Единое Лунное время. Мох для терраформирования Марса. Насекомые-хирурги. Новости QWERTY №307
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Крти. А меня зовут Владимир. В этом выпуске чет новостей будут так или иначе связаны с биологией, и половина с космическими путешествиями. И если вдруг вы интересуетесь, а почему здесь набралось больше 100%, то здесь действует точно такой же принцип, как при голосовании в нашем Telegram-канале, когда можно не ограничиваться выбором всего лишь одной самой интересной новости науки за предыдущую неделю. И давайте уже переходить к первой из них. И как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
В мире муравьёв драмы и травмы не редкость. Воинственность им не занимать, при этом наловлю и искусства хирургии, не имея при этом хирургических инструментов и фармацевтики. Ну как минимум, некоторые из муравьёв. И речь сейчас идёт об американских муравьях-древоточцах и об их способе борьбы с инфекциями. Вы думаете, что ампутации – это что-то из арсенала высокоразвитых существ вроде нас, людей? Ну, может быть, волков отгрызает попавшие в капкан. Но нет! Эти муравьи обладают врождённым мастерством хирургов, видимо потому что они не умеют производить антибиотики.
Исследователи заметили у них любопытную особенность: когда один из муравьёв получал серьёзную травму ноги, его сородичи отгрызали. Такой радикальный метод лечения значительно сокращал, помогая выжить 90% муравьёв с ранами в районе бедра. В то же время муравьи с подобными ранами, но находящиеся не в муравейнике, а в изоляции без доступа хирургии, выживали только в 40% случаев.
Работает это так: когда муравей получает рану бедра, его товарищи удаляют всю ногу. Делают они это довольно осторожно, постоянно облизывая и очищая рану и кусая сочленения ноги с туловищем, постепенно отделяя конечность. Единственная проблема здесь, ну, наверное, кроме анестезии — это то, что этот процесс занимает около минуты, что медленно, когда имеешь дело с инфекцией.
С другой стороны, строение муравьиного бедра таково, что при повреждениях в нём замедляется ток гемолимфы из-за того, что повреждаются мышцы бедра, которые эту самую гемолимфу качают. Поэтому инфекция распространяется медленнее. И да, ампутация происходила только при повреждениях бедра. Из голени же, где почти нет мышц, но много полостей для гемолимфы, инфекция распространяется гораздо быстрее. Поэтому при травмах голени муравьи непу конечность, а просто облизывают и как могут дезинфицируют рану. Ампутацию они всё равно не успели бы провести в надлежащие сроки. Если инфекция есть, она успеет распространяться, поэтому они просто пытаются провести обеззараживание.
Кстати, древоточцы не знают, инфицированы ли раны. Хотя некоторые виды муравьёв на это способны, и у них даже есть специальные железы с секретом против микробов. Получается, что муравьи-древоточцы каким-то образом умудряются отличать раны бедра от ран голени и затем действуют по принципу минимальный риск, максимальная эффективность. Что, конечно, удивительно. Физиологии их, конечно же, никто не обучает, и они с самов рождения знают и понимают вот эти сложные связи. Так что муравьи — это настоящие хирурги миниатюрного мира и, наверное, единственные хирурги в мире, кроме людей.
Когда мы думаем о глубоководных существах, в первую очередь нам в голову приходят всякие страшные светящиеся рыбы с жуткими зубами, удильщики. Но есть и один животных, о которых стоит сейчас поговорить. Это гребневики. Они похожи на медуз, но их история настолько древняя, что с медузами их роднит только Океан. Гребневики — это группа, которая отделилась на заре эволюции в отдельную ветвь. То есть это совсем не кишечнополостные, как медузы.
Гребневики плавают благодаря рядам ресничек, создавая потрясающие переливающиеся узоры. У них есть нервная система, которую они, похоже, изобрели самостоятельно, отдельно от остальных животных. Глубоководные грибы, те, которые живут на глубинах до 4 км под водой, сталкиваются с огромным давлением, в сотни раз превышающим привычной нам атмосферу. Как бы вы себя чувствовали, если бы давление вдруг стало в 400 раз больше? Ну да, удовольствие сомнительное, но для гребневиков такой экстрим — это норма.
Но есть нюанс: долгое время учёные не могли понять, почему гребневики буквально растворяются, когда их пытаются поднять на поверхность. Думали, что дело в повышении температуры, но даже в охлаждённом состоянии они исчезали на глазах. Впоследствии оказалось, что дело было не в температуре, а в давлении. Одно недавно опубликованное исследование показало, что причина их удивительной стойкости к огромным давлениям, а заодно и причиной проклятия бастинды стали их особые клеточные липидные мембраны. Мембраны клеток в принципе умеют менять свои свойства под воздействием окружающей среды: той же температуры и давления.
Мембраны у глубоководных гребневиков включают в себя, как выяснилось по результатам анализа, множество специфических фосфолипидных молекул, называемых плазмогелями. Чем у гребневиков с мелководья один из типов плазмогенов имеет коническую форму, как будто у замкового камня. В нормальных условиях такие мембраны были бы похожи на седло, то есть слишком вогнутыми, чтобы нормально функционировать. Как раз поэтому гребневики, вынутые на поверхность или внесённые в батискаф при обычном давлении, просто таяли, как будто Эли облила их водой. Но на больших глубинах эти конические молекулы расправляются и работают как часы, обеспечивая прочность мембран.
Как можно было бы проверить, действительно ли гребневики обязаны этим молекулам своей устойчивостью к высокому давлению? Век расцвета генетики, это очень просто: модифицируем бактерии таким образом, чтобы они получали больше липидов вот этих особых в своих клеточных мембранах. И знаете что? Модифицированная таким образом кишечная палочка стала глубоководной благодаря новой структуре мембраны, выживая под высоким давлением. Это открытие может помочь нам понять не только гребневиков, но и другие глубоководные существа. А может быть, однажды, благодаря этим коническим липидам, мы получим биотехнологические прорывы или медицинские инновации. Не зря же писатели так любят рассказывать про модификацию человека для выживания в экстремальных условиях, будь то глубины океана или Марс.
В наш почти что космический век до сих пор нет единого стандарта времени для Луны. Если бы мы тут устроили научный стендап, я бы рассказал шутку про то, что без точного времени даже космическая бюрократия не смогла бы работать. Но так и есть на самом деле: при планировании сложных лунных миссий, той же Артемиды 3, которая запланирована на 2026 год, точность хронически важна.
И вот почему: все прошлые миссии синхронизировались по времени страны-организатора. Но если стартовать международные проекты, полагаясь только на земное время, неизбежны технические ошибки из-за навигации, потому что время на Луне отличается от земного. Разумеется, в этом виновата гравитация. В земных условиях она сильнее, из-за чего время идёт медленнее. А на Луне, где гравитация слабее в шесть раз, время спешит.
Поэтому и нужны собственные лунные часы, координированное лунное время (LTC), по аналогии с UTC. Астрофизики из нас выяснили, что лунные сутки короче земных на 57,5 микросекунды, то есть за 50 лет накапливается целая секунда разницы. Казалось бы, это мелочь, но такие нюансы могут устроить хаос в космической коммуникации и синхронизации данных.
Чтобы выявить точную разницу во времени между Луной и Землёй, астрофизики провели тщательные расчёты. Они изучили движение Луны и Земли вокруг так называемого барицентра и определили точную разницу. Надо отметить, что этот метод оказался более точным по сравнению с ранее использованными расчётами, в которых за центр масс принимался центр системы Земля-Луна. Ошибка в старых расчётах была, между прочим, на целых полторы микросекунды в сутки.
В общем, международное бюро мер и весов и международный астрономический союз в августе соберутся для того, чтобы решить вопросы запуска единого времени для Луны. Вот это вот глобализация. Один из вопросов, нужных для того, чтобы LTC заработала, это точка отсчёта, нулевой день для лунного времени. Возможно, они ещё и лунные часовые пояса разберут. По-хорошему, ещё бы установить на поверхности Луны атомные часы, чтобы всё заработало очень чётко.
Первопроходцам на Марсе вряд ли будет легко. Вот только их первым растением, скорее всего, будет всё же не картошка. Хотя Марк Вони был достаточно убедителен. Красная планета суровая и не гостеприимная внезапно приобретает новый оттенок надежды. Этим первым растением может стать маленький, но невероятно выносливый мох сентриканни нерви с родом из пустыни Махав.
Этот мох, как тихоходка среди растений, он не просто выживает, но и процветает в экстремальных условиях, напоминающих марсианские, включая низкие температуры, радиацию и отсутствие воды. Его адаптивные способности выглядят примерно так: мох выдерживает замораживание при -80° на протяжении 5 лет, а при минус 196 градусов в жидком азоте — месяц. И после таких испытаний мох оживает и продолжает расти, чем доказывает свою жизнестойкость.
На Марсе средние температуры под -60, на равнинах минимальные — до -150. Так что выжить мох мог бы, но большей проблемой будет не мороз, а сухость. Неизбежно, при таких температурах, но у мха есть ответ на эту угрозу. Мох показал, что он может успешно 80% своей влаги. Фотосинтез после разморозки и регидратации восстанавливается, как и рост мха.
Если это кажется удивительным, то вот ещё: мох выдерживает уровень радиации в 1.000 раз больше, чем смертельный для человека. А поверхность Марса открыта ионизирующему излучению, потому что магнитного щита у планеты нет. Но зачем же в принципе нужен этот мох на Марсе? Конечно же, для формирования. Разумеется, сначала нужно будет обеспечить мох влагой и хотя бы немного подогреть планету. Поэтому можно использовать суперпарниковые газы, чтобы повысить температуру планеты и растопить шапки полярных льдов. Некоторые, кстати, предлагали взорвать там ядерные бомбы для этого.
В некоторых частях Марса наверняка есть льды, ещё и под слоем реголита, которые растают при повышении температуры. В общем, сделать Марс теплее и влажнее — варианты есть. Затем используем наш мох, чтобы производить кислород через фотосинтез. Этот процесс жизненно важен для создания пригодной для жизни атмосферы. Более того, этот мох может формировать почвы, запасать углерод, а значит, создавать основу для будущих экосистем и других форм жизни.
Процесс фотосинтеза стартует, несмотря на всё ещё экстремальные температуры и радиацию. Мох будет постепенно выпускать кислород и преобразовывать марсианскую почву, подготавливая условия для других более сложных организмов. Постепенно атмосфера Марса станет пригодной для жизни и можно будет переходить ко второму этапу — картошки.
Лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные нашли потенциальную замену самой распространённой системе редактирования генома CRISPR. КАС новая система основана на мобильных генетических элементах. Эти элементы, присутствующие в бактериях, археях и даже людях, могут перемещаться по ДНК с помощью ферментов-транспозонов. Как оказалось, этим механизмом можно управлять.
Перепрограммирующая система уже показала высокую эффективность и специфичность. Некодирующая мостовая РНК действует как навигационная система для точного редактирования ДНК. По словам одного из исследователей, система мостовой РНК является принципиально новым механизмом биологического программирования. Она позволяет универсально модифицировать генетический материал через вставку, удаление и инверсию последовательности, работая как своего рода текстовый редактор для живого генома, гораздо более мощный, чем CRISPR. Так что мы можем оказаться на пороге новой эры в генетике.
Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Мне будет очень приятно, если вы оставите комментарии к этому ролику. Например, напишите, как вы готовитесь к колонизации Марса. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно, как обычно, в нашем Telegram-канале, ссылочка будет в описании.
Ещё один момент: новости науки уходят на небольшой летний отпуск, две, может быть, три недели. Так что до относительно скорых встреч. Пока!