Естествознание в сентябре

Естествознание в сентябре

// Коротко и быстро об основных новостях естествознания
Авторы: «КШ»

У нас была ещё одна планета

// Газовый гигант исчез 4 миллиарда лет назад

Пояс Койпера — область Солнечной системы за орбитой Нептуна. Это такая плоскость, где вращаются в основном кометы, но и астероиды и небольшие планетки типа Плутона тоже случаются. Астрономы никак не могли объяснить, почему в этом поясе есть около тысячи небесных тел, которые вращаются совсем синхронно, по одинаковым орбитам. Так называемое «ядро».

Разгадку предложил американский математик Дэвид Несворни, построивший компьютерную модель Солнечной системы, какой она была 4 миллиарда лет назад. Оказалось, что происхождение пояса Койпера и его ядра может объяснить «лишняя» планета — ещё один газовый гигант вроде наших Урана, Юпитера, Сатурна и Нептуна. Давным-давно эта планета столкнула с орбиты Нептун, рассеяла шлейф астероидов по поясу Койпера и улетела в пространство. Бывает.

Публикация David Nesvorný // The Astronomical Journal 150 68.

 

Фото: Shutterstock

Папуасы получили подарок от денисовцев

// Проведён всепланетный анализ геномов

Популяционная генетика умеет очень много гитик. Есть разные способы проследить, откуда взялся тот или иной народ, как он связан с прочим населением планеты и с предками, жившими тысячи и миллионы лет назад. Новое исследование предпринял международный коллектив генетиков, среди которых есть и представители российской науки, собранные по всей нашей научной родине от Уфы до Новосибирска. Все эти люди изучали геномы 236 других людей, образцы ДНК которых собрали на земном шаре.

На сей раз эволюцию человека определяли по вариации числа копий, по-английски copy number variation, или CNV. В русском научном языке ещё не до конца устоялся вариант перевода, а работа тем временем идёт. Итак, что такое CNV? Это появление на хромосоме лишних копий каких-то участков ДНК или, наоборот, их уничтожение. При размножении это случается довольно часто — речь идёт об одном из видов мутаций генома. CNV принято называть такие изменения в хромосомах, когда умножаются или уничтожаются участки от 1000 нуклеотидных пар и более. До миллионов. Необязательно это будут гены, чаще как раз изменяется некодирующая часть ДНК, потому что её просто количественно больше. А самих копий могут быть десятки и сотни.

Исследователи обнаружили, что доля таких вариаций в геномах огромна — около 7%. Часть CNV влияет на предрасположенность к болезням, например к аутизму, а часть, наоборот, укрепляет организм, как показано на сопротивляемости транспозонозам. Но большинство CNV нейтральны для человека и всего лишь показывают, кто с кем находится в родстве. И вот здесь биологи обнаружили самое интересное. Оказалось, что жители Океании наследуют значимую часть специфического генома денисовского человека — одного из трёх известных подвидов людей наряду с кроманьонцами и неандертальцами. То есть предки тех и других активно скрещивались. При анализе обнаружен большой кусок ДНК с CNV, перенесеённый от денисовцев к современным папуасам Новой Гвинеи. На сегодня это самый крупный «подарок» человеку от других подвидов — около 225 тысяч нуклеотидных пар. Десятки тысяч лет назад этот участок ДНК сдублировался у денисовцев да так и прижился в современном мире.

Публикация Peter H. Sudmant et al. // Science. Published online August 6 2015.

 

Фото: Shutterstock

Осьминог умнел ногами

// В генах моллюска нашли превосходство над человеком

Геном калифорнийского двупятнистого осьминога наконец расшифрован. Команда биологов из разных стран обнаружила, что по объёму он почти не уступает человеческому — 2,7 млрд нуклеотидных пар, — а по числу генов даже превосходит: у осьминога их 33 тысячи, а у нас всего около 25 тысяч. Главное, конечно, в организации генома и в том, как он работает в живом головоногом моллюске. Работает прекрасно: у него есть гены, которые стимулируют развитие отдельного мозга для каждой из ног, и есть гены, которые развивают эту систему. В отличие от всех остальных беспозвоночных животных, у осьминогов и геном, и выработка специфических белков для нервной системы выше в пять-шесть раз. Отдельные белки, стимулирующие рост нервов, октопусы вырабатывают во вдвое большем, чем люди, количестве, чего вообще не наблюдается в остальной природе.

Посему ноги осьминогов могут жить и «думать» даже в оторванном от остального тела состоянии.

Публикация Caroline B. Albertin et al. // Nature. 13 August 2015. V. 524. Р. 220–224.

 

Фото: Fermilab

Поймают вес нейтрино

// Четыре установки для изучения сказочной частицы

Четыре лаборатории — в Китае, Индии, Японии и США — запускают суперпроекты по изучению нейтрино. Все они будут в работе до 2025 года, несмотря на серьёзные технические сложности: даже вес детекторов — от 20 тысяч тонн до миллиона, а сами приборы — чудо техники, улавливающее частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом и проходят, например, сквозь Землю так, как будто её нет, как через пустоту. Но нейтрино много — пока вы читали этот текст, через вас пролетели квадриллионы только солнечных нейтрино. И из мириад этих частиц какие-то всё же сталкиваются с веществом, почему их и можно увидеть на детекторах. Иногда часть детектора — сама Земля, а нейтрино отслеживают атомов нашей планеты, с которыми они столкнулись. Для чего? Для того чтобы понять основные принципы устройства Вселенной. Допустим, мы до сих пор не знаем, почему в мире больше вещества, чем антивещества. При происхождении Вселенной их должно было быть поровну, и сейчас нет удовлетворительных теорий о том, куда антивещество исчезло. Свойства нейтрино могут дать ответ. Это — частицы, которые меняют своё состояние, например массу, по неизвестным законам. Они просто летят и осциллируют, то есть переходят из одного вида в другой. Возможно, законы изменения нейтрино, когда их откроют, и станут той новой физикой частиц, о которой мечтают учёные.

Все четыре проекта нацелены на это.

Публикация Elizabeth Gibney // Nature. 12 August 2015.

 

Фото: Shutterstock

Магнитное поле было 4 миллиарда лет назад

// О древних цирконах

Древнее магнитное поле изучили американские геофизики. Они исследовали намагниченность минерала циркона в австралийском месторождении Джек-Хиллз. И сами породы в Австралии, и минерал с химической формулой ZrSiO4 — в принципе, самое древнее, что есть на Земле. Возраст изученных кристаллов от 3,3 до 4,2 млрд лет. Эта эпоха называется гадей, источник знаний о ней — такие цирконы и не очень прочные теории. В то время Земля была жаркой, и жизнь на ней ещё только собиралась зарождаться. Остаточная намагниченность циркона позволяет говорить, что планета в юном возрасте 550 млн лет уже обзавелась магнитным полем. А это значит, что Земля уже тогда могла защитить жизнь от солнечной радиации. Ведь именно магнитное поле делает это для нас и сейчас.

Публикация John A. Tarduno et al. // Nature. 6 August 2015. Vol. 524. 9.

 

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №9 (11) за сентябрь 2015 г.