числа людей, изучающих и использующих ваш код, также означает, что у потенциальных ошибок больше шансов быть обнаруженными. Если люди начнут использовать вашу программу, они, скорее всего, сообщат об обнаруженных ошибках или неисправностях. Если вам повезет, они могут даже предложить исправления ошибок или улучшения, тем самым улучшив общее качество вашего программного обеспечения. Этот процесс способствует долгосрочной воспроизводимости в той степени, в которой люди продолжают использовать и поддерживать программу.

Несмотря на все это, возможность повторного использования часто упускается из виду, и нетрудно понять, почему. Ученые редко проходят подготовку в области разработки программного обеспечения, и повторное использование может оказаться дорогостоящим мероприятием, если оно будет предпринято с опозданием, с небольшими ощутимыми краткосрочными выгодами для кодовой базы, которая, в конце концов, может быть использована только один раз. И, на самом деле, повторное использование не является таким обязательным требованием, как возможность повторного использования, повторяемость и воспроизводимость. Тем не менее, некоторые простые меры могут значительно повысить возможность повторного использования и в то же время улучшить воспроизводимость и возможность повторного использования в долгосрочной перспективе.

Избегайте жестко запрограммированных или магических чисел. Магические числа — это числа, присутствующие непосредственно в исходном коде, у которых нет имени, и поэтому их трудно интерпретировать семантически. Жестко заданные значения — это переменные, которые нельзя изменить с помощью аргумента функции или файла конфигурации параметров. Для изменения они включают редактирование кода, что является громоздким и подверженным ошибкам. В коде R ³ начальное число и количество шагов, соответственно, жестко запрограммированы и являются магическими.

Точно так же поведение кода не должно изменяться путем комментирования / раскомментирования кода (Wilson et al., 2017). Модификация поведения кода, необходимая, когда разные эксперименты исследуют несколько разные условия, всегда должна быть явно задана через параметры, доступные конечному пользователю. Это улучшает воспроизводимость двумя способами: позволяет записывать эти условия в качестве параметров в файлах результатов и позволяет определять отдельные сценарии для запуска или файлы конфигурации для загрузки для создания каждого из рисунков опубликованной статьи. При наличии документации, объясняющей, какой сценарий или файл конфигурации соответствует какому эксперименту, воспроизведение различных рисунков становится простым.

Документация — один из самых эффективных инструментов для повторного использования. Правильная документация о том, как установить и запустить программное обеспечение, часто имеет значение, удастся ли другим исследователям использовать его или нет. Комментарий, описывающий, что делает каждая функция, каким бы очевидным он ни был, поможет вам не ломать голову часами. Для хорошего кода может потребоваться несколько комментариев. Однако ученые не всегда блестящие разработчики. Конечно, плохой и сложный код следует переписывать до тех пор, пока он не станет достаточно простым, чтобы его можно было объяснить.Но реально это удается не всегда: для этого просто не хватает стимула. Там комментарий, объясняющий намерения и причины, стоящие за блоком кода, может быть чрезвычайно полезным.

Возможность повторного использования не является строгим требованием для научного кода. Но у этого есть много преимуществ, и несколько простых мер могут значительно способствовать этому. В дополнение к версии R ⁴ , представленной здесь, мы предоставляем пример репозитория повторно запускаемого, повторяемого, воспроизводимого и многократно используемого кода случайного блуждания.Репозиторий доступен на GitHub github.com/benureau/r5 и doi.org/10.5281/zenodo.848284.

Репликация (R

⁵ )

Создание многоразового программного обеспечения предлагает дополнительный способ поиска ошибок, особенно если ваш научный вклад популярен. К сожалению, это не всегда эффективно, и некоторые недавние случаи показали, что ошибки могут скрываться в хорошо используемом открытом исходном коде, влияя на количество ложноположительных результатов исследований фМРТ (Eklund et al., 2016) или на шифрование сообщений через Интернет (Durumeric et al., 2014). Давайте проясним: цель здесь не в том, чтобы убрать все ошибки и ошибки науки. Цель состоит в том, чтобы иметь методы и практики, которые позволят выявить и исправить неизбежные ошибки мотивированными исследователями. Вот почему, как объясняют Peng et al. (2006), , тиражирование важных выводов несколькими независимыми исследователями имеет фундаментальное значение для накопления научных данных .

Воспроизводимость — это неявное предположение, которое делает статья, которая не предоставляет исходный код: что описание алгоритмов, которое она предоставляет, достаточно точное и полное, чтобы повторно получить представленные результаты.Здесь тиражирование подразумевает написание нового кода, соответствующего концептуальному описанию статьи, для повторного получения тех же результатов. Репликация обеспечивает надежность результатов, потому что, если исходный код содержит ошибку, другая кодовая база создает вероятность того, что эта ошибка не будет повторяться, точно так же, как репликация лабораторного эксперимента в другой лаборатории может выявить тонкие предубеждения. Хотя каждая опубликованная статья должна стремиться к воспроизведению, ее редко удается получить.Фактически, без явных усилий по созданию воспроизводимого алгоритмического описания вероятность того, что оно будет, мала.

Это связано с тем, что большинство статей стремятся передать основные идеи, лежащие в основе их вклада, в терминах как можно более простых и ясных, чтобы читатель мог легко их понять. Попытка обеспечить воспроизводимость в основном тексте добавляет множество эзотерических деталей, которые не являются концептуально значимыми и загромождают объяснения. Следовательно, если автор не посвящает приложение или раздел дополнительной информации техническим деталям, специально предназначенным для воспроизведения, информации там не будет, потому что ясность и краткость представляют соблазнительные стимулы не делать этого.

Но даже когда эти детали присутствуют, все усилия могут потерпеть неудачу из-за упущения, опечатки или разницы между тем, что очевидно для автора и для читателя (Mesnard and Barba, 2017). Незначительные изменения в численной оценке общего дифференциального уравнения первого порядка могут иметь значительное влияние (Crook et al., 2013). Следовательно, воспроизводимый код играет важную роль вместе со своей статьей: это объективный каталог всех деталей реализации.

Исследователь, стремящийся воспроизвести опубликованные результаты, может сначала рассмотреть только статью.Если ей не удается воспроизвести результаты, она сверится с исходным кодом и с его помощью сможет определить, почему ее код и код авторов различаются по поведению. Потому что ошибка с их стороны? Ее? Или разница в, казалось бы, безобидной детали реализации? Тщательный анализ того, почему конкретное алгоритмическое описание отсутствует или неоднозначно, или почему незначительное решение о реализации на самом деле имеет решающее значение для получения опубликованных результатов, имеет большую научную ценность. Такой анализ может быть выполнен только с доступом как к статье, так и к коду.Имея только статью, исследователь часто не сможет понять, почему ей не удалось воспроизвести результаты, и, естественно, будет склонен сообщать только об успехах репликации.

Таким образом, воспроизводимость не отменяет необходимости воспроизводимости. Фактически, он часто полагается на это. Чтобы проиллюстрировать это, давайте рассмотрим, что могло бы быть описанием случайного блуждающего, как это было бы написано в статье, описывающей его:

Модель использует генератор Mersene Twister, инициализированный начальным числом 1.На каждой итерации рисуется единообразное число от -1 (включено) до +1 (исключено), и знак результата используется для создания положительного или отрицательного шага.

Это описание, хотя и несколько точное, но не включает — как это часто бывает — инициализацию переменных (здесь начальное значение обхода: 0) и технические подробности о том, какая реализация ГСЧ используется.

Это может показаться безобидным. В конце концов, документация Python утверждает, что «Python использует Mersenne Twister в качестве основного генератора.Он производит 53-битные точные числа с плавающей запятой и имеет период 2 ** 19937-1 ”. Однако кто-то, пытающийся воспроизвести работу, может использовать ГСЧ из библиотеки NumPy. Библиотека NumPy широко используется в научном сообществе, а также предоставляет реализацию генератора Mersene Twister. К сожалению, способ интерпретации начального числа двумя реализациями отличается, что дает разные случайные последовательности.

Здесь мы можем точно воспроизвести поведение случайного блуждающего устройства на чистом Python, соответствующим образом установив внутреннее состояние NumPy RNG, но только потому, что у нас есть доступ к конкретным техническим деталям исходного кода (использование случайного модуля стандартная библиотека Python для CPython 3.6.1) или к самому коду.

Но есть еще более тонкие проблемы с приведенным выше описанием. Если мы посмотрим на это более внимательно, мы можем понять, что ничего не говорится о конкретном случае 0 при генерации шага. Должны ли мы рассматривать 0 как положительный или отрицательный шаг? Без дополнительной информации и без исходного кода решение остается за читателем. Точно так же описание неоднозначно относительно первого элемента прогулки. Включено ли значение инициализации (пока в наших кодах его не было)? Эта небольшая разница может повлиять на статистику коротких тиражей.

Все эти неоднозначности в описании алгоритма накапливаются; некоторые из них несущественны (случай 0 имеет нулевую вероятность), но некоторые могут существенно повлиять на результаты. Они в основном незаметны для читателя, а зачастую и для писателя. Фактически, лучший способ выявить неоднозначности, большие и малые, в статье — это воспроизвести ее. Это одна из причин создания журнала ReScience (Rougier et al., 2017) (второй автор, Николя Ружье, является одним из главных редакторов ReScience).Этот журнал с открытым доступом, управляемый добровольцами, нацелен на вычислительные исследования и поощряет явное тиражирование уже опубликованных исследований, продвигая новые реализации с открытым исходным кодом, чтобы гарантировать воспроизводимость исходного исследования .

Код

— ключевая часть материалов, отправленных в журнал ReScience. В процессе проверки рецензенты запускают представленный код, могут критиковать его качество и простоту использования, а также проверять воспроизводимость репликации.Журнал программного обеспечения с открытым исходным кодом (Smith et al., 2017) работает аналогичным образом: тестирование кода является фундаментальной частью процесса проверки.

Заключение

На протяжении эволюции небольшого примера случайного блуждания, реализованного на Python, мы проиллюстрировали некоторые проблемы, которые могут мешать научному коду. Код может быть правильным и хорошего качества, но при этом иметь множество проблем, которые уменьшают его вклад в научный дискурс. Чтобы сделать эти проблемы явными, мы сформулировали пять характеристик, которыми должен обладать код, чтобы быть полезной частью научной публикации: он должен быть повторно запускаемым, повторяемым, воспроизводимым, многократно используемым и воспроизводимым.

Запуск старого кода на завтрашнем компьютере и стеки программного обеспечения может оказаться невозможным. Но воссоздание среды выполнения старого кода может заключаться в следующем: чтобы обеспечить возможность повторного выполнения кода в долгосрочной перспективе, среда его выполнения должна быть задокументирована. В нашем примере один комментарий прошел долгий путь, чтобы преобразовать код R ⁰ в код R ¹ (повторно запускаемый).

Наука построена на проверке результатов других. Это труднее сделать, если каждое выполнение кода приводит к разному результату.Хотя для сложных параллельных рабочих процессов это может быть невозможно, во всех случаях, когда это возможно, код должен быть повторяемым. Это позволяет будущим исследователям точно изучить, как был получен конкретный результат. В большинстве случаев необходимо установить или записать начальное состояние генератора псевдослучайных чисел, как это было сделано в версии R ² (повторяемая).

Требуется еще больше внимания, чтобы сделать код воспроизводимым. Точная среда выполнения, код и используемые параметры должны быть записаны и внедрены в файлы результатов, как это делает версия R ³ (воспроизводимая).Кроме того, код должен быть доступен в качестве дополнительных данных для всего вычислительного рабочего процесса, от этапов предварительной обработки до построения сценариев.

Обеспечение возможности многократного использования кода — это непростая задача, которая может принести огромную пользу вам, вашей команде и другим исследователям. Принимаемые во внимание во время разработки, а не как нечто запоздалое, простые меры могут помочь избежать многих часов головокружения для других и для себя — всего за несколько лет. Здесь первостепенное значение имеет документация, даже если это отдельный комментарий для каждой функции, как это было сделано в версии R ⁴ (многоразовой).

Наконец, существует убеждение, что статьи должно хватить самой по себе: описания алгоритмов, представленных в статье, должны быть достаточными для повторного получения (тиражирования) опубликованных результатов. Для хорошо написанных документов, которые четко отделяют концептуально важные аспекты от нерелевантных деталей реализации, это может быть. Но научная практика не должна предполагать лучшие случаи. Наука предполагает, что ошибки могут возникать повсюду. Каждая статья — это ошибка или забытый параметр от невосполнимости.При репликации сначала используется бумага, а затем воспроизводимый код, который прилагается к ней всякий раз, когда статья недостаточно точна.

В заключение, форма R ³ (воспроизводимая) должна быть принята в качестве минимального научного стандарта (Wilson et al., 2017). Это означает, что рецензенты и издатели действительно должны это проверить, если код является частью работы, которую стоит опубликовать. Сегодня это не так.

По сравнению с психологией или биологией, проблемы воспроизведения вычислительных работ имеют разумные и эффективные решения.Но обеспечение того, чтобы эти решения были приняты, не решится такими статьями, как эта. Так же, как и в других областях, мы должны изменить стимулы для исследователей к публикации, принимая требования, применяемые во всей предметной области, к тому, что составляет приемлемую научную вычислительную работу.

Авторские взносы

Мы оба в равной степени внесли свой вклад в идеи, текст и код.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fninf.2017.00069/full#supplementary-material

Сноски

Список литературы

Колланж, С., Дефур, Д., Граиллат, С., Якимчук, Р. (2015). Числовая воспроизводимость для параллельной редукции в многоядерных и многоядерных архитектурах. Параллельные вычисления. 49, 83–97. DOI: 10.1016 / j.parco.2015.09.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коллберг, К., Пробстинг, Т. А. (2016). Повторяемость в исследовании компьютерных систем. Commun. ACM 59, 62–69. DOI: 10.1145 / 2812803

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куртес, Л., и Вурмус, Р. (2015). «Воспроизводимые и управляемые пользователем программные среды в HPC с Guix», 2-й Международный семинар по воспроизводимости в параллельных вычислениях (RepPar) (Вена).

Google Scholar

Крук, С.М., Дэвисон А. П., Плессер Х. Э. (2013). «Уроки прошлого: подходы к воспроизводимости в вычислительной нейробиологии», в 20 Years of Computational Neuroscience , изд. Дж. М. Бауэр (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer), 73–102.

Google Scholar

Дитхельм, К. (2012). Пределы воспроизводимости при численном моделировании. Comput. Sci. Англ. 14, 64–72. DOI: 10.1109 / mcse.2011.21

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Донохо, Д.Л., Малеки, А., Рахман, И. У., Шахрам, М., и Стодден, В. (2009, январь). Воспроизводимые исследования в области вычислительного гармонического анализа. Comput. Sci. Англ. 11, 8–18. DOI: 10.1109 / mcse.2009.15

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Durumeric, Z., Payer, M., Paxson, V., Kasten, J., Adrian, D., Halderman, J. A., et al. (2014). «Проблема сердечного кровотечения», в материалах материалов конференции по измерениям в Интернете 2014 г. — IMC’14 (Ванкувер, Британская Колумбия: ACM Press).

Google Scholar

Эклунд А., Николс Т. Э. и Кнутссон Х. (2016). Отказ кластера: почему выводы фМРТ для пространственной протяженности завышают количество ложноположительных результатов. Proc. Natl. Акад. Sci. США 113, 7900–7905. DOI: 10.1073 / pnas.1602413113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хьюз, Б. Д. (1995). Случайные блуждания и случайные среды . Оксфорд; Нью-Йорк, Нью-Йорк: Clarendon Press; Издательство Оксфордского университета.

Икбал, С. А., Валлах, Дж. Д., Хури, М. Дж., Шули, С. Д., и Иоаннидис, Дж. П. А. (2016). Воспроизводимые методы исследований и прозрачность в биомедицинской литературе. PLoS Biol. 14: e1002333. DOI: 10.1371 / journal.pbio.1002333

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Меснард, О., и Барба, Л. А. (2017). Воспроизводимая и воспроизводимая вычислительная гидродинамика: это сложнее, чем вы думаете. Comput. Sci. Англ. 19, 44–55.DOI: 10.1109 / mcse.2017.3151254

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Открытое научное сотрудничество (2015). Оценка воспроизводимости психологической науки. Наука 349: aac4716. DOI: 10.1126 / science.aac4716

CrossRef Полный текст

Rougier, N., Hinsen, K., Alexandre, F., Arildsen, T., Barba, L., Benureau, F., et al. (2017, июль). Устойчивая вычислительная наука: инициатива ReScience. Электронные отпечатки ArXiv. arXiv: 1707. 04393 .

Google Scholar

Сандве, Г. К., Некрутенко, А., Тейлор, Дж., И Ховиг, Э. (2013). Десять простых правил воспроизводимых вычислительных исследований. PLoS Comput. Биол. 9: e1003285. DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1003285

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schwab, M., Karrenbach, N., and Claerbout, J. (2000). Обеспечение воспроизводимости научных вычислений. Comput. Sci. Англ. 2, 61–67. DOI: 10.1109 / 5992.881708

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, А., Niemeyer, K. E., Katz, D., Barba, L., Githinji, G., Gymrek, M., et al. (2017, июль). Журнал программного обеспечения с открытым исходным кодом (JOSS): обзор дизайна за первый год. Электронные отпечатки ArXiv. arXiv: 170 7.02264 .

Google Scholar

Национальные академии наук, инженерии и медицины США (2016 г.). Статистические проблемы в оценке и обеспечении воспроизводимости научных результатов: Резюме семинара , под ред М. Швальбе. Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press.

Уилсон, Г., Брайан, Дж., Крэнстон, К., Китцес, Дж., Недербрагт, Л., и Тил, Т. К. (2017, июнь). Достаточно хорошие практики в научных вычислениях. PLOS Comput. Биол. 13: e1005510. DOI: 10.1371 / jou

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Приобретенная дисрегуляция гомеостаза дофамина воспроизводит признаки болезни Паркинсона

1.

Chang, D. et al. Мета-анализ полногеномных ассоциативных исследований выявил 17 новых локусов риска болезни Паркинсона. Nat. Genet. 49 , 1511–1516 (2017).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

2.

Hancock, D. B. et al. Воздействие пестицидов и риск болезни Паркинсона: семейное исследование методом случай-контроль. BMC Neurol. 8 , 6 (2008).

PubMed PubMed Central Google ученый

3.

Калия Л.В.И Ланг, А.Э. Болезнь Паркинсона. Ланцет 386 , 896–912 (2015).

CAS Статья Google ученый

4.

Гастингс, Т. Г., Льюис, Д. А. и Зигмонд, М. Дж. Роль окисления в нейротоксических эффектах интрастриатальных инъекций дофамина. Proc. Natl Acad. Sci. США 93 , 1956–1961 (1996).

CAS PubMed Google ученый

5.

Стокс, А. Х., Гастингс, Т. Г. и Врана, К. Е. Цитотоксический и генотоксический потенциал дофамина. J. Neurosci. Res. 55 , 659–665 (1999).

CAS PubMed Google ученый

6. ​​

Hauser, D. N., Dukes, A. A., Mortimer, A. D. & Hastings, T. G. Дофаминхинон модифицирует и снижает содержание митохондриальной селенопротеин-глутатионпероксидазы 4. Free Radic. Биол. Med. 65 , 419–427 (2013).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

7.

Берман, С. Б. и Гастингс, Т. Г. Окисление дофамина изменяет митохондриальное дыхание и вызывает изменение проницаемости митохондрий мозга: последствия для болезни Паркинсона. J. Neurochem. 73 , 1127–1137 (1999).

CAS PubMed Google ученый

8.

Бреннер-Лави, Х.и другие. Дофамин модулирует функцию митохондрий в жизнеспособных клетках SH-SY5Y, возможно, через его взаимодействие с комплексом I: актуальность дофаминовой патологии при шизофрении. Biochim. Биофиз. Acta 1777 , 173–185 (2008).

CAS PubMed Google ученый

9.

Di Maio, R. et al. альфа-синуклеин связывается с TOM20 и ингибирует импорт митохондриального белка при болезни Паркинсона. Sci. Пер. Med. 8 , 342ra378 (2016).

Google ученый

10.

Бурбулла, Л. Ф. и др. Окисление дофамина опосредует митохондриальную и лизосомную дисфункцию при болезни Паркинсона. Наука 357 , 1255–1261 (2017).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

11.

Рис, Дж. Н., Флоранг, В. Р., Эккерт, Л. и Дорн, Дж. А. Реакционная способность белка 3,4-дигидроксифенилацетальдегида, токсичного метаболита дофамина, зависит как от альдегида, так и от катехола. Chem. Res. Toxicol. 22 , 1256–1263 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

12.

Гольдштейн Д. С., Копин И. Дж. И Шараби Ю. Аутотоксичность катехоламинов. Значение для фармакологии и терапии болезни Паркинсона и связанных с ней расстройств. Pharmacol. Ther. 144 , 268–282 (2014).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

13.

Cartier, E.A. et al. Биохимический и функциональный белковый комплекс, включающий синтез дофамина и транспорт в синаптические везикулы. J. Biol. Chem. 285 , 1957–1966 (2010).

CAS PubMed Google ученый

14.

Egana, L.A. et al. Физическое и функциональное взаимодействие между переносчиком дофамина и белком синаптических пузырьков синаптогирин-3. J. Neurosci. 29 , 4592–4604 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

15.

Miller, G. W. et al. Иммунохимический анализ белка везикулярного переносчика моноаминов (VMAT2) при болезни Паркинсона. Exp. Neurol. 156 , 138–148 (1999).

CAS PubMed Google ученый

16.

Pifl, C. et al. Является ли болезнь Паркинсона нарушением накопления везикулярного дофамина? Данные исследования изолированных синаптических пузырьков полосатого тела приматов человека и нечеловеческого происхождения. J. Neurosci. 34 , 8210–8218 (2014).

PubMed PubMed Central Google ученый

17.

Sala, G. et al. Уровни мРНК везикулярного транспортера моноаминов 2 снижены в тромбоцитах пациентов с болезнью Паркинсона. J. Neural Transm. (Вена) 117 , 1093–1098 (2010).

CAS Google ученый

18.

Гольдштейн, Д.S. et al. Детерминанты накопления токсичного метаболита дофамина ДОПАЛ при болезни Паркинсона. J. Neurochem. 126 , 591–603 (2013).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

19.

Caudle, W. M. et al. Уменьшение везикулярного накопления дофамина вызывает прогрессирующую нигростриатную нейродегенерацию. J. Neurosci. 27 , 8138–8148 (2007).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

20.

Taylor, T. N. et al. Немоторные симптомы болезни Паркинсона выявлены на животной модели с пониженной способностью накапливать моноамины. J. Neurosci. 29 , 8103–8113 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

21.

Жариков А.Д. и др. shRNA, нацеленная на α-синуклеин, предотвращает нейродегенерацию в модели болезни Паркинсона. J. Clin. Вкладывать деньги. 125 , 2721–2735 (2015).

PubMed PubMed Central Google ученый

22.

Кэннон, Дж. Р. и др. Модель болезни Паркинсона с высокой воспроизводимостью ротенона. Neurobiol. Дис. 34 , 279–290 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

23.

Pennathur, S., Jackson-Lewis, V., Przedborski, S. & Heinecke, JW Масс-спектрометрическое количественное определение 3-нитротирозина, орто, -тирозина и o, o ‘ -Дитирозина в ткань мозга мышей, получавших 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин, модель окислительного стресса при болезни Паркинсона. J. Biol. Chem. 274 , 34621–34628 (1999).

CAS PubMed Google ученый

24.

Sulzer, D. et al. Биосинтез нейромеланина управляется избытком цитозольных катехоламинов, которые не накапливаются синаптическими пузырьками. Proc. Natl Acad. Sci. США 97 , 11869–11874 (2000).

CAS PubMed Google ученый

25.

Di Maio, R. et al. Активация LRRK2 при идиопатической болезни Паркинсона. Sci. Пер. Med . https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aar5429 (2018).

26.

Wang, Y. et al. Нокаут гена везикулярного моноаминового транспотера 2 приводит к смерти новорожденных и сверхчувствительности к кокаину и амфетамину. Нейрон 19 , 1285–1296 (1997).

CAS PubMed Google ученый

27.

Гайнетдинов Р.Р. и соавт. Повышенная нейротоксичность МРТР у мышей с гетерозиготным нокаутом везикулярного моноамина, переносчика 2. J. Neurochem. 70 , 1973–1978 (1998).

CAS PubMed Google ученый

28.

Тейлор, Т. Н., Альтер, С. П., Ван, М., Голдштейн, Д. С. и Миллер, Г. В. Уменьшение везикулярного накопления катехоламинов вызывает прогрессирующую дегенерацию голубого пятна. Нейрофармакология 76 , 97–105 (2014).

CAS PubMed Google ученый

29.

Masoud, S. T. et al. Повышенная экспрессия переносчика дофамина приводит к потере дофаминовых нейронов, окислительному стрессу и обратимому двигательному дефициту l-DOPA. Neurobiol. Дис. 74 , 66–75 (2015).

CAS PubMed Google ученый

30.

Chen, L. et al. Нерегулируемый цитозольный дофамин вызывает нейродегенерацию, связанную с окислительным стрессом у мышей. J. Neurosci. 28 , 425–433 (2008).

PubMed PubMed Central Google ученый

31.

Glatt, C. et al. Структурные варианты везикулярного переносчика моноаминов не способствуют возникновению спорадической болезни Паркинсона. Mov. Disord. 21 , 426–431 (2006).

PubMed Google ученый

32.

Xiong, N. et al.hVMAT2: мишень для индивидуального лечения болезни Паркинсона. Neurotherapeutics 13 , 623–634 (2016).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

33.

Рилстон Дж. Дж., Алхатер Р. А. и Минасян Б. А. Болезнь везикулярного транспорта дофамина-серотонина в мозге и ее лечение. N. Engl. J. Med. 368 , 543–550 (2013).

CAS PubMed Google ученый

34.

Padmakumar, M. et al. Новый миссенс-вариант в SLC18A2 вызывает рецессивную болезнь везикулярного транспорта моноаминов в мозге и отсутствие серотонина в тромбоцитах. JIMD Rep. 47 , 9–16 (2019).

PubMed PubMed Central Google ученый

35.

Jacobsen, J. C. et al. Заболевание везикулярного транспорта дофамина-серотонина в мозге, проявляющееся как тяжелое младенческое гипотоническое паркинсоническое расстройство. J. Inherit.Метаб. Дис. 39 , 305–308 (2016).

CAS PubMed Google ученый

36.

Glatt, C.E., Wahner, A.D., White, D.J., Ruiz-Linares, A. & Ritz, B. Гаплотипы усиления функции в промоторе везикулярного транспортера моноаминов являются защитными от болезни Паркинсона у женщин. Гум. Мол. Genet. 15 , 299–305 (2006).

CAS PubMed Google ученый

37.

Бригина Л. и др. Анализ полиморфизма везикулярного транспортера моноаминов 2 при болезни Паркинсона. Neurobiol. Старение 34 , 1712.e1719–1712.e1713 (2013).

Google ученый

38.

Yang, X. et al. Полиморфизм гена везикулярного транспортера монамина 2 снижает риск болезни Паркинсона у китайских мужчин хань. Parkinsons Dis. https://doi.org/10.1155/2015/4 (2015).

39.

Lohr, K. M. et al. Повышенный переносчик везикулярных моноаминов усиливает высвобождение дофамина и препятствует нейродегенерации, связанной с болезнью Паркинсона, in vivo. PNAS 111 , 9977–9982 (2014).

CAS PubMed Google ученый

40.

Lohr, K. M. et al. Уровень везикулярного транспортера моноаминов 2 (VMAT2) регулирует уязвимость МРТР и клиренс избыточного дофамина в терминалях полосатого тела мыши. Toxicol.Sci. 153 , 79–88 (2016).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

41.

Lohr, K. M. et al. Повышенный переносчик везикулярных моноаминов 2 (VMAT2; Slc18a2) защищает от токсичности метамфетамина. ACS Chem. Neurosci. 6 , 790–799 (2015).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

42.

Lawal, H.O. et al. Везикулярный переносчик моноаминов Drosophila снижает вызванную пестицидами потерю дофаминергических нейронов. Neurobiol. Дис. 40 , 102–112 (2010).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

43.

Yue, M. et al. Прогрессирующие дофаминергические изменения и митохондриальные аномалии у мышей с нокаутом LRRK2 G2019S. Neurobiol. Дис. 78 , 172–195 (2015).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

44.

Ци, З., Миллер, Г. В. и Войт, Э. О. Ротенон и паракват нарушают метаболизм дофамина: компьютерный анализ токсичности пестицидов. Токсикология 315 , 92–101 (2014).

CAS PubMed Google ученый

45.

Guo, J. T. et al. Ингибирование активности везикулярного переносчика моноаминов-2 в клетках SH-SY5Y, стабильно трансфицированных альфа-синуклеином. Cell Mol. Neurobiol. 28 , 35–47 (2008).

CAS PubMed Google ученый

46.

Larsen, K. E. et al. Сверхэкспрессия альфа-синуклеина в PC12 и хромаффинных клетках нарушает высвобождение катехоламинов, вмешиваясь в позднюю стадию экзоцитоза. J. Neurosci. 26 , 11915–11922 (2006).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

47.

Cataldi, S. et al. Измененное высвобождение дофамина и переносчики моноаминов у мышей с нокаутом Vps35 p.D620N. npj Parkinsons Dis. 4 , 27 (2018).

PubMed PubMed Central Google ученый

48.

Melrose, H. L. et al. Нарушение дофаминергической нейротрансмиссии и изменения тау-белка, связанного с микротрубочками, у трансгенных мышей LRRK2 человека. Neurobiol. Дис. 40 , 503–517 (2010).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

49.

Liu, G. et al. Селективная экспрессия связанной с болезнью Паркинсона миссенс-мутации G2019S с богатым лейцином повтора киназы 2 в дофаминергических нейронах среднего мозга нарушает высвобождение дофамина и экспрессию дофаминергических генов. Гум. Мол. Genet. 24 , 5299–5312 (2015).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

50.

Mor, D. E. et al. Дофамин вызывает растворимые олигомеры альфа-синуклеина и нигростриатную дегенерацию. Nat. Neurosci. 20 , 1560–1568 (2017).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

51.

Plotegher, N. et al. Олигомеры альфа-синуклеина, полученные из DOPAL, нарушают физиологическую функцию синаптических везикул. Sci. Отчетность 7 , 40699 (2017).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

52.

Girotto, S. et al. Хиноны, производные дофамина, влияют на структуру окислительно-восстановительного сенсора DJ-1 посредством модификаций Cys-106 и Cys-53. J. Biol. Chem. 287 , 18738–18749 (2012).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

53.

Ван Лаар, В. С., Мишизен, А. Дж., Касио, М. и Гастингс, Т. Г. Протеомная идентификация допамин-конъюгированных белков из изолированных митохондрий головного мозга крысы и клеток SH-SY5Y. Neurobiol. Дис. 34 , 487–500 (2009).

PubMed PubMed Central Google ученый

54.

Martinez-Vicente, M. et al. Модифицированный дофамином альфа-синуклеин блокирует опосредованную шапероном аутофагию. J. Clin. Вкладывать деньги. 118 , 777–788 (2008).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

55.

Отейро, Т.F. et al. Конформационные изменения альфа-синуклеина, вызванные допамином. PLoS ONE 4 , e6906 (2009 г.).

PubMed PubMed Central Google ученый

56.

Jinsmaa, Y., Sullivan, P., Sharabi, Y. & Goldstein, D. S. DOPAL передается и олигомеризует альфа-синуклеин в глиальных клетках человека. Autonomic Neurosci. 194 , 46–51 (2016).

CAS Google ученый

57.

Bisaglia, M. et al. Хиноны дофамина взаимодействуют с альфа-синуклеином с образованием неструктурированных аддуктов. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 394 , 424–428 (2010).

CAS PubMed Google ученый

58.

Мошаров Е.В. и др. Взаимодействие между цитозольным дофамином, кальцием и альфа-синуклеином вызывает избирательную гибель нейронов черной субстанции. Нейрон 62 , 218–229 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

59.

Улусой, А., Бьорклунд, Т., Бак, К. и Кирик, Д. Нарушение регуляции накопления дофамина увеличивает уязвимость к альфа-синуклеину в нейронах черного цвета. Neurobiol. Дис. 47 , 367–377 (2012).

CAS PubMed Google ученый

60.

Sang, T. K. et al. Модель дрозофилы с токсичностью, вызванной мутантным паркином человека, демонстрирует избирательную потерю дофаминергических нейронов и зависимость от клеточного дофамина. J. Neurosci. 27 , 981–992 (2007).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

61.

Fujiwara, H. et al. альфа-синуклеин фосфорилируется при синуклеинопатических поражениях. Nat. Cell Biol. 4 , 160–164 (2002).

CAS PubMed Google ученый

62.

Isingrini, E. et al. Генетическое устранение везикулярных запасов дофамина в нигростриатном пути воспроизводит двигательные симптомы болезни Паркинсона без дегенерации нейронов у взрослых мышей. Nat. Sci. Отчет https://doi.org/10.1038/s41598-017-12810-9 (2017).

63.

Reis, DJ, Gilad, G., Pickel, VM & Joh, TH Обратимые изменения активности и количества тирозингидроксилазы в дофаминовых нейронах черной субстанции в ответ на повреждение аксонов по данным иммунохимических и иммуноцитохимических исследований. методы. Brain Res. 144 , 325–342 (1978).

CAS PubMed Google ученый

64.

Sauer, H. & Oertel, W.H. Прогрессирующая дегенерация нигростриатных дофаминовых нейронов после интрастриатальных конечных поражений с 6-гидроксидофамином: комбинированное ретроградное отслеживание и иммуноцитохимическое исследование на крысах. Neuroscience 59 , 401–415 (1994).

CAS PubMed Google ученый

65.

Жариков А. и др. Длительный нокдаун альфа-синуклеина с помощью РНКи у взрослых крыс без нейродегенерации. Neurobiol. Дис. 125 , 146–153 (2019).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

66.

Альберико, С. Л., Касселл, М. Д. и Нараянан, Н. С. Уязвимая вентральная покровная область при болезни Паркинсона. Базальные ганглии 5 , 51–55 (2015).

PubMed PubMed Central Google ученый

67.

Тапиас В., Гринамир Дж. Т. и Уоткинс С. С. Автоматизированная система визуализации для быстрого количественного определения нейронов, морфологии клеток и морфометрии нейритов in vivo и in vitro. Neurobiol. Дис. 54 , 158–168 (2013).

PubMed Google ученый

68.

Де Миранда, Б. Р., Фаззари, М., Роча, Э. М., Кастро, С. и Гринамир, Дж. Т. Половые различия в чувствительности к ротенону отражают соотношение мужчин и женщин в заболеваемости паркинсонизмом человека. Toxicol. Sci. 170 , 133–143 (2019).

PubMed PubMed Central Google ученый

69.

Rocha, E. M. et al. Ингибирование LRRK2 предотвращает эндолизосомный дефицит, наблюдаемый при болезни Паркинсона у человека. Neurobiol. Дис. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2019.104626 (2019).

70.

Гастингс, Т. Г. и Зигмонд, М. Дж. Идентификация конъюгатов катехол-белок в неостриатальных срезах, инкубированных с [3H] дофамином: влияние аскорбиновой кислоты и глутатиона. J. Neurochem. 63 , 1126–1132 (1994).

CAS PubMed Google ученый

Репродукция растений | Давайте поговорим о науке

Растения — живые организмы. Это означает, что им необходимо воспроизводиться, чтобы передать свои генов будущим поколениям. Растения могут произвести потомков путем полового или бесполого размножения.

Половое размножение

Половое размножение требует генетического материала (ДНК) от двух родителей.У родительских растений есть мужские и женские половые клетки, называемые гамет . Генетический материал мужской и женской гамет объединяется, чтобы произвести потомство. Этот процесс называется оплодотворение .

Семена, полученные в результате оплодотворения, содержат генетический материал от обоих родителей. В результате потомство генетически не идентично ни одному из родительских растений. Это генетического разнообразия может помочь им выжить в случае изменения окружающей среды.

Цветковые растения размножаются половым путем посредством процесса, называемого опыление .Цветки содержат мужские половые органы, называемые тычинками , и женские половые органы, называемые пестиками, . Пыльник — это часть тычинки, содержащая пыльцу. Эту пыльцу необходимо переместить в часть пестика, называемую стигмой .

Части цветка (давайте поговорим о науке, используя изображение Clker-Free-Vector-Images с Pixabay).

Предупреждение о заблуждении

Не все цветы крупные и ярко окрашенные! У некоторых цветущих растений, таких как травы, есть крошечные цветы, которые могут быть даже зелеными, из-за чего их трудно увидеть.

Растения могут опыляться как само, так и перекрестно. Самоопыление происходит, когда пыльца растения оплодотворяет его собственные семяпочки. Перекрестное опыление происходит, когда ветер или животные переносят пыльцу с одного растения, чтобы оплодотворить семяпочки другого растения. Преимущество перекрестного опыления в том, что оно способствует генетическому разнообразию. У некоторых растений есть особенности, препятствующие самоопылению, например пыльца и семяпочки, которые развиваются в разное время.

опылители — животные, переносящие пыльцу между растениями.Многие опылители — насекомые, такие как пчелы, бабочки, мотыльки и жуки. Некоторые птицы, в том числе колибри, также играют определенную роль. Точно так же некоторые млекопитающие, такие как летучие мыши и грызуны, перемещают пыльцу между растениями. Цвета и запахи цветов часто привлекают опылителей. Пыльца будет прилипать к телу опылителя, когда он питается нектаром цветка .

Пчела покрыта пыльцой (Источник: Лаборатория инвентаризации и мониторинга пчел USGS [общественное достояние] через Wikimedia Commons).

Оплодотворение — следующий этап после опыления.Достигнув пестика, пыльце необходимо оплодотворить яйцо внутри рыльца. Это яйцо называется яйцеклеткой .

Удобрение дает плоды, содержащие семена. Некоторые фрукты мясистые, например, апельсины и арбузы. Другие сухие, как желуди или грецкие орехи. Эти плоды являются привлекательной пищей для различных животных. Переварив фрукты, животные выбрасывают отходы, содержащие семена. Таким образом, семена могут пустить корни и прорасти в местах, удаленных от растений, которые их произвели!

Предупреждение о заблуждении

У некоторых растений вообще нет цветов.Цветковые растения — это группа растений под названием покрытосеменных . Есть и нецветущие растения. К ним относятся мхи, папоротники и хвойные деревья.

Бесполое размножение

Бесполое размножение требует ДНК только от одного родителя. Он создает потомство, генетически идентичное родителю. Генетически идентичное потомство называют клонами . Клонам не хватает генетического разнообразия. Это делает их более восприимчивыми к болезням. Это также делает их менее адаптируемыми к изменениям в окружающей среде.

Существуют разные методы бесполого размножения. Они включают вегетативное размножение и фрагментацию.

Вегетативное размножение не требует семян или спор . Вместо этого потомство вырастает из части родительского растения. У разных растений вегетативное размножение происходит по-разному. Вот несколько примеров.

• Чеснок, лук и тюльпан размножаются с использованием настоящих луковиц. Эти короткие подземные стебли также называют чешуйчатыми луковицами .У них есть прикорневая пластинка, обычно окруженная видоизмененными листьями. Эти листья образуют бумажное покрытие, называемое туникой . Новые луковицы вырастают из базальной пластинки родительской луковицы.
• Крокусы размножаются с использованием клубнелуковиц , которые похожи на настоящие луковицы. Однако у клубнелуковицы не так много слоев. Клубнелуковицы расходуются в течение вегетационного периода и заменяются одной или несколькими новыми клубнелуковицами.
• Для размножения растений картофеля используется клубней . Эти подземные ростки производят новые растения из стеблей или точек роста, называемых глазами.
• Имбирь размножается с помощью корневищ . Эти стебли растут боком вдоль почвы или чуть ниже поверхности. Они разветвляются, создавая новые точки роста.
• Растения земляники размножаются с использованием столонов . Они похожи на ветки, растущие по земле. Столоны прикрепляются к земле и развивают корни. И эти корни превращаются в новые растения.

Предупреждение о заблуждении

Клубень — это не корень. Это модифицированный стебель, который растет под землей.Клубнелуковицы и корневища — другие примеры специализированных стеблей.

По часовой стрелке сверху слева: имбирь (корневище), лук, тюльпаны (луковицы) и крокусы (клубнелуковица), картофель и сладкий картофель (клубни) и трава (столоны) (Источники: Judgefloro через Wikimedia Commons, karma_pema через iStockphoto, Министерство сельского хозяйства США Чуенг / специалист по визуальной информации / USDA [общественное достояние] через Wikimedia Commons и Macleay Grass Man [CC BY 2.0] через Wikimedia Commons).

Знаете ли вы?

Апомиксис — это форма бесполого размножения у некоторых видов трав.Родительское растение дает семена без удобрений.

Фрагментация — еще одна форма бесполого размножения. Он включает в себя новые растения, растущие из небольших частей родительского растения, которые падают на землю. Например, животные или ветер могут сломать стебли или листья растений. Это один из способов размножения печеночников и мхов.

Садоводы — это люди, изучающие растения. Они часто используют бесполое размножение путем фрагментации для выращивания новых растений.Для этого они срезают лист с растения и помещают его в воду или почву. Этот процесс часто называют , размножение черенками .

Новые растения, растущие вдоль края листа (Источник: Marshman [CC-BY-SA 3.0] через Wikimedia Commons).

Знаете ли вы?

Коко-де-мер (морской кокос) дает самые большие семена среди всех растений. Произрастает на Сейшельских островах. В среднем семена весят 25 кг. Они могут вырасти до 500 см в диаметре!

Самка акулы учится воспроизводить потомство без самцов после нескольких лет жизни

Алиса Кляйн

Кому нужны мужчины? Самка акулы, разлученная со своим давним партнером, развила способность иметь детей самостоятельно.

Акула-зебра Леони ( Stegostoma fasciatum ) познакомилась со своим партнером-мужчиной в аквариуме в Таунсвилле, Австралия, в 1999 году. У них было вместе более двух десятков потомков, прежде чем его перевели в другой аквариум в 2012 году.

С тех пор Леони больше не контактировала с мужчинами. Но в начале 2016 года у нее родились три детеныша акулы.

Объявление

Заинтригованная, Кристин Даджон из Университета Квинсленда в Брисбене, Австралия, и ее коллеги начали искать ответы.

Одна из возможностей заключалась в том, что Леони хранила сперму своего бывшего и использовала ее для оплодотворения своих яйцеклеток. Но генетическое тестирование показало, что дети несли ДНК только своей мамы, что указывает на то, что они были зачаты путем бесполого размножения.

Некоторые виды позвоночных обладают способностью к бесполому размножению, хотя обычно они размножаются половым путем. К ним относятся некоторые акулы, индейки, драконы Комодо, змеи и скаты.

Однако больше всего сообщений было о женщинах, у которых никогда не было партнеров-мужчин.

Сообщений о бесполом размножении у самок с предыдущим сексуальным прошлым очень мало, — говорит Даджен. Орлиный скат и удав, оба в неволе, являются единственными задокументированными самками животных, которые перешли от полового к бесполому размножению.

«У видов, способных к обоим репродуктивным способам, имеется немало наблюдений за переключениями от бесполого к половому размножению», — говорит Рассел Бондурянски из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее.«Однако гораздо реже можно увидеть переключатели в другом направлении».

У акул бесполое размножение может происходить, когда яйцеклетка самки оплодотворяется соседней клеткой, известной как полярное тело, говорит Даджен. Он также содержит генетический материал самки, что приводит к «экстремальному инбридингу», — говорит она. «Это не стратегия выживания многих поколений, потому что она снижает генетическое разнообразие и адаптируемость».

Тем не менее, иногда, когда самцов мало.«Это может быть механизм удержания», — говорит Даджен. «Гены мамы передаются от женщины к женщине, пока не появятся мужчины, с которыми можно спариться».

Возможно, переход от полового размножения к бесполому не так уж необычен; мы просто не знали, что искать его, — говорит Даджен.

Бондурианский соглашается. «Это казалось бы очень выгодным», — говорит он. «Это могло быть гораздо более распространенным явлением, чем мы думаем сейчас».