Клонирование резусов. Гигантские космические структуры. Древний фотосинтез. Новости QWERTY №286
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Кверт. Меня зовут Владимир. Новогодние каникулы закончились, но 2023 год всё ещё не отпускает. 2023 стал самым жарким годом за всю историю метеорологических наблюдений. Среднегодовая температура была на 1,2 градуса выше, чем так называемый базовый период NASA за пятидесятые-восьмидесятые годы и примерно на полтора выше, чем доиндустриальный уровень. Во многом этому поспособствовало Эль-Ниньо — повышение температуры по поверхностному слою воды в Тихом океане, пришедшее на смену Ниньо двадцатых-восьмидесятых годов, которая, наоборот, немного воду остужала. Но и без Эль-Ниньо было бы жарковато.
Справедливости ради, рекорды были поставлены не только в плане глобальных температур. Ещё отметились концентрация парниковых газов в атмосфере, теплосодержание и закисление океана, повышенный уровень моря, сниженная протяжённость морского льда и баланс массы ледников. Жарковато будет и в 2024, которому уже заранее предрекают статус нового самого жаркого года за всю историю наблюдений. Что, конечно, не радует. Хотя, возможно, человечество сможет улететь к другим звёздам на огромных кораблях-колониях, как во Вселенной Боба, если всё станет уж совсем плохо. Но об этом вы точно уже узнаете не из самых интересных новостей науки за предыдущую неделю.
Как обычно, все ссылки на источники. Подробности в [музыка] описании. Несмотря на обилие разного рода скоплений в космосе, учёные считают, что Вселенная в целом довольно однородна. Конечно же, на очень больших масштабах от 300 млн км.
Сама пыль с виду довольно равномерно покрывает полку. Хотя, если мы приблизим свой взгляд, то увидим различные сгустки и пустоты. 300 млн световых лет — это много. Наша местная группа галактик, куда и Млечный Путь входит, — это всего-то 10 млн световых лет в диаметре. В 2021 году, однако, по результатам, была обнаружена структура, выбивающееся из всех научных представлений. Это была арка из галактик длиной в 3,3 млрд световых лет. Но и это ещё не всё.
Недавно была обнаружена ещё одна необычная структура — гигантское кольцо из галактик диаметром в 1,3 млрд световых лет, находящееся в 99,2 млрд световых лет от нас. Вот так эти структуры выглядят по отношению друг к другу, если смотреть с Земли. В целом они находятся относительно недалеко друг от друга. Учёные говорят, что не исключено, что эти структуры связаны между собой и входят в состав чего-то ещё более крупного, но пока что не обнаруженного.
Аспирантка, участвовавшая в открытиях, сообщила, что достоверность открытия находится на статистически значимом уровне — там больше пяти сигм. Открыть эти структуры получилось при помощи анализа поглощения света от квазаров, галактиками, входящими в их состав. Так получилось построить трёхмерную карту этого участка неба и обнаружить в нём эти гигантские объекты.
Хорошо, мы их увидели, но как же в принципе получилось так, что возникли подобные аномалии? И сейчас мы вступаем в область неизведанного. Одна из гипотез считает причиной возникновения подобных структур барионные акустические осцилляции. Представьте себе, что в ранней Вселенной гравитационные волны оставили на поверхности пространства и времени рябь.
Тогда она могла повлиять на распределение материи и сконцентрировать большее её количество в нескольких гигантских пузырях. Хотя, конечно, размеры арки и кольца сильно превышают размеры потенциальных пузырей. С другой стороны, Шелдон был бы рад. Это могло быть следствием влияния космических струн, а может быть, и вообще нужно рассматривать другие модели формирования Вселенной, отличные от привычной нам, например гипотезу конформного циклического космологии. К ней приложил руку Роджер Пенроуз. Она гласит, что Вселенная так сильно расширяется, что в итоге становится очень пусто, и это приводит к возникновению новой сингулярности Большого взрыва. Всё стартует заново.
Но в новой Вселенной остаются артефакты от как бы предыдущих инкарнаций, которые и запускают возникновение вот таких вот гигантских космических структур. В общем, это всё очень непонятно и интересно. Одна из самых страшных катастроф на Земле произошла около 2,4 млрд лет назад. К тому времени микроорганизмы научились фотосинтезировать и наполнили атмосферу Земли кислородом, губительным на тот момент для основных носителей жизни.
Это стало возможным за счёт развития у микробов фотосинтезирующих белковых комплексов, состоящих из разного рода мембран и пигментов. Но фотосинтез бывает разным. Поначалу он был простым; в процессе фотосинтеза выделялась энергия в виде АТФ, но не производились органические вещества и кислород. Но этот процесс был со временем улучшен. Сложный фотосинтез, известный нам по учебникам, предполагает, кроме образования энергии, ещё и получение органических веществ с помощью углекислого газа, а также ещё одну вилку — выделение, ну или не выделение кислорода. Первым простым фотосинтезом балуются, например, археи — это такие микроорганизмы.
А вот вторым, посложнее, которые с выделением кислорода, пользуются, разумеется, растения и водоросли. А из организмов попроще, например, цианобактерии. Так вот, если мы говорим о сложном варианте с кислородом, то в фотосинтезе задействованы мембранные мешочки — тилакоиды. Там расположены и пигменты, и нужные белки. У бактерий они разрозненные, у них скомбинированы в хлоропласты.
А теперь представьте себе, что древнейшая бактерия, у которой имеются тилакоиды, то есть которая производила кислород во время фотосинтеза, имеет возраст 1.750 млн лет. Именно эту бактерию недавно нашли в Австралии. Она была, разумеется, частью колонии, частью цианобактериального мата. Она прекрасно сохранилась, и в ней можно разглядеть продолговатые структуры, которые собственно и определили как тилакоиды. Если бы не было тилакоидов, то мы бы говорили о более простом варианте фотосинтеза, доступном бактериям.
Получается, что мы довольно точно определяли даты возникновения и фотосинтеза, и кислородной катастрофы. Считается, что процесс накопления кислорода начался 2,8 млрд лет назад и за 400 млн лет довёл атмосферу Земли до катастрофического для тех организмов состояния. Так что нам нужны находки как минимум на 1 млрд лет древнее. Последний будет сложно. Ну а простой фотосинтез начался, как считается, вообще 3,7 млрд лет назад, и обнаружить какие-то его документальные доказательства будет почти что кажется нереально.
С того момента, как Гёте заявил, что голова возникла вот из крайних позвонков позвоночника, учёные начали спорить по этому поводу. Да, Гёте был ещё и учёным, но какие же ещё есть варианты? А такие, что голова могла возникнуть как отдельная самостоятельная часть тела, абсолютно никак не связанная с саммитами. Так, сомиты — а это что такое? По сути, это небольшие объекты, которые развиваются по бокам позвоночника и зачаточной системы. У позвоночных они есть у довольно примитивных позвоночных животных, в том числе и у миног и у эмбрионов более развитых позвоночных.
Считается, что миноги очень схожи с предками всех позвоночных, живших миллионы лет назад. Череп у них в зачаточном состоянии; у них тоже нет челюстей, они просто впитались. Рыбы, тогда чтобы понять, откуда в переносном смысле растёт голова у позвоночных, нам нужно разобраться, как она связана с этими пузырьками самита у миног.
Ну а для того чтобы разобраться в тонкостях эмбрионального развития миног, которое могло бы помочь заглянуть в их прошлое и понять, через какие стадии проходит развитие их головы, учёные применили сканирующий электронный микроскоп к тончайшим срезам эмбрионального материала. Их интересовала и морфология, и экспрессия генов. Как выяснилось, самит миног не имеют ничего общего с самитом в голове эмбрионов позвоночных. Это, так сказать, их собственная разработка. Да и генная экспрессия у этих структур отличается от самитов других позвоночных в целом.
Это говорит о том, что сомиты не являются важными участниками процесса сегментации тела и выделения, так сказать, голов. Да и голова развилась на самых ранних стадиях развития позвоночных, ещё до появления челюстных позвоночных и независимо от развития их позвонков. Так что, похоже, Гёте был не прав.
Итак, впервые были клонированы себе здоровый двухлетний клон по имени Ретро. Клонирование осуществлялось по методу, оптимизированному, известному ещё со времён овечки Долли. Приматов клонировать сложно. Годами учёных сопровождали лишь ошибки в этом процессе. Новая же технология потенциально может решить эту проблему и дать миру клонированных идентичных макак для медицинских исследований. Однако процент успешных рождений всё ещё крайне низок.
Если вспоминать доли, то нужно назвать и метод клонирования — это SCNT, то есть технология переноса ядер соматических клеток. В принципе, с 1996 года её используют для клонирования примерно двадцати видов животных, включая свиней, собак, кошек и скота. Учёные убирают ядро из здоровой яйцеклетки и замещают его ядром другой обычной клетки. В итоге получается идентичное донору ДНК существо. Но понадобилось целых 20 лет, чтобы клонировать приматов. Это сделали в 2018 году с макакой крабоедом. Отличился тогда Китай, собственно говоря, как и сейчас.
Но процент успешных живорождений был тогда очень мал — не более пары процентов. Основная проблема заключалась в аномалиях развития плаценты. В итоге учёные заменили те клонированные клетки, которые в будущем должны были бы стать плацентой, на обычные клетки из здорового неклонированного эмбриона. Получает нужные питательные вещества. А в дальнейшем они образуют плаценту. Эта технология существенно улучшила успешность SCNT и привела к рождению Ретро. Всё равно отметим, что из 49 подсадных эмбрионов родилось только трое, а выжил и дожил до 2 лет только один.
В принципе, есть и другие методики клонирования более простые, но только SCNT позволяет создать большое количество идентичных существ, что бесценно для медицинских исследований. Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр. Как обычно, мне будет очень приятно, если вы поставите лайк этому видео, поделитесь им со своими друзьями и подпишитесь на наш канал, если этого вдруг ещё не сделали. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в нашем Telegram-канале. Ссылочка будет в описании, и вы видите название на экране. И до скорых встреч! Пока! [музыка] [музыка]