Кто отрастил тело? Нейтринный телескоп на Байкале. Пыль зодиакального света. Новости на QWERTY №163
Из этого ролика вы узнаете, какое животное способно отбросить тело, а затем отрастить его заново, как пополняется пулевой источник зодиакального света, как ошибка в эксперименте помогла увидеть работу моторных белков внутри клетки, какой мега-сайнс проект запущен на Байкале и как он работает.
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир, и как обычно, мы рассказываем о самых интересных новостях науки за предыдущие семь дней. Познавательное начало новой недели, и как всегда, все ссылки на источники и исследования будут в описании.
Начинаем с кандидатской диссертации Брайана Эддата, автора шоу "MasterGoon". Он вывел связь России с изучением зодиакального пылевого облака – полевого бублика, расположенного в плоскости орбиты Земли и замкнутого вокруг Солнца в границах внутренней части солнечной системы. Его существованием объясняется зодиакальный свет, то есть свечение, возникающее при определенных обстоятельствах в небе после захода и перед восходом солнца.
С 17 века люди понимают связь между свечением и пылью, которая рассеивает солнечный свет, но периодически задаются вопросом: «А почему эта пыль все еще на своем месте?» Во-первых, какую-то её часть должно выдувать из солнечной системы солнечным ветром. Во-вторых, некоторая её часть должна падать на Солнце по спирали. Следовательно, что-то работает на возобновление пыли.
И вот, межпланетная станция «Юнона», запущенная к Юпитеру еще в 2011 году, представила данные, говорящие о... нет, ещё немного терпения! Камера «УДОН», смогла зафиксировать множество ярких треков, следующих от её солнечных панелей. Астрономы посчитали, что это результат бомбардировки аппарата пылинками, скорость которых достигает 15 километров в секунду, размер варьируется от 1 до 100 микрометров. Пылинки выбивали кусочки материала солнечных панелей, и они оставляли следы.
Анализ этих снимков помог впервые получить распределение космической пыли вдоль пути следования «Юноны», то есть на удалении от 0,9 до 2,2 астрономических единиц от Солнца. Облако пыли не затрагивает Землю, потому что она всасывает пыль и кончается сразу после Марса, где гравитация Юпитера также не пускает её дальше. Бублик, образованный этой пылью, состоит из двух частей: внутренней (первичной) и внешней (вторичной). Плотность пылевого облака очень мала – всего 8 на 10 в минус 13 степени частицы на метр кубический.
Ученые посчитали, что радиальное распределение пыли и её границы указывают на то, что основным источником пополнения пылевого облака можно считать Марс и его знаменитые пылевые бури. Тут нужно сказать, что еще предстоит выяснить, как пыль преодолевает гравитацию Марса. Но это абсолютно другая история. Зато сейчас есть повод переслушать «Дождь на счету».
Брайан Мэй со свежими впечатлениями. Для жизнедеятельности клетки нужно снабжать свои многочисленные органеллы необходимыми элементами, формируемыми в аппарате Гольджи. Центре воззрения и распределения жиров и белков, если упрощённо. Но как транспортные белки, которым достается этот важный груз, понимают, куда направляться вместе с ним по внутриклеточной транспортной сети?
В исследовании, которое поможет ответить на этот вопрос, изначально всё пошло не так. То есть, так, как мы любим. Изначально учёные создавали сигнальную молекулу, способную визуализировать уровень стресса в клетке, например, когда вне накапливается слишком много активного кислорода. Назовём её молекула Q. Но как оказалось, в экспериментах эта молекула не сработала, как надо, а просто кристаллизовалась. Причём кристаллы напоминали клеточный скелет.
Простите за качество видео, но внутри клетки пока ещё сложно снимать в 4K. Как кристаллизовалась? Почему? Зачем? И вот, как вы понимаете, тут-то исследование и повернуло. Учёные стали выдвигать разные гипотезы. Ну вот, например, такие: возможно, из-за молекулы Q в мире завались микротрубочки – это маленькие трубочки, работающие как дорожная сеть, позволяющая молекулам перемещаться внутри клетки. Сеть выглядит как клеточный скелет.
Возможна реакция была вызвана перемещением кинизина – транспортного белка, буквально шагающего вместе со своей ношей по микротрубочкам, от аппарата Гольджи к эндоплазматическому ретикулуму или от ядра клетки к органеллам. Кинизин для движения использует энергию молекулы АТФ. И эти, и другие гипотезы нужно было проверить, и когда учёные попытались воспроизвести условия первоначально в экспериментах в пробирках, соединив материал трубочек из 40 вариантов кинизина с молекулой Q, они не обнаружили некую закономерность.
Сами микротрубочки не хотели кристаллизоваться ни при каких условиях. Но зато молекула Q постепенно затвердела под воздействием шажочков кинизина. Это один из вариантов моторного белка, который в клетке вышагивает по микротрубочкам. Траектория перемещения этого белка как раз напоминает клеточный скелет. Так что совершенно случайно молекула Q стала сигнальной для кинизина. Эта химическая реакция может в дальнейшем подсвечивать перемещение конкретных моторных белков в клетке, ведь до этого отследить деятельность отдельного вида кинизина было просто невозможно.
Авто, в той мере, этот процесс известен не понаслышке тем, кто ловил ящериц. По сути, идут добровольно. И отбрасывание животным какой-то своей части тела: ящерицы жертвуют хвостами, гидры – щупальцами, как Bad Harmon. Но оказывается, есть что-то гораздо более экстремальное, практически на уровне абсурда и сюра. Спасибо японцам за это открытие! Достаточно символично, и я уверен, что есть манга на эту тему. Если вы знаете что-то подобное, напишите в комментариях.
Знакомьтесь: это морской слизень Элизео маргината. Он един, но в двух ипостасях. Одна – это его тело, и хотя она может двигаться и реагировать на раздражители, через несколько недель она умрёт, потому что так бывает, когда у тебя нет головы. Вторая ипостась – это, собственно, голова. Она активно перемещается вокруг своего бывшего тела, в котором остались органы размножения, пищеварения, выделения и даже сердце.
Александр Беляев предвидел такой расклад 96 лет назад. Надо ли говорить, что слизень совершил акт обратной декапитации абсолютно добровольно? Вглядитесь: у него есть даже специальный желобок на шее, по которому происходит отделение тела. Важно, что если говорить не о червях, планореби каких-нибудь, то у сложных животных, например, моллюсков, вариант с потерей и последующим восстановлением внутренних органов, тем более сердца, ранее не встречался.
Хорошо, а что же дальше? Ниже Джима – вечный головой профессора Доуэля. Уже через семь дней у слизня появляется бьющееся сердце, а через три недели он обзаводится полноценным новым телом. Откуда на всё это берется энергия, если нет кишечника? Эти слизни имеют второе дно хитрости: они умеют поглощать хлоропласты из водорослей и встраивать их в ткани тела. Это даёт им возможность фотосинтезировать.
Собственно, чуть ли не единственным животным на Земле, который умеет это делать, является слизень Элизе. Но это совсем другая история. Гуглить можно по слову "клиопласти". Но, собственно, поэтому и голова выживает, и тело ещё почти месяц сокращается. Правда, пожилые особи на регенерацию тела уже не способны, да и два раза такой фокус не каждый слизень может повторить. Но это уже частности.
Главный вопрос, который мы себе задаём: зачем? Лютых врагов у слизней нет, депрессии от ожирения тоже. С трудом Серджо Канаверо не вряд ли знакомый. Самая логичная версия, выдвинутая учеными, в том, что это радикальное избавление от паразитов, которые были обнаружены в отброшенных телах. Это такие мелкие паразитические рачки. У слизней, у которых не произошло самоотделение тела, паразитов обнаружено не было.
Байкал знаменит не только как Байкал, но и как площадка для размещения колоссального научного оборудования. 13 марта официально введён в эксплуатацию российский нейтринный телескоп «Байкал». Начнём с того, что нейтринные телескопы в корне отличаются от обычных: они ловят нейтрино – частицы, которые хоть и наводняют собой пространство, но абсолютно не хотят взаимодействовать с материей. Если через кубический метр свинца каждую секунду пропускать миллиард нейтрино, то за один год с атомами свинца столкнется только одно нейтрино.
В отличие от неуловимого Джо, который, как известно, просто никому не нужен, нейтрино нужны астрофизикам. Эти нейтральные частицы могут проходить сквозь галактическое и межгалактическое пространство, не отклоняясь от своей первоначальной траектории под воздействием магнитных полей и не взаимодействуя с космической пылью, чего не могут себе позволить обычные протоны. Они составляют основную часть космического излучения.
Поэтому нейтрино могут точно указать на источник космического излучения, происходящего из естественных космических ускорителей частиц, масштабных катаклизмов в ядрах галактик. Нейтринный телескоп «Байкал» погружён с помощью чистейшей воды Байкала, и это одна из причин выбора места: больше чем на километр в глубины льда. По аналогии, грузовой и знаменитый «Айс Куб», да и даже «Баре Хено» находятся глубоко под горой. Многие нейтринные телескопы становятся подземными, подводными, подледными, потому что только так можно отсеять хотя бы частично шум от тех нейтрино, которые родились на Солнце, в атмосфере Земли или в ядерных реакторах, построенных человеком.
Правда, всё ещё остаются нейтрино, рожденные в природных ядерных реакциях в глубинах Земли, но чаще всего все они обладают гораздо меньшими энергиями, чем нейтрино, пришедшие из космоса. Космические энергии во много раз превышают энергии, полученные человеком в ЦЕРНе на Большом Адронном Коллайдере. Забавный факт: первый в мире действующий нейтринный телескоп был построен именно на Байкале в 1996 году. Его называли MT96 по количеству задействованных оптических модулей.
И вот тут надо сказать, что нейтринный телескоп – это на самом деле связки гирлянды огромного количества фотодетекторов. В Байкальском же теле 7 кластеров по 8 гирлянд из 36 оптических модулей: более 2000 фотодетекторов, каждый из которых может улавливать одиночные фотоны. В нём есть акселерометр и компас, оборудование для калибровки. Сфера способна выдержать до 130 атмосфер. Скоро установят 8 класс, так и эффективный объём телескопа станет 0,4 кубических километра.
А своё название «Джевитц Гигатонн Волем Детектор» телескоп оправдает, когда объём достигнет одного кубического километра. Работая на самом деле с 2016 года, отдельными кластерами телескоп зафиксировал 12 кандидатов на нейтрино, на сверхвысоких энергиях, то есть астрофизических. После различных проверок достоверных из них останется, наверное, только половина. Для сравнения, знаменитый «Айс Куб», работая с 2013 года, увидел до сотни таких нейтрино, то есть это действительно штучный товар.
Мы же помним, как неохотно нейтрино взаимодействуют с веществом. Механика регистрации такая: нейтрино иногда всё же сталкиваются с материей. При этом возникают пионы, тау-лептоны и другие заряженные частицы. Эти частицы, проходя сквозь воду со скоростью выше скорости света в воде, создают черенковское излучение – такое голубоватое свечение. И вот это излучение видят фотодетекторы, усиливают его и отправляют данные о нём на береговую станцию, где определяют энергию и направление движения, вызвавших весь этот каскад событий нейтрино.
Вот так, очень косвенно, но в то же время достоверно, делаются выводы о космических нейтрино. И теперь, будучи компонентом глобальной нейтринной сети, «Байкал» же станет самым важным и самым большим компонентом северного полушария Земли, и люди смогут полноценно обозревать сразу оба полушария неба в поисках астрофизических событий.
Лучшая новость прошлого ролика – это новость про мета-линзу, которая при толщине всего в несколько микрон способна менять своё фокусное расстояние за счёт изменения свойств материала, из которого она сделана. Она отрицает громоздкие объективы со стекляшками и приближает оптическую революцию. Щелкните по подсказке, чтобы освежить память или посмотреть эту новость впервые.
А проголосовать за лучшую новость этого выпуска можно в нашем Телеграм-канале. Ну что ж, а на этом сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте свое мнение в комментариях, ставьте лайк этому выпуску и делитесь им со своими друзьями. Не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме, и до скорых встреч! Пока! [музыка]