Оттаявший вирус. «Четырёхмерный» свет. Кишечник динозавра. Зрение через кожу. Новости QWERTY №238
Из этого ролика вы узнаете, на что заменят дополнительные секунды, кто умеет видеть сквозь кожу, как сочетается внешность птицы и желудок крокодила. Что значит четырехмерный свет и сколько лет самому древнему активному вирусу.
[музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. А меня зовут Владимир. Как вы знаете, наша Земля вращается не очень удобно. Она никак не хочет совершать оборот ровно за 24 часа. Мало того, но и добавление одного високосного дня каждые четыре года не помогает. Возникает потребность добавлять к мировому координированному времени еще и високосные секунды, поскольку это время отличается от точного атомного времени.
Да, наряду с UTC существует еще и мировое атомное время. Вероятно, вы этого не заметили, но добавление дополнительной секунды произошло последний раз в 2016 году. Вы не заметили? А вот вся система навигации, автоматизации процессов, телекоммуникации, завязанные на точное координированное время, от этого мягко говоря страдает, и делает она это довольно часто.
Теперь международное бюро мира и весов решило от этого отказаться: с 2035 года секунды добавляться не будут. Это несколько уменьшит точность нашего времени, зато увеличит надежность и точность программных комплексов, в которых уже не потребуются дополнительные корректировки.
Дополнительные секунды впоследствии, возможно, заменят на дополнительную минуту, когда наберется достаточно отставание. Ну а для вас сразу целых 11 дополнительных минут самых интересных новостей науки за предыдущую неделю. И как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
Эй, а вы знакомы с мечехвостом? Это же войскопаемое, которое не меняло свой облик вот уже 100 миллионов лет. Мечехвосты – родственники пауков, хотя снизу больше похоже на крабов. В общем, это водные членистоногие с мощным панцирем и характерным шипом на хвосте. Но не хвост – герои этой новости.
Оказалось, что у мечехвоста уникальные глаза. Во-первых, это очень крупные фасеточные глаза. Это не удивительно, раз мечехвосты могут вырастать до 60 см в длину. По сравнению с глазами позвоночных они, конечно, небольшие, но решают задачу по расширению поля зрения на ура за счет множества простых глазков, смотрящих в разные стороны.
Во-вторых, эти глазки покрыты очень странными белками. У большинства животных поверхность глаза состоит из прозрачных белков, но не в этом случае. Оказалось, что мечехвосты буквально видят сквозь кожу, точнее сквозь кутикулу. Не кутикулу наших ногтей, а вот эту кутикулу – это особый, достаточно сложно устроенный слой, располагающийся на эпителии у беспозвоночных.
Мощная кутикула вполне может служить экзоскелетом, а у мечехвостов покрывает их панцирь. Сосеточные глазки в виде конусов, направленных внутрь глаза, в том числе даже линзы глазков, тоже состоят из кутикулы, только эта кутикула отличается от панцирной. Исследование молекулярной структуры показало, что в ней сочетаются хитин и белки с бромом, образующие разные виды сложных композитов.
К тому же архитектура глазков не постоянна: в каких-то структурах имеется больше воды, в каких-то меньше. Все это обеспечивает глазам высокие оптические свойства, адаптирующиеся и к прямому свету, и к падающему под углом. Настолько высокие, что мечехвостам приходится дополнительно вырабатывать темный пигмент, покрывающий глаза сверху, чтобы сократить количество попадающего внутрь света.
О эволюции, а вот от живых ископаемых переходим к вымершим ископаемым. Но чуть позже придем даже к ожившим ископаемым. Сейчас в фокусе нашего внимания дромеозавриды. Это оперённые динозавры, достаточно сильно варьирующиеся по размерам. Но в основном не очень крупные – полтора-два метра в длину.
Герой нашей истории – китайский даурский дракон. Даурлуна тоже был примерно таких же размеров, а значит, весил около 25 кг. На крупную добычу его не хватало – не спилберговский велоцираптор же. А вот рыба, ящерки, мелкие млекопитающие, лягушки – вполне. И вот нам повезло чуточку подглядеть за его рационом.
Дело в том, что в ископаемых останках даурлуна обнаружились сохранившиеся окаменелости мягких тканей, а конкретно кишечника. Это крайне редкое событие для не птичьих динозавров. Вот попробуйте найти частичный скелет лягушки на изображениях останков. Изучение кишечника показало, что его строение сильно расходится с внешним обликом динозавра.
Хотя дромеозавриды были достаточно близки к птицам, но вот кишечник мог бы принадлежать скорее рептилии, например, крокодилу. Похоже, что сначала менялась их внешность, оперение, возможно, повадки, а затем, уже ближе к тому моменту, когда произошло выделение птиц в отдельную ветвь, произошло и изменение кишечника.
Вероятно, потребности в кишечнике птичьего типа у динозавров не было, потому что крайне быстрый метаболизм, свойственный летунам, не требовался пешеходам. Давайте вспомним обычные кремниевые микросхемы. Оперируют битами – единицами информации, которые могут принимать значения или 1, или 0.
Квантовые устройства в основном оперируют кубитами. Они могут принимать значения и 1, и 0 одновременно, находясь в суперпозиции. Кубиты чаще всего представлены фотонами, а значение задается одной из квантовых характеристик фотона, например, спином. Мы с вами об этом говорили уже не единожды.
Ну что, если этих уровней суперпозиции количество возможных состояний будет больше, чем тогда система будет работать не на кубитах, а на квантовых кубитах. Напомню также, что квантовые коммуникации считаются высоко секьюрными как раз за счет того, что информация и ключи к ней передаются при помощи частиц, которые находятся в суперпозиции.
Если злоумышленник считает квантовый ключ, то это сразу станет очевидно для принимающей стороны, и пользоваться скомпрометированным каналом уже не будут. Но еще, даже толком не построив квантовый интернет, инженеры заявляют, что кубиты не идеальны. У них только два возможных состояния, поэтому это влечет за собой низкий объем хранимой информации и низкую устойчивость к интерференции и перехвату.
Поэтому ученые разработали устройство на квантовых битах, четырех уровней частиц, у которых может быть четыре состояния. У этого устройства повышенная криптоустойчивость, и в какой-то степени оно работает с четырьмя измерениями. Самые большие сложности были в том, чтобы сложную систему – множество параметров, которые обычно нужно контролировать в лаборатории, уместить на одной микросхеме.
Так вот, для создания системы четвертого уровня, работающей на кудитах, ученые использовали полупроводниковый микролазер с микро резонаторами, которые позволяют задавать фотонам сразу два типа характеристик: это поляризация, то есть спиновый угловой момент, и орбитальный момент, то есть как фотон крутится в пространстве.
Очень примерно это можно представить как определение широты и долготы у какой-нибудь планеты, то есть положение в пространстве. Посмотрите: каждая точка поверхности – это возможное состояние фотона. Насколько это отличается от промежутка между 0 и 1 у кубита? За счет этого уровень защиты квантовой системы от перехвата при передаче секретных ключей вырастает многократно.
А теперь мини-разоблачение. Да, эта работа действительно добавляет два новых измерения в квантовое пространство, и свет, то есть фотоны, используемые в этом устройстве, имеют право называться четырехмерными в отношении своих характеристик. Но, конечно же, за пределы наших трех измерений никто не вышел, к сожалению.
Лучше новостью предыдущего выпуска вы признали новость о том, что ученые обновили рекорд возраста окаменелостей, содержащих древние бактериальные маты. Пленки из бактерий вот такие с травматолитами и Западной Австралии имеют возраст 3 миллиарда 480 миллионов лет, что на 50 миллионов лет старше предыдущего подтвержденного свидетельства древней жизни.
В комментариях указали, что есть и более древние формации, и это отчасти так. В Гренландии был найден графит биологического происхождения возрастом 3,7 млрд лет, но эта версия его происхождения длительное время подвергалась критике, пока в 2016 году не появились новые свидетельства существования на том месте старомотолитов.
Вот только двумя годами позже эти доломитовые образования посчитали обычной деформированной породой, не имеющей на самом деле следов жизни, хотя дискуссия сохраняется. Насчет чего дискуссия не сохраняется – тут и так все очевидно. Это насчет того, что из-за таяния вечной мерзлоты на все больших глубинах из-под Земли могут появляться, пусть и не такие древние, но все-таки достаточно возрастные бактерии и вирусы возрастом до миллиона лет.
Учитывая наличие у нас антибиотиков, бактерии не так страшны. А вот потенциально патогенный вирус, с которым никто не взаимодействовал несколько сотен тысяч лет, это совсем не то, что нужно человечеству, не очень уверенно справляющемуся с коронавирусной пандемией. Напомню, что старейшие выкопанные ДНК-вирусы имели возраст около 30 тысяч лет, и после разморозки они были активны по отношению к амебам.
Уже хорошо, что не к человеку, но ученые постоянно охотятся за новыми пробами из Сибири, чтобы понять, что может произойти в результате разморозки земли. Для последней работы они получили образцы из замороженных тушь у мамонтов, шерсти у волков, из их кишечника, а также из тающих разломов и из-под озера. Всего семь разных проб извечной. Ну, точнее, уже не такой уж и вечной.
Раствор этих образцов заставляли контактировать с современными амёбами. По характерным изменениям клеток амёб, по наблюдениям при помощи трансмиссионной микроскопии и при помощи метода ПЦР удалось обнаружить 13 гигантских ДНК-вирусов. То есть, у них была очень длинная ДНК. Примерно треть вирусов были получены из животных образцов, вирусы были способны размножаться.
Ну а делают это они через заражение живых клеток. И большинство вирусов были неизвестны науке. То есть, конечно, можно определить их принадлежность к определенным семействам и родам, но непосредственного контакта с большинством из них человечество ранее не имело. Самый старый вирус из обнаруженных – Пандора вирус, извлеченные из-под дна озера Юкичи, Алас, имеет возраст 48,5 тысяч лет.
У него достаточно говорящее название – пандуровирус. Ну а действительно, кто может дать гарантию, что более мелкие вирусы млекопитающих не сохранились в таком же готовом к активности состоянии и не готовы вырваться наружу? Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Мне будет очень приятно, если вы поделитесь этим видео со своими друзьями, поставите ему лайк, напишите комментарий, не забудьте подписаться на QWERTY, если вы этого еще не сделали.
И, как обычно, проголосовать за самую интересную новость выпуска вы можете в нашем Telegram канале. И до скорых встреч! Пока!
[музыка]