Сексуальный паразитизм. Белок из бактерий. Биопроцессор онлайн. Вулканы Венеры. Новости QWERTY №302
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Кверт. Меня зовут Владимир, и тем временем лето. Да, пора пересчитывать что-то вроде "Вина одуванчиков" или "Двери в лето" Хайнлайна. А может быть, у вас есть какие-то ваши уникальные книги, которые вы перечитываете в летнее время? Напишите о них в комментариях!
А тем временем мы начинаем выпуск самых интересных новостей науки за предыдущую неделю, и как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
[Музыка]
Белок из мух, из кузнечиков, мясо, выращиваемое в пробирке из клеток животных. А вот теперь ещё и белок из бактерий. А всё почему? Да потому что производство традиционного белка при помощи традиционного сельского хозяйства слишком затратно по ресурсам, по воде, по энергии, по территориям, а также слишком много выбрасывает парниковых газов, ну, того же метана.
В Финляндии начала работу первая в мире фабрика по производству белка из бактерий Солей. Это белок, получаемый из микроорганизмов с использованием углекислого газа и электричества. Процесс его производства напоминает виноделие, но вместо сахара используется углекислый газ и водород как источники углерода и энергии. Конечно, бактериям скармливают и питательные вещества. Когда они вырастают, их высушивают до состояния порошка.
Да, Солей представляет собой питательный жёлтый порошок, содержащий все необходимые аминокислоты. 65-70% составляет белок, 5-8% жиры, 10-15% пищевые волокна и 35% минеральные вещества. Этот порошок может быть использован как замена белка в продуктах питания, ну, в альтернативных мясных и молочных изделиях, в напитках и даже в хлебе.
Несмотря на своё оригинальное происхождение, у Солей есть преимущества. Вот с категории тех, с которых мы начали эту новость. Во-первых, производство можно размещать где угодно, без оглядки на климат и плодородие почв — хоть в пустынях, хоть в космосе. Во-вторых, чтобы вырастить 1 кг Солей требуется примерно в 100 раз меньше воды и в 20 раз меньше земель, чем при выращивании растительного белка. Углекислого газа выбрасывается также в пять раз меньше.
Производители заявляют, что витаминами группы Б этот порошок не обделён, в нём много железа, и он не портит вкус блюд. Да, было бы интересно его попробовать, и если вы в Сингапуре, у вас это получилось бы, потому что там выпускались питательные батончики и мороженое на основе Солей. Есть шанс, что его одобрят к продаже до конца этого года в Штатах и в Евросоюзе. Мощность фабрики всего 160 тонн в год, что как капля в море. Но предполагаю, основная задача её лишь в том, чтобы продвигать использование продукта на рынке, размещать небольшие партии в магазинах и приучать к нему общество.
По сути, это новый шаг, новый этап в развитии клеточного сельского хозяйства. Сама по себе эта методика недалеко ушла от того же культивирования мяса, но есть и отличие: порошок не стремится имитировать вкус и текстуру мяса, но он точно также может помочь снизить нагрузку на природные ресурсы и обеспечить человечество достаточным количеством продуктов.
Венера, зловещая сестра Земли, содержит тайн больше, чем Марс, и одна из них — это насколько Венера вулканическая. Вопрос этот не праздный, потому что интенсивность этого процесса может помочь объяснить наличие некоторых веществ, которые возникают либо при вулканических, либо при биологических процессах, ну и соответственно исключить наличие на Венере жизни.
С одной стороны, у Венеры нет тектоники плит, которые на Земле отвечают за наш земной, довольно интенсивный вулканизм. С другой, в атмосфере Венеры присутствует аномальное количество диоксида серы, периодически обнаруживаются довольно горячие зоны на поверхности, горячие даже для обычной венерианской температуры. А также наблюдаются изменения самой поверхности рядом с некоторыми из тысяч древних вулканов.
Предположим, есть жерло вулкана, и оно изменило свою форму. Логично, что в первую очередь захочется объяснить это деятельностью самого вулкана, и в планетологии подобных данных достаточно, чтобы приписать Венере порядка 40 извержений в год. Но новая работа вносит корректировку в эту оценку.
Новая работа концентрируется на изучении изменений поверхности. В этом она опиралась на данные двух радиолокационных обследований, проводимых в самом начале девяностых космическим аппаратом "Магеллан" с промежутком около года. Заинтересовали следователей два региона, которые вели себя необычно. Радиоволны в этих регионах отмечали изменения поверхности. Время исследований менялась структура и состав.
Применяя бритву Оккама, исследователи, разумеется, рассмотрели множество самых разных версий. Например, что радар смещался во время исследования, или что ему мешали плотные венерианские облака, или что интенсивные ураганы инициировали оползни на тех местах, или сами ураганы просто сдвигали породы. Но все эти версии были тщательно взвешены, оценены и признаны негодными.
Зато осталась гипотеза вулканической активности: она лучше всех объясняла наличие продолговатых извилистых образований в десятки километров. Те должны быть ничем иным, как свежими потоками лавы, возникшими в промежутке времени между двумя обследованиями. Потоки, к тому же, расположены очень характерно для извержений. Один на склоне щитового вулкана Росифа, а второй в равнение, не оба также содержащие множество вулканов.
Судя по размерам потоков лавы, в них выбрасывается от 4 до 6 кубических километров в год, а это означает, что вулканизм Венеры ранее был явно недооценён, и в год явно превышает 40 единиц.
Вы же слышали про биопроцессор? Их строят в качестве экспериментов для миро вычисления, квантовые вычисления, биовыпрямление из стволовых клеток и могут быть использованы для моделирования различных функций мозга. Мы даже рассказывали, как подобный нейроорганоид научился играть в компьютерную игру. Можно сказать, что он представлял собой аналог обычного процессора в обычном компьютере. И логично, что следующий шаг — это попытка увеличить мощность такого биопроцессора.
Возможно даже скомпоновать несколько нейроорганоидов в одном месте, и сейчас мы разберём архитектуру нового биопроцессора от Final Spark, к которому можно подключиться удалённо, в лучших традициях научной фантастики. В нём электроника совмещена с органикой. В основе процессора лежат четыре мультиэкстремальные матрицы, каждая из которых содержит по четыре органоида. Матрицы нужны, чтобы стимулировать органоиды через электроды, а также считывать с них импульсы.
Такие сокеты на материнской плате, обработка данных происходит через цифровые аналоговые преобразователи с частотой дискретизации в 30 кГц и шестнадцатибитным разрешением. Разумеется, нейроорганоидам нужна подкормка и транспортная система — она обеспечивается через вот такую микрофин-систему. Программируется это всё, кстати, на Питоне.
Ели у такой системы какой-то практическое применение, пока что сомнительно. Дело в том, что нейроорганоиды, как и любая органика, далеко не вечные, и срок службы такого биопроцессора сейчас составляет порядка сотни дней. Но тогда зачем же он нужен? Ответ на этот вопрос два.
Во-первых, биопроцессор потребляет в миллион раз меньше энергии, чем их кремниевые аналоги. Ну, по крайней мере, так заявляет компания-производитель. Например, обучение одной большой языковой модели вроде GPT-3 скушает около 10 гигаватт-час энергии, и это примерно в 6.000 раз больше, чем средний житель использует за год. Биопроцессор может значительно сократить эти затраты.
Но, чтобы использовать их, нужно понимать особенности их работы, поэтому это второй ответ: нужны научные исследования их функциональности. В лучших традициях современности, к этому биопроцессору организован удалённый доступ, и уже шесть исследовательских институтов им пользуются. Ещё порядка тридцати собираются приобщиться, и это в целом несложно, потому что взнос за пользование нейроплатформой, это вот как раз онлайн-сервис для этого биопроцессора, составляет всего 500 баксов в месяц на отдельного пользователя. Так что, скорее всего, стоит ждать ускорения исследований и разработок по биопроцессору.
Пожалуйста, посмотрите на это эволюционное древо двух очень близких отрядов рыб. Довольно разнообразные ребята. Можете сходу сказать, кто это? Правильный ответ — это удильщикообразные и игло брюхо. Некоторые удильщики стали одними из самых разнообразных видов, а возможно, и самыми необычными в своей среде обитания, а это довольно глубокие слои Мирового океана. И помог им в этом их собственный иммунитет и жертва со стороны самцов.
Давайте разберёмся, как именно. Морского чёрта редко видят вживую, ведь обитают они обычно на глубине от 1 до 4 км. Их аквариум не посадишь при обычном давлении, а вот с их необычным внешним видом знакомы все: уточки со светящимися приманками, странный формы тела, наросты и жуткие пасти. Однако их внешний вид — это не самое необычное. Интереснее их стратегия размножения, которую можно назвать сексуальным паразитизмом.
У многих видов удильщиков рыбы, которые мы встречаем, вот эти вот страшные с удочками — это самки. А их самцы — это карлики, которые не могут жить отдельно от самок и даже живут внутри них. Они прикрепляются к самкам не просто как рыбы прилипалы, а навсегда сращиваются. Всё с укуса. Когда самец находит самку, он кусает её, но челюсти больше никогда не разжимает. Они буквально растворяются в её теле, а затем он теряет и большую часть своего тела за ненадобностью.
Потом самцы, точнее то, что от них остаётся, получают питательные вещества и защиту, а в ответ производят половые клетки и отдают сперму. Чтобы понять, как стал возможным настолько серьёзный половой диморфизм, учёные исследовали геномы множества глубоководных удильщиков и заодно родственных удильщикообразных и игло брюхо. Так и появилось это древо со множественными родственными связями.
Анализ генома этих рыб показал, что их общий предок ещё 52 миллиона лет назад передвигался по дну, буквально ходил по нему на плавниках, а в толщу воды они поднялись порядка 40 миллионов лет назад из-за тогдашнего глобального потепления. А вот сексуальный паразитизм впоследствии развился одновременно и независимо у нескольких видов сразу. Исходный набор предпосылок для этого имелся уже у общего предка.
Дело в том, что карликовые самцы есть у многих других рыб в этом отряде, например у клоунов рыб. Но паразитами, самцы карлики стали только у удильщиков. Чтобы это произошло, удильщики отказались от формирования приобретённого иммунитета, иначе организм самки не смог бы принять новый родной орган в виде самца, а просто отторгнул бы.
Приобретённый иммунитет разными группами удельного диморфизма возникал независимо несколько раз. Но почему? Да потому что сексуальный паразитизм по сути — это явление с положительным эффектом. Он позволяет быстро найти партнёра, тогда когда это требуется, что довольно сложно в таких глубинах и в такой темноте. А соответственно, он позволяет быстрее размножаться и быстрее приспосабливаться к окружающим условиям и становиться более разнообразными.
Лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные научились считывать внутренний голос прямо из мозга. Эта методика позволяет читать мысли даже тех людей, которые не способны на вокализацию, воспроизведение слов и предложений про себя, то есть они не могут передать усилия на речевой аппарат при беззвучной речи.
Для этого метода всё ещё требуются вживлённые в мозг электроды, то есть инвазивный интерфейс "мозг-компьютер". Подчеркну, ещё раз, подобную систему нельзя использовать для чтения мыслей человека без его воли, без добровольного обучения системы пользователями. Она будет просто бесполезна. Более того, человеку нужно сфокусироваться на определённом слове и произнести его своим внутренним голосом, чтобы его можно было считать. Так что она довольно безопасна в контексте несанкционированного доступа к нашим думам. Ну, по крайней мере, в её текущем исполнении.
Ну что ж, а на этом на сегодня всё! Большое спасибо вам за просмотр. Будет очень интересно прочитать ваши комментарии о книжках, которые вы перечитываете летом. Ну а проголосовать за самые интересные новости выпуска можно, как обычно, в нашем телеграм-канале. Ссылочка будет в описании, и до скорых встреч! Пока!
[Музыка]