биология

Постов: 128 Рейтинг: 250427
617

Антимикробный «коктейль» пчелиных волков почти не изменился за 68 миллионов лет

Развернуть
Осы пчелиные волки охотятся на пчел и скармливают их своим личинкам. А еще они заботятся о здоровье отпрысков: живущие у самок на усиках симбиотические бактерии вырабатывают «коктейль» из антибиотиков. Недавно исследователи выяснили, что его состав практически не менялся 68 миллионов лет, с того момента, как осы «подружились» с бактериями.

http://short.nplus1.ru/OmNWLznnnIo
Антимикробный «коктейль» пчелиных волков почти не изменился за 68 миллионов лет
4582

Новость №497: Эксперимент показал, что самоконтроль у шимпанзе коррелирует с уровнем интеллекта

Развернуть
Новость №497: Эксперимент показал, что самоконтроль у шимпанзе коррелирует с уровнем интеллекта
http://news.nplus1.ru/xysc
994

Безумно кокетливая птичка-секретарь

Развернуть
Безумно кокетливая птичка-секретарь
Безумно кокетливая птичка-секретарь
Безумно кокетливая птичка-секретарь
Субботних птичек вам в ленту.
2374

Эволюция на наших глазах.

Развернуть
Австралийские ящерицы — желтобрюхие трёхпалые сцинки (Saiphos equalis) — прямо у нас на глазах совершают эволюционный переход от кладки яиц к живорождению.
Эмбрионы в теле самки сцинка видны сквозь кожу как светлые шары
Эволюция на наших глазах.
Учёные сообщают, что в тёплых прибрежных районах Нового Южного Уэльса трёхпалые сцинки откладывают яйца. Так матери экономят собственные силы. Но в холодных горных областях ящерицы того же самого вида рождают уже живое потомство, «считая», что так выше шанс защитить его от неблагоприятного климата и хищников. При одинаковой анатомии разница фактически заключается во времени, которое яйцо проводит внутри самки.

В случае живорождения тонкая оболочка находящегося в матке яйца (не препятствующая дыханию и обмену веществ) постепенно исчезает, так что к моменту своей «готовности» ящерка рождается лишь укрытой тонкой плёнкой.
Эволюция на наших глазах.
Использованием обоих способов появления потомства на свет ныне могут похвастать ещё два вида ящериц. И по аналогичному принципу (с удержанием яйца внутри) работает живорождение у некоторых рыб и рептилий.
Однако американские и австралийские учёные задались вопросом – что именно делает возможным столь долгое созревание яйца в теле будущей мамы сцинка?
Эволюция на наших глазах.
Ключ ко всему — способ питания развивающегося плода. У млекопитающих тут всё устроено надёжно — есть пуповина, снабжающая плод питательными веществами и кислородом и удаляющая отходы. В случае с яйцами эмбрион получает питание от желтка, но при этом важный элемент, кальций, — от оболочки.

Анализ сцинков показал — их матки выделяют кальций, компенсируя его нехватку в истончающейся оболочке яйца. Этот процесс биологи назвали ранним предвестником эволюционного проявления плаценты (у сцинков, в принципе, образуется некое подобие такого органа), отмечая, что переход между двумя видами рождения, вероятно, куда более лёгкий и плавный, нежели считалось ранее.
Эволюция на наших глазах.
Биологам известно, что за долгое время эволюции рептилий, сто их линий совершили переход от кладки яиц к живорождению. Сейчас 20% змей и ящериц используют последнюю тактику воспроизводства.

Увы, сам процесс перехода – хотя и долгий, но очень редкий – трудно застать. Тем ценнее пример сцинков, которые именно такой «переворот» и совершают.
via
Эволюция на наших глазах.
1805

Рачиха научилась клонировать себя

Развернуть
Одна самка основала новый биологический вид — мраморные раки. Теперь миллионы ее копий живут во всех уголках планеты. Научная работа об этом опубликована в журнале Nature Ecology and Evolution, кратко об этом сообщает National Geographic.

фотография конечно же случайной особи)
Рачиха научилась клонировать себя
В 1995 году в американском национальном парке Эверглейдс выловили рака вида Procambarus fallax. Затем его привезли на ярмарку, где ее купил любитель аквариумных животных.

Потом эта самка эволюционировала в новый подвид — мраморный рак (Procambarus virginalis). Она начала воспроизводить себя через партеногенез, при котором женские половые клетки развиваются во взрослом организме без оплодотворения. По сути, этот процесс похож на клонирование — в результате получается организм, идентичный «родителю».

Хозяин эволюционирующей рачихи не мог заботиться о ее потомстве и отнес его в зоомагазин, там рачков раскупили другие аквариумисты. «Одно животное основало целый вид. Теперь есть миллиарды особей во всем мире», — говорит Вольфганг Штайн, невролог из Университета штата Иллинойс.

Сейчас ученые секвенировали геном нескольких мраморных раков, нашли «мать» этого вида и пришли к выводу, что все мраморные раки в мире являются ее клонами. Исследователи отметили, что геномы разных представителей вида были очень похожи. «Если бы у нас было более одного животного-основателя, у нас были бы большие генетические различия», — рассказал Фрэнк Лыко, исследователь из Немецкого центра по исследованию рака.
К тому же выяснилось, что у мраморных раков три набора хромосом. У большинства животных два набора: дети получают по одному от отца и матери. Ученые предположили, что три набора хромосом у мраморных раков защищают от наследования генетических мутаций и позволяют адаптироваться к изменчивой среде.
via
8385

Проблема с губкой для мытья посуды и вопрос о болезнях.

Развернуть
Я работаю микробиологом и знаю, что вокруг нас миллиарды бактерий. Но тут я в очередной раз был удивлен.
Как только я вылечил насморк я обнаружил что моя губка для мытья посуды сильно смердит. Про микробы на губке я знал, но научный интерес взял вверх.
Взяв с работы стерильную чашку со средой я приложил губку к ней. Через 3 дня я увидел это...
Проблема с губкой для мытья посуды и вопрос о болезнях.
Вы можете увидеть как плотно заросла среда микроорганизмами. Если присмотреться, то будет виден шестиугольник - контур губки.
Проблема с губкой для мытья посуды и вопрос о болезнях.
Пока у меня отпуск и я не могу сказать какие болезни вызывают эти бактерии. Но держите совет: после помывки посуды влажную губку положите на 15-25 секунд в СВЧ печь. Это будет лучше любого дез. средства. На следущей неделе будем проводить опознание)) Подробно его опишу.
Будьте здоровы!
837

Мангуст против Мамбы

Развернуть
Мангусты удивительно подвижны, поэтому они могут нападать даже на ядовитых змей, почти не рискуя быть ужаленными. В то же время, вопреки расхожему заблуждению, у мангустов нет иммунитета к змеиному яду. В бою с ядовитой змеёй мангуст за счёт обманных движений и прыжков в сторону уклоняется от укусов, постепенно изматывает змею и затем нападает сам. При этом даже если змея достаёт зверька своими ядовитыми зубами, ей не всегда удаётся ужалить мангуста, поскольку его защищает густой, плотный мех.
2858

Самое железное доказательство эволюции

Развернуть
Противники эволюции часто ссылаются на "надуманность" теории появления человека от приматов, утверждая что внешние признаки не могут служить надежными доказательствами. Однако существует практическои неопровержимое доказательство  (правда, не все противники антропогенеза способны его понять), основанное на ретровирусных вставках в ДНК человека. Итак, кто такие ретровирусы?
Самое железное доказательство эволюции
Ретровирус это группа вирусов, которые встраивают свои гены в ДНК клетки-жертвы и принуждают ее делать свои копии:
Самое железное доказательство эволюции
Однако, у клетки существуют механизмы защиты, при помощи которых они инактивируют вирусную ДНК. Она перестаёт работать, но остаётся мервым остатком, как сломанный файл на дискете, который не открывается, но его нельзя удалить. Клетка умирает и этот участок ДНК погибает с ней.

Но вирусы атакуют клетки организма рандомно, и бывает так, что они выбирают своей жертвой стволовую клетку, например, из которой потом разовьётся яйцеклетка или сперматозоид. И тогда, если из этой клетки разовьётся зародыш, то все его клетки до последней будут содержать этот "сломанный файл". И он передаст его своим потомкам, а те своим и так будет до скончания времён.

И когда ученые расшифровали ДНК человека, то оказалось, что около 1% генов это эти самые ретровирусные вставки! Правда, не все из них "мертвы", некоторые организм приспособил для своих целей, но это уже "совсем другая история".

И как оказалось, что есть вирусные вставки, общие для всех людей. А есть и такие, что расположены так же как и у обезьян.
Самое железное доказательство эволюции
Вероятность того, что ретровирус "случайно" выстроились в одно и тоже место смехотворно мала. Этот факт может говорить только о том, что обезьяны и человек имели далекого общего предка, у которого миллионы лет тому ретровирус устроился в зародыше.
1280

Как учатся бактерии

Развернуть
Как учатся бактерии
"Почему у лебедей длинные шеи?" - "Лебеди с короткой не выжили" - ответит нам последователь Дарвина. "Они очень старались добыть корм со дна" - ответит нам сторонник Ламарка.

Ламарк утверждал, что организмы могут приобрести необходимые качества, если будут очень стараться: прыгать с крыши, чтобы отрастить крылья, топиться в воде пока не образуются жабры.
Но так это не работает. Или...

Есть единственные в мире организмы, которые действительно могут "постараться" и приобрести новое свойство. Это - бактерии.
Дело в их необычном строении: в теле бактерии есть маленькие кольцевые кусочки молекулы ДНК, в которых они хранят "запасную" информацию.
Как учатся бактерии
Представьте, как герой фильма в экстремальной ситуации за 5 минут прочитывает руководство пилота и сажает самолет с перепуганными пассажирами. Вот бактерии именно так и могут! Нет, пассажиров им не спасти, но вовремя достать свои инструкции - плазмиду - и обучиться синтезировать непривычный для них белок - легко!

Когда бактерия попадает в экстремальные для нее условия ее генетический аппарат начинает считывать информацию из библиотеки - плазмид. По нужной плазмиде синтезируется требуемое в данной ситуации вещество, и бактерия становится устойчивой к этим условиям.
А что делать, если нужной инструкции у бактерии под рукой не оказалось? Можно попросить у соседа!

Если у кого-то из товарищей есть нужная плазмида, то вскорости множество ее копий окажется у всей колонии. И вся колония станет обладать "навыками". Если же условия опять изменятся или вернутся в норму, бактерия избавится от ненужного свойства - выкинет инструкции.
Как учатся бактерии
Звучит круто? Для человека не очень.
Ведь такие экстремальные условия это и антибиотики, которыми мы пытаемся вылечить бактериальную инфекцию.

Это значит, что каждый раз, когда мы пьем антибиотики без необходимости и точного назначения врача, когда не допиваем курс до конца, мы тренируем бактерий быть устойчивыми к антибиотику. И лишаем себя и всех вокруг возможности подействовать на них, когда это будет необходимо.

Сознательность и личная ответственность каждого, может уменьшить эту проблему и со временем вернуть эффективность антибиотиков.

Фото №1: Александр Патрин
Фото №2: http://capricorn.bc.edu
Фото №3: https://egtheory.wordpress.com
482

Удивительные трагопаны

Развернуть
Буробрюхий трагопан (Tragopan caboti):
Удивительные трагопаны
Трагопаны – род птиц, относящихся к семейству фазановые и, соответственно, к отряду курообразные. Это коренастые довольно упитанные птицы, ведущие скрытный образ жизни, питаются разнообразным растительным кормом на земле и в кронах деревьев. В кронах же устраивают гнёзда (или занимают пустые гнёзда других птиц), что нетипично для фазановых. Соответственно, живут они в лесах. Ареал – горные области от Гималаев до Бирмы, частично Китай. В роду пять видов.
Серобрюхий трагопан (Tragopan blythii):
Удивительные трагопаны
Их латинское название – Tragopan – составлено из греческих слов tragos, что значит коза, и Пан – имя древнегреческого бога с козлиными чертами во внешности. Такое имя птицы получили, вероятней всего, за очаровательные "рожки". Эти выросты на голове, а так же яркоокрашенная кожа в виде лацкана на шее не постоянно находятся у всех на виду. Кавернозная ткань в их строении позволяет трагопанам путем изменения тока крови то раздувать их, то прятать. Сопровождается это энергичными дёрганиями всей тушкой, растопыриванием крыльев, "распушением" перьев до почти полного округления и щёлкающими звуками. Дополняет короткое выступление яркий красивый финал.
Впрочем, смотрите сами.
Трагопан-сатир (Tragopan satyra):
Глазчатый трагопан (Tragopan temminckii):
И все эти старания ради какой-то курицы самки, разумеется :) Самки трагопанов, что характерно для курообразных и, в общем-то, множества других птиц, окрашены куда проще.
Удивительные трагопаны
Такие вот забавные птицы, три из пяти видов которых имеют статус уязвимых. А ещё у них симпатичные птенцы, которые через пару дней после вылупления покидают гнездо и, следуя за самкой, ищут корм на своих двоих. При этом у них уже достаточно хорошо сформированы крылья.
Удивительные трагопаны
2311

Геномное редактирование впервые опробовали на живом человеке

Развернуть
В Калифорнии впервые опробовали метод геномного редактирования прямо в организме живого пациента с редким генетическим заболеванием, вводя препарат внутривенно. Если ген «приживется», то больному синдромом Хантера больше не потребуется еженедельное вливание искусственного фермента, которое стоит более 100 тысяч долларов в год.

http://short.nplus1.ru/brPlm63beB8
Геномное редактирование впервые опробовали на живом человеке
Пациента, чей геном подвергли редактированию, зовут Брайан Мэддокс. Он страдает синдромом Хантера, редким заболеванием, связанным с X-хромосомой
Геномное редактирование впервые опробовали на живом человеке
4449

Новость №425: Исследователи выяснили, что попугаи умеют определять форму отверстия и вставлять в него соответствующий предмет

Развернуть
Новость №425: Исследователи выяснили, что попугаи умеют определять форму отверстия и вставлять в него соответствующий предмет
http://news.nplus1.ru/BAts
4416

Ребенку с буллезным эпидермолизом создали новую трансгенную кожу

Развернуть
Впервые удалось заменить практически всю кожу ребенку, больному буллезным эпидермолизом, на здоровую трансгенную кожу, выращенную из его же клеток. В эти клетки была вставлена работающая версия гена LAMB3.
Прошло два года, и умирающий ребенок, который лежал целыми днями под морфином, теперь играет в школе в футбол.

http://short.nplus1.ru/A8kt9eY7eM
Ребенку с буллезным эпидермолизом создали новую трансгенную кожу
927

Новость №417: Ученые подтвердили склонность землероек уменьшать мозг зимой

Развернуть
Новость №417: Ученые подтвердили склонность землероек уменьшать мозг зимой
http://news.nplus1.ru/Bj7q
2415

Новость №411: Ученые выяснили, что цвет кожи человека могут определять всего четыре участка ДНК

Развернуть
Новость №411: Ученые выяснили, что цвет кожи человека могут определять всего четыре участка ДНК
http://news.nplus1.ru/l2zA
507

Биологии пост

Развернуть
Рассказывала препод в универе.
198затертый год, студентов биофака МГУ отправляют на практику на Белое море. Научная база на отшибе мира, молодые студенты, алкоголь, скумбрия, которая ловится чуть не на голый крючок. На учебу было по умолчанию забито и научными руководителями и их подопечными.
В один из вечеров после утомительных занятий кто-то из местных неосторожно бросил фразу о том, что мол в море не зайдешь, развелось морских звезд, что ужас!
Хурей, активити! - с таким или подобным криком отряд из нескольких молодых специалистов по позвоночным (далее важно) вооружился ведрами и полез в воду собирать гадов.
Когда пляж был очищен было принято решение звезд порубать и (тяжело понять зачем) после этого выкинуть в море обратно.
Ну действительно, откудаж знать специалистам по ПОЗВОНОЧНЫМ о способах размножения кишечнополостных.
Биологии пост
Итог: каждый из обрубков дал по кривой, но все же полноценной морской звезде. Постоянные обитатели базы обматюкали студентиков и отправили в повторный рейд очистки пляжа, но уже под более тщательным контролем выполнения работ)
4809

Авиаконструкторы случайно объяснили разницу в цвете крыльев альбатроса

Развернуть
Альбатросы — выносливые птицы, способные к эффективному полету. Они могут пролетать до 15 тысяч километров без перерыва. Поэтому полет альбатросов неоднократно привлекал внимание авиаконструкторов. По расчетам исследователей, во время полета верхняя черная сторона крыльев у этих птиц примерно на 10 градусов теплее, чем нижняя белая поверхность. Из-за этого температура пограничного слоя на поверхности крыла повышается, а сила трения уменьшается, позволяя альбатросам меньше уставать и дольше находиться в воздухе.

http://short.nplus1.ru/YazuRSH9rtM
Авиаконструкторы случайно объяснили разницу в цвете крыльев альбатроса
805

Протей, долгожитель пещер

Развернуть
Этот житель подводных пещер не похож на привычных нам животных. Раньше о нем слагали легенды, теперь ему посвящают научные статьи. Он всегда остается ребенком и может дожить до ста лет в холоде и голоде... Перед вами — европейский протей, или олм (Proteus anguinus anguinus).
Протей, долгожитель пещер
Протей — маленькая саламандра, населяющая водные экосистемы пещер. Он имеет длину всего 25–35 сантиметров и весит 15–20 грамм. Ареал протея ограничен пещерами Балкан (Динарское нагорье). Там, где он живет, условия суровые: постоянно темно, холодно (8–11°C), еды мало. Даже четвертичное оледенение не повлияло на эту среду, и у протея, заселившего эти места 10–20 миллионов лет назад, было достаточно времени для самосовершенствования. Поэтому он обладает типичными трогломорфными (характерными для обитателей пещер — троглобионтов) чертами и весь состоит из адаптаций к своей среде.

Идеально подстроившиеся под условия пещер, протеи вовсе не стремятся наружу, однако после обильных осадков некоторых из них иногда выносит в толщу водоема. Раньше находившие их люди верили, что протей — это только что вылупившийся пещерный дракон, который вырастет огромным и страшным. По-видимому, те же люди назвали его германским словом «олм», значение которого науке неизвестно, так как в современных языках его нет. Еще одно свое имя — «человеческая рыбка» — протей получил за отсутствие пигментации, что придает его коже сходство с нашей.
Протей, долгожитель пещер
Протей отлично плавает. Фото с сайта earthsky.org

Глаза у протея плохо развиты и прячутся под кожей, но сохраняют чувствительность к красному свету. Да и сама кожа у него светочувствительна. Причем протей может проявлять как отрицательный, так и положительный фототаксис (то есть как избегать света, так и следовать за ним). Есть наблюдения массовых выходов протеев на поверхность в лунные ночи. Возможно, такая синхронизация поведения полезна для успешного размножения.

Помимо сомнительного зрения у протея есть много других способов получать информацию о мире. Всевозможные чувствительные органы без труда помещаются на его большой плоской голове. Его носовой эпителий тоньше, чем у других амфибий, что обеспечивает ему и более тонкое обоняние. Со вкусовыми рецепторами у него тоже все в порядке. Благодаря особому строению внутреннего уха и большим резонаторным полостям в виде легких и ротовой полости протей отлично слышит в воде. Также известно, что он чувствителен к электрическим и магнитным полям.

Изучать протея в его естественной среде очень сложно. Но возможно: главным образом благодаря популяции, искусственно сформированной во Франции в 1952 году. С 1958 года ведутся записи о пополнениях и потерях в пещере. Сейчас популяция состоит более чем из 400 протеев разных возрастов. Большинство научных сведений об олме получено именно здесь, и сведения эти потрясающие.

Протеи удивительно долго живут, сильно выбиваясь из прямой зависимости размера и возраста, характерной для животных. Продолжительность жизни олма на порядок больше, чем у близких ему видов, а ближайший его родственник, который живет сравнимо долго, — исполинская саламандра (Andrias japonicas), весящая 25 килограмм. Самым старшим особям из французской популяции протея сейчас по меньшей мере 48 лет. При этом коэффициент годовой выживаемости взрослых протеев составляет 0,984 и от возраста не зависит. Если такой коэффициент сохраняется и для более старших возрастов, то средняя продолжительность жизни протея составляет 68,5 лет, а максимально возможная — более ста лет. Исследователи предполагают, что секрет олма заключается в эффективно работающих митохондриях, которые почти не образуют активные формы кислорода — побочные продукты деятельности дыхательной цепи. Обладая высокой реакционностью, активные формы кислорода повреждают ДНК, белки и липиды клеток, что способствует старению.

У Proteus anguinus anguinus есть родственник — Proteus anguinus parkelj, найденный только на юго-западе Словении. Он также живет в пещерах, но его трогломорфные черты гораздо менее выражены. Например, он черный и у него развиты глаза. Его так и называют «черный олм». Видимо, он пришел в пещеры позже и не успел еще хорошенько в них обжиться. Сейчас черный и белый олм считаются подвидами одного вида, хотя следов брачных союзов их ДНК не несет.
Протей, долгожитель пещер
Черный подвид протея Proteus anguinus parkelj. Фото © Lars Soerink с сайта vildaphoto.net

Протей — хищник. Он питается личинками насекомых, моллюсками и ракообразными. Не всегда они есть, но олм мужественно переносит длительные периоды отсутствия еды. Он может голодать до восьми лет! В одном эксперименте протеи провели без пищи 240 дней. Сначала они усиленно искали еду, заметно увеличив свою подвижность. Но затем сменили стратегию и начали медленно и методично обследовать аквариум. Такое поведение экономит энергию и повышает вероятность найти пищу, если она все-таки есть. При этом на работу мышц олмы сначала расходовали запасы гликогена, потом липидов и только в конце эксперимента начали тратить мышечные белки. При этом самые важные для движения белки они приберегли, поэтому при появлении в аквариуме пищи смогли охотиться очень эффективно, быстро восстанавливая утраченное. Параллельно (но в течение сего 90 дней) голодали наземные пиренейские тритоны (Calotriton asper). Они тоже были молодцами, но гораздо более расточительно тратили свои запасы, а по окончании голодовки восстанавливали их в 1,2–3 раза медленнее, чем олм.

Часть режима постоянной экономии энергии — медленное взросление и редкое размножение. Протеи достигают репродуктивного возраста к 15–16 годам. Скорость откладки яиц — в среднем 35 штук каждые 12,5 лет.
Протей, долгожитель пещер
Самка протея отложила икру в аквариуме пещеры Постойнска-Яма. Это первый случай, когда исследователям удалось наблюдать откладку икры у этих животных. Фото с сайта postojnska-jama.eu

На протяжении всей жизни протей сохраняет ювенильные (присущие личинке) черты, например внешние жабры (легкие у него тоже есть, но ими он почти не пользуется) и короткие конечности. Это явление называется неотенией. Взрослое состояние для протея неизвестно, в отличие, например, от аксолотля — способной к размножению неотенической личинки амбистомы. Кстати, человеку неотения тоже присуща: взрослые люди по многим признакам гораздо больше похожи на детей, чем, например, шимпанзе на своих детенышей. Есть гипотеза, что неотения помогает нам стареть медленнее, чем другие приматы.
Видео с самкой протея, откладывающей икру

Олм нуждается в бережном отношении. Он очень чувствителен к изменениям среды в результате загрязнения. Бездумный отлов также сокращает и без того малую численность протея. Устойчивый и к холоду, и к голоду, но совершенно беззащитный перед действиями человека, он напоминает нам, что в наших силах сохранить удивительную природу, частью которой мы являемся. Но для этого придется постараться.

Источник: Галина Клинк, «Элементы»
5397

Баги и эксплойты в наших мозгах

Развернуть
Представьте, что вы проектируете птенца чайки. ТЗ такое — у него довольно плохое зрение, маленький мозг, но ему нужно как можно больше есть, а то сдохнет. Еду ему приносит мама-чайка. Основная задача — распознать маму-чайку и получить у неё еды. Во входной поток зрения поступает, скажем, 320х200 px, и дальше 10 сантиметров от глаза он не умеет фокусироваться. Природа решила так — надо разметить клюв чайки ярким оранжевым округлым пятном. Вот таким:
Баги и эксплойты в наших мозгах
В ходе реверс-инжиниринга чайки в 1950-х Нико Тинберген провёл 2431 опыт с 503 птенцами (часть его коллега Рита Вейдманн высидела сама). Выяснилось, что птенец реагирует и не только на клюв, но и на картонный прямоугольник с круглым оранжевым пятном. И пытается получить у него еду как у обычной чайки. Звучит логично, особенно в условиях нехватки вычислительных ресурсов птенца, правда? «Появляется сверху», «длинный» — это важно. Но самая высокая ценность сигнала «оранжевый на белом» — и она по мере эволюции завышается.

Под самый конец внезапно нашёлся ультранормальный сигнал. Если птенцу показать прямоугольник с тремя оранжевыми полосами, он распознает его куда быстрее, точнее, и среагирует в разы активнее. То есть сильнее распознаётся другой образ, которого нет в природе.

Если вы думаете, что мы с вами не забагованы, то ошибаетесь. У нас, людей, есть примерно такой же пример переобучения, хорошо известный анимешникам.


Модель нашего зрения


Исторически предполагалось, что мы смотрим на что-то и делаем следующее (всё куда сложнее и запутаннее, я очень-очень упрощаю, поэтому заранее прошу прощения за грубую модель):

Получаем входной массив данных в виде чего-то вроде BMP-файла
Обрабатываем эту картинку на зрительных рецепторах, чтобы сконвертировать в импульсы для мозга. То есть переводим этот BMP во внутренний формат мозга.
Несём подальше от сенсоров в центр обработки, где придаём полученной картинке смысл, то есть конвертируем в следующий формат — скорее всего, околословарный, потому что по нему потом задействуются ассоциации.
Понимаем смысл изображения и показываем его сознательной части разума.


На деле же оказалось, что процесс куда веселее. Нет смысла «грузить» всю картинку в первичную обработку, когда можно сильно оптимизировать этот процесс. Поэтому мы делаем следующее:

Получаем первичный контур данных, грубо говоря, несколько процентов от всего сенсорного ввода.
Сразу гоним его в обработку с вопросом, что грузить дальше. Обработка (за пределами сенсора, в мозгу) связывается со словарём форм-ассоциаций и говорит, что мы, скорее всего видим — то есть отдаёт на управление сенсором гипотезы.
Управление сенсором начинает «грузить» то, что может подтвердить или опровергнуть наиболее вероятные гипотезы — то есть мы последовательно забираем ещё несколько процентов данных, отдаём их сразу в обработку и получаем результат, как и на что смотреть дальше.
Когда гипотеза остаётся только одна — имея неполный файл, мы уже знаем, что на нём изображено. В этот момент происходит ещё одна конвертация уже в сознательный формат.


Чтобы было понятно, о какой скорости речь — В. Н. Панферов (под руководством А.А. Бодалева) определял порог узнавания лица на фотографии — это 0,03-0,04 секунды. Волосы и верх головы обрабатывались в этих пределах, а вот подбородок и нос распознавались уже где-то в три раза медленнее — на 0,1 с.

Повторюсь, модель крайне примерна, но показывает важнейшее отличие: мы не обрабатываем, что увидел глаз, а управляем глазом так, чтобы он искал знакомые нам шаблоны. Чтобы далеко не ходить — вот пример реализации этой уязвимости:
Баги и эксплойты в наших мозгах
Здесь можно увидеть белый треугольник. Более того, некоторые даже могут «увидеть» его границы.

Но, что для нас гораздо важнее в плане переобучения наших нейросетей распознавания образов, мы распознаём многие объекты по нескольким опорным точкам. Например, очень простые рисунки позволяют быстрее распознавать объекты, чем содержащая куда больше информации фотография. Потому что в упрощённом рисунке уже выделены те черты, которые нейросеть художника посчитала значимыми, и наша нейросеть также приняла их за опорные точки.

А теперь вернёмся к упомянутым анимешникам. Если задуматься, то любое комиксово-рисованное изображение девушки не может быть привлекательнее живой девушки. Ну, пускай у нас будет идеализированная дева в аниме и ещё одна с идеальной фигурой-макияжем на фото. Большая часть аниме ориентирована на ультранормальный сигнал — мы распознаём опорные части образа и останавливаемся. Вот, смотрите:
Баги и эксплойты в наших мозгах
Это не лучший пример, но это лучшее, что я нашёл с лицензией на использование и изменение (залито на sketchport.com пользователем Envynity)

Мы распознаём этот набор визуальных сигналов как, возможно, вполне симпатичную деву. Однако если у реальной дамы будут глаза такого же размера, прыщ вместо носа, странный рот, полупрозрачные волосы и вообще примерно похожая анатомия, плюс она заложит непослушный локон за глаз… Ну, некоторые схватятся за осиновый кол.

Картинка иллюстрирует, как выделяются главные для нейросети объекты и гасятся второстепенные. Да-да, это тоже наш ультранормальный сигнал — быстрый для распознавания, но в реальном мире означающий ложноположительную сработку. Знакомьтесь, мы только что посмотрели на картонку с тремя полосками. Аналогично грудь нереального размера у некоторых античных статуй — не ошибка физилогии, а художественная гипербола, подчёркивающая нужное качество.

Вот ещё пример для тех, кто не увидел симпатичную девушку на картинке выше:
Баги и эксплойты в наших мозгах
Schyns P.G., Oliva A. J. Cognition — при загрузке деталей первое лицо злое, второе нет. Мне достаточно снять очки, а вам — возможно надо будет отойти подальше от монитора или уменьшить картинку. При достаточном уровне размытия наша нейросеть обопрётся вообще на другие точки, и выражения поменяются местами.

Второй баг этого же класса (но куда более высокоуровневый) — это проекция по неполным данным. Серия экспериментов Алана Миллера и уже упомянутого Бодалева доказала, что мы строим полный образ человека, на который опираемся до получения новых данных, на основе крайне обрывочных кусков информации. Например, мы обучены, что все волосатые очкарики — ботаны (пока не получим в глаз от одного такого), все китайцы низкие (пока не увидим их представителей, присланных на парад к нам на прошлое 9 мая — не меньше 210 сантиметров каждый) и так далее.

Обращаясь к более простым реализациям этой функции, например, стоит вспомнить, что крысы пугаются любых пушистых предметов примерно размера кошки, потому что чем яснее будет распознана кошка, тем это важнее для выживания. Соответственно, больше FPR и минимуме FRR — крысы выживают именно за счёт снижения ложноотрицательных статусов. У нас с вами есть такая милая фигня — генерализация страха. Например, если целенаправленно научить ребёнка бояться плюшевую крысу, то он будет пугаться вообще половины плюшевых игрушек, поскольку его нейросеть забрала не только основной классифицирующий признак, но и кучу вспомогательных — и решила, что высокий FPR в сравнении с опасностью не распознать сигнал — допустимая жертва.

Генерализация работает и у животных. Более того, она отлично сочетается именно с нейрообучением. Если крысе давать бегать в лабиринте в ветке с кругом, квадратом и прямоугольником с пропорциями 2:1, но кормить только после того, как она побежит к прямоугольнику — крыса научится отличать прямоугольник с пары попыток и будет бегать только к нему. Заменим лабиринт — вместо круга теперь второй квадрат. Снова бежит к прямоугольнику с первой попытки. Теперь меняем лабиринт — оставляем квадрат, прямоугольник 2:1 и прямоугольник 3:1. Логика предполагает, что крыса бежит к уже знакомому ей 2:1. Но нет, она, оказывается, выучила, что чем прямоугольнее — тем лучше. И бежит в 3:1, полагая, что там еды больше. Потому что на этот прямоугольник её нейросеть «где еда» даёт более сильный сигнал срабатывания.

Ещё один эксплоит человека нашёл Мортен Крингельбах в Оксфорде, работая с «Крайслером». Доведённый до ума опыт выглядит так: показываем женщинам фотографии чего-то милого, например, младенцев. Фиксируем, что происходит в мозге. Теперь показываем женщинам фотографии новых вариантов экстерьера автомобиля, и ищем наибольшее соответствие предыдущему шаблону. Получаем самый милый из возможных автомобилей.

Сравните «Матиз» и «Смарт». Да-да, мы узнаём «детёнышей» и включаем родительскую реакцию при определённых пропорциях лица. Например, у щенка, зайчонка, котёнка, птенца и младенца будут явно укороченные и менее выступающие носы, большие глаза. Не верите примеру про машину — посмотрите на детёныша капибары, родившегося недавно в Московском зоопарке. Вот новость о нём — там серия фото. Если не знать заранее, что это младенец, можно принять его за взрослую особь. Потому что нос длинный, и выбивается из наших шаблонов родительской реакции. И наша нейросеть может сориентироваться, что это детёныш, только по габаритному размеру в сравнении с другой особью – ну или заголовку новости.

Ну и напоследок — гуппи распознают друг друга по оттенкам цвета. Самцы имеют большой жёлтый маркер во всё туловище. Этот жёлтый маркер ищут самки, которым неймётся размножаться. Так вот, биологи решили проверить, как самки добились нужной точности. В результате опытов они покрасили самца в ярко-синий. И — та-дам! — выяснилось, что они действительно используют метрику «чем больше синий, тем лучше». А колюшки-самцы (не путать с корюшкой) ловятся вообще на красную нитку — для них всё шевелящееся красное является мгновенным триггером на запуск инстинкта атаки. Потому что самец приманивает самок движениями туда-сюда и красной окраской брюха. А нитка ведёт себя даже более «самцово», чем настоящая рыба. Надо укусить эту наглую штуку, правда? У галок есть триггер «напасть, если тащат что-то чёрное болтающееся» — это защита гнездовья от тех, кто ворует птенцов. Не подходите к ним с носками в руках. Те же чайки выкидывают красные яйца из гнезда — инстинкт избавления от грязного кэша раненых птенцов.

В общем, очень советую — например, исследования 50-х вроде «Восприятие человека человеком» (А. А. Бодалев) и опыты, описанные Н. Тинбергеном в «Осы, птицы, люди» внезапно показывают невероятную хрупкость ветвера, которым мы прошиты. И дают понять, насколько странные у нас нейросети принятия решений.

Отсюда: aftershock_news/?q=comment/4499466 (ссылку поправьте, если надо, заменить _ на .)

Баянометр жаловался на маленькие кусочки текста и отдельные картинки, но текста целиком почему-то нет на Пикабу.
505

Как скат навстречу звёздам летал

Развернуть
Иду я, значит, по берегу, вся такая сильная и независимая женщина, никого не трогаю и вдруг замечаю какую-то странную блестящую штуку на берегу.
Наклоняюсь, чтобы нормально рассмотреть, т.к. штука блестит.

Понимаю, что это маленький скат.

Потыкала его немножко, он мокрый, склизкий, холодный и походу мёртвый. Думаю, жаль конечно милаху, но хоть посмертно сфотографирую.
Как скат навстречу звёздам летал
Наклоняюсь, чтобы сделать фото и тут он блин фыркнул! Серьёзно! Он сделал фыр двумя дырками по типу ноздрей (Брызгальце (лат. Spiraculum)) и открыл глаза.
Как скат навстречу звёздам летал
Я не знаю, кто там больше пересрался: я или скат, увидевший склонившегося над ним человека. Но судя по его попыткам прыгать, он тоже немало так шуганулся.

Ну и яжбиолог, блин.

Попыталась я прокопать бедолаге путь к воде, только его следующей волной смыло еще ближе к песку.

Проверять, насколько сильно маленький измученный скатик может шарахнуть током мне не сильно хотелось. Но делать особо нечего, взяла я бумажную карту (знаю, что ток проводит, но лучше, чем совсем ничего).

Короче, запульнула я его навстречу звёздам.

Удобная такая к метанию маленькая тарелочка :)
Т.к. чрез десять минут его не вынесло обратно, скорее всего со скатом всё в порядке.

Та странная тёмная штука слева - скорее всего пиявка, но я это поняла только когда рассматривала фотографии. Было очень темно, показалось, что это кровоподтёк.
Вот пара нормальных фотографий из интернета:
Это скат вида Torpedo torpedo или Глазчатый электрический скат:
Как скат навстречу звёздам летал
Как скат навстречу звёздам летал
Внимание! Далее будет немного нудятины научной информации.
Как скат создаёт электричество? 
У него есть шайтан-машина парные электрические органы.
Как скат навстречу звёздам летал
Электрические органы — это видоизменённые мышцы, парные органы.
Конкретно у скатов имеют почковидную форму и расположены по бокам. У скатов их вес достигает 25 % массы рыбы (ската), по внешнему виду они напоминают пчелиные соты, из собранных в столбики электрических пластин.Таких столбиков около 600, каждый столбик это 400 или менее электрических дисковидных клеток-пластинок (электроциты). Столбики разделены студенистой соединительной тканью.
Как скат навстречу звёздам летал
Как это работает?

К каждой клетке подводится нервное окончание, всегда с одной стороны.
Нервное окончание переходит в широкую разветвлённую структуру (синапс), где магия начинает свою работу нервный импульс передается на большую часть поверхности пластинки. Так что клетка оказывается заряженной с одной своей стороны. На другой стороне пластинки (электроцита) есть белки (ионные каналы), поддерживающие разный заряд с внутренней и внешней стороны клетки (мембранный потенциал).

Получается, что заряженные частицы накоплены с одной стороны пластинки.

Пластинки электроцитов упорядочены по своим полюсам: нервные окончания с одной стороны, а поверхность с многочисленными заряженными частицами — с другой.
Столбики друг от друга изолированы соединительной тканью.
Получается батарея соединенных нервным волокном клеток с упорядоченной полюсностью, поэтому их токи суммируются.

Пластинки в каждом столбике соединены последовательно, а электрические столбики — параллельно.
Как скат навстречу звёздам летал
Интересно, что возбуждение передаётся в любом направлении по всему разветвлению нервного волокна.
Как скат навстречу звёздам летал
Как-то так :)
Надеюсь, написала понятно и доступно.