GPT-4 уже здесь. Новый способ избавиться от ВИЧ. Хвост вируса. Кинезин гуляет. Новости QWERTY №251
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. А меня зовут Владимир, и я сразу извиняюсь за небольшой эффект фикции, вызванный последствиями операции. Но суть не в этом, суть в том, что сейчас я буду восторженно восторгаться ультрасовременными технологиями, а уже потом всё остальное.
И, кстати, напишите, пожалуйста, в комментариях, как вы думаете, какие последствия несут для человечества языковые модели? Не успели мы привыкнуть к G5 и Chat GT, как OpenAI представила GPT-4, улучшенную генеративную языковую модель. К сожалению, мы не знаем основных технических подробностей: про архитектуру, про процессы обучения, про дата-сеты и так далее.
Знаем, что на бенчмарках она поставила ряд рекордов, но это и логично, что теперь она гораздо лучше работает с некоторыми языками, отличными от английского. Что её обучение завершено в августе 2022 года, то есть она имеет явно более свежие знания, чем GT. Заодно у нас убедили в том, что это крайне безопасная модель; она не поможет сконструировать бомбу или сварить психоактивные вещества. Да, из инфобиза и конфиденциальностью всё хорошо.
Плюс она ещё более этична, чем предыдущие версии. Одна из крутых новинок - модель способна анализировать изображение и вести диалог, учитывая эти данные. Например, объяснить, что именно не так с этой картинкой. Крышесносный пример с презентацией был такой: буквально в блокнотике человек накидал концепт веб-сайта с шутками, сфотографировал его и скормил четвёрке. В результате модель написала работающий сайт. Нужно было только вставить код в редактор.
Вызывает неподдельное уважение то, что GPT-4 стала ещё лучше сдавать экзамены. Здесь зеленым изображен прирост эффективности по сравнению с 3.5. К примеру, химию, статистику, которые раньше она сдавала на троечку, модель теперь сдает практически так же высоко, как психологию, историю и искусств, с которыми и раньше-то проблем не было. А скачок по алгебре вообще с нуля до 40 процентов. Модель явно способна к преподаванию и репетиторству.
К тому же в сети есть пример, где модель настроили так, что она не давала прямых ответов, а подталкивала ученика к поиску ответа. GPT-4 уже работает в этих сервисах, вроде Bing, но широкой публике пока недоступна, если у вас нет подписки Chat GPT Plus. Но скоро должен появиться API, и я прям вот жду его. С предыдущим было достаточно интересно играться в диалоге. Теперь появляются дополнительные опции и возможности.
Например, четвёрка способна обрабатывать внушительные объемы текста и запросы к ним, и отдельно можно задавать условия, например, что она налог GPT и обучена рассчитывать налоги для двойного налогообложения или налоговые вычеты. Можно скормить и все статьи Налогового кодекса, затем задать ей последовательность действий. Если задача сложная, чтобы она выдавала результаты для каждого действия, которые затем можно править. Это очень удобно, поскольку к сложным задачам нужно подходить поэтапно.
В остальном же, при обычном диалоге, разница с предыдущей версией, кстати, не так заметна, но совершенно точно всегда заметна разница в диалоге с человеком, посмотревшим самые интересные новости науки за предыдущую неделю. И, как всегда, все ссылки на источники и подробности в описании.
[музыка]
В наших клетках работают маленькие грузчики - транспортные белки кинезины. Они захватывают и транспортируют вещества, буквально шагая по цитоскелетным трубочкам. Вот так это выглядит при моделировании настоящих молекулярных машин, получающих энергию из АТФ. Но как мы можем знать, что такой мультик вообще верен?
На таких нанометровых масштабах не могут работать обычные световые микроскопы, они просто в принципе не видят ничего меньше, чем длина волны из-за дифракционного предела. Атомно-силовые микроскопы не могут работать с живым материалом. А мы же хотим разглядеть кинезин в живой клетке. Поэтому нужно идти на ухищрения, использовать так называемую флюоресцентную микроскопию высокого разрешения.
Такие микроскопы называют наноскопами. Понятно, за какие заслуги и они работают с живыми клетками, позволяя рассматривать белки в 20 нм и даже меньше. Принцип его работы был основан на поиске минимума флюоресценции. При этом в интересующем оператора белки высвечивают кольцеобразным пучком света.
Молекулы флюорофоров в одних местах этого пучка в центре не флуоресцируют, а в других - наоборот. После многократных смещений молекул и пучка света можно выстроить карту перемещения и определить расположение объекта. Собственно, вот примерно таким наноскопом под названием MinFlux исследовали молекулы кинезина 1 в раковых клетках людей и у мышиных нейронах.
Метод позволил добиться беспрецедентного разрешения - 4 нанометра в одном случае и 0.6 нанометров в другом, и записать уникальные видео. Для фиксирования положения молекулы требовалось всего лишь 20 фотонов. Кроме того, было сделано несколько открытий. Первое: кинезин 1 может шагать не только по трубочкам, но и переходить на соседние, если что-то мешает его передвижению.
Второе: выяснили длину его шагов, но здесь были нюансы. В одном из исследований кинезин шагал несимметрично: некоторые шаги были на 6 нанометров, а некоторые - аж на 10. Оказалось, что это происходит из-за того, что флюоресцентная метка, нужная для отслеживания, была прикреплена к одной из ножек спиралей. Она влияла на весь стебель и на фиксируемую длину.
Если бы не это, то шаги были бы равномерными в 8 нанометров, что и показали в тесте с метками на обеих спиралях. Хотя также существуют и большие 16 нанометровые шаги, но они более редкие. Третье: удалось выяснить, в какой момент происходит связывание молекулы АТФ с кинезином. Оказывается, это происходит только тогда, когда кинезин держится за трубочку только одной ножкой, ну или скорее головкой.
Но самое главное - это всё-таки апробация самого точного на данный момент метода отслеживания перемещения белковых молекул внутри живой клетки, причем с разрешением менее одного нанометра. И сам кинезин тоже можно поизучать, ведь мутации в нём ведут к появлению разных заболеваний. Поэтому знания о нём помогут им противостоять.
А сейчас я вас познакомлю с эволюционным чудом - это вирус, а точнее, бактериофаг с очень длинным хвостом, его и прозвали соответствующим - Рапунцель. Проживает он в горячих источниках и охотится на местных бактерий, одних из наиболее устойчивых к экстремальным условиям. Как работают эти вирусы, вы уже наверняка знаете.
Это очень распространённая форма жизни, существующая везде, где есть бактерии. В отличие от вирусов, поражающих животных, в теле фагов не одно отделение, а два: оболочка с ДНК и хвост. Хвосты у бактериофагов не менее разнообразны, чем наши прически. Но в основном у них очень короткие и жесткие хвосты.
Но у Рапунцель хвост просто гигантский, раз в 10 больше, чем обычно. Он достигает почти 1 метра в длину, что сопоставимо с диаметром нити паутины. Так как хвосты нужны, чтобы проникать в бактерии, то монструозный хвост Рапунцель помогает разобраться с самыми крутыми бактериями. Заодно этот хвост помогает Рапунцель выживать в экстремальных условиях, температура до 170 градусов.
И не спрашивайте меня, как слово "выживать" вообще относится к неживым фагам. Лучше спросите: а как хвост им в этом помогает? Учёные определили, что хвост состоит из маленьких строительных блоков белков, соединяющихся в длинную полую трубку. Что интересно, эти блоки могут менять свою форму, когда они присоединяются к другому блоку. Это очень важно, поскольку позволяет избегать ошибок во время сборки.
Крио-электронная микроскопия позволила в деталях разглядеть строение и работу таких белков. Механизм соединения очень напоминает шарнирный механизм. Но в то же время хвост собирается из белковых колец, оставляющих внутри себя полость. Исследователи заявили, что ближайшая аналогия здесь - это кубики Lego. Но вот только пока деталька не присоединилась к остальному объекту, её выемки закрыты.
Получается, что процесс самосборки саморегулируется. Также количество типов белков, из которых состоит хвост, меньше, чем обычного фага, примерно в половину. Учёные считают, что некий древний вирус спаял несколько разных белков в один. Да, вот так и оставил.
А ведь если пару-тройку деталей Lego, составленных вместе, заменить на одну деталь точно такой же формы, то она явно будет более прочной. Поэтому и хвост, составленный из более крупных и прочных блоков, помогает вирусу выживать и быть устойчивым в таких экстремальных условиях. Чем не эволюционное чудо?
И вы уже, наверное, поняли, что здесь главное - многие. Кажется, появляется новый способ избавления от ВИЧ. Написан новый случай излечения от ВИЧ у женщины. Как она сама заявляет, смешанного происхождения. После переливания ей пуповинной крови младенцев с особой мутацией, окрестили женщину "нью-йоркским пациентом". С 2017 года она живёт без вируса.
Её случай отличается от трёх других известных случаев излечения от ВИЧ тем, что в нём использовалось не трансплантация костного мозга с мутацией CCR5 Delta 32, защищающей владельца от ВИЧ, а переливание пуповинной крови от младенца с такой же мутацией. Согласитесь, чем пересаживать костный мозг, предварительно убивая остатки собственного иммунитета пациента, гораздо безопаснее перелить кровь, содержащую стволовые клетки.
А пуповинная кровь как раз ими и богата. Ещё один важный нюанс в том, что все предыдущие люди, излечённые от ВИЧ, были белыми, а нью-йоркская пациентка смешанной расы. Это важно, поскольку для ВИЧ-инфицированных людей не европеоидной расы достаточно сложно находить подходящих взрослых доноров.
А с пуповинной кровью процесс будет гораздо легче: нужен только достаточно обширный скрининг младенцев на предмет наличия мутации, защищающей от ВИЧ. И пересадка костного мозга как раз и нужна для того, чтобы у пациентов начали вырабатываться собственные здоровые лимфоциты. И положена она тогда, когда у пациента есть ещё и рак. Да, у всех четырех пациентов, которые были излечены от ВИЧ, в добавок к ВИЧ был ещё и рак крови.
Я такая Бинго. Взрослого донора костного мозга нью-йоркской пациентки найти было бы почти нереально, но в банке крови нашлось пять подходящих образцов пуповинной крови с мутацией CCR5 Delta 32. В 2017 году пациентке влили пуповинную кровь вместе со стволовыми клетками её родственников и назначили ей супрессивную терапию, чтобы не было отторжения.
Уже к 14 неделе все пересаженные клетки прижились и начали работать. Стволовые клетки от донора-родственника были нужны потому, что в пуповинной крови не так много клеток, и процесс заселения организма лимфоцитами только с такой кровью занял бы слишком много времени. В итоге и ВИЧ, и лейкемия у пациентки отступили на протяжении 37 месяцев после операции.
Она всё ещё принимала антиретровирусную терапию, но потом отказалась от неё, и еще через 30 месяцев (точнее в течение 30 месяцев) ВИЧ так и не вернулся. Так что этот метод позволяет не искать взрослых доноров и применим к людям не европеоидной расы. Хотя в целом, конечно, он применим всё ещё не так широко, как хотелось бы.
Лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные использовали специальные ферменты в реакции окисления молекулярного водорода из атмосферного воздуха и получили таким образом электроэнергию. Способ подсмотрели у почвенных бактерий, которые в обстановке с недостаточным питанием получают энергию прямо из воздуха. Окисление водорода позволяет бактериям добирать нужную энергию, а иногда даже и существовать только на одной энергии воздуха, правда, в несколько спящем режиме.
Что интересно, некоторые экосистемы, например, пустынные полярные почвы, в основном как раз и живут за счёт атмосферных источников энергии. Ну что, на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Мне будет очень приятно, если вы поделитесь этим видео со своими друзьями, поставите ему лайк и щелкните колокольчик, если вы этого вдруг ещё не сделали. Проголосовать за самую интересную новость этого выпуска вы можете в нашем Telegram-канале. Все ссылочки в описании, и до скорых встреч! Пока!
[музыка]