ДНК жителей Помпей, марсианский лес и тайна мышиного хвоста
Новости науки за неделю с 4 по 10 ноября
Где вырастет первый марсианский лес
В мечтах о колонизации Марса исследователи заходят довольно далеко. Некоторые результаты их работ похожи больше на сюжет научно-фантастического романа, чем на научные публикации, однако почему бы и не помечтать? Ведь испытания многоразового носителя SpaceX продолжаются, и не секрет, что использовать его планируется для колонизации и терраформирования Марса (терраформирование — изменение условий на планете так, чтобы они были максимально приближенными к земным).
Ученые из SpaceX пытаются рассчитать, как можно будет быстрее терраформировать Марс: ранее они предположили, что с этим помогут суперпарниковые газы. По их сценарию, выпущенные в марсианскую атмосферу газы поднимут температуру планеты до земного уровня. Проблема в том, чтобы насытить атмосферу кислородом с помощью высадки деревьев. По предложенному сценарию, на это уйдут века.
На уходящей неделе в этом "научно-фантастическом романе" появилась новая серия. Ученые из США, Польши и Швейцарии смоделировали, какие условия должны сформироваться на Марсе, чтобы там можно было бы выращивать земные деревья. Расчеты внушили исследователям оптимизм: они считают, что добиться этого — вполне реально. По лабораторным экспериментам, земные деревья могут расти при давлении от 10 килопаскалей (давление на поверхности Марса сейчас 0,61 килопаскаля). Обязательно нужна какая-то часть кислорода в атмосфере (земные деревья без него жить не могут). Длина вегетационного сезона должна быть не меньше 110 марсианских суток (из 669 в году). Температура ночью — не ниже -6 градусов по Цельсию, днем — не выше +40 градусов.
Добиться такого, по расчетам ученых, можно, внеся в атмосферу много суперпарниковых газов. Причем локация первого потенциального марсианского леса удивила: ожидалось, что самые благоприятные условия будут на экваторе, но расчеты показали иное. Нужный температурный и атмосферный режим впервые сформируется на Равнине Эллады. Это впадина диаметром 2,3 тысячи километров и глубиной на 7 км ниже средней высоты поверхности Марса. Зато там уже сейчас давление 1,24 кПа — вдвое выше, чем на большей части остальной поверхности планеты. Летом на равнине может образовываться туман, а зимой выпадает "снег" (вернее, водяной иней). А еще на поверхности здесь может существовать жидкая вода (в остальной части Марса она быстро выкипит из-за слишком низкого давления).
В общем, условия для выращивания родных березок на Равнине Эллады, по расчетам ученых, сформируются вдвое быстрее, чем в других местах планеты. Но все равно это будет очень, очень не скоро.
Научное объяснение библейского чуда
Как известно, в четырех канонических Евангелиях (жизнеописаниях Иисуса Христа) описываются чудеса, которые совершал Христос и которые позволяли его ученикам уверовать в то, что перед ними действительно Сын Божий. Одно из этих чудес — невероятный улов рыбы — описано у Иоанна и Луки (правда, евангелисты не сходятся в вопросе времени совершения этого события).
В Евангелии от Луки пишется, что Христос учил народ у озера Геннисаретского (оно же — Галилейское море). Произнеся проповедь, предложил Симону (позже он станет первым апостолом и примет имя Петр) половить рыбу сетями. Тот начал было отказываться и утверждать, что рыбы в озере нет. Но Христос попросил еще раз, рыбаки закинули сети, и вдруг в них оказалось такое множество рыбы, что едва не порвалась сеть. Две лодки начали тонуть под тяжестью чудесного улова.
В версии Евангелия от Луки семеро учеников Христа пытались наловить рыбы уже после распятия учителя. На берегу того же самого Галилейского моря у них ничего не получилось. А наутро воскресший Христос (которого они, конечно, не узнали) предложил им закинуть сеть снова. И снова случился чудесный улов, который даже вынуть из воды не получилось — такой он был большой.
И вот израильские лимнологи (ученые, изучающие озерные экосистемы) объяснили эти евангельские эпизоды в научной статье. По их мнению, "чудесные уловы" в Галилейском море действительно могли случиться. Вот только ничего чудесного в них нет — все дело, по их мнению, в резко наступающем заморе рыбы под воздействием недостатка кислорода. Объясняем подробнее.
Галилейское море (на самом деле это озеро) находится очень низко, на 213 метров ниже уровня моря. Его глубина и площадь в течение года существенно меняются: это зависит от количества дождей и интенсивности потребления воды. Вода в озере располагается двумя слоями: в холодном нижнем слое содержание кислорода низкое, а в теплом верхнем — высокое. Здесь, в тепле и обилии кислорода, обитает рыба. Но иногда наступают такие условия, когда слои перемешиваются — а значит, рыбам достается слишком мало кислорода, и они не могут выжить ни вверху, ни внизу. Все рыбы одномоментно погибают и всплывают на поверхность. А для человека в лодке картина ясна: огромный косяк рыбы медленно поднимается на поверхность из глубины. Хватай и ешь!
За 34 года наблюдений ученых за Галилейским морем такую массовую гибель наблюдали дважды. Это происходило так: ранняя весна, размножаются придонные растения у побережья — а значит, в воде появляется много органики. Это корм. На него подходит много рыбы. Но тут поднимается сильный ветер, который перемешивает довольно мелкое озеро, вынимая на поверхность воду с низким содержанием кислорода. Ленивая, наевшаяся рыба уплыть уже не успевает. Результат — для рыбы смерть, для верующих чудо.
Тщательно отдыхая во сне, ты помогаешь обществу
Американские ученые изучают важный вопрос: сколько минут сна нужно "недобрать", чтобы по-настоящему плохо себя чувствовать. И параллельно — сколько сна нужно добавить к ежедневному "сонному рациону", чтобы окрепнуть и поздороветь. Над темой этого исследования можно саркастично улыбнуться, но регулярный и достаточный сон всегда считался медиками одним из главных факторов, определяющих здоровье человека. Достаточно и по режиму спит лишь каждый шестой человек в мире — а зря!
Но хотелось бы получить какие-то конкретные цифры, не правда ли? Ученые из Университета Бэйлора (США) опубликовали работу, в которой оценили, сколько минут сна нужно добавить (или изъять из расписания), чтобы заметить реальные изменения в самочувствии.
В эксперименте поучаствовали 90 молодых людей. Их разделили на три группы: первая целую неделю ложилась раньше, чем обычно, вторая — позже, а третья — контрольная — в обычное время. Цикл сна и бодрствования контролировался по методу актиграфии. Испытуемые должны были оценивать свое состояние, ведя дневник. Также оценивалось их психическое благополучие, эмоциональное и физическое состояние. Ноу-хау — испытуемых просили оценивать в дневнике также уровень своей благодарности (что бы это ни значило).
А теперь сенсация. Те, кто дольше спали, чувствовали себя значительно лучше и бодрее, чем обычно. Уровень их благодарности к окружающим, по субъективной оценке, вырос, как и склонность помогать окружающим. Чтобы достичь таких потрясающих успехов, достаточно было увеличить продолжительность сна в среднем на 46 минут за ночь.
Испытуемые, которые стали спать в среднем на 37 минут меньше за ночь, чувствовали себя, напротив, хуже обычного, у них было дурное и более сварливое настроение, склонность к благодарности тоже снижалась.
Таким нехитрым образом ученые сделали вывод: хорошенько отдохнув сами, люди склонны помогать другим. Кстати, в университете Бэйлора это уже не первая подобная работа. Та же группа исследователей уже публиковала статью о том, что те, кто спят 7—9 часов в сутки, занимаются благотворительностью на 7—45% чаще, чем люди, которым доводится спать меньше.
Зачем мыши хвост
Зачем животным хвост, люди, казалось бы, уже давно знают: кому-то для балансировки в пространстве, кому-то для коммуникации с сородичами, кому-то для красоты. Но японские ученые никак не могут успокоиться — они выяснили, что в мышином хвосте кроются новые тайны. А еще придумали способ точнее анализировать по хвосту мышиное здоровье. Вы спросите: зачем нам анализировать здоровье мышей? Все просто: механизмы, открытые японцами, могут помочь в будущем выявлять ранние последствия нейродегенеративных заболеваний у человека (например, рассеянного склероза или болезни Паркинсона).
Итак, специалисты из института науки и технологий Окинавы выяснили, что хвост помогает мышам держать равновесие. А значит, это влияет на результаты, когда ученые изучают нарушение функции равновесия при нейродегенеративных заболеваниях. Раньше, как пишут авторы статьи, считалось, что хвост выполняет роль пассивного противовеса. Но хитроумные японцы смастерили экспериментальную установку с наклонной платформой и скоростной видеосъемкой. Полученные на ней кадры мышиных движений обработали методами математического моделирования. И выяснили: хвост — не пассивный участник процесса! Он активно участвует в поддержании равновесия. Мыши поворачивают его под разными углами, взмахивают им как хлыстом, чтобы не упасть, маневрируют с его помощью на узких платформах.
Теперь, поняв истинную роль мышиного хвоста и зная, как в мельчайших подробностях должна удерживать равновесие здоровая мышь, японцы надеются провести массив исследований, с помощью которого станут оценивать едва заметные изменения в равновесии — самые ранние последствия рассеянного склероза, болезни Паркинсона и других нейродегенеративных болезней. Укажут на них в том числе микродвижения хвоста. А связав их с развитием нейродегенеративных изменений в нервной системе, японцы получат возможность детектировать эти последствия и у людей — задолго до того, как болезнь разовьется и человек не сможет уже ходить по прямой. Для этого хвост не понадобится!
Получены первые результаты изучения ДНК жертв Везувия в Помпеях
Когда в 79 году нашей эры Везувий погубил Помпеи, горячий пепел накрыл тела многих жертв извержения, буквально за несколько минут остыл и затвердел вокруг них. С течением столетий в этих "естественных склепах" оставались только кости. Когда Помпеи были найдены, более 150 лет рабочие, находившие эти пустоты, заливали в них гипс — и получались жуткие слепки человеческих тел, внутри которых содержались остатки скелетов. Эти слепки — всего их более 80 — стали одними из самых узнаваемых артефактов из Помпей. Поколениями археологи и историки гадали, кем же были люди внутри этих страшных "статуй" и как они были связаны между собой.
Теперь им помогают в этом молекулярные биологи — в частности, международный коллектив из Флорентийского университета (Италия) и Гарварда (США). Внутри некоторых слепков хорошо сохранились фрагменты костей помпейцев, пригодные для генетического анализа — правда, это скорее удача, чем закономерность. Ведь при заливке гипсом кости перемешивались, повреждались или оставались на открытом воздухе — а значит, для анализа становились непригодными. Из 14 гипсовых слепков, которые исследовала команда, ДНК была обнаружена в 6.
На этой неделе были наконец опубликованы результаты первых анализов ДНК шестерых жертв Везувия. Они преподнесли несколько сюрпризов — археологам пришлось пересмотреть несколько своих классических предположений.
Например, до сих пор считалось, что сбившиеся в кучу фигуры двух взрослых и двух маленьких детей, найденные на одной из самых роскошных помпейских вилл, — это мать, отец и их дети. На запястье одного из взрослых обнаружен был золотой браслет весом в добрых полкилограмма. Это укрепило историков в мнении о том, что это была женщина, мать семейства, богатая матрона. Секвенированная ДНК этих людей в пух и прах разбила предположения археологов. Оказалось, что все четыре жертвы в Доме Золотого Браслета были мужского пола — два мужчины и два мальчика. Более того, никто из них не являлся родственником остальным. А золотой браслет, украшавший запястье, оказавшееся мужским, мог быть просто самой ценной вещью в доме. Из разряда тех, что выносят первыми при пожаре и стихийном бедствии. Схватить его человек успел, а вот вынести и спастись вместе с ним — уже нет.
А в нескольких кварталах от дома, где разыгралась эта трагедия, были обнаружены двое взрослых, обнявших друг друга в последние секунды жизни. Были разные версии того, кем были люди в этом обреченном дуэте: две сестры, влюбленная пара, мать и дочь… ДНК из большего скелета в нужном количестве извлечь не удалось — так что его пол остается загадкой. А вот человек меньшего роста в этом дуэте был мужчиной. Кроме того, установлено, что эта пара не была связана родственными узами по материнской линии. Так что версия с влюбленными мужчиной и женщиной — единственная, которая пока подходит под генетические данные.
А еще по ДНК ученые установили цвет глаз и волос, и даже куда уходят генетические корни этих людей. Так, результаты показывают, что большая часть помпейцев происходили от жителей восточного Средиземноморья и Анатолии.
Исследования будут продолжаться — Помпеи каждый год продолжают открывать свои тайны.
