Селфи с Марса и жизнь в недрах Земли. Главное на QWERTY №67
[музыка] Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей недели.
В этом ролике: самые быстрые в мире муравьи, самое масштабное исследование человеческого мозга, секреты подземной биосферы, несколько кадров из космической фото галереи и многое другое. Все подробности будут по ссылкам в описании.
Самой лучшей новостью прошлого выпуска вы посчитали новость про долголетие черепах. Как говаривал Фредди М: "Кто-то хочет жить вечно, иначе зачем интересоваться их такой непомерно длинной жизнью?" Если только не понять, как можно использовать эти знания для того, чтобы отредактировать геном человека, повысив его устойчивость к раку, к инфекциям или паразитам. Но пока что это запрещено.
Поэтому поговорим просто о черепахах. Говорят, но это неточно, что где-то в 1835 году некий Charles D. вывез с Галапагосских островов юн и пятилетнюю слоновую черепаху Гарри. Жил Гарри в Австралии в ботаническом саду аж до 1952 года, когда вдруг выяснилось, что он не Гарри! Причем, до 1992 года она жила уже в австралийском зоопарке, пока учёным не вздумалось подтвердить её уже значительный возраст. Документа и там паспорт сниму, правда, еще в начале века потеряли.
Поэтому решили сделать генетический анализ. Все подтвердилось, и до 2006 года никто не беспокоил. А там – сердечная недостаточность, инфаркт и смерть в возрасте примерно 176 лет. Вывод отсюда сделать можно один: даже сам великий Charles D. не совсем правильно смог определить пол черепахи.
Кстати, в прошлом ролике мы не сказали, что ветви черепах и человека разошлись где-то 300 миллионов лет назад. За это время гигантские черепахи собрали набор генов, основные вы увидите на экране, влияющие на 6 из 9, скажем так, столпов старения. В числе которых: нестабильность генома, сокращение теломер, нарушение регуляции питательных веществ, дисфункция митохондрий и другие.
Историю, записанную в геноме Одинокого Джорджа и других гигантских черепах, мы только начинаем читать. И да, еще один способ применения полученных знаний - самый неочевидный: это спасение видов, находящихся под угрозой исчезновения.
Мы привыкли, что фотка, сделанная через Ватсап, обретает половину земного шара за мгновение. Но скорость, с которой фотографии, сделанные космическим аппаратом, долетают до Земли, напоминает уже скорее о почте России. В начале ноября солнечный зонд Паркер подлетел на рекордно близкое расстояние к нашей звезде: около 27 миллионов километров, и сделал фотографию буквально изнутри солнечной атмосферы.
После завершения первой фазы сближения прошло несколько недель, прежде чем Земля получила фотографию. Загрузка данных началась только 7 декабря. Учёные дожидались нужного взаимного расположения Солнца, Земли и зонда, не мешающего передачи радиоданных. И даже не все еще загрузилось! Оставшиеся данные поступят на Землю после второй фазы сближения в апреле 2019 года.
Вот так выглядит пролет Паркер мимо Солнца в телескопе одного из космических аппаратов - в стерео. Ну а точнее, его месторасположение во время пролета. Аппараты стерео постоянно наблюдают за Солнцем с двух точек гелиоцентрической орбиты.
И в конце концов давайте уже посмотрим на фотографию. Если вы еще не видели её до выхода этого ролика, то на какие такие новости в сети вы подписаны? 8 ноября прибор WHISPER сфотографировал корональный стример, видимый на восточной стороне Солнца. Это вытянутая структура внутри солнечной атмосферы, короны, расположенная над зоной повышенной активности.
Мы ясно видим как минимум два луча, два джет-стримера. Яркое пятно – это Меркурий. Черные точки – это впоследствии фоновой коррекции, а не то, что вы подумали. А если абстрагироваться, то в целом это фотография солнечной системы и изнутри.
Разумеется, все данные Паркер будут использованы исключительно в контексте других научных исследований и, вероятно, это позволит нарисовать самую полную картину физики Солнца. Вторым номером идет селфи с Марса. Аппарат INSAIDE, который недавно комфортно расположился в одном из кратеров, сфотографировал себя с помощью робо-руки, склеив изображение из нескольких кадров и отправил его на Землю.
INSAIDE явно не селфи стеснительница: селфи состоит из 11 перекрывающихся кадров. Именно поэтому у некоторых возникает вопрос: кто же его фоткал, если не видно держателя фотоаппарата? Взгляните на солнечные панели. Посмотрите на, если можно так выразиться, палубу с научными приборами. Ясно видно метеостанцию и овощную антенну.
Вдобавок тем же способом INSAIDE снял окружающую поверхность. Это нужно для того, чтобы правильно расположить научный прибор – сейсмодатчик и бур для тепловых замеров грунта. Рабочая зона где-то 4 на 2 метра. Оптимальная зона размещения приборов отмечена голубой полосой. Поверхность ровная, больших камней не видно.
А вот это свежее фото места высадки INSIGHT: падение его парашюта справа и теплового счета слева. Поверхность вокруг самого аппарата INSAIDE немного выжжена его тормозными двигателями. Фото сняты с орбиты камерой HiRISE, расположенной на борту марсианского разведывательного спутника.
Говоря о космосе, мы знаем больше, чем об океане. Но что мы знаем о жизни в недрах Земли? И я говорю не о темных ритуалах или организмах, которые, как недавно выяснили участники проекта "Обсерватория глубинного углерода", обитают практически в подземных Галапагосах.
В общем так: подсчитали, что подземная биосфера имеет массу от пятнадцати до двадцати трех миллиардов тонн углерода. Это примерно в 300 раз больше, чем биомасса человечества. А объем подземной биосферы, на минуточку, в два раза больше объема мирового океана и составляет 2 миллиарда кубических километров.
Проект был запущен в 2009 году, а его результаты будут официально представлены уже совсем скоро. В 2019 в нем участвуют более тысячи ученых из 52 стран мира, а замеры и бурения делались в 100 точках планеты. Ученые буквально спускались к самому пеклу. Они искали организмов в скважинах и шахтах, бурили морское дно. Максимальная глубина исследования на суше – 5 километров, и десять с половиной километров под уровнем океана.
И везде была жизнь. Основная цель проекта – выяснить, откуда берутся углеводороды и сколько их еще в запасе, а также выяснить биологическую и химическую роль глубоких углеродов. Понять, как глубоко они распространяются и есть ли там внутри какой-то кругооборот.
В недрах Земли обитают представители всех трех так называемых доменов клеточной жизни, существующих на планете: это бактерии, археи и эукариоты. В основном, конечно, первые и вторые. Причем 70 процентов всех бактерий и архей как раз-таки живут в недрах Земли, а их генетическое разнообразие сопоставимо с разнообразием на поверхности. Вопросов еще много, огромное количество видов только предстоит открыть. Это буквально бактериальная темная материя!
Причем пределы её распространения неизвестны, ведь существуют бактерии, размножающиеся даже при 122 градусах Цельсия. Так что любопытства еще удовлетворять и удовлетворять! И кстати, чем старше породы, тем меньше в них жизни, потому что кушать там нечего.
В 2015 году 15 исследовательских институтов США объединились в консорциум для изучения работы мозга и причин возникновения его заболеваний, в том числе таких непонятных, как шизофрения и аутизм. Основной упор делали на изучение работы генов и соответствующих изменений функционирования и даже строения мозга.
И вот недавно были опубликованы итоги работы этого консорциума, причем сразу в 11 научных статьях. Огромным подспорьем в исследованиях и составлении описания активности генов стали методы секвенирования ДНК нового поколения. Это не просто определение последовательности нуклеотидов, это многое больше. Например, можно увидеть, в какой точке происходит связывание нуклеиновых кислот с белками или могут ли взаимодействовать участки ДНК с ферментами.
В общем, Next-Gen для исследования использовалась около двух тысяч образцов тканей мозга здоровых и больных взрослых людей, а также множество мозгов обезьян и даже мини-мозги из пробирки, выращенные искусственно. То есть это самое масштабное исследование в своем роде.
Попробуем описать основные его результаты. Первым пунктом идет создание интегративной модели мозга и ресурса для его исследования. Модель для глубокого машинного обучения способна предсказывать заболевания и указывать на их генетические причины и механизмы возникновения. В основу этой модели легли данные анализа ткани тех самых двух тысяч экземпляров мозга вместе с анализом протекания болезни и данными различных других более ранних исследований.
Это позволило практически нарисовать карту регуляции генов в мозге. Чтобы добраться до такого уровня точности, секвенировали одиночные клетки, то есть измеряли активность генов в отдельных клетках. Трудоемко, но зато это позволяет объяснить зависимость проходящих процессов в мозге от соотношения тормозных и возбуждающих нейронов и говорит, почему в разных тканях мозга один и тот же ген выдает разные инструкции.
Вторым пунктом выделим изучение активности генов на протяжении всей жизни человека: от 5-недельного эмбриона до пенсионера. Кроме академического интереса, важно то, что исследователи сгруппировали в несколько блоков гены, влияющие на психические заболевания. Но самым интересным стало то, что имитация мозга – маленькие органоиды, состоящие из выращенных из стволовых клеток нейронов – вполне подходят для экспериментов.
А что такой комочек примерно соответствует мозгу эмбриона до 16 недели, и его вполне можно исследовать. Ну а третий пункт – это определение генетических особенностей и, даже скорее, отклонений в изоформах генов у людей с шизофренией, биполярным расстройством и аутизмом. В работе приведены рисковые гены, характерные для того или иного расстройства или сразу для нескольких.
Вероятно, это может стать основой ДНК-анализов на предрасположенность к определённым заболеваниям. Весьма важно, что все статьи и данные находятся в открытом доступе, так что милости просим!
320 километров в час – это достойная скорость даже для Формулы-1. Однако и в животном мире существуют организмы, способные на нечто подобное. Знакомьтесь: рекордсмен по быстроте движений - почетные Дракула отряда перепончатокрылых, муравей Мистериум Камилла Дракулы. Их, кстати, называют за соответствующий способ питания.
Эти муравьи обитают в Африке, живут преимущественно под землёй или в стволах деревьев и охотятся на членистоногих. Они обладают широкой головой и плоскими зазубренными мандибулами. Самый интересный факт: они щелкают этими своими мандибулами со скоростью 320 километров в час или 90 метров в секунду, что является рекордом не только среди муравьев, но и среди всего остального животного мира.
Они могут нанести удар противнику за какие-то доли миллисекунды. Выяснили это учёные с помощью компьютерной томографии мандибул муравьев. Они всегда держат рот на замке, их жевало находится под давлением относительно друг друга, как заведенные пружины, и их действительно буквально нужно взводить. Поэтому принцип их работы похож на то, как мы щёлкаем пальцами, только в тысячу раз быстрее.
Таким образом, они отличаются от своих муравьев-собратьев. Те могут захлопнуть открытые жвалы, Мистериум и Камилла же захлопывают закрытые жвалы и таким образом отбрасывают от себя противника, разбивая его стенки тоннеля, например, или оглушают его. А в некоторых курьезных случаях вообще катапультируются самостоятельно.
Помимо этих муравьев, учёным известны еще шесть видов с очень быстрыми жвалами, но всем им очень далеко до нашего рекордсмена. Однако учёные считают, что где-то в Евразии есть муравьи с еще более быстрыми движениями.
Ну что ж, а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте свое мнение в комментариях, ставьте лайк этому видео, если оно вам понравилось, и делитесь им со своими друзьями. Не забудьте подписаться на QWERTY в Instagram, в Telegram и здесь на YouTube. И пожалуйста, щелкните колокольчик.
Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в подсказках к этому видео, они находятся наверху. И до скорых встреч! Пока! [музыка] Этот [музыка] вот [музыка]