„Amerika ir Kinija turėtų tęsti tyrimus kartu“

"Nuo tada, kai Deng Xiaoping ir Jimmy Carteris sudarė susitarimą 1979 m., Amerikos ir Kinijos akademikai bendradarbiavo, atlikdami mokslinius tyrimus. Kaip ir daugeliui kitų šių dviejų šalių santykių klausimų, šiuo metu bendradarbiavimui kyla grėsmė. Kaip pranešame šią savaitę Amerikos ir Kinijos mokslininkai kartu rašo vis mažiau darbų, o į Ameriką atvykstančių Kinijos studentų ir mokslininkų skaičius smarkiai sumažėjo. Dabar politikai abejoja, ar atnaujinti Deng-Carterio susitarimą, vadinamą Mokslo ir technologijų susitarimu (STA). Respublikonai nori nutraukti paktą; Demokratai nori iš naujo derėtis dėl jo sąlygų.

 

     Nesunku suprasti Amerikos baimę dėl Kinijos technologinių pajėgumų, taigi ir galimybės kariauti, padidinimo. Plačiai paplitusi baimė, kad Kinija išnaudojo naivų amerikiečių tikėjimą atvirumu, taip pat sumažino norą dirbti kartu. Kinija jau seniai liepia Vakarų įmonėms perduoti technologijas, kaip sąlygą parduoti Kinijos didžiulei rinkai, ir ji dažnai kaltinama intelektinės nuosavybės vagystėmis.

 

     Tačiau STA pasitraukimas ar sumažinimas būtų klaida. Pirmiausia yra nedaug, jei tokių yra, akademinio bendradarbiavimo, kenkiančio Amerikos interesams, pavyzdžių. Respublikonų pasirinktas nesėkmingo tyrimo pavyzdys yra 2018 m. projektas, kuriuo siekiama dalytis duomenimis iš bendrai paleistų oro balionų. Tai pasaka, kurioje pasakojama apie šnipinėjimo iš lėktuvo baimes, bet neatspindi tikros saugumo žalos. 

 

Bet kuriuo atveju STA apima akademinius tyrimus, kurie Amerikoje yra lengvai prieinami akademiniuose žurnaluose, nesvarbu, kas juos parašė. 

 

Tiesa, Kinijos mokslininkai, o kartu ir Kinija, dalyvaudami įgyja patirties. Tačiau kiti įstatymai ir neseniai priimtas prezidento Joe Bideno vykdomasis įsakymas riboja Amerikos žinių dalijimąsi jautriose srityse.

 

     Be to, būtų klaidinga manyti, kad bendradarbiavimo nauda yra vienpusė. Kai kuriose srityse, pavyzdžiui, baterijų, telekomunikacijų ir nanomokslų, Kinijos mokslininkai prilygsta ir netgi lenkia Amerikos mokslininkus. Kadangi Kinijos tyrimų aplinka yra daug neskaidresnė, nei Amerikos, dėdė Semas gali gauti daugiau naudos, žiūrėdamas per sieną, nei Kinija.

 

     Bendradarbiavimas taip pat suteikia galimybę daryti įtaką Kinijos požiūriui į etiškai erzinančius tyrimus. Vadovaujantis Amerikos, ji palaipsniui priėmė Institucijų peržiūros tarybas, kurios prižiūri darbą, kuris turi įtakos žmonėms. Naujovės dirbtinio intelekto ir kitose srityse, kuriose Kinija yra arčiau žinių ribos, mokslininkams iškels naujų etinių kliūčių. Amerikos mokslininkai taip pat gali naudingai nukreipti Kinijos požiūrį.

 

     Galiausiai, tuo metu, kai tarp Kinijos ir Amerikos kyla įtampa, STA turi svarbią simboliką. Tai buvo pirmasis dvišalis susitarimas, pasirašytas, atkūrus abiejų šalių santykius. Jį išmetus be rimtos priežasties kiltų mintis, kad Amerika į visus Kinijos tyrinėtojus žiūri įtariai. Jei tai atgrasytų talentingesnius kinus nuo darbo Amerikoje, vaisingo kryžminio apvaisinimo galimybės išnyktų.

 

     Amerikos mokslui naudingas gebėjimas pritraukti šviesiausius pasaulio protus. Tam būtų trukdoma, jei susidarytų įspūdis, kad tai uždara parduotuvė.

 

     Mokslinis bendradarbiavimas tarp konkuruojančių didžiųjų valstybių turi galingą precedentą. Bendri Amerikos ir Sovietų Sąjungos mokslininkų tyrimai šaltojo karo metu leido aptikti gravitacines bangas, pažangą, modeliuojant netiesinę dinamiką, dabar naudojamą klimato kaitai sekti, ir sukurti vakciną, naikinančią raupus. Net kai Vietname siautėjo karas, sovietų mokslininkai padėjo statyti dalelių greitintuvą Fermilab mieste, 40 mylių į vakarus nuo Čikagos. Santykiai nebuvo simetriški, bet davė abipusės naudos ir paskatino žmonijos pažangą. Užuot taikę naują mokslinio izoliacionizmo modelį, Amerikos lyderiai turėtų prisiminti, kad bendradarbiavimas laboratorijoje yra naudingas visiems, įskaitant Ameriką." [1]

 

1. "America and China should keep doing research together." The Economist, 12 Oct. 2023, p. NA.

"America and China should keep doing research together."

"Since Deng Xiaoping and Jimmy Carter struck a deal in 1979, American and Chinese academics have co-operated on scientific research. Like so much else about relations between the two countries, that co-operation is now under threat. As we report this week American and Chinese scientists are writing fewer papers together and the number of Chinese students and researchers entering America has fallen sharply. Now politicians are wavering about whether to renew the Deng-Carter deal, called the Science and Technology Agreement (STA). Republicans want to scrap the pact; Democrats want to renegotiate its terms.

It is easy to understand America's fears about boosting China's technological capability, and therefore its ability to wage war. The widespread fear that China has exploited a naive American belief in openness has also sapped the will to work together. China has a long record of ordering Western companies to hand over technologies as a condition of selling into its vast market, and is often accused of intellectual-property theft.

Yet quitting or watering down the STA would be a mistake. To begin with there are few, if any, examples of academic collaboration harming America's interests. Republicans' chosen example of research gone wrong is a project in 2018 to share data from jointly launched weather balloons, a tale that plays on fears of aerial spying but does not represent a real security failure. In any case, the STA covers academic research that, in America, ends up easily accessible in academic journals, whoever wrote it. True, Chinese scientists—and by extension China—gain expertise from being involved. But other laws, and a recent executive order by President Joe Biden, restrict the sharing of American expertise in sensitive areas.

In addition, it would be a mistake to think that the gains from collaboration are one-way. China's scholars match and even outdo America's in some fields, such as batteries, telecommunications and nanoscience. And because China's research environment is far more opaque than America's, Uncle Sam may gain more from peering over the wall than China does.

Collaboration also offers opportunities to influence China's approach to ethically vexing research. Under sway from America, it has gradually adopted Institutional Review Boards, which oversee work that affects human subjects. Innovation in artificial intelligence and other areas in which China is closer to the frontier of knowledge will raise new ethical quandaries for researchers. American scientists can usefully steer China's approach there, too.

Last, at a time of tensions between China and America, the STA carries important symbolism. It was the first bilateral accord signed after relations between the two countries were restored. Scrapping it without good reason would feed the idea that America views all Chinese researchers with suspicion. If that deterred more talented Chinese from working in America, opportunities for fruitful cross-fertilisation would go up in smoke. 

American science benefits from its ability to attract the world's brightest minds. That would be impeded if it created the impression that it is a closed shop.

Scientific co-operation among rival great powers has a powerful precedent. Joint research by American and Soviet scientists during the cold war led to the detection of gravitational waves, to advances in modelling non-linear dynamics now used to track climate change and to the manufacture of the vaccine that eradicated smallpox. Even as war raged in Vietnam, Soviet scientists were helping build a particle accelerator at Fermilab, 40 miles west of Chicago. The relationship was not symmetrical, but it did bring mutual gains and propel humanity's progress. Rather than adopting a new model of scientific isolationism, America's leaders should remember that collaboration in the lab tends to benefit everyone—including America.” [1]

1. "America and China should keep doing research together." The Economist, 12 Oct. 2023, p. NA.

 

 

„Mokslininkai paskelbė smegenų atlasą“

    "Lordas Rutherfordas, atomo branduolio atradėjas, suskirstė mokslą į fiziką ir pašto ženklų rinkimą. (Jis juk buvo fizikas.) Bet jis turėjo pagrindo. Kiti mokslai, tokie, kaip astronomija, chemija, geologija ir, svarbiausia, , biologija, daug pasikliauja daiktų rinkimu (astronomijos atveju – ne tiesiogine prasme) ir įvairiu klasifikavimu, kas džiugintų filatelistus. Fizika, priešingai, remiasi reiškinių analize.

 

     Be to, filatelistinės mokslo šakos buvo gana sėkmingos, ypač biologija. Šią savaitę biologijos kolekcija bus papildyta nauju albumu – 21 straipsniu apie smegenis ir jų ląsteles. Darbas buvo atliktas, vadovaujant BRAIN iniciatyvos ląstelių surašymo tinklui, kurį organizuoja Nacionaliniai sveikatos institutai Amerikoje. Straipsniai publikuojami įvairiuose Amerikos mokslo pažangos asociacijos žurnalų imperijos „Science ir jo dukteriniuose“ skyriuose. 

 

Jie skirti padėti atsakyti į tris susijusius klausimus: kokie ir kur yra smegenų ląstelių komponentai; kurios ląstelės yra susijusios su neurologinėmis ir psichikos ligomis; ir kuo Homo sapiens smegenys skiriasi nuo kitų gyvūnų?

 

     Smegenys, ypač žmogaus, yra sudėtingiausi žinomos visatos objektai. Tą sudėtingumą pabrėžia tai, kad, kaip patvirtina šie dokumentai, manoma, kad jose (priklausomai nuo to, kaip tokius dalykus apibrėžiate) yra apie 3000 skirtingų ląstelių tipų. Palyginimui, ne taip seniai visi žmogaus kūnai, įskaitant smegenis, buvo sukurti tik iš 300 ląstelių tipų.

 

     Sąmatą patvirtino Karolinska instituto Stokholme ir Alleno smegenų mokslo instituto Sietle mokslininkų komanda. Jie ištyrė trijų vyrų ir moters smegenis, paimdami 606 mėginius iš devynių organo sričių ir vieną iš nugaros smegenų. Tada jie ištraukė atskirų ląstelių branduolius ir pažvelgė į juose esančias RNR molekules.

 

     RNR yra chemiškai panaši į DNR ir yra įvairių rūšių, kurių kiekviena atlieka skirtingą darbą. Vienas iš svarbiausių – veikti, kaip pasiuntinys, nešantis instrukcijas, kaip pagaminti tam tikrus baltymus iš branduolio, kuriame, baltymų receptus koduojantys, genai yra saugomi, kaip DNR, į ląstelių gamyklas, vadinamas ribosomomis, kurios tuos baltymus sukuria. Analizuojant tuos RNR pasiuntinius, paaiškėja, kurie baltymai gaminami. O baltymai, kuriuos gamina ląstelė, lemia, kokio tipo ląstelė yra.

 

     Tuo remdamiesi dviejų institutų mokslininkai rado 31 ląstelių „superklasterį“, turintį panašius RNR ekspresijos modelius. Jie, savo ruožtu, suskirstyti į 461 klasterį ir 3313 pogrupius - iš tikrųjų atskirus ląstelių tipus. Superspiečiai buvo linkę susitelkti viename ar keliuose smegenų regionuose (pavyzdžiui, smegenų žievėje jų buvo 16, hipokampe – 12, o smegenėlėse – 6). Bet buvo išimtis. Tai buvo superspiečius, kurį komanda pavadino „taškymosi neuronais“. Šių atsirado visur.

 

     Kitos grupės gilinosi į smulkmenas. Pavyzdžiui, Bingas Renas iš Kalifornijos universiteto San Diege ir jo kolegos bandė apibūdinti ląsteles ne tiesiogiai pagal jų pasiuntinio RNR, o pagal skirtumus, kaip DNR buvo supakuota jų chromosomose. Leidžiant arba uždraudžiant prieigą prie DNR, tokia pakuotė padeda reguliuoti, kurie genai yra transkribuojami į RNR pasiuntinius.

 

     Tai davė 107 atpažįstamus modelius. Įdomu tai, kad kai kurie iš šių modelių gali būti koreliuojami su neurologiniais bruožais ir ligomis. Grupė palygino DNR dalių, kurios kontroliuoja genų transkripciją ir kurios, kaip žinoma, turi su liga susijusių variantų, vietas, su skirtingų rūšių ląstelių DNR pakavimo modeliais. Jie nustatė sąsajas su 19 būklių, įskaitant šizofreniją, depresiją, bipolinį sutrikimą, Alzheimerio ligą ir įvairias priklausomybės formas.

 

     Tuo tarpu trečioji grupė, vadovaujama Rebecca Hodge ir Trygve Bakken iš Alleno instituto, lygino žmonių smegenis su šimpanzių, gorilų, makakų (senojo pasaulio beždžionių grupė) ir marmozečių (naujojo pasaulio beždžionių grupe) smegenimis. ), ieškodami užuominų į sunkiai suvokiamą klausimą, kas daro žmogaus smegenis žmonėmis. Jie išsiaiškino, kad dalis atsakymo gali slypėti ne pačiuose neuronuose, o atraminėse ne neuroninėse smegenų ląstelėse, vadinamose glialinėmis ląstelėmis.

 

     Tikėtina, kad įkalčių apie žmonijos esmę galima rasti genomo dalyse, vadinamose HAR ir hCONDEL. HAR reiškia „žmogaus pagreitinti regionai“. Tai yra beždžionių ir beždžionių genomo dalys, kurios išliko nepakitusios, bet yra pakeistos žmonėms. hCONDEL – „žmogaus išsaugotos delecijos“ – yra priešingos: vietos, kur beždžionėse ir beždžionėse randamos DNR žmonėms trūksta. Komanda nustatė, kad genai abiejose srityse ir aplink juos dažnai yra ypač aktyvūs arba ypač neaktyvūs glialinėse ląstelėse.

 

     Glialinės ląstelės būna trijų rūšių: astrocitai, reguliuojantys informacijos srautą per jungtis tarp neuronų; mikroglia, kuri apkarpo ryšius tarp neuronų, kad tinklas būtų tvarkingas; ir oligodendrocitai, izoliuojantys nervines skaidulas ir keičiantys išilgai jomis einančius signalus. Tai rodo, kad dalis to, kas suteikia žmogaus smegenims žmogiškumo, slypi šiose mikroskopinėse jų architektūros detalėse.

 

     Tada gera pradžia. Tačiau šis darbas tik subraižo tikrojo smegenų sudėtingumo paviršių. Norint tai tinkamai suprasti, reikia ne tik išvardyti ir aprašyti įvairius komponentus, bet ir išsiaiškinti, kaip jie sujungti į funkcinius vienetus. Kolekcionuoti pašto ženklus yra gerai. Tačiau norint išsiaiškinti, kaip veikia pašto tarnyba, reikia daugiau, nei to.“ [1]

1. "Scientists have published an atlas of the brain." The Economist, 12 Oct. 2023, p. NA.

"Scientists have published an atlas of the brain."

"Lord Rutherford, the discoverer of the atomic nucleus, divided science into physics and stamp collecting. (He was, after all, a physicist.) But he had a point. Other sciences, such as astronomy, chemistry, geology and, most notably, biology, rely a lot on collecting things (not literally, in the case of astronomy) and classifying them in various ways that would delight philatelists. Physics, by contrast, relies on analysing phenomena.

That said, the philatelist branches of science have been pretty successful, biology especially. And this week sees the addition of a new album to biology's collection, in the form of 21 papers about the brain and its cells. The work was done under the purview of the BRAIN Initiative Cell Census Network, which is organised by the National Institutes of Health, in America. The papers are published in various bits of the American Association for the Advancement of Science's empire of journals, Science and its spin-offs. They are intended to help answer three, related questions: what and where are a brain's cellular components; which cells are involved in neurological and psychiatric illnesses; and what makes the brains of Homo sapiens different from those of other animals?

Brains, particularly human ones, are the most complex objects in the known universe. That complexity is emphasised by the fact that, as these papers confirm, they are reckoned (depending on how you define such things) to contain about 3,000 different types of cell. For comparison, it was not so long ago that entire human bodies, brains included, were estimated to be built from just 300 cell types.

The estimate was confirmed by a team of researchers at the Karolinska Institute, in Stockholm, and the Allen Institute for Brain Science, in Seattle. They studied, post mortem, the brains of three men and a woman, taking 606 samples from nine regions of the organ and also one from the spinal cord. They then extracted the nuclei of individual cells and looked at the RNA molecules therein.

RNA is chemically similar to DNA, and comes in many varieties, each with a different job. One of the most important is to act as a messenger, carrying instructions for how to make particular proteins from the nucleus, where the genes that encode protein recipes are stored as DNA, to the cellular factories, called ribosomes, which churn those proteins out. Analysing those RNA messengers reveals which proteins are being made. And the proteins a cell produces determine what type of cell it is.

On that basis, the two institutes' researchers found 31 "superclusters" of cells with similar patterns of RNA expression. These, in turn, divided into 461 clusters and 3,313 subclusters—in effect, individual cell types. Superclusters tended to be concentrated in one or a few brain regions (for example, the cerebral cortex had 16, the hippocampus had 12 and the cerebellum six). But there was an exception. This was a supercluster the team called "splatter neurons". These turned up all over the place.

Other groups dug into the details. Bing Ren of the University of California, San Diego and his colleagues, for example, attempted to characterise cells not directly by their messenger RNA but rather by differences in the way the DNA in their chromosomes was packaged. By allowing—or forbidding—access to the DNA, such packaging helps regulate which genes are transcribed into RNA messengers.

This yielded 107 recognisable patterns. Intriguingly, some of these patterns could be correlated with neurological traits and illnesses. The team compared the locations of pieces of DNA that control gene transcription, and which are known to have disease-associated variants, with the DNA-packaging patterns of different sorts of cells. They found correlations with 19 conditions, including schizophrenia, depression, bipolar disorder, Alzheimer's disease and various forms of addiction.

A third group, meanwhile, led by Rebecca Hodge and Trygve Bakken of the Allen Institute, compared the brains of humans with those of chimpanzees, gorillas, macaques (a group of old-world monkeys) and marmosets (a group of new-world monkeys), looking for clues to the elusive question of what makes human brains human. They found that part of the answer may lie not in the neurons themselves, but in the supporting cast of non-neuronal brain cells, called glial cells.

Clues to humanity's essence are likely to be found in parts of the genome called HARs and hCONDELs. HARs stands for "human accelerated regions". These are bits of the genome that have remained unchanged in apes and monkeys, but which are altered in humans. hCONDELs—"human-conserved deletions"—are the opposite: places where DNA found in apes and monkeys is missing in people. The team found that genes in and around both areas are often particularly active or particularly inactive in glial cells.

Glial cells come in three varieties: astrocytes, which regulate the flow of information across junctions between neurons; microglia, which prune links between neurons to keep the network in order; and oligodendrocytes, which insulate nerve fibres and tweak signals running along them. That suggests part of what gives human brains their humanness lies in these microscopic details of their architecture.

A good start, then. But this work only scratches the surface of the brain's true complexity. To understand that properly requires not only listing and describing the various components, but also elucidating out how they are wired together into functional units. Collecting stamps is fine. But you need more than that to work out how a postal service operates." [1]

1. "Scientists have published an atlas of the brain." The Economist, 12 Oct. 2023, p. NA.