Ио — один из четырех крупнейших спутников Юпитера со средним диаметром 3 643 километра и самое вулканически активное тело в Солнечной системе.
Этот удивительный мир размером чуть больше нашей Луны (диаметр 3 475 километров) буквально трещит по швам под воздействием приливных сил со стороны газового гиганта. На Ио не менее 400 действующих вулканов, выбрасывающих серу, диоксид серы и расплавленные породы на высоту до 300 километров!
Изучение этого огненного мира сопряжено с серьезными рисками для дорогостоящих космических аппаратов. Связано это с тем, что орбита Ио проходит через мощнейшие радиационные пояса Юпитера — области захваченных магнитным полем заряженных частиц. Каждый зонд, приближающийся к Ио, рискует полностью выйти из строя. Несмотря на эти опасности, ученым удалось получить уникальные снимки и собрать бесценные данные.
Я предлагаю вашему вниманию одни из самых впечатляющих фотографий этого инопланетного ада.
Вулкан на Ио
Извержение вулкана на краю диска Ио, запечатленное зондом NASA "Галилео" в июне 1997 года. Это был первый случай прямого наблюдения внеземной вулканической активности в таких деталях.
Полученное изображение стало визуальным доказательством невероятной мощи геологических процессов, протекающих на самом активном теле в Солнечной системе.
Гигантский выброс вулкана Тваштар
Этот кадр — мимолетный взгляд на Ио с помощью камеры космического аппарата NASA "Новые горизонты", который 1 марта 2007 года пролетал мимо системы Юпитера по пути к Плутону.
В момент фотосъемки произошел гигантский выброс вулкана Тваштар (лат. Tvashtar). С данного ракурса видна только верхняя часть извержения — источник находится на 130 километров ниже края диска спутника, на его обратной стороне.
Ио и Европа: контраст миров
Составное изображение вулканически активного спутника Ио и спокойной ледяной луны Европы, полученное путем объединения двух изображений, полученных "Новыми горизонтами" 2 марта 2007 года.
Ио ожидаемо в своем репертуаре — демонстрирует вулканическую активность. Ночная сторона спутника освещена солнечным светом, отраженным от атмосферы Юпитера.
Портрет огненного мира
Общий вид Ио, полученный космическим аппаратом NASA "Галилео" 19 сентября 1997 года с расстояния около 500 000 километров.
Яркие желто-оранжевые и красные оттенки поверхности создают соединения серы различной температуры — от ярко-желтой горячей до темно-красной остывшей. Благодаря постоянным извержениям поверхность Ио полностью обновляется "всего" за несколько миллионов лет — это делает спутник одним из самых "молодых" миров в Солнечной системе.
На снимке цвета усилены (сделаны более насыщенными и контрастными) с целью упрощения идентификации геологических структур.
Натриевое облако Ио
Завораживающий снимок Ио в тени Юпитера, полученный "Галилео" 9 ноября 1996 года с расстояния 2,3 миллиона километров. Яркая вспышка у восточного края спутника — это солнечный свет, рассеиваемый 100-километровым выбросом вулкана Прометей, находящегося на обратной стороне луны.
Желтоватое свечение создают атомы натрия из обширного газового облака вокруг Ио — продукта постоянных вулканических извержений. Этот "натриевый хвост" простирается на миллионы километров и виден даже с Земли в мощные телескопы (при использовании фильтров).
Гора-великан на поверхности Ио
Впечатляющий снимок горного ландшафта Ио, полученный "Галилео" в феврале 2000 года. Невысокий безымянный уступ высотой около 250 метров тянется от верхнего левого угла к центру изображения. Гора Монджибелло, зубчатый хребет в левой части снимка, возвышается почти на семь километров над равнинами Ио.
Ученые считают, что горы Ио появляются в результате тектонического поднятия блоков коры вдоль разломов под воздействием приливных деформаций. Острые, угловатые вершины указывают на молодой возраст горы, тогда как "сглаженные" возвышенности свидетельствуют о более древнем происхождении.
Этот снимок у меня почему-то вызывает некую тревожность.
Первые вулканы за пределами Земли
Историческая фотография от зонда NASA "Вояджер-1", полученная 5 марта 1979 года с расстояния 30 800 километров — первое в истории изображение следов недавней вулканической активности за пределами Земли.
Центральная фигура изображения — вулканическая кальдера диаметром около 50 километров с темными лавовыми потоками, расходящимися от краев на расстояние свыше 100 километров. Некоторые потоки достигают 15 километров в ширину.
Открытие активного вулканизма на Ио стало сенсацией: до этого момента считалось, что любые спутники — очень холодные миры без какой-либо геологической активности.
Япе́т — удивительный спутник Сатурна со средним диаметром 1 469 километров. Он был открыт в 1671 году итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини, в честь которого назвали космический аппарат NASA "Кассини", изучавший систему окольцованного газового гиганта с 1 июля 2004 года до 15 сентября 2017 года.
Итак, давайте же совершим небольшое виртуальное путешествие к Япету, чтобы поближе познакомиться с этим далеким и холодным миром, природа которого до сих пор остается одной из главных загадок Солнечной системы.
Двуликий гигант
Первое, что бросается в глаза при изучении снимков Япета, так это его кардинально разные полушария. Одна сторона сатурнианской луны красно-коричневая, а вторая — ослепительно белая. Альбедо* темной стороны составляет всего 0,05 (как копоть), в то время как альбедо светлой стороны — 0,5—0,6 (поверхность почти столь же яркая, как свежевыпавший снег).
*Альбедо — коэффициент, показывающий, какая доля падающего на поверхность света отражается.
Эта дихотомия настолько выражена, что первооткрыватель Кассини мог наблюдать спутник только с одной стороны Сатурна. Япет находится в приливном захвате — он всегда повернут к планете одной стороной, поэтому когда темное полушарие было направлено к Земле, спутник становился невидимым для телескопов XVII века. Именно Кассини, имея в своем распоряжении примитивные по современным меркам инструменты, был первым, кто пришел к выводу, что у Япета есть темная и светлая стороны.
Загадочный экваториальный хребет
Наблюдения космического аппарата "Кассини" выявили еще одну уникальную особенность — гигантский хребет, опоясывающий Япет точно по экватору.
Высота этого горного массива, неофициально именуемого "Стена Япета", достигает 20 километров при ширине основания до 200 километров. Протяженность этого образования составляет более 1 300 километров!
Когда-то у Япета была кольцевая система, которая в ходе гравитационных возмущений осела на экваторе;
Приливные силы Сатурна сжимали и растягивали молодой Япет, внутренности которого были еще достаточно гибкими. По мере остывания спутника растягивание становилось все менее эффективным, а после и вовсе завершилось финальным сжатием и застыванием "выдавленного" материала у экватора.
Обратите внимание: хребет покрыт многочисленными кратерами, что свидетельствует о его древнем происхождении. Вероятно, Япет обзавелся им вскоре после своего формирования.
Мы не знаем никакого другого тела в Солнечной системе, обладающего подобной структурой.
Древние кратеры-великаны
Поверхность Япета усеяна гигантскими кратерами, крупнейший из которых Абим (лат. Abisme) имеет диаметр около 800 километров. Высота краев (приподнятость краев над дном кратера) этого ударного образования превышает десять километров.
Долгое время доминировала гипотеза, что темное вещество, окутывающее одно из полушарий Япета, — это пыль и органические соединения, которые были выбиты с поверхности нерегулярного спутника Фебы микрометеоритами. Однако спектральный анализ, осуществленный "Кассини", показал несоответствие составов.
Сегодня ученые склоняются к версии, что источником вещества может быть спутник Гиперион, состав которого практически идентичен темному материалу на Япете. Эта субстанция содержит водяной лед, аммиак, углерод и оксид железа, которые под воздействием космической радиации и солнечного излучения приобрели характерный красноватый оттенок.
Толщина темного слоя составляет всего несколько метров.
Ледяные полярные шапки
На полюсах Япета зонд "Кассини" обнаружил ярко-белые области, представляющие собой результат уникального процесса перераспределения водяного льда. Под влиянием солнечного света темная поверхность нагревается до 130 Кельвинов (примерно -143 градуса Цельсия), заставляя лед сублимировать, а затем выпадать осадками на более холодных полюсах.
14 июля 2015 года произошло поистине историческое событие. Космический аппарат NASA "Новые горизонты", запущенный 19 января 2006 года, пролетел мимо системы Плутона, бегло исследовав карликовую планету и ее спутники, включая массивный Харон.
Несмотря на мимолетность свидания, зонду потребовались почти четыре года, чтобы передать на Землю данные, собранные в рамках этого события. Ученые до сих пор активно изучают их, публикуя все новые и новые исследования, которые позволяют нам ближе познакомиться с этим удивительным небесным телом и разгадать его тайны.
Вашему вниманию предлагаются пять впечатляющих фотографий, переданных "Новыми горизонтами", которые навсегда изменили наше представление о Плутоне.
Огромные ледниковые потоки
Пролетая над северной частью равнины Спутника (лат. Sputnik Planitia), зонд обнаружил удивительное явление — текучие льды. На изображении видно, как поверхностный слой экзотических льдов — замерзших азота и метана — обтекает препятствия и заполняет углубления.
Это открытие стало настоящим сюрпризом для планетологов, поскольку никто не ожидал увидеть такую геологическую активность на столь далекой от Солнца карликовой планете.
Ледяная "береговая линия"
Данное изображение демонстрирует завораживающий контраст между темными, скалистыми нагорьями Крун Макула (лат. Krun Macula) и соседними ледяными равнинами.
Граница между этими регионами создает потрясающий космический пейзаж, напоминающий земные береговые линии. Вот только на Плутоне все это представлено льдом и камнем при средней температуре около минус 230 градусов Цельсия.
Голубое небо далекого мира
Одно из самых неожиданных открытий "Новых горизонтов" — голубое небо Плутона. Слой дымки в чрезвычайно разреженной атмосфере карликовой планеты имеет удивительно знакомый сине-голубой оттенок.
Ученые считают, что по своей природе эта дымка схожа с той, что окружает Титан, крупнейший спутник Сатурна. Источником дымок в столь разных мирах, между которыми миллиарды километров, являются химические реакции с участием азота и метана под воздействием солнечного света. В результате этих процессов образуются мельчайшие частицы, похожие на сажу.
Плутонианский закат
Всего через 15 минут после максимального сближения с Плутоном космический аппарат "оглянулся" и запечатлел этот потрясающий закатный вид.
В кадр попали ледяные горы высотой до 3 500 метров и плоские равнины, простирающиеся до горизонта. Естественная "подсветка" со стороны Солнца позволяет идентифицировать отдельные слои дымки, указывающие на сложную природу даже столь скудной атмосферы.
Динамичный дуэт: Плутон и Харон
Это составное изображение показывает Плутон и его крупнейший спутник Харон в улучшенных цветах (искусственно усиленная цветопередача для выделения различий в составе поверхности).
Прекрасно видно поразительное сходство между красно-коричневым северным полюсом Харона и экваториальными ландшафтами самого Плутона, что дает ученым подсказки о происхождении и эволюции этих объектов.
Предполагается, что система Плутон-Харон сформировалась в результате гигантского столкновения — сценария, очень похожего на образование нашей Луны. Миллиарды лет назад массивное тело врезалось в протоплутон, выбросив в космос огромное количество материала, из которого впоследствии сформировался Харон. Эта модель способна объяснить схожий состав небесных тел, аномально большой размер спутника (Харон составляет около половины диаметра Плутона — уникальное соотношение в Солнечной системе) и специфические орбитальные характеристики системы (Плутон и Харон повернуты друг к другу одной стороной).
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже столь далекие миры являются динамичными и таят множество загадок. Раскрыть их тайны помогут будущие целевые миссии — специально разработанные космические аппараты для долгосрочного изучения.
Ученые обнаружили тревожную связь между климатическими явлениями и домашним насилием. В исследовании 42 стран с низким и средним доходом засуха любой продолжительности повышала риск семейного насилия против женщин, причем наиболее сильная связь наблюдалась при годичной засухе. Учитывая рост экстремальных климатических явлений, потребность в программах предотвращения домашнего насилия становится крайне острой.
Исследователи проанализировали данные о домашнем насилии против женщин за 2003-2020 годы из Демографических и медицинских обследований. Засуху измеряли с помощью стандартизированного индекса осадков и эвапотранспирации в масштабе от 1 до 12 месяцев с разрешением около 9 километров. Экстремально жаркими считались дни со средней температурой выше 90-го, 92,5-го, 95-го или 97,5-го процентиля местного распределения температур за тот же период.
Процентиль — это статистический показатель, который показывает, какой процент всех значений в выборке находится ниже определенной точки.
В данном исследовании ученые использовали процентили для определения экстремально жаркой погоды:
90-й процентиль означает, что данная температура выше, чем 90% всех зафиксированных температур в этом регионе за исследуемый период. Иными словами, только 10% дней были жарче этого показателя.
95-й процентиль — температура выше, чем 95% всех исторических значений. Только 5% дней были жарче.
97,5-й процентиль — температура выше, чем 97,5% исторических данных. Лишь 2,5% дней были жарче.
Общая распространенность насилия составила 28,3%, эмоционального — 18,3%, физического — 19,4%, сексуального — 7,4%. При разделении засухи по степени тяжести самая сильная связь с насилием обнаружилась при умеренной засухе в годичном масштабе и при сильной засухе в трехмесячном масштабе. При анализе по типам насилия наиболее сильная связь выявилась с эмоциональным насилием в месячном масштабе и с физическим насилием в годичном масштабе.
По сравнению с обычными месяцами, в засушливые месяцы связь с экстремальной жарой была значительно сильнее, когда жару определяли как превышение 90-го, 92,5-го или 95-го процентиля распределения температур, что указывает на то, что засуха и жара действуют совместно, усиливая воздействие друг друга на семейные отношения.
Механизм воздействия климатических явлений на домашнее насилие сложен. Продовольственная нестабильность из-за скудных урожаев или потери скота во время экстремальных погодных явлений вызывает чувство незащищенности, тревоги и стресса у мужчин, которые больше не могут обеспечивать семью. Когда засухи, обезлесение и наводнения уничтожают близлежащие источники воды и топлива, женщины и дети вынуждены идти дальше за этими необходимыми ресурсами, что увеличивает их риск подвергнуться сексуальному и физическому насилию.
Вероятность сообщения о насилии была на 25% выше в регионах с экстремальными погодными явлениями в Уганде, на 38% выше в Зимбабве и на 91% выше в Мозамбике. Экстремальные погодные условия также ставят женщин и девочек в более уязвимое положение и часто приводят к росту насилия против женщин и девочек, включая семейное насилие.
Результаты исследования подчеркивают необходимость включения климатических факторов в программы предотвращения домашнего насилия. Воздействие изменения климата имеет гендерную окраску — женщины и девочки непропорционально сильно страдают от утраты биоразнообразия, загрязнения и стихийных бедствий. Гендерное неравенство, унаследованное от исторических социально-экономических процессов развития и укоренившихся социальных норм, является главным фактором, усугубляющим уязвимость к последствиям изменения климата.
Исследование университета Шарите, опубликованное в журнале Nature, раскрывает основные процессы в мозге мух
20 августа 2025
Мухи тоже нуждаются во сне. Но им нужно сохранять способность реагировать на опасности, не отключаясь полностью от внешнего мира. Исследователи из Шарите — Медицинского университета Берлина раскрыли механизм работы мозга в таком состоянии. Как они описывают в журнале Nature, мозг мух ритмично фильтрует зрительную информацию во время сна — поэтому сильные зрительные стимулы по-прежнему могут разбудить животное.
Периоды отдыха и сна жизненно важны — вероятно, для всех животных. "Сон нужен для физического восстановления, а у людей и многих животных он также играет основную роль в формировании памяти", — объясняет профессор Дэвид Освальд, ученый из Института нейрофизиологии Шарите и руководитель недавно опубликованного исследования. Ранее было непонятно, как организм может снижать чувствительность к внешним сигналам для восстановления, но при этом сохранять готовность к реагированию на угрозы.
Команда под руководством Дэвида Освальда исследовала этот вопрос, используя модельный организм — дрозофилу. Благодаря своим небольшим мозгам двухмиллиметровые насекомые, широко известные как плодовые мушки, очень хорошо подходят для изучения нервных процессов. "Мы обнаружили, что мозг мух тонко настраивает возбуждающие и тормозные сети во время сна", — говорит Дэвид Освальд. "Получается фильтр, который эффективно подавляет зрительные стимулы, при этом особенно сильные стимулы могут пройти через него. Состояние можно сравнить с приоткрытым окном: сквозняк, то есть передача стимулов, прерывается, но сильный порыв ветра может толкнуть окно и открыть его, и точно так же сильный стимул может разбудить животное".
Согласно исследованию, мухи устают вечером после долгого периода бодрствования и в соответствии с ритмом внутренних часов: в двух разных мозговых сетях появляются медленные, синхронные электрические волны — так называемые медленные волны, — которые соединяют зрительные стимулы с областями мозга, нужными для навигации — одна активирует, а другая тормозит реакцию на зрительные стимулы. "Если обе сети активны одновременно, тормозная сеть побеждает, и обработка стимулов блокируется", — объясняет доктор Давиде Ракульга, первый автор исследования из Института нейрофизиологии Шарите. "Так муха мягко отключается от окружающей среды и может заснуть".
Однако чтобы проснуться, нужно пробить этот фильтр сна. "Мы полагаем, что это обеспечивается ритмическими колебаниями электрических волн", — заявляет Давиде Ракульга. Медленные волны возникают из-за того, что электрическое напряжение нервных клеток колеблется вверх и вниз раз в секунду. "Возможно, что когда напряжение высокое, есть короткий период времени, в течение которого информация может пройти через фильтр сна", — добавляет доктор Ракель Суарес-Гримальт, также первый автор исследования. Она проводила работу в Институте нейрофизиологии Шарите и теперь работает в Свободном университете Берлина. "В течение этого периода сильные зрительные стимулы могли преодолеть слабое доминирование тормозной мозговой сети, в некотором смысле открывая окно, чтобы муха отреагировала".
Согласно исследователям, медленные волны создают окна, через которые интенсивные стимулы могли разбудить спящую муху. Сон у людей также отличается медленными волнами. Возможно ли, что наш мозг балансирует периоды отдыха и внимания по тому же принципу? "У людей мы знаем о структуре мозга, которая фильтрует информацию от стимулов и участвует в формировании колебательной активности — это таламус", — говорит Дэвид Освальд. "Следовательно, здесь могут быть параллели с процессами в мозге мух, поэтому это может отражать универсальный принцип сна. Однако для доказательства потребуются дальнейшие исследования".
Термины:
Медленные волны сна — медленный сон, глубокий восстановительный сон
Тормозная сеть — тормозящие нейроны, выделяющие тормозные нейромедиаторы (например, ГАМК, глицин)
Возбуждающая сеть — возбуждающие нейроны, передающие стимулирующие сигналы
Таламус — область головного мозга, отвечающая за передачу сенсорной и двигательной информации от органов чувств к коре больших полушарий
Зрительные стимулы — визуальная информация, воспринимаемая органами зрения
Красный список МСОП (Международного союза охраны природы) крайне слабо представлен беспозвоночными, включая насекомых. Лишь 1,2% от миллиона описанных видов насекомых прошли оценку риска вымирания, что серьезно ограничивает возможности оценки биоразнообразия и принятия природоохранных мер. Более обширные наборы данных и новые статистические методы могли бы расширить охват классификации риска исчезновения.
Красный список МСОП — самый полный в мире источник информации о глобальном природоохранном статусе — в основном состоит из более известных позвоночных животных: млекопитающих и птиц. Ученые считают ситуацию тревожной, поскольку Красный список определяет природоохранные меры и приоритеты.
Исследователи из университетов Хельсинки и Стокгольма, Шведского университета сельскохозяйственных наук и Шведского музея естественной истории изучили способы расширения охвата классификации природоохранного статуса на беспозвоночных. Ученые использовали один из крупнейших в мире наборов данных по членистоногим, включающий более 33 000 видов.
Выяснилось, что попытки классификации редких видов насекомых традиционными методами связаны с большим риском неправильной классификации — обнаружить даже серьезное сокращение численности вида крайне сложно.
"Насекомых трудно наблюдать, и большинство из них редки. В результате по большинству видов насекомых собрано лишь ограниченное количество данных, что затрудняет определение стабильности популяций или риска их сокращения. Существующие методы оценки природоохранного статуса плохо подходят для них", — отмечает профессор Томас Рослин из факультета биологических и экологических наук Университета Хельсинки.
Рослин объясняет, что без обновления методов анализа даже самые амбициозные проекты наблюдений позволят провести оценку вымирания лишь для малой части всех видов.
Исследователи предлагают три альтернативных способа улучшения классификации с помощью новых статистических методов. Хотя данные по каждому редкому виду ограничены, анализы можно усилить, объединяя данные по разным видам. Кроме того, оценки могут проводиться на уровне сходных видов, а не индивидуально. Третий вариант — направить оценку риска вымирания на сообщества видов и местообитания.
"Статистические методы экологии сообществ сделали огромный рывок за последние 10-15 лет, открывая новые возможности для оценки рисков вымирания. Последствия оказались особенно заметными для насекомых, у большинства которых отсутствуют какие-либо оценки риска вымирания", — говорит профессор Ярно Ванхатало из факультетов биологических и экологических наук и естественных наук Университета Хельсинки.
Насекомые играют важную роль — опыляют растения, участвуют в круговороте питательных веществ и служат пищей другим группам организмов. Они также представляют самых многочисленных и разнообразных животных на планете, составляя 75-90% всех известных видов животных. Количество неизвестных видов гораздо больше: около 80% видов насекомых остаются неописанными.
Бородатые агамы помогают объяснить механизмы определения пола у рептилий
18 августа 2025
Опубликованы результаты двух независимых исследований, представляющих практически полные референсные геномы центральной бородатой агамы (Pogona vitticeps) — широко распространенного вида агамидовых из центрально-восточной Австралии, популярного как домашний питомец в Европе, Азии и Северной Америке. Пол взрослых особей зависит не только от генетических факторов, но и от температуры в гнезде — необычная особенность среди животных. Долгое время агамы служили удобной моделью для изучения биологических основ определения пола. Благодаря значительному прогрессу в геномике удалось обнаружить область генома и потенциальный главный ген, отвечающий за развитие по мужскому типу.
Независимая проверка результатов двумя группами исследователей с использованием разных подходов значительно повышает достоверность находки.
У бородатых агам действует необычная система определения пола под влиянием генетических и средовых факторов, в частности температуры. В отличие от большинства животных, где пол определяется исключительно хромосомами, у агам высокие температуры инкубации могут изменить пол с мужского на женский. Ящерица с мужскими хромосомами способна развиться в репродуктивно активную самку при достаточно высокой температуре инкубации яйца.
Как у птиц и многих рептилий, агамы обладают системой половых хромосом ZZ/ZW: самки несут пару различающихся хромосом ZW, самцы — две одинаковые хромосомы ZZ. Определение пола дополнительно усложняется способностью генотипических самцов ZZ превращаться в фенотипических самок при высоких температурах инкубации без участия W-хромосомы или связанных с ней генов.
Новая технология ультрадлинного нанопорового секвенирования позволяет создавать сборки половых хромосом от теломеры до теломеры (T2T) и выявлять нерекомбинирующие участки. Таким образом сужается круг генов-кандидатов, определяющих пол у видов с хромосомным механизмом. Технология лучше разделяет материнские и отцовские части генома, что упрощает сравнение последовательностей Z и W хромосом для оценки возможных функциональных различий ключевых генов пола.
Первую работу выполнили исследователи из BGI, Китайской академии наук и Чжэцзянского университета, применив короткие риды DNBSEQ в сочетании с длинными ридами нового нанопорового секвенатора CycloneSEQ. Геном стал первым животным геномом, опубликованным с использованием данной технологии.
Создание второго генома возглавили исследователи Университета Канберры при финансировании Bioplatforms Australia, Австралийского исследовательского совета и PacBio Singapore. В анализах участвовали специалисты Австралийского национального университета, Института медицинских исследований Гарван, Университета Нового Южного Уэльса, CSIRO и Автономного университета Барселоны. Сборка основана на технологиях PacBio HiFi, ультрадлинных ридах ONT и Hi-C секвенировании.
Публикация референсных геномов на базе двух разных технологий впервые позволяет напрямую сравнить возможности ONT и CycloneSEQ. Технологии дополняют друг друга разными подходами к изучению определения пола. Первый геном получен от самца ZZ для полной характеристики Z-хромосомы, второй — от самки ZW.
Новый нанопоровый секвенатор позволил восстановить около 124 миллионов пар оснований ранее неописанных последовательностей (почти 7% генома), включая многочисленные гены и регуляторные элементы, важные для понимания сложной системы определения пола.
Оба проекта создали высококачественные сборки генома размером 1,75 Гбп, содержащие все теломеры кроме одной. Лишь несколько пробелов остались в микрохромосомах. Специфичные половые хромосомы Z и W собраны в отдельные скаффолды. На 16-й хромосоме обнаружен "псевдоаутосомный регион" (PAR), где половые хромосомы конъюгируют (спариваются) и рекомбинируют.
При секвенировании самца команда BGI искала гены, специфичные для Z-хромосомы, но отсутствующие на W-хромосоме. Сильными кандидатами на роль генов определения пола стали Amh и Amhr2 (ген антимюллерова гормона и его рецептор), а также Bmpr1a. Секвенирование самки австралийской командой указало на тот же кандидатный регион определения пола (SDR) и подтвердило роль Amh и Amhr2.
Анализ экспрессии на разных стадиях развития выявил значительное преобладание Amh у самцов, что делает его наиболее вероятным главным геном определения пола. Дифференциальная экспрессия связанного с полом гена Nr5a1 в псевдоаутосомном регионе указывает на более сложную картину. Nr5a1 кодирует фактор транскрипции с сайтами связывания в промоторной области Amh.
В отличие от многих рыб, использующих Amh-подобные гены для определения пола, у агам аутосомные копии Amh и его рецепторного гена Amhr2 сохраняют целостность и функциональность. Возможно, пол определяется взаимодействием генов половых хромосом при участии аутосомных копий.
Главное достижение — открытие генетических элементов, центральных для мужской половой дифференцировки позвоночных, на половых хромосомах. Гены Amh и кодирующий его рецептор AMHR2 скопированы в нерекомбинирующую область Z-хромосомы, что делает их очевидными кандидатами на роль главного гена определения пола через дозозависимый механизм. Открытие ускользало от исследователей долгие годы.
Ни у одного вида рептилий пока не обнаружен главный ген определения пола, подобный Sry у млекопитающих или Dmrt1 у птиц. Работа представляет четкого кандидата — Amh, присутствующий в двойной дозе у самцов ZZ и одинарной дозе у самок ZW.
Артур Жорж из Университета Канберры, старший автор второй статьи, отмечает значимость работы:
"Ожидаем ускорения исследований в других областях благодаря новым сборкам: развитие черепа, мозга, поведенческие исследования, взаимодействия ген-ген и ген-среда в сравнительных исследованиях определения пола позвоночных. Многие области получат хорошо изученную модель чешуйчатых для сравнения с традиционными модельными видами — мышью, человеком или птицей."
"Меня постоянно поражает скорость прогресса китайской науки. За немного лет BGI и партнерские компании разработали технологии секвенирования с результатами не хуже конкурентов, но превосходящие по производительности и экономической эффективности. Сборки генома служат свидетельством такого уровня достижений."
Цие Ли из BGI, старший автор первой статьи, объясняет выбор подхода: "Работу над геномом бородатой агамы начали в прошлом году как первый животный геном для нового секвенатора — в Год Дракона в Китае. Беспристрастные длинные риды секвенатора CycloneSEQ позволили легко получить высококонтигуальную сборку генома и разрешить высокоповторяющиеся участки с высоким содержанием гуанина-цитозина, традиционно сложные для сборки. Два референсных генома от особей разного пола, созданные разными технологиями, действительно дополняют друг друга. Радует, что оба генома указывают на ключевую роль сигналинга AMH в определении пола. Но как возникли половые хромосомы? Дополнительные высококачественные геномы родственных видов прояснят эволюционное происхождение системы ZW и завершат картину."
Обнаружение одних и тех же ключевых генов-кандидатов двумя независимыми проектами значительно повышает достоверность результатов. Открытое распространение всех данных позволяет другим исследователям развивать работу, особенно учитывая неполное понимание роли некоторых факторов транскрипции, связанных с определением пола. Создание двух высококачественных сборок генома представляет значительный прогресс в понимании механизмов определения пола у агам.
Экзопланета TOI-2431 b, расположенная в 117 световых годах от Земли, побила все рекорды скорости вращения вокруг своей звезды. За время одного земного года эта экстремальная планета размером с Землю успевает совершить почти 1 600 оборотов!
Такая невероятная скорость возможна благодаря крайне близкому расположению к своему красному карлику. Один год на TOI-2431 b длится всего 5,5 земных часов. Представьте: вы просыпаетесь утром на этой планете, а к обеду уже наступает Новый год!
Из-за экстремально сильного влияния приливных сил со стороны родительской звезды планета имеет искаженную, вытянутую форму.
Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.
Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.
Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющуюадаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.
Шонизавры (Shonisaurus Popularis) охотятся на кальмаров - Марк Уиттон
Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.
Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.
В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.
Мозазавр охотится на плезиозавра - James Kuether
Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.
Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа -слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.
Пакицет - Рис Мейеркорт
Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.
Амбулоцет - Хулио Ласерда
Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.
Амбулоцет - Р.Дж. Палмер
При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.
Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.
47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.
Джорджиацет, взрослая особь и детёныш - Рисунок Марка Уиттона
Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.
Базилозавр, взрослая особь и детёныш - @SUNSP0T_
Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.
Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих.
Черепа базилозавра и адского кабана (энтелодона)
Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».
Черепа мозазавра и базилозавра.
Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.
Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.
Дорудон - Давид Арруда
Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.
В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.
Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.
Горбатый кит у побережья Колумбии. - Cr. Whale and Dolphin Conservation, Facebook
Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.
Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.
Иллюстрация различных видов китов рода Coronodon. - Роберт Боссенекер
Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.
Морфология зубов ископаемых и современных китообразных. (A) 3D-модель зуба базилозаврида Zygorhiza kochii, (B) Фотография зуба вымершего усатого кита Llanocetus dentricrenatus, (C) Фотография зуба вымершего усатого кита Fucaia buelli, (D) 3D-модель зуба вымершего усатого кита Aetiocetus cotylalveus. Масштаб 10мм. (E) Зачатки зубов у зародыша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) длиной около 115 см. - Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales.
Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.
Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.
Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.
Этиоцет - Нобу Томура
Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.
Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.
Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.
https://www.orcaireland.org/blue-whale
Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.
Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.
Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.
Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.
Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной.
Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.
Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её.
Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.
Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.
Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.
Мелвинов левиафан и мегалодон - Гершель Хоффмайер
Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.
Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?
* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды. ** Слуховая булла— характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. *** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.
Если разместить стабилизатор спереди, то он сделает ровно противоположное от своего назначения - дестабилизирует ракету.
Повод расчехлить графический планшет
Во-первых, идеально симметричных реактивных снарядов не существует. Есть только понятие допустимая погрешность. Так что рано или поздно снаряд начнет лететь криво. Компенсировать это можно, либо задав сильное вращение вокруг продольной оси, как в нарезной артиллерии, либо... Собственно, стабилизаторами.
Во-вторых, центр тяжести у этих балумб находится ближе к центру, ещё и динамически изменяется по мере отработки топлива. Да, он может сместиться ближе к носу ракеты, но всё равно останется позади носового стабилизатора.
В-третьих, воздушные потоки тоже не идеально параллельно снаряду направлены. Порой пуски приходится делать перпендикулярно ветру.
И ещё туева хуча фаторов.
Поэтому ракета сразу завалится в какую-то сторону, а давящие в носовые стабилизаторы потоки с удовольствием помогут ей провернуться на 180 градусов.
И это вращение продолжится, пока не закончится топливо. А далее есть реальные шансы, что снаряд стабилизируется в положении задом наперёд и покажет относительно нормальную траэкторию в конце полёта... Только траэктория эта после всех кренделей, что совершит ракета к этому моменту, может указывать куда угодно, хоть обратно в стреляющего.
Почему именно сзади стабилизаторы работают... Потому что теперь центр тяжести спереди, и воздушные потоки, наоборот, своим давлением на стабилизаторы не дают ракете встать боком. Масса, которая тащит их за собой - имеет всяко больше энергии, чем хвост ракеты, поэтому хвост больше не сможет обогнать центр масс.
Исключения - ракеты с активными аэродинамическими поверхностями стабилизаторов (по сути, стабилизаторы с рулями, управляемые системой наведения) наподобие современных "воздух-воздух" или "земля-воздух", созданные для преследования маневренных целей типа истребителей. Они достаточно прочны, чтобы резко повернуть хоть на 90 градусов и более относительно вектора своего изначального движения, и это при работающем двигателе. Тем самым, хвост на мгновение догоняет центр масс.
В мозге каждого из нас живет древний вирус. А если точнее, то его генетический код, который давно стал частью нашего генома и теперь, вероятно, играет ключевую роль в работе того, что мы называем сознанием.
Согласно двум исследованиям (первое и второе), опубликованным в рецензируемом журнале Cell, миллионы лет назад вирус внедрил свой генетический код в геном четвероногих животных. После многочисленных эволюционных хитросплетений до наших дней "уцелел" лишь фрагмент кода, но он все еще продолжает функционировать в человеческом мозге, выполняя типично вирусную задачу: упаковывает генетическую информацию и отправляет ее от одних нервных клеток к другим в небольших "капсулах", очень похожих на сами вирусы.
Вирусные гены — это норма
Может показаться странным, что части человеческого генетического кода берут свое начало от вирусов, но это — абсолютная норма. Согласно научным данным, от 40 до 80 процентов человеческого генома сформировались благодаря древним вирусам, которые миллионы лет назад внедрились в ДНК наших очень далеких предков.
Связано это с тем, что вирусы — не просто микроскопические "сущности", стремящиеся покомфортнее обосноваться в организме как бактерии. Вирус — это генетический паразит, целью которого является внедрение своего генетического кода в клетки хозяина с целью их захвата и превращения в фабрики для производства новых вирусов. Чаще всего эти "вирусные манипуляции" не дают результатов, но в некоторых случаях — наносят серьезный вред носителю. Однако в природе встречается и третий исход: иногда внедренные вирусные гены оказываются полезными, поэтому они остаются с нами навсегда.
Ген Arc в действии
Стоит синапсу* активироваться и древний вирусный ген Arc тут же оживает, начиная записывать свои инструкции в виде подвижного генетического кода, известного как РНК. За пределами клеточного ядра РНК служит посланником ДНК, представляя собой односпиральную копию кода двойной спирали ДНК.
*Синапс — это место контакта между двумя нервными клетками (нейронами).
Следуя инструкциям Arc, нервная клетка возводит вокруг вирусной РНК "капсиды" (вирусоподобные оболочки, состоящие из белков), что позволяет ей свободно перемещаться между клетками — иммунная система не распознает ее как угрозу. Таким образом вирусная РНК беспрепятственно проникает в соседние нейроны и передает им свой пакет генетической информации.
И вот тут начинается самое интересное: ученые пока не знают, что делает эта информация, попадая в новую клетку. Но авторы исследования обнаружили, что если этот механизм нарушен, то синапсы отмирают. Проблемы с геном Arc часто встречаются у людей с аутизмом и другими нетипичными неврологическими состояниями.
Исследователи считают, что эти процессы необходимы для реорганизации мозга с течением времени (сознание ребенка, определенно, отличается от сознания взрослого человека).
"Они [эти процессы] лежат в основе функционирования мозга — от классических условных рефлексов до человеческого самопознания и концепции 'я'", — отмечают они.
Многократное вторжение
Ген Arc, похоже, передавался от вирусов к животным не один раз. У людей и четвероногих существ гены Arc тесно связаны друг с другом. Однако гены Arc у плодовых мушек и червей, по-видимому, появились независимо друг от друга.
Следующий шаг исследования — объединить экспертов в области нейронауки и вирусологии, чтобы выяснить, когда и как именно Arc попал в наш геном, и какую информацию он передает между нашими клетками сегодня.
В природе встречаются примеры, когда паразиты полностью контролируют поведение носителя. Например, паразитический червь Лейкохлоридий парадоксальный (лат. Leucochloridium paradoxum) внедряется в организм улитки и превращает ее в покорного раба, заставляя забраться как можно выше, чтобы она была съедена птицей. Оказавшись в организме пернатого создания, червь приступает к размножению.
Может быть, древний вирус, наградивший нас геном Arc, тоже преследовал свои цели, но более масштабные. Возможно, целью вируса было расширение сферы влияния далеко за пределы Земли, поэтому нас так тянет к звездам. То есть наше совершенно иррациональное желание колонизировать абсолютно непригодные для жизни миры вроде Луны и Марса может быть не нашим сознательным выбором, а древней вирусной программой.
Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.
Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.
Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.
Velociraptor mongolensis
Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.
Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.
Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных.
Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.
Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.
И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.
Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.
Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.
Змий-танкист
Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.
Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.
Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.
Реконструкция общего вида скелета Stenonychosaurus
Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов.
Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.
Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.
И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.
Как спали динозавры? Ископаемые находки породили разные теории о том, как эти доисторические существа, вероятно, отходили ко сну.
Установить, как именно спали динозавры - затруднительно, потому что они редко умирали во сне. Обнаружить окаменевшего спящего динозавра - большая редкость в палеонтологии. В подавляющем большинстве случаев скелеты этих доисторических существ находят в позах, свидетельствующих об их насильственной смерти: искривленные предсмертной агонией. Такие находки говорят о том, что динозавры погибли страшной смертью от когтей хищника или от природного катаклизма.
Единственная возможность получить представление о сне этих вымерших существ - это обнаружить окаменелые останки динозавра, который скончался во сне в естественной расслабленной позе. По словам Скотта Персонса, палеонтолога из Колледжа Чарльстона в Южной Каролине, несмотря на редкость подобных находок, за последние годы было сделано несколько важных открытий такого рода.
Как динозавры засыпали?
Как и многие современные животные, динозавры, вероятно, подбирали удобные и безопасные позы для сна. Сложно с уверенностью сказать, как именно спали динозавры в целом, поскольку существовало множество разных их видов.
"В нескольких конкретных случаях мы знаем очень много о том, как спали динозавры, потому что находили скелеты спящих динозавров", - говорит Скотт Персонс.
По его словам, эти образцы напоминают находки в Помпеях: они были очень быстро погребены под слоями вулканического пепла, который сохранил их в спящей позе на миллионы лет.
Такие находки дают нам уникальную возможность заглянуть в повседневную жизнь динозавров и увидеть, в каких именно позах они предпочитали отдыхать и спать. К примеру, были найдены останки зауроподов, спящих сидя и опираясь на собственное тело. А некоторые хищные динозавры, возможно, спали, свернувшись клубком, как современные кошки.
Спящий динозавр в Монголии
В недавней статье, опубликованной 15 ноября 2023 года в журналеPLOS ONE, описана находка спящего динозавра из семейства альваресзаврид в Монголии. Альваресзавриды - это семейство небольших оперенных динозавров. Самые крупные из них были бы человеку выше колена.
Обнаруженный экземпляр спал, свернувшись клубочком, обвернув вокруг тела шею и хвост.
Череп - зеленый, хвост - серый, грудной пояс и передние конечности - рыжие, таз и задние конечности - фиолетовые.
"Ископаемое сжалось, подогнув передние и задние лапы, - говорит Скотт Персонс. - Одна из самых очаровательных находок, что вы когда-либо видели".
Спящий динозавр в Китае
Еще один окаменелый спящий динозавр был найден в Китае, похожим образом свернувшись клубком в подземной норе. Два идеально сохранившихся экземпляра орнитоподов возрастом 125 миллионов лет были обнаружены возле города Люцзятунь на северо-востоке Китая, согласно исследованию, опубликованному в сентябре 2020 года в научном журналеPeerJ.
Животные, которые предпочитают спать, свернувшись клубком, вероятно, таким образом пытаются сохранить тепло своего тела. Соответственно, они с меньшей вероятностью будут спать, растянувшись во всю длину, как крокодилы или ящерицы, которые получают тепло из внешних источников. Такие животные тратят много энергии на выработку собственного тепла, поэтому им важно его сохранить. Это относится как к представителям альваресзаврид, так и к найденным в Китае экземплярам орнитопод.
Что мы не знаем о спящих динозаврах
О сне динозавров остается еще очень много неизвестного. Например, как спали огромные длинношеие зауроподы? Свернувшись в клубок лежа или же стоя ввиду особенностей их сердечно-сосудистой системы?
"Современные жирафы, к примеру, спят стоя, вытянув шеи, потому что если они лягут свернувшись, их мощные сердца накачают слишком много крови в голову, что приведет к потере сознания", - говорит Скотт Персонс.
Касательно тираннозавров - по словам Персонса, высказывалось предположение, что их большая лобковая кость, по сути, являлась опорой, которая удерживала их в вертикальном положении во время сна.
Были ли динозавры ночными или дневными?.
Мы знаем некоторых динозавров, у которых глаза непропорционально большие по сравнению с размером тела, включая велоцираптора, хищника размером с курицу, обитавшего в Азии в позднем меловом периоде, и троодонтид, небольшого теропода, жившего от средней юры до позднего мела. Это говорит о том, что они могли быть ночными животными, которые большую часть времени спали днем.
Тем не менее, за пределами нескольких хорошо представленных в ископаемых останков видов сложно судить, какие типы динозавров спали днем, а какие ночью. Мы также не знаем, как спали летающие и морские рептилии, жившие в эпоху динозавров, поскольку мы не находили экземпляров, показывающих их в спящем состоянии.
Современные животные спят по-разному в зависимости от вида, и, вероятно, то же самое было характерно для динозавров - одни сворачивались клубком, другие закапывались, третьи спали стоя, а некоторые растягивались. Ритуалы отхода ко сну у этих доисторических существ по большей части остаются загадкой, за исключением тех немногих, кого смерть застала во сне.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
В настоящее время жизнь на нашей богатой кислородом планете процветает, но так будет не всегда. Ученые предсказывают, что Землю ждут кардинальные атмосферные изменения — те, что приведут к вымиранию большинства форм жизни, включая человечество.
Несмотря на запредельную важность кислорода для нашего существования, его присутствие в земной атмосфере — относительно недавняя особенность в долгой и богатой событиями истории нашей планеты. До Великого кислородного события (ВКС), произошедшего около 2,4 миллиарда лет назад, на Земле было крайне мало кислорода. В то время в богатой метаном атмосфере планеты и насыщенных железом океанах процветали анаэробные формы жизни. Железа в наших океанах было настолько много, что они имели ярко-зеленый цвет вместо привычного нам сине-голубого. Появление цианобактерий, способных к фотосинтезу, привело к увеличению выработки кислорода в океанах, откуда он поступал в атмосферу. С наступлением ВКС жизнь на Земле кардинально изменилась.
Авторы исследования считают, что в конечном итоге атмосфера Земли вернется к этому древнему состоянию, снова став бедной кислородом и богатой метаном. Ученые также прогнозируют, что эта трансформация произойдет задолго до того, как вся поверхностная вода испарится из-за возросшего солнечного излучения. Так что наша планета может стать непригодной для жизни людей и большинства других сложных форм жизни намного быстрее, чем предполагалось ранее.
Трансформация атмосферы
Так почему же это должно произойти? Связано это с тем, что наше Солнце стареет, становясь ярче и горячее. Из-за этого постепенно будет усиливаться распад углекислого газа в нашей атмосфере, который критически необходим для фотосинтеза. Это в конечном итоге приведет к сокращению количества растений, производящих кислород, и, таким образом, положит конец жизни на Земле в ее привычном виде.
Исследователи прогнозируют падение уровня кислорода в миллион раз ниже сегодняшнего. Изменения будут происходить настолько стремительно по геологическим меркам, что у кислородозависимых организмов и целых экосистем, зависящих от аэробной жизни, не будет времени на адаптацию.
Несмотря на это, микробная жизнь, как ожидается, выживет. Земля будущего окажется под властью анаэробных организмов — бактерий и архей, которые чувствуют себя замечательно в бескислородной среде и в условиях экстремальных температур. Эти простейшие существовали задолго до ВКС, существуют сегодня и, вероятно, продолжат процветать после исчезновения кислорода.
Согласно прогнозу ученых, у нас в запасе примерно один миллиард лет — достаточно времени, чтобы найти новый дом для нашего вида (если человечество все еще будет существовать, конечно). Колонизация других планет, создание искусственных биосфер или даже поиск способов продлить пригодность Земли для жизни — все это вызовы, с которыми столкнется научное сообщество будущего.
Да, конец кислородной эпохи означает гибель для большинства форм жизни на Земле в том виде, в каком мы ее знаем. Однако это лишь продолжение истории постоянно меняющейся планеты, на которой уже неоднократно происходили массовые вымирания. Земля, непременно, выстоит, но продолжит свое существование во мраке Вселенной без нас.
В 2001 году писатель, футуролог и популяризатор науки Артур Кларк совершил "открытие", которое, как он думал, способно стать поворотным в истории человечества.
Скачав из интернета свежие снимки Марса, переданные орбитальным аппаратом NASA Mars Global Surveyor (MGS), 84-летний автор "Космической одиссеи" внимательно изучил их и пришел к неожиданному умозаключению: "На Марсе однозначно есть жизнь!"
Кларк был настолько взволнован, что поспешил организовать прием для друзей и журналистов. С горящими глазами он демонстрировал гостям черно-белые снимки марсианской поверхности, указывая на загадочные древовидные структуры, которые, по его словам, двигались и постоянно менялись в зависимости от сезона.
"Это растительность!" — уверял писатель, показывая фотографии за разные периоды.
А ведь темные ветвящиеся узоры действительно периодически меняли свой размер, словно марсианский лес, который засыпал зимой и распускался в весенне-летний период.
Обычно научно сообщество игнорирует подобные "открытия", но из-за глубокого уважения к Кларку комментарий все же был дан.
Итак, на самом деле великий фантаст наблюдал совершенно обычное для Красной планеты явление — сползание песчаных дюн. Темные "ветви" оказались следами, которые оставляли скатывающиеся по склонам небольшие валуны и песок, приводимые в движение в процессе сублимации* замороженного углекислого газа (сухого льда).
*Сублимация — переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное.
С приходом марсианской весны поверхность прогревается, сухой лед испаряется и частицы грунта начинают движение. Массовое осыпание формирует характерные древовидные узоры — результат банальной эрозии, а не жизнедеятельности инопланетной флоры.
К концу жизни Кларк признал свою ошибку, но его "марсианские деревья" стали ярким примером того, что даже гениальный ум не застрахован от причуды мозга выдавать желаемое за действительное.
Мораль сей истории такова: зачастую самые захватывающие объяснения оказываются неверными.
На изображении отчетливо виден крупный валун на гребне песчаных дюн, переход между двумя различными геологическими структурами и удаленные возвышенности, находящиеся на расстоянии до 65 км.
Панорама Марса с улучшенной цветовой палитрой. (Источник: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Команда
NASA Perseverance использовала редкую возможность ясного неба
над поверхностью Марса, чтобы создать одно из наиболее детализированных
панорамных изображений за весь период миссии. Панорама собрана из 96
отдельных кадров, снятых в области, обозначенной научной группой как
«Фалбрин», пишетPhys.org.
Камера
Mastcam-Z марсохода Perseverance выполнила съемку 26 мая 2025 года,
на 1516-м соле своей миссии, стартовавшей в феврале 2021 года
внутри кратера Джезеро. Ровер достиг вершины этого кратера в конце
прошлого года. Версия панорамы с усиленными цветами демонстрирует
удивительное зрелище чистого голубого неба, хотя в действительности Марс
обладает характерным красноватым оттенком атмосферы.
Одной
из любопытных деталей, отмеченных учеными, стал крупный камень.
Он расположен на темной песчаной волне формы полумесяца справа от центра
мозаики, примерно в 4,4 м от марсохода. Геологи называют такие объекты
«плавающими камнями»: вероятно, они возникли в одном месте
и впоследствии оказались в другом. Причина перемещения остается
неизвестной — возможно, ее вызвали оползень, вода или ветер.
Панорама Марса в естественных цветах. (Источник: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Яркий
белый круг чуть левее центра вблизи нижнего края изображения — след
абразивного износа. Это 43-й камень, который Perseverance обработал
с момента посадки на Марс. Небольшой участок диаметром около 5 см
выполнен буровым устройством марсохода специально для изучения структуры
камня под верхним слоящимся пыльным покрытием, чтобы определить
целесообразность дальнейшего забора образцов породы в специальные
титановые пробирки миссии.
Справа
на краю панорамы отчетливо видны следы движения марсохода.
Приблизительно на дистанции 90 м они меняют направление влево, скрываясь
за пределами видимости на участке предыдущей геологической стоянки,
известной среди ученых как «Кенмор».
Почти
посередине картины, протянувшись горизонтально от одного края
к другому, проходит четкая линия перехода между светлыми и темными
породами. Здесь фиксируется граница («контакт») двух различных
геологических слоев. Более плоские и светлые участки, расположенные
ближе к марсоходу, характеризуются высоким содержанием минерала оливина,
тогда как дальние темные слои предположительно состоят из древних
глиноподобных минералов.
Одной из наиболее сильных сторон космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб" является его способность "заглядывать" внутрь областей звездообразования, которые окутаны чрезвычайно плотными газовыми облаками, делающими их недоступными для наблюдений в обычные оптические телескопы.
Ярким примером исследования колыбели звезд является изображение области NGC 346, представляющей собой очень яркий и крупный регион активного звездообразования в Малом Магеллановом Облаке (ММО).
Галактика-соседка с сюрпризами
ММО — карликовая галактика-спутник Млечного Пути, находящаяся на расстоянии около 210 000 световых лет от нас. Эту галактику, расположенную в направлении созвездия Тукана, можно лицезреть невооруженным глазом из Южного полушария Земли и вблизи экватора, но с территории России ее, к сожалению, увидеть не получится.
Ключевая особенность этой галактики — низкое содержание тяжелых элементов по сравнению с Млечным Путем. Дело в том, что все элементы тяжелее водорода и гелия "выпекаются" в ядрах массивных звезд. Когда такие звезды завершают свой жизненный цикл и вспыхивают как сверхновые, они обогащают окружающее пространство новыми химическими элементами.
Космическая пыль состоит преимущественно из тяжелых элементов — кремния, кислорода и других, — поэтому ученые ожидали, что в ММО ее должен быть дефицит. Однако наблюдения "Джеймса Уэбб" показали иную картину.
В регионе NGC 346 сосредоточено огромное количество космической пыли, а значит в прошлом там происходили многочисленные вспышки сверхновых, которые не только локально насытили карликовую галактику тяжелыми элементами, но и дали толчок следующей волне звездообразования.
Кирпичики жизни в космосе
Еще более интригующей находкой стало обнаружение большого количества полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) — сложных органических молекул, которые ученые часто называют "кирпичиками жизни". ПАУ играют важную роль в формировании более сложных органических структур и могут служить основой для зарождения жизни.
Яркие шестиконечные точки на изображении представляют собой протозвезды — светила на ранней стадии эволюции, все еще окутанные плотными газопылевыми оболочками. Согласно оценке астрономов, всего в этом регионе скрываются более 1 000 звездных объектов, большинство из которых протозвезды, продолжающие активно формироваться.
Открытие показывает, что карликовые галактики представляют собой динамично развивающиеся системы. По мере накопления тяжелых элементов и формирования новых поколений звезд они эволюционируют, постепенно становясь все более сложными структурами.
Возможно, именно из подобных карликовых галактик в далеком будущем могут "вырасти" массивные звездные системы, подобные нашему Млечному Пути. Правда, это может произойти только в том случае, если карликовая галактика будет изолирована, а не поглощена более крупной галактикой-соседкой.
Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.
Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.
Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.
Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.
Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.
Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.
Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.
Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.
Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.
Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.
Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.
Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.
