Плюм под корой Марса. Холод впускает простуду. Искусственная жизнь движется. Новости QWERTY №240
Из этого ролика вы узнаете: какие цветы меняют цвет туда-сюда, почему холод способствует простуде, что приподнимает поверхность Марса, как учёные создают подвижную искусственную жизнь и о чём рассказала самая древняя экологическая ДНК.
[Музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир. Все привыкли, что цветы умеют менять свой цвет во время жизненного цикла. Стал цветок вместо жёлтого красным, значит, просигнализировал насекомым, что пора лететь за нектаром и опылять его. Но вот только такая смена цвета всегда, за одним неполным исключением, связана с необратимостью: обратно в жёлтый цветок не перекрасится. И вот ботаники отыскали еще одно полное исключение — это каузоне с японский, многолетняя лиана семейства виноградовых.
Её мелкие цветки, проходя мужскую стадию развития, имеют оранжевый цвет. Стадия длится 2 часа. Затем они переходят в бесполую стадию, сбрасывают лепестки и тычинки и окрашиваются в розовый, то есть окрашивается диск цветка. То, что осталось после сбрасывания, эта стадия длится тоже несколько часов, а затем цветок вступает в женскую стадию, если он не был повреждён, и вновь становится оранжевым. Причём на одном растении могут быть цветки, находящиеся на разных стадиях. То есть впервые на один цветок, который, если изменения цвета, полностью возвращался к первоначальному окрасу.
И кстати, именно в оранжевом цвете этот цветок выделяет нектар, что привлекательно для насекомых. И да, этой новостью мы абсолютно ничего не пропагандируем.
Но это всё цветочки, а ягодки вас ждут: выпуски самых интересных новостей науки за предыдущую неделю, и как обычно все ссылки на источники и подробности будут в описании. Возможно, после следующей новости у некоторых зрителей отпадет желание отмораживать уши назло маме. В конце концов, чаще мы простываем, когда на улице холодно, а мы оголили грудь, шею, ноги. В конце концов, осень-зима — сезон. Правда, непонятно, как сезонность гриппа зависит от температуры воздуха. Вирусу все эти температуры абсолютно без разницы: гриб может и летом атаковать, но, может быть, тогда дело в нашей иммунной системе. Ей не нравятся климатические аномалии.
Но по идее, другая крайность — жара, тогда тоже должна сказываться на иммунной системе, ослабляя её. А этого вроде бы не происходит. С другой стороны, осенью мы меньше времени проводим на улице и больше торчим в помещениях, нос к носу с другими людьми, повышая шансы передачи вирусов. Но, скорее всего, дело в другом. Давайте вспомним, что делает наш первый защитный барьер — клетки слизистой носа, когда к ним приходит вирус. Они выбрасывают маленькие пузырьки экзосомы. Это отвлекающий манёвр. На этих пузырьках — многоклеточные рецепторы, схожие с теми, которые есть на обычных клетках и которые нужны вирусу, чтобы внедриться внутрь. Садясь на экзосомы, вирусы теряют своих бойцов, значит, меньше копий попадут в организм.
Вдобавок в экзосомах есть противовирусные молекулы. Но в холодное время количество выбрасываемых экзосом сильно падает. В экспериментах с риновирусами и коронавирусами, при падении температуры на 5% вокруг клеток слизистой количество выбрасываемых экзосом сокращалось на 42%. А для того чтобы температура вокруг клеток упала на 5 градусов, достаточно прогуляться всего лишь 15 минут на улице при температуре в 4 градуса Цельсия.
А ещё интереснее, что рецепторов на оставшихся экзосомах почему-то становится меньше, и противовирусных молекул тоже меньше. А значит, общая защита становится слабее. Единственное — эксперименты ставились на клеточных культурах слизистых. А вот на людях пока только предстоит поставить опыты. Так что могут проявиться нюансы, касающиеся других типов вирусов, например, вируса гриппа, а также касающиеся влажности или, например, экстремальных холодов. Но в целом, это достаточно интересное открытие.
Похоже, что Марс более активен, чем мы считали. Инсайт — это сейсмозонд, который работает на Марсе. Конечно, регистрировал некоторую сейсмическую активность, но похоже, что начинка у пирожка всё-таки горяча. Активный вулканизм на Марсе закончился чуть более трёх миллиардов лет назад. Тогда взвились ввысь огромные щитовые образования вроде горы и лизии и вулканов фарсиды. Почему эти вулканы выглядят не так, как на Земле? Просто их кормили плюмами — восходящими потоками вещества. Вулканы постоянно находились над этими плюмами, никуда не смещаясь, и всё вещество, выходя на поверхность, оставалось на одном месте.
Ну просто потому, что никакого движения литосферных плит на Марсе нет, а на Земле из-за тектоники плит мало каких вулканов могло похвастаться постоянным адресом на протяжении достаточно длительных промежутков времени. В основном вулканы расположены в зонах, где литосферные плиты расходятся, либо одна подныривает под другую. Кстати, знаменитый Йеллоустоун тоже находится над плюмом. И вот теперь появились свидетельства того, что вулканическая активность на Марсе не затихла окончательно.
Наравне с иллюзией той самой, где находится вулкан и лизией, обнаружили следы вулканических пород, причём достаточно свежие, максимум 200 тысяч лет. На этой равнине есть интересное образование — борозды цербера. Это разломы, которые являются центром вулканической активности. Под этими бороздами есть что-то вроде магматического кармана, и учёные решили разобраться получше в его происхождении. Для этого потребовалось изучение гравитационных аномалий. Гравитационная аномалия — это то, что можно просчитать, ведь на Марсе кружат зонды, и в тех зонах, над которыми орбита этих зондов понижается, должно находиться больше массы, и поверхность, соответственно, будет подниматься.
Когда карту гравитационных аномалий сопоставили с картами высот поверхности Марса в районе Элизе, то всё совпало с точностью: уровень поверхности здесь был на целый километр выше окружающих пространств. Одно ряда сохранившихся кратеров вместо того, чтобы быть ровно горизонтальным, имела наклон. Всё это указывало на массивный мантийный плюм диаметром до 4000 км и глубиной до 500, который поднял, выдавил кору Марса наверх, помог образоваться бороздам цербера и заодно сейчас способствует пусть и не очень сильным, но Марс сотрясения. Размеры этого плюма, кстати, не сильно отличаются от подобных образований на Земле. Теперь можно будет проще разбираться с показаниями сейсмографа Инсайт, потому что этот можно будет учитывать в компьютерных моделях.
Учёные уже некоторое время создают синтетическую жизнь. Это уже обыденность. Речь идёт, разумеется, не об андроидах, как в мире дикого запада. Это бактерии, у них синтетический геном, то есть химически собранный в пробирке. Лет 12 назад учёным была задача создать геном, минимально необходимый для жизни, поэтому его размер очень маленький — 473 гена. Разработанную таким образом ДНК поместили в бактерию, у которой был удален её собственный геном, и затем она начала размножаться, давая начало синтетической жизни с искусственным геномом.
Понятно, что в дальнейшем можно, как в игре эволюция, постоянно экспериментировать с этими бактериями, добавляя все новые и новые свойства: например, свечение или синтез определённых белков вроде инсулина или движения. Именно движение и добавили недавно. Искусственные бактерии, японские учёные. Здесь стоит добавить, что за этим экспериментом стоит большой вопрос, как вообще клетки научились двигаться. На заре развития жизни на Земле считается, что произошли изменения в белках, составляющих клеточный скелет, например, в актине и тубулине. Эти белки имели свои конкретные определённые функции, но из-за мутации они могли деформироваться, тем самым меняя форму клетки, что позволило ей передвигаться.
Хорошая гипотеза, её стоит проверить. Бактерия с пироплазма стала донором генов, требующихся для движения. Они управляют семью белками, которые происходят из цитоскелетных белков, то есть нужных для создания клеточного скелета. Эти белки заставляют спиралевидное тело бактерии изгибаться то в одну, то в другую сторону, придавая ей возможность плыть. Синтетические бактерии с добавленными генами движения тоже поменяли свою форму с круглой на спиралевидную и поплыли сквозь жидкость. Причём все семь белков для этого даже не потребовались. Было достаточно только двух из них в разных комбинациях. Так что это минимальная жизненная форма, способная к передвижению. Вот так постепенно синтетическая жизнь научится видеть, ходить, а потом брать микрозаймы.
Для этого слишком много генов не нужно. Помните, мы рассказывали, что самая древняя ДНК, которую хоть как-то получилось прочесть, принадлежала мамонтам, и имела возраст чуть более 1 млн лет? Давайте обновим счётчик. ДНК — довольно хрупкая молекула, рассыпающаяся на фрагменты. Если речь не идет о хранении её в лабораторных условиях, в естественной среде, то есть после гибели организма, где-то на просторах нашей планеты, в образцах старше двух, двух с половиной миллионов лет ДНК уже настолько повреждена, что восстановить её невозможно.
Но методы секвенирования, то есть чтение ДНК, постоянно совершенствуется, и когда учёным получилось частично расшифровать геном мамонта возрастом 1,2 миллиона лет, они решили пойти дальше и взглянуть на образцы, до того содержащиеся в хранилищах. Выбор пал на образцы грязи, песка и глины самого севера Гренландии возрастом около двух миллионов лет. ДНК в них была неплохо сохранившейся из-за особенностей минерализации глины. Новые технологии, в том числе методы машинного обучения, помогли в этой мишенине определить множество участков ДНК, имеющих 16 миллиардов прочтений. Их сравнили с современными образцами и смогли воссоздать образ не просто какого-то одного животного, а целой экосистемы, свойственной тому региону.
Представьте, что вы взяли почву в лесу: по ней ползали муравьи, тащили каких-то жуков, прошёл лось, чихнул волк, поскреб своими лапищами — и все они оставили следы, имеющие генетический отпечаток. Так вот, ДНК, которую можно получить из среды, называют экологической ДНК (environmental DNA). Так с помощью древней экологической ДНК в экосистеме региона Гренландии обнаружили присутствие предков современных зайцев, гусей, северных оленей, ДНК мечехвостов, водорослей и кораллов, туи и березы, арктических кустарников.
Но самое интересное, что и даже мастодонтов, которые вообще непонятно как туда попали на остров, то с континента, вне характерную для них зону обитания. Интересно, что сейчас на этом месте всё очень грустно, почти нет растительности, но 2 миллиона лет назад там было теплее на 15 градусов, причём там рос смешанный лес, и это в арктической-то зоне с длинными полярными ночами. Так что, помимо обнуления счётчика, эта находка может подсказать, как будут вести себя полярные регионы в условиях глобального потепления.
Древняя экосистема жила примерно в таких же условиях. Лучше новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные создали симуляцию кротовой норы на квантовом компьютере. Для реализации системы, обладающей свойствами гравитации и позволившей передать информацию через кротовую нору, потребовалось всего 9 кубитов. Эксперимент отразил двойственность квантовой теории и гравитации и показал, что кротовая нора в этом эксперименте, будучи феноменом, принадлежащим сфере теории относительности, также может быть истолкована и с позиции квантовой теории.
Теперь, когда имеется одна квантовая кротовая нора, явно последует и другая. Очень подробная статья, хоть и на английском, приложена в ссылках в описании. Кстати, я спросил чат gpt — ту самую нашумевшую нейросеть от OpenAI, почему симуляция кротовой норы на квантовом компьютере важна для человечества, но она в ответ налила мне воды, при том, что эта нейросеть просто срывает крышу в некоторых сферах. Вот актуальные новости она не может качественно проработать. Лично я думаю, что это потому, что у неё нет доступа в интернет, а обучалась она на текстах по состоянию на 21 год.
Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Как обычно, мне будет очень приятно, если вы поделитесь этим видео со своими друзьями, поставите ему лайк и напишите комментарий. Не забудьте подписаться на QWERTY, если вы этого ещё не сделали. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в нашем Telegram-канале, ссылочка будет в описании. И до скорых встреч! Пока.
[Музыка]