The world of strategies with memory

As part of a generalized ”prisoners’ dilemma”, is considered that the evolution of a population with a full set of behavioral strategies limited only by the depth of memory. Each subsequent generation of the population successively loses the most disadvantageous strategies of behavior of the previous generation. It is shown that an increase in memory in a population is evolutionarily beneficial. The winners of evolutionary selection invariably refer to agents with maximum memory. The concept of strategy complexity is introduced. It is shown that strategies that win in natural selection have maximum or near maximum complexity. Despite the fact that at a separate stage of evolution, according to the payout matrix, the individual gain, while refusing to cooperate, exceeded the gain obtained while cooperating. The winning strategies always belonged to the so-called respectable strategies that are clearly prone to cooperation

On generation of a wave package in a waveguide, filled active medium

Excitation of electromagnetic waves in a waveguide with a medium, which is a two-level system, is considered. To describe the processes, both classical electrodynamics methods and quantum mechanics methods are used. The nature of the processes under study turns out to depend on the relationship between the Rabi frequency and the line width of the excited wave packet. It is shown that if the field energy density is high, then spatially inhomogeneous Rabi frequencies arise, which leads to oscillatory behavior of the wave field amplitudes. If the levels of the excited field are small, then the dynamics of the two-level quantum system becomes monotonic and the population inversion tends to zero.Розглянуто збудження електромагнітних хвиль у хвилеводі з середовищем, що представляє собою дворівневу систему. Для опису процесів використовуються як методи класичної електродинаміки, так і методи квантової механіки. Характер досліджуваних процесів є залежним від співвідношення між частотою Раби і шириною лінії збуджуваного хвильового пакета. Показано, що якщо густина енергії поля велика, то виникають просторово-неоднорідні частоти Раби, що призводить до осциляторної поведінки амплітуд поля хвилі. Якщо рівні збуджуваного поля малі, то динаміка дворівневої квантової системи стає монотонною, і інверсія населеностей прямує до нуля.Рассмотрено возбуждение электромагнитных волн в волноводе, который заполнен средой, представляющей собой двухуровневую систему. Для описания процессов используются как методы классической электродинамики, так и методы квантовой механики. Характер изучаемых процессов оказывается зависящим от соотношения между частотой Раби и шириной линии возбуждаемого волнового пакета. Показано, что если плотность энергии поля велика, то возникают пространственно-неоднородные частоты Раби, что приводит к осцилляторному поведению амплитуд поля волны. Если уровни возбуждаемого поля малы, то динамика двухуровневой квантовой системы становится монотонной, и инверсия населенностей стремится к нулю

Expression of isgylation related genes in regenerating rat liver

Our recent studies have revealed the early up-regulated expression of interferon alpha (IFNα) in the liver, induced by partial hepatectomy. The role of this cytokine of innate immune response in liver regeneration is still controversial. Aim. To analyze expression of canonical interferon-stimulated genes Ube1l, Ube2l6, Trim25, Usp18 and Isg15 during the liver transition from quiescence to proliferation induced by partial hepatectomy, and acute phase response induced by laparotomy. These genes are responsible for posttranslational modification of proteins by ISGylation. The expression of genes encoding TATA binding protein (TBP) and 18S rRNA served as indirect general markers of transcriptional and translational activities. Methods. The abundance of investigated RNAs was assessed in total liver RNA by real time RT–qPCR. Results. Partial hepatecomy induced steady upregulation of the Tbp and 18S rRNA genes expression during 12 hours post-surgery and downregulation or no change in expression of ISGylation-related genes during the first 3 hours followed by slight upregulation at 12 hours. The level of Isg15 transcripts was permanently below that of the control during the prereplicative period. Laparotomy induced a continuous downregulation of Tbp and 18S rRNA expression and early (1–3h) upregulation of ISGylation–related transcripts followed by a sharp drop at 6 hours and slight increase/decrease at 12 hours. The changes in the abundance of Ifnα and ISGylation-related mRNAs were oppositely directed at each stage of the response to partial hepatectomy and laparotomy. Conclusion. We suggest that the expression of ISGylation-related genes does not depend on the expression of Ifnα gene after both surgeries. The indirect indices of transcription and translation as well as the expression of ISGylation-relaled genes are principally different in response to partial hepatectomy and laparotomy and argue for the high specificity of innate immune response.Наші нещодавні дослідження показали, що на ранньому етапі відновлювального процесу активується синтез інтерферону α (IFNα), цитокина вродженого імунітету. Роль IFNα в процесі відновлення печінки поки що не з’ясована. Мета. Проаналізувати експресію класичних інтерферон-стимульованих генів (ІСГ), Ube1l, Ube2l6, Trim25, Usp18 і Isg15, в печінці під час її переходу від стану спокою до проліферації у відповідь на часткову гепатектомію й під час реакції гострої фази після лапаротомії. Ці гени відповідають за посттрансляційну модифікацію білків шляхом ІСГілювання. Рівень експресії генів, які кодують 18S рРНК і транскрипційний фактор TBP, що зв’язується з TATA-боксом, використали в якості непрямого показника інтенсивності трансляції і транскрипції. Методи. Концентрацію індивідуальних РНК визначали в тотальній РНК печінки методом зворотної транскрипції і ланцюгової полімеризації в реальному часі. Результати. Часткова гепатектомія викликає поступове підвищення експресії генів Tbp і 18S rRNA впродовж 12 год. після операції і зниження експресії генів ІСГілювання впродовж перших трьох годин з наступним незначним підвищенням до 12 год. Рівень Isg15 транскриптів залишається зниженим впродовж всього періоду дослідження. Лапаротомія викликає поступове зниження експресії генів Tbp і 18S rRNA і виражене підвищення концентрації транскриптів генів ІСГілювання на першому етапі (1–3 год.), що змінюється різким зниженням до 6-ої год. з наступним незначним підвищенням/зниженням до 12-ої год. Зміни в рівні транскриптів гена Ifnα і генів системи ІСГілювання носять протилежний характер на кожній із стадій відповіді печінки на часткову гепатектомію і лапаротомію. Висновки. Припускаємо, що експресія генів, які задіяні в процесі ІСГілювання, не залежить від експресії гена Ifnα. Використані «показники» активності транскрипції, трансляції і посттрансляційної модифікації білків шляхом ІСГілювання принципово відрізняються між двома реакціями відповіді печінки на часткову гепатектомію і лапаротомію, що свідчить про специфічність реакцій вродженого імунітету.Наши недавние исследования показали, что после частичной гепатэктомии на раннем этапе восстановительного процесса активируется синтез интерферона альфа (IFNα), цитокина в системе врожденного иммунитета. Роль IFNα в процессе регенерации пока не ясна. Цель. Проанализировать экспрессию классических интерферон-стимулируемых генов Ube1l, Ube2l6, Trim25, Usp18 и Isg15 в процессе перехода печени из состояния покоя к пролиферации в ответ на частичную гепатектомию и во время реакции острой фазы после лапаротомии. Эти гены ответственны за посттрансляционную модификацию белков путем ИСГилирования. Уровень экспрессии генов, которые кодируют транскрипционный фактор TBP и 18S рРНК, использовали в качестве непрямого показателя интенсивности транскрипции и трансляции. Методы. Концентрацию исследуемых РНК определяли в тотальной РНК печени методом обратной транскрипции и цепной полимеризации в реальном времени. Результаты. Частичная гепатэктомия вызывает постепенное повышение экспрессии генов Tbp и 18S rRNA в течение 12 час после операции и снижение экспрессии генов ИСГилирования в период 1–3 ч с последующим незначительным повышением к 12 ч. Уровень Isg15 транскриптов неизменно снижен в течении всего исследуемого периода. Лапаротомия вызывает постепенное снижение экспрессии генов Tbp и 18S rRNA и выраженное повышение концентрации транскриптов генов, участвующих в ИСГилировании (1–3 ч), которое сменяется резким снижением к 6 ч и последующим незначительным повышением/снижением к 12 ч. Изменения в уровнях транскриптов Ifnα и транскриптов генов системы ИСГилирования носят разнонаправленный характер на каждой из стадий ответа печени на частичную гепатэктомию и лапаротомию. Выводы. Предполагаем, что экспрессия генов, определяющих ИСГилирование, не зависит от экспрессии гена Ifnα. Использованные «показатели» активности процессов транскрипции, трансляции и посттрансляционной модификации белков путем ИСГилирования в ответ на частичную гепатэктомию и лапаротомию принципиально различны и свидетельствуют в пользу специфичности реакций врожденного иммунитета

The world of strategies with memory

As part of a generalized ”prisoners’ dilemma”, is considered that the evolution of a population with a full set of behavioral strategies limited only by the depth of memory. Each subsequent generation of the population successively loses the most disadvantageous strategies of behavior of the previous generation. It is shown that an increase in memory in a population is evolutionarily beneficial. The winners of evolutionary selection invariably refer to agents with maximum memory. The concept of strategy complexity is introduced. It is shown that strategies that win in natural selection have maximum or near maximum complexity. Despite the fact that at a separate stage of evolution, according to the payout matrix, the individual gain, while refusing to cooperate, exceeded the gain obtained while cooperating. The winning strategies always belonged to the so-called respectable strategies that are clearly prone to cooperation

On the periodic change of the luminosity of the cosmic sources with an active medium

Розглянуто наявність в гарячому джерелі випромінювання внутрішнього шару з активним середовищем, що знаходиться поблизу рівноваги і представлено квантовою дворівневою системою, населеністі верхнього і нижнього рівнів якої приблизно однакові. Показано, що при конвекції з більш глибоких гарячих шарів, яка підтримує інверсію населеністі активної системи, можлива генерація імпульсів індукованого випромінювання, інтенсивність яких порівнянна або перевершує інтенсивність фонового спонтанного випромінювання джерела. При достатній товщині поверхневих шарів за рахунок ефектів розсіювання в них, там цілком може сформуватися спектр випромінювання абсолютно чорного тіла. Генерація імпульсів поблизу виявленого раніше нового порога індукованого випромінювання здатна привести до періодичної зміни інтенсивності випромінювання джерела в цілому. Цей поріг визначається рівністю квадрату інверсії населеності повному числу станів. Розгляд генерації імпульсів індукованого випромінювання проводиться як на основі балансних рівнянь, так і за допомогою напівкласичного опису при невеликих значеннях інверсії населеності і при низьких рівнях інтенсивності електричного поля, коли частота Рабі менше ширини лінії. Опис процесу індукованого випромінювання зводиться до однопараметричної системі рівнянь. Періодичні рішення представлені замкнутими траєкторіями на фазової площині (відносна щільність квантів, відносна щільність інверсії населеністі). Подібний шар з активним середовищем в вигляді квантової дворівневої системи може існувати в зірках і швидше за все локалізован в області фотосфери. При наявності в атмосфері зірки значною конвекції можуть бути реалізовані умови для генерації імпульсів індукованого випромінювання. Виявляється, що можна побачити подібність отриманих рішень з відомими спостереженнями змін світності зірок-цефеїд (дельти Цефея і Полярної зірки).The presence of an internal layer with an active medium in a hot radiation source is considered, which can be described by a quantum two-level system located near equilibrium. The population of the upper and lower levels is approximately equal. It is shown that during convection from deeper hot layers, which supports the inversion of the populations of the active system, generation of induced radiation pulses is possible, the intensity of which is comparable to or greater than the intensity of the background spontaneous radiation of the source. With a sufficient thickness of the surface layers due to the effects of radiation scattering in them, the emission spectrum of a completely black body may well form there. Pulse generation near a previously detected new threshold of induced radiation can lead to a periodic change in the radiation intensity of the source as a whole. This threshold is determined by the equality of the squared population inversion to the total number of states. The generation of pulses of induced radiation is considered both in Einstein's representation, on the basis of balanced equations, and using a semiclassical description for small values of population inversion and for low levels of electric field intensity, when the Rabi frequency is less than the line width. The description of the induced radiation process is reduced to a one-parameter system of equations. Periodic solutions are represented by closed trajectories on the phase plane (relative density of quanta, relative density of population inversion). A similar layer with an active medium, which can be described by a quantum two-level system located near equilibrium, can exist in stars and is most likely localized in the photosphere. If there is significant convection in the star’s atmosphere, conditions can be realized for generating pulses of induced radiation. It turns out that one can see the similarity of the obtained solutions with known observations of changes in the luminosity of Cepheid stars (Cepheus delta and the North Star)

Analytical model for determination of parameters of helical structures in solution by small angle scattering: comparison of RecA structures by SANS

AbstractThe filament structures of the self-polymers of RecA proteins from Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, their complexes with ATPγS, phage M13 single-stranded DNA (ssDNA) and the tertiary complexes RecA::ATPγS::ssDNA were compared by small angle neutron scattering. A model was developed that allowed for an analytical solution for small angle scattering on a long helical filament, making it possible to obtain the helical pitch and the mean diameter of the protein filament from the scattering curves. The results suggest that the structure of the filaments formed by these two RecA proteins, and particularly their complexes with ATPγS, is conservative