Разные разности

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы даже не представляете, как много памятников самым разным животным установлено в мире. Больше всего, конечно, собакам и кошкам. Что и понятно — они ближе всего к нам и вообще уже давно стали членами семьи. А вернее и преданнее друга, чем собака, трудно найти.

Список животных, кому поставлены памятники, велик. Кого только в нем нет! Орел и волк, коза и обезьяна, лошадь и черепаха, свинья и жираф, акула и слон, крокодил и мамонт, долгоносик и чайка, гусь и пчела, курица и зубр, дельфин и голубь, бык и ласточка, кит и медведь, жаба и скарабей... Это не весь перечень.

Часто памятники животным связаны с историческими событиями, культурой и традициями того или иного региона, его климатическими и географическими особенностями. Например — огромный, высотой пять метров, памятник сытому бобру, установленный в Бобруйске. Собственно, в честь бобра этот город и назван.

Или, скажем, городская скульптура навьюченного мешками верблюда с мальчиком-погонщиком в Челябинске. Это напоминание о том, что когда-то здесь, на Урале, проходил Великий шелковый путь и верблюды были обычным делом.

Или памятник чижику-пыжику размером с ладонь. Он установлен в Санкт-Петербурге на набережной Фонтанки рядом с Михайловским дворцом. Здесь в XIX веке располагалось Императорское училище правоведения. Студентов училища быстро окрестили чижиками-пыжиками, потому что они носили зимой пыжиковые шапки, нередко напивались в трактирах и гуляли по набережной, горланя песню «Чижик-пыжик, где ты был? На Фонтанке водку пил». В память об этом в Питере почти 30 лет назад установили памятник птичке, которая быстро стала одним из символов Санкт-Петербурга. Бронзовую птичку, кстати, воровали семь раз.

Из всех памятников животным, что я видела, мне больше всего понравились два. Во-первых, это памятник чайке в Лондоне. Он отсылает нас к истории времен Второй мировой войны, когда немецкие подводные лодки досаждали Великобритании. Они подходили к берегам острова незаметно, потому что невозможно было увидеть их под водой.

И тогда на помощь английским военным пришла наука в лице орнитологов. Они предложили прикармливать чаек. Выглядело это так. В пролив Ла-Манш выходили британские подлодки, поднимались поближе к поверхности воды и выбрасывали через специальные люки корм для чаек.

Долго тренировать чаек не пришлось. Птицы быстро усвоили, где им накрывают обед, и стали высматривать на глубине в проливе подводные лодки и кружиться над ними. Кстати, чайки отлично видят на глубину более 40 метров под водой.

Разумеется, они не делали различия между британскими и немецкими подводными лодками. Но когда британские подлодки ушли из пролива и остались только немецкие, стаи чаек стали кружить над ними в ожидании еды. Так они безошибочно помечали место, где на глубине находилась вражеская подлодка.

Потери германских субмарин выросли в несколько раз. Но немцы так и не догадались, каким образом англичане засекали их лодки под водой. Красивая история. И памятник эффектный.

А второй мой любимый памятник — это просто невероятный шедевр. Это памятник аборигену тайги, комару, который установлен в городе Ноябрьске. Его возвели в 2006 году. Гениальный местный скульптор Валерий Чалый сделал комара из вышедших из строя металлических деталей, которые в изобилии имеются на компрессорной станции, что неподалеку. В сущности — из металлолома.

Комар гигантский, но все пропорции в теле соблюдены, так что хоть уроки биологии рядом проводи и изучай анатомию насекомого. Не говоря уже о том, что он поразительно красив! Хотя, казалось бы, что может быть красивого в комарах?

Есть серия памятников, посвященных лабораторным, экспериментальным животным. Действительно, если бы не обезьяны, собаки, крысы и мыши, которые чаще всего ложатся на алтарь науки, прогресс генетики и медицины сильно бы замедлился. И конечно, низкий поклон этим жертвам науки.

Во дворе Всесоюзного института экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге на постаменте сидит доберман-пинчер. Люди знают этот монумент как «памятник собаке Павлова». Однако на самом деле его официальное название — «Памятник научным экспериментам».

Впрочем, в научных лабораториях гораздо чаще можно встретить мышей в клетках, нежели собак. И вот, наконец, 10 лет назад в Академгородке в Новосибирске поставили памятник лабораторной мыши в сквере около Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН. Мышь в очках сидит на постаменте и вяжет спицами спираль ДНК.

Однако самое массовое лабораторное животное, на котором поставлены миллионы экспериментов, это плодовая мушка дрозофила — та самая, что роится над перезревшими фруктами. Вот уж кого надо благодарить. Вся генетика выросла и стоит на этой крохе длиной не более 3 миллиметров. Есть ли ей памятник? Есть.

Памятник мухе в виде горельефа ее головы установлен в кампусе Университета штата Орегон в США. Он появился в 1988 году. Представьте, что из кирпичной стены вылезла голова мухи дрозофилы, увеличенная в тысячу раз. Сразу и не поймешь, что это такое, выглядит страшным монстром.

Крошечная дрозофила — идеальный объект для экспериментов. Много места не занимает, живет в себе в пробирках с едой на дне и заткнутых ватой. Тут же и размножается, причем непрерывно.

Мухи вылупляются из куколок на заре, когда выпадает роса. Отсюда и возникло греческое название насекомого — любящая росу (дрозо — роса, влага, фил — люблю). В общем — росянка по-русски.

В результате одного спаривания дрозофила откладывает до 300 яиц. За год сменяется 25 поколений мух, а через два года после начала работы с дрозофилой генетик наблюдает, как наследуется тот или иной признак. Это сравнимо с передачей его у людей со времен Римской империи.

Мушка не только страшно плодовита и неприхотлива, она еще дает яркий ответ на мутации, красочный и хорошо заметный. Например, цвет ее глаз в результате мутаций может быть красный, ярко-красный, белый, бурый и абрикосовый.

Каждый студент-генетик погубил не одну тысячу мух, что уж говорить об ученых, которые работают с дрозофилой всю жизнь! Оправданны ли такие жертвы? О да! Список достижений и открытий в генетике, нейробиологии и медицине, которыми мы обязаны мушке, огромен.

Благодаря дрозофиле ученые детально разработали хромосомную теорию наследственности, создали методы, позволяющие определять порядок последовательности генов в хромосомах. На дрозофиле изучают действие радиации и других факторов, вызывающих мутации. На дрозофиле удобно проводить популяционные исследования, благо вся популяция умещается в небольшом ящике. На этой мушке изучают даже генетику поведения. И подавляющее большинство генетических закономерностей, присущих дрозофиле, справедливо и для слона, и для человека.

Благодаря генетикам, дрозофила стала привычным лабораторным животным у эмбриологов, физиологов, нейробиологов. Ее полюбили и нейрохирурги. Оказывается, нервные клетки дрозофилы, если их пересадить вместе с нейронами человека в человеческий мозг, облегчают приживление трансплантата. Донорская ткань не отторгается, и тканевой рубец при пересадке не образуется. Этими работами успешно занимался наш выдающийся генетик, член-корреспондент РАН Леонид Иванович Корочкин. А болезней, при которых необходима пересадка нейронов, много — один инсульт чего стоит.

Работать с дрозофилой учат каждого студента-биолога. Тот, кто понимает, как работает организм маленькой мухи, как устроен ее мозг размером с маковое зернышко, многое узнаёт и о людях. Не раз ученые думали, что дрозофила как объект исследования себя исчерпала. Но она продолжает удивлять и преподносить сюрпризы.

Пока наша признательность этой крошке выражена только скромным горельефом в Университете в штата Орегон и благодарственной статьей Н. Резник «Любящая росу» (Химия и жизнь 2002 №6). Наверное, пора Академии наук подумать о памятнике этой выдающейся жертве науки, которой мы все обязаны. И повод есть — в следующем году РАН исполняется 300 лет. Самое время устанавливать памятники.

…возраст Вселенной составляет 26,7 миллиарда лет, а не 13,7, как предполагалось ранее (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)…

…в скважинах Анадырского и Западно-Камчатского артезианских бассейнов обнаружены высокие концентрации Н₂ в подземных водах, до 47,18 объемных процентов (Актуальные проблемы нефти и газа)…

…гены, необходимые для обучения, памяти, агрессии и другим сложным формам поведения, возникли около 650 миллионов лет назад (Nature Communications)…

…нановолоконный материал из TiO₂, помогающий в процессе фотокатализа извлекать водород из смеси воды с метанолом, работает в течение нескольких месяцев (Matter)…

…удалось со 100-кратной точностью доказать, что пассивная гравитационная масса и активная гравитационная масса всегда эквивалентны — независимо от конкретного состава соответствующих масс (Physical Review Letters)…

…идеальную вязкость слёз, увлажняющих глаза, обеспечивает сложный состав этой жидкости с широким спектром компонентов, включая липиды, углеводы, белки, воду и соль (Physics of Fluids)…

…бабочки и мотыльки содержат в ДНК одинаковые блоки, возраст которых превышает 200 миллионов лет (G3: Genes, Genomes, Genetics)…

…изотоп кальция Ca-48 настолько редок и востребован, что один грамм в настоящее время стоит 250 000 долларов (Science Advances)…

…комбинация дальнего УФ-излучения (222 нм) и синего светодиодного света (405 нм) инактивирует широкий спектр микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам (Journal of Applied Microbiology)…

…более половины лесов в Соединенных Штатах находятся в частной собственности, особенно в восточной части страны (Journal of the Agricultural and Applied Economics Association)…

…электроны, падающие дождем на поверхность Меркурия, вызывают рентгеновские полярные сияния (Nature Communications)…

…белок рыбы Sebastes schlegelii, повышающий проницаемость мембран (BPI), может оказаться мощным оружием против бактериальных инфекций с множественной лекарственной устойчивостью у людей с муковисцидозом (eLife)…

…концентрация ртути в донных отложениях доиндустриальной эпохи в арктических регионах составляет 20–30 мкг/кг и может служить геохимическим фоном для выбранных акваторий (Доклады российской академии наук. Науки о Земле)…

…распад тектонических плит является основной движущей силой зарождения и извержения богатой алмазами магмы из глубин Земли (Nature)…

…начиная с концентрации свинца в почве 5,5 мг/кг, в белках бобового растения уменьшается доля незаменимых аминокислот (Агрохимия)…

…общий объем гипоталамуса значительно больше у молодых людей с избыточным весом и ожирением (NeuroImage Clinical)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все мы с детства знаем, что морковь полезна. Ну как же, там волшебный бета-каротин, провитамин А. Так что грызи морковку, и будешь хорошо расти и зрение у тебя будет, как у орла.

Мы также усвоили, что для превращения бета-каротина в витамин А требуется жир, в котором этот витамин растворяется. Неважно какой, животный или растительный. Можно в тертую морковку или морковный сок добавить сметану, а можно растительное масло. И то, и другое будет хорошо.

Это волшебное вещество каротин впервые выделили из желтой репы и моркови почти 200 лет назад. По имени последней, Daucus carota, вещество и получило свое название. Потом каротин нашли в осенних листьях. Потом в зеленых растениях…

И лишь спустя 20 лет после открытия каротина русский химик-органик, который известен вам как композитор Александр Порфирьевич Бородин, автор оперы «Князь Игорь», доказал, что желтый пигмент, извлеченный из зеленых растений, состоит из смеси минимум двух различных пигментов.

Так сложилось понимание, что каротины морковки — это члены огромной семьи каротиноидов, изучение которой продолжается и по сей день. Сегодня химикам известны уже более 800 разновидностей каротиноидов. То есть 800 разных по структуре молекул этих углеводородов. Правда, всех их объединяет одно — каждая молекула, независимо от вида каротиноида, содержит 40 атомов углерода.

И вся эта желто-красно-оранжевая семейка чрезвычайно важна для жизни на земле, потому что, наряду с хлорофиллом, каротиноиды участвуют в фотосинтезе. Это значит, что они есть во всех растениях и водорослях, которые превращают углекислый газ и воду в органику и производят кислород, которым мы дышим.

Неудивительно, что каждый год растения синтезируют более 110 миллионов тонн этих желтых пигментов. Неудивительно также, что сегодня ученые открыли уже более 20 функций каротиноидов в живых организмах.

И вот — новое наблюдение: каротины защищают сосуды человека от атеросклероза и последующих сердечно-сосудистых заболеваний. Вообще-то, специалисты и прежде подозревали, что каротины могут и это. Но не было доказательств. А теперь испанские ученые подтвердили подозрения экспериментом, в котором участвовали 200 человек от 50 до 70 лет.

У добровольцев, принимавших участие в исследовании, анализировали кровь на содержание каротинов, а также с помощью ультразвука рассматривали сонные артерии и атеросклеротические бляшки, если они там были.

И вот что выяснилось. Чем выше была концентрация каротинов в крови, тем меньше было атеросклеротическое бремя, особенно у женщин. Таким образом, исследователи подтвердили, что диета, богатая фруктами и овощами и, следовательно, каротинами, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Эта мысль не нова и в общем виде сформулирована давно — ешь побольше овощей и фруктов, и будет тебе счастье.

Хотя, конечно, простой корреляции недостаточно. Хорошо было бы разъяснить, каким образом каротиноиды не позволяют бляшкам образовываться в сосудах. Надеюсь, что эти тонкие биохимические исследования будут выполнены и мы узнаем всю правду.

А пока, в свете открывшихся экспериментальных обстоятельств, давайте будем особенно благосклонны к морковке, дыне, тыкве, манго, абрикосам, мушмуле, болгарскому перцу, помидорам, капусте, салатам… В общем, ко всему желто-оранжево-красно-зеленому. Яркие каротины, придающие цвет плодам и листьям, не дадут нам ошибиться. И, в конце концов, это просто вкусно.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Астронавты летают в космос уже более 60 лет. Медики, которые готовят и дистанционно сопровождают полеты, внимательно следят за самочувствием космонавтов, накапливают наблюдения и анализируют их, чтобы принимать правильные решения.

Появляется все больше свидетельств того, что в космосе астронавты становятся более восприимчивыми к инфекциям. Гриппом и простудами на борту они повально не болеют, хотя и случается. А вот кожная сыпь, то есть воспалительные заболевания кожи, появляется довольно часто и ее иногда приходится долго лечить.

Наблюдения за космонавтами подсказали гипотезу — похоже, космические путешествия могут ослабить иммунную систему человека. Но так ли это на самом деле? И что может вызвать дефицит иммунитета? Поиски ответа на этот вопрос, которые предприняли канадские исследователи, профинансировало Канадское космическое агентство (Frontiers in Immunology).

Исследователи решили внимательно присмотреться к иммунным клеткам — белым кровяным тельцам, лейкоцитам, чтобы понять, меняется ли их работоспособность, когда они оказываются в космосе вместе с человеком.

В исследовании участвовали 14 астронавтов, включая трех женщин и 11 мужчин, которые находились на борту МКС от 4,5 до 6,5 месяцев в период с 2015 по 2019 год. У каждого космонавта брали на анализ кровь десять раз — один раз перед полетом, четыре раза в полете и пять раз на Земле. Из проб крови выделяли лейкоциты и изучали экспрессию генов в них.

И действительно, анализ показал, что как только человек попадает в космос, в лейкоцитах отключаются 247 генов, ответственных за синтез иммунных белков. Но при это включаются 29 генов, кодирующих белки, связанные с клеточными структурами и их функционированием.

Так что гипотеза подтвердилась. Да, у человека, попавшего в космос, снижается иммунитет, и он становится более уязвим для инфекций разного рода.

В чем причина? Ответ очевиден — причина в гравитации. Более тонкое понимание этой взаимосвязи еще предстоит выяснить. Но уже известно, что иммунный статус космонавта восстанавливается после возвращения на Землю. То есть отключившиеся гены в лейкоцитах включаются, а включившиеся — отключаются. Иными словами — все возвращается на круги своя, на предполетный уровень. На это требуется от нескольких недель до года.

Эти результаты свидетельствуют о том, что астронавты подвергаются повышенному риску заражения в течение как минимум одного месяца после возвращения на Землю. Поэтому все это время они должны находиться под наблюдением медиков. Так что для оптимального функционирования иммунной системы астронавтов требуется земная гравитация. Слава Богу, что иммунный дефицит в космосе носит временный характер и исчезает на Земле.

Результаты исследования очень важны. На их основе теперь можно разработать меры, которые предотвратят подавление иммунитета во время пребывания в космосе. А это крайне важно, в частности, при длительном полете.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Как на Земле зародилась жизнь? Этот вопрос не дает покоя ученым всех времен. Мы постоянно рассказываем о гипотезах, описывающих, как это случилось. Сегодня предлагаю вам еще одну.

Жизнь — это организованная органика. Чтобы могла появиться первая живая клетка на Земле, элементарная единица живого, должны были как минимум появиться строительные блоки, из которых клетка и построится. Например — для создания ДНК нужны нуклеиновые кислоты, для белков — аминокислоты, для мембраны клетки — липиды. И так далее.

Могло ли все это богатство получиться в результате химического преобразования воды и углекислого газа, которого было много в атмосфере древней Земли 4,4 миллиарда лет назад? Само по себе такое преобразование невозможно. Но вот в присутствии катализатора — почему бы нет? И здесь исследователей вдохновила промышленная химия, в которой 80%, то есть подавляющее большинство процессов, — каталитические.

Один из таких наиболее популярных и крупнотоннажных процессов в большой химии — процесс Фишера–Тропша. В этом процессе используются металлические катализаторы для получения углеводородов из окиси углерода и водорода. И возникает вопрос — могли ли на древней Земле найтись такие металлические катализаторы? Да. Большое количество частиц железа скопилось на Земле, благодаря метеоритам и вулканическому пеплу.

Когда исследователи внимательно изучили химический состав железного метеорита Кампо-дель-Сьело, им стало ясно, что его частицы могут служить идеальным катализатором для Фишера–Тропша, в котором сегодня используют катализаторы, содержащие железо и кобальт. Ну а пепла от вулканов на молодой Земле было в избытке.

И тогда немецкие исследователи из Мюнхена решили провести эксперимент (Scientific Reports). Ученые взяли образцы метеоритов, а также железосодержащий вулканический пепел с горы Этна и тщательно измельчили. А потом получившийся порошок поместили в реактор, в котором имитировали атмосферу ранней Земли — много углекислого газа и немного водорода.

От эксперимента к эксперименту меняли условия, соотношения компонентов. И усилия исследователей были вознаграждены. Действительно, в эксперименте начались каталитические реакции и образовались органические соединения — метанол, этанол, ацетальдегид и формальдегид, причем в значительных количествах.

А между прочим, ацетальдегид и формальдегид — это важные строительные блоки для жирных кислот, нуклеиновых оснований, сахаров и аминокислот. Причем результат воспроизводился при разных условиях, и это здорово, потому что мы точно не знаем, какие условия были на молодой Земле.

Все это дало основание ученым сделать вывод — на ранней Земле наверняка протекали каталитические реакции, которые производили органику для жизни, то есть предшественников биологических молекул. И главную роль в этих процессах играл катализатор — частицы железа из метеоритов и вулканического пепла.

Похоже железный век начался не в первом тысячелетии до нашей эры, а 4,4 миллиарда лет назад, когда на Земле только начала зарождаться жизнь.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Конечно, вы помните прекрасную Пушкинскую «Сказку о мертвой царевне и семи богатырях». Злая мачеха решила извести красавицу царевну, дочку царя от первого брака. В результате царевна, откушав ядовитого яблочка, умирает. Богатыри кладут ее в хрустальный гроб и подвешивают в скалах. Но, к счастью, царевну находит ее жених королевич Елисей, разбивает гроб и царевна оживает.

Вот этот момент оживления, момент обратимости смерти очень интересен. Можно ли такой эксперимент повторить в действительности? Вы скажете — да это же все придумки, это же сказка. Да, сказка. Однако на самом деле, если мы присмотримся к миру живого, то поймем, что это всего лишь одна из многочисленных технологий природы.

Она предусмотрена на тот случай, когда животным не хватает еды и наступают холода. В этих условиях животные, например обычные мыши и летучие мыши, уходят в спячку, которую ученые называют оцепенением, или торпором. Это что-то среднее между спячкой и комой.

Во время оцепенения температура тела снижается, сердечный ритм замедляется, все химические процессы в теле сбавляют обороты, метаболизм замирает, так что еда уже не нужна. Животные в этом состоянии не реагируют на внешние раздражители, не чувствуют голода, а просто спят глубоким сном, пережидая тяжелые времена.

Для крошечной колибри, например, оцепенение — это едва ли не единственная возможность пережить ночь! У этой птахи обмен веществ настолько быстрый, что просто не позволяет ей дожить до утра, когда распустятся цветы, накормят птичку нектаром и согреют.

Вот почему колибри впадают в оцепенение каждый день! Жизнь в ней замирает, температура тела падает с 40 градусов до 10. Да и затраты энергии стремятся к нулю, потому что энергию тратить особенно не на что, только на поддержание ослабевших внутренних процессов.

Конечно, ученых во все времена интересовало, почему животные впадают в оцепенение, что там происходит у них в мозгу? Несколько лет назад исследователи из Японии и США получили ответ. Они проводили эксперименты на мышах.

В брюшную полость животным вшили сенсоры, которые фиксировали изменения температуры тела. А затем исследователи стали вводить определенные вещества в разные участки мозга мышей и следили, как меняется температура тела. Если она сильно упадет, значит, переключатель на сон найден.

Таким переключателем, запускающим оцепенение у мышей, оказался гипоталамус. Эта область находится в нижней части головного мозга. Как только вещества добрались до Q-нейронов в гипоталамусе, температура тела мышки стала падать, и животное погрузилось в глубокий сон. В общем — оцепенела.

Спала она 48 часов, а потом стала приходить в себя. Никаких внутренних повреждений и отклонений у мышки не обнаружили. И стало ясно, что это — естественный процесс для мышки, к которому она была готова.

Итак, область в мозге известна. Так, может, пора человека погружать в оцепенение, чтобы он пережил трудные времена? К сожалению, в отличие от мышей, у людей такой способности нет. Но, с другой стороны, память о ней наверняка досталась нам от наших эволюционных предков и зашита где-то в генах. Очень возможно, что, воздействуя на Q-нейроны гипоталамуса, можно будет погрузить человека в спячку, в торпор.

Но любые эксперименты на добровольцах, когда им вводят вещества в определенный участок мозга, на мой взгляд, опасны. К тому же метод инвазивный. А это дополнительные риски.

И вот в журнале Nature Matabolism появилась статья, которая рассказывает о результатах одного вдохновляющего эксперимента. Исследователям впервые в мире удалось погрузить лабораторных животных в оцепенение, не используя шприц и инъекции в мозг.

Оказалось, что достаточно послать ультразвуковые импульсы в преоптическую область гипоталамуса (она регулирует температуру тела и обмен веществ), чтобы температура тела начала снижаться, сердце стало биться медленнее, а метаболические измерения показали, что животные потребляли меньше кислорода.

Если дальнейшие ультразвуковые импульсы в гипоталамус не поступали, то примерно через час температура тела мышей снова начинала повышаться, и через два часа они полностью выздоравливали. Если же импульсы возобновлялись, как только температура тела начинала повышаться, мышь продолжала пребывать в оцепенении. Так мышь продержали в оцепенении сутки. А когда ультразвук отключили, обмен веществ и температура тела постепенно вернулись к норме.

Последующее исследование мозга показало, что нейроны преоптической области гипоталамуса действительно вызывают оцепенение в ответ на ультразвук. Ученые обнаружили, что определенные ионные каналы в нервных клетках, называемые каналами TRPM2, активируются ультразвуком и в результате приводят в действие сигнальную цепь, которая снижает температуру тела и метаболизм.

Вызывать оцепенение ультразвуком — многообещающая идея, ведь ультразвук может беспрепятственно проникать в череп и фокусироваться с точностью до миллиметра на любом участке мозга без использования ионизирующего излучения. Пожалуй, такое безопасное воздействие можно попробовать и на людях. Но ведь у людей нет естественного механизма, позволяющего впадать в оцепенение?!

И тогда исследователи решили испробовать новую технологию на крысах. Казалось бы, невелика разница — мыши или крысы. Только вы биологам так не скажите. Разница большая. Например, крысы, в отличие от мышей, не впадают в оцепенение. Но когда к ним применили ультразвуковую стимуляцию гипоталамуса, температура их тела тоже начала снижаться! Значит, ультразвуковая технология погружения людей в оцепенение может сработать.

А нам это надо? Очень даже надо. Медики считают, что если пациентов, перенесших инсульт, погружать в оцепенение на какое-то время, то шансы на выживание пациентов сильно возрастают. В такой сон могли бы уходить пациенты, которые ждут донорских органов — тысячи жизней были бы спасены. А космические инженеры, мечтающие о полете на Марс, считают, что в оцепенение можно было бы погружать членов экипажа, летящих к красной планете.

До Марса лететь месяцев девять. Представляете, сколько запасов продуктов надо взять на борт корабля, чтобы космонавты не умерли с голоду? Не говоря о прочем. Получится огромный вес. Поэтому у нас пока нет достаточно мощной ракеты, чтобы отправить на Марс хотя бы одного человека.

Первый автоматический аппарат Марс-1 отправил к Марсу Советский Союз в 1962 году. Именно с его помощью мы получили первые данные о космической среде на пути от Земли к Марсу, о ее жесткости и губительности для человека.

Среда крайне опасная, поэтому и сегодня, спустя 60 лет после первого шага в сторону Марса, у человечества пока нет надежного плана, как людям добраться до Марса и ступить на его поверхность. И здесь ультразвуковая стимуляция преоптической области гипоталамуса может в перспективе облегчить полет космонавтов, если удастся погрузить их в оцепенение на несколько месяцев.

Кстати, сказка о спящей красавице — это традиционная европейская сказка. Она известна в интерпретации Шарля Перро и братьев Гримм. Но в ней злая фея погрузила в сон королевскую дочку ровно на 100 лет. Так что это было регулируемое оцепенение. И никакой принц или королевич для пробуждения не требовался. Наш вариант. То, что надо. На всех королевичей и принцев не напасешься.

В общем, сказка — ложь, да в ней намек…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Тогда было принято ходить в гости. У наших тетушки Стаси и дяди Шуры было много друзей в Одессе, так что с гостями проблем не было. И вот у одной из их многочисленных подруг жила дома маленькая обезьянка. Подруга купила ее у одного из матросов, которые привозили из заморских рейдов всякую экзотику — от мохера до зверюшек. И все это по большей части оседало в портовой Одессе.

И вот мы заходим в комнату, по которой как будто смерч прокатился. Тюль висит клочьями, люстра с битыми плафонами скособочена и раскачивается, обои ободраны, и над всем этим парит маленькая обезьянка, размером с большую куклу. Перелетает с люстры на шкаф, со шкафа — на занавески и прекрасно себя чувствует.

Подруга причитала: «Эта гадина жизни не дает, всюду носится, во все сует свой нос и свои маленькие пальчики, все ломает, рвет, пробует на зуб. Тварь любопытная». «А нечего было эту тварь любопытную покупать и в дом тащить», — ругался дядя Шура.

И с тех пор я свято верила в то, что обезьяны по части любопытства дадут фору человеку. Но я ошибалась.

Вообще, с эволюционной точки зрения любопытство — чрезвычайно значимый фактор для выживания. Поэтому так важно внимательно изучать окружающую среду, чтобы в ней не пропасть.

Кто же любопытнее — обезьяна или человек? Выяснить это можно только одним способом — экспериментально. Вот биологи и решили сравнить человеческое и обезьянье любопытство в прямом эксперименте.

В эксперименте участвовали шимпанзе, гориллы, бонобо и орангутаны и дети от трех до пяти лет. Эксперимент выглядел так. Обезьянам и детям предлагали две перевернутые чашки. Одна была прозрачной, вторая — непрозрачной.

Под прозрачной чашкой лежал виноград — для обезьян, и яркая наклейка — для ребенка. А вот что лежало под непрозрачной чашкой — было неизвестно. Исследователи, конечно, знали, но обезьяны и дети — нет.

Выбор между двумя перевернутыми чашками и был мерой любопытства. Если ты выбирал непрозрачную чашку, на содержимое которой не было никаких указаний, под ней вообще могло ничего не быть, то ты явно любопытнее тех, кто выбирает прозрачную чашку, под которой видно угощение.

В первом раунде под непрозрачной чашкой для обезьян лежал виноград, только больше, чем под прозрачной. А для ребенка под непрозрачной чашкой лежала не одна наклейка, а несколько. Дети и обезьяны приняли слепое решение, потом им показали, что же лежит под непрозрачными чашками, и они пошли на второй раунд такого же эксперимента.

Собственно, этот первый обучающий эксперимент уже дал ответ на вопрос, потому что 85% детей выбирали «Таинственную шкатулку», не зная заранее, что скрывается под ней. Среди обезьян только 24% приняли это решение (PLOS One).

Фридрих Энгельс считал, что «Труд создал человека из обезьяны». Полагаю, что теперь мы можем дополнить эту знаменитую формулу — труд и любопытство сделали из обезьяны человека.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Так я оказалась в компании вместе с Джоном Мазером, нобелевским лауреатом по физике (2006 г.). Премию он получил за реликтовое излучение.

Мы быстро нашли общий язык, отчасти потому, что жена Джона Мазера — в прошлом балерина с российскими корнями. Так что было о чем поговорить. Разумеется, заговорили о работе. Выяснилось, что Джон работает надо созданием космического телескопа Джеймс Уэбб.

В этом международном проекте НАСА, в котором участвует 17 стран, Джон был на ведущих ролях. Я, помню, спросила — а зачем нам еще один телескоп в космосе? Разве Хаббла недостаточно? Ведь это же стоит тучу денег?

«Нет, — говорит, недостаточно. — Телескоп Джеймс Уэбб видит гораздо дальше и позволит разглядеть нам события, которые случились в самой ранней Вселенной, вскоре после Большого взрыва. Очень необычный и красивый телескоп. Его зеркало похоже на подсолнух, тебе понравится. Скоро запустим».

Это скоро растянулось на 13 лет. Телескоп Джеймс Уэбб запустили в конце декабря 2021 года. Уже в январе 2022-го он развернул свое 6,5-метровое зеркало на расстоянии 1,5 млн километров от Земли. Это зеркало состоит из 18 правильных шестиугольных пластинок из отполированного бериллия, покрытого золотом для лучшего отражения.

«Химия и жизнь» подробно рассказывала об этом телескопе и его запуске. Действительно, раскрывшееся золотое зеркало оказалось похожим на подсолнух. И мне, действительно, телескоп понравился.

Прошел год, и в научной печати стали появляться результаты, полученные с помощью этого телескопа. О последней такой работе я сейчас расскажу.

Органика в космосе — давно уже не новость. Уксусная кислота, формальдегид, этиловый спирт, мочевина, окись этилена, диметиловый эфир, триптофан, бензол, фуллерены и многие десятки других веществ, содержащих углерод, уже обнаружили в этой черной бездне со звездами.

Вот, например, не так давно нашли в космосе и вовсе неожиданные соединения — полиароматические углеводороды. Это крупные органические молекулы, содержащие два и больше ароматических кольца.

Вы ведь помните из школьного курса, что такое бензол? Ароматический углеводород С₆Н₆, структуру которого в форме шестиугольника открыл Кекуле, — она явилась ему во сне. Кстати, бензол в космосе нашли в 1997 году.

Так вот, в молекулах полиароматических углеводородов таких колец, слипшихся по одной из сторон шестиугольников, больше двух. Типичные представители этого класса соединений — нафталин, антрацен, фенантрен, бензпирен, кекулен.

Все это — вполне земные вещества. Нафталином еще недавно изгоняли моль из шкафов. Правда, с 2008 года его запретили как средство от моли в Европе и в Китае. А у нас в стране запрет наложили на 20 лет раньше. Но если открыть бабушкин сундук, то оттуда наверняка пахнёт стойким нафталиновым запахом.

Кстати, нафталин — очень важное вещество. Его химическую формулу установил не кто-нибудь, а сам знаменитый Майкл Фарадей двести лет назад. А структуру из двух конденсированных бензольных колец предложил Эмиль Эрленмейер в 1866 году. Сегодня его добывают из каменноугольной смолы и используют в большой химии для получения красителей, взрывчатых веществ, инсектицидов и препаратов для медицины.

На Земле полиароматические углеводороды образуются в результате естественных природных процессов — во время лесных пожаров. Это, в сущности, продукт неполного сгорания целлюлозы. Поэтому их находят в пластах каменного, бурого угля и антрацита.

Однако есть не только природные, но и техногенные полиароматические углеводороды. Все они образуются в результате термических процессов, которые происходят при сжигании органического сырья — хоть дров, хоть угля, хоть нефти или бензина, мусора, пищи или табака.

Как видите, самые что ни на есть земные вещества. И вот почти сенсация — эти громоздкие органические молекулы обнаружили в галактике SPT0418-47 на расстоянии более двенадцати миллиардов световых лет! Эта галактика образовалась через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.

То есть это очень ранняя галактика, которую мы увидели с помощью телескопа Джеймса Уэбба. А полиароматику мы рассмотрели благодаря новейшему спектрометру MIRI, установленному на телескопе.

Полициклические ароматические углеводороды обычно оставляют хорошо видимую спектральную линию в диапазоне длин волн 3,3 микрометра. Ее-то и увидели астрофизики в спектрах дальней галактики.  Сигнал, скорее всего, исходил от органических молекул, содержащих не более 100 атомов углерода.

Таким образом, команда впервые обнаружила сложные органические молекулы в межзвездной пыли ранней галактики. Они уже существовали 12 миллиардов лет назад, когда Вселенная пребывала в младенческом возрасте.

А зачем они нужны в космосе? Ученые полагают, что крупные молекулы полиароматических углеводородов могли становиться центром притяжения, зародышами для образования частиц пыли, при конденсации которых образовывались новые звезды. Поэтому их считают родильницами новых звезд.

Есть в этом какая-то улыбка природы, что в древней Вселенной мы откопали родственников нафталина, который на Земле — признак безнадежной древности. И если на Земле эти вещества, содержащиеся в дыму и смоге, играют, скорее, разрушительную для жизни роль, то в дальнем космосе они работают на созидание — на рождение новых звезд.

Однако меня гораздо больше изумляет другое — удивительное сходство структуры зеркала телескопа с ароматическими веществами. Чтобы в этом убедиться, соберите со своим ребенком модель зеркала телескопа.

Вырежьте из желтой бумаги 18 одинаковых правильных шестиугольников. Из 6 фигур сложите круг, прикладывая один шестиугольник к другому по одной из сторон. Получится такой фигурный круг с шестиугольной дыркой посередине. Теперь сложите вокруг этого круга — второй такой же, впритык. На его строительство уйдет 12 фигур. Это и есть зеркало телескопа.

По структуре оно напоминает фрагмент пчелиных сот. И это же — структура гипотетического полиароматического углеводорода. А по частям — и вовсе структура известных веществ. Внутреннее кольцо — это коронен, а внешнее кольцо, в которое вложено внутреннее, — это молекула кекулена.

Так что структура зеркала телескопа как будто несла подсказку астрофизикам — что искать в глубоком космосе. Удивительно!

Впрочем, не менее удивительно, что мы можем даже на расстоянии 12 миллиардов световых лет идентифицировать эти сложные молекулы, которые находим на Земле в дыму и смоге. Но это именно то, для чего и был построен, и работает телескоп Джеймса Уэбба. Он позволяет нам заглянуть в космос на невероятную глубину.

Кажется, огромные расходы, связанные с созданием, запуском и эксплуатацией телескопа, были не зря — мы начинаем чувствовать отдачу. Спасибо Джону Мазеру и его коллегам — отличный инструмент!

…охлаждающий эффект вулканов, выбрасывающих сернистые соединения в верхние слои атмосферы, недооценен в два, а возможно, и в четыре раза в стандартных климатических прогнозах (Geophysical Research Letters)…

…нервные клетки в мозге мыши, которые участвуют в формировании хронического стресса, имеют рецепторы к эстрогену, что объясняет, почему женщины более чувствительны к стрессу, чем мужчины (Nature Neuroscience)….

…колибри с удовольствием пьют подслащенную воду с содержанием алкоголя до 1% по объему, находя ее такой же привлекательной, как обычная сахарная вода (Royal Society Open Science)…

…сверхмассивная черная дыра Sgr A* в центре нашей галактики вышла из состояния покоя 200 лет назад, и тогда ее рентгеновское излучение было в миллион раз больше, чем сегодня (Nature)…

…ДНК может имитировать функции белка, сворачиваясь в сложные трехмерные структуры (Nature)…

…снижение иммунитета у космонавтов во время полета и какое-то время после него связано с отключением в лейкоцитах их крови генов, ответственных за иммунитет (Frontiers in Immunology)…

…перувозид, соединение на растительной основе для лечения сердечной недостаточности, способен предотвращать до 12 важных с медицинской точки зрения вирусов из разных вирусных семейств, включая грипп и SARS-CoV-2 (Acta Pharmaceutica Sinica B.)…

…за последние 40 лет на шельфовых ледниках Антарктики в целом произошли лишь незначительные изменения в скорости поверхностного таяния, местами она даже заметно уменьшилась (Geophysical Research Letters)…

…шансы футболистов на развитие заболеваний мозга связаны не только с количеством сотрясений мозга, но и с общим количеством ударов мяча по голове и их суммарной силой (Nature Communications)…

…с помощью внешнего электрического поля можно контролировать движение дислокаций в монокристаллическом сульфиде цинка (Nature Materials)…

…у пациентов, которых лечат хирурги, проводящие более 10 операций по замене плечевого сустава в год, меньше риск серьезных осложнений и они быстрее идут на поправку, чем пациенты хирургов, делающих меньше операций (The BMJ)…

…пещера в Ла Рош-Котар во Франции содержит самые древние нефигуративные гравюры, выполненные неандертальцами 75 000 лет назад (PLoS ONE)…

…шины автомобилей на дорогах по всему миру ежегодно выбрасывают около 6 млн тонн пыли и мусора, на долю которых приходится до 10% микропластика, попадающего в океаны, и 3-7% твердых частиц в воздухе, которым мы дышим (Science)…

…у бабочек-монархов выше шансы пережить длительные миграции, если у них больше белых пятен на крыльях, возможно, потому, что это дает им аэродинамическое преимущество (PLoS ONE)…

…перовскитовые солнечные элементы достигли мирового рекорда эффективности в 24,35% при активной площади 1 см² (Progress in Photovoltaics)…

…выбросы CO₂ почвенными микробами в атмосферу Земли, составляющими сегодня одну пятую часть атмосферного CO₂, не только увеличатся, но и ускорятся в глобальном масштабе к концу этого столетия (Nature Communications)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Я уже рассказывала о проблеме космического мусора, которого все и больше и больше вращается вокруг Земли, а временами падает на Землю. Физики придумывают удивительные способы, как этот мусор удалить и изничтожить.

Но, как оказалось, у космического мусора есть защитники — археологи. Это они хватают за руки физиков, чтобы те не уничтожили уникальные свидетельства космической эры, артефакты, место которым — в музее.

Археологией космоса сегодня активно занимается небольшая группа ученых из Университета Флиндерса в Аделаиде, Южная Австралия. Ученые подсчитали, что вокруг Земли летает более 6000 тонн металлолома.

Тут есть чем поживиться. Отработавшие свое спутники, включая гигантский Envisat с двухэтажный дом. А еще — шурупы, отвертки, канистры, фрагменты ракет, обтекатели и т. п. И если в этом мусоре покопаться, то можно найти много чего интересного и уникального.

Внимание австралийских археологов привлек маленький американский спутник «Авангард-1» диаметром 16,5 сантиметров и весом почти полтора килограмма.

Вот ему точно место в музее, потому что это настоящий свидетель зарождающейся космической эры. Его запустили в марте 1958 года, в Международный геофизический год.

По сути, это шар с шестью стержнями-антеннами. Аппаратуру спутника питали ртутно-цинковые батареи и дополнительно — солнечные батарея. Это был первый спутник с солнечными элементами. И он уже содержал в начинке полупроводниковые транзисторы, поэтому спутник получился компактным.

Контакт с этим крошечным спутником пропал почти 60 лет назад, но он все еще вращается вокруг Земли. Это, пожалуй, старейший искусственный объект в космосе, который десятки лет подвергался воздействию космического излучения.

И было бы здорово его с орбиты снять, тщательно изучить и посмотреть, что происходит с электроникой, материалами и прочей начинкой спутника при столь длительном воздействии космоса. А потом, разумеется, передать в музей.

А если говорить о длительном влиянии космоса на человека, то его можно оценить не только по спутникам, но и по органическим артефактам — экскрементам астронавтов, которые выбрасывают в космос.

Кстати, на Луне астронавты в свое время оставили 96 мешков с фекалиями — продуктами жизнедеятельности 12 астронавтов, участвовавших в шести миссиях «Аполлона».

Теперь археологи спят и видят, как бы добраться до этих безусловных сокровищ, вернуть их на Землю и тщательно исследовать. Во всяком случае в фекалиях точно удалось бы рассмотреть, как космос влияет на ДНК человека при длительном нахождении в нем.

Космическая археология существует с 1999 года. «В то время никто не воспринимал нас всерьез, — пишет австралийский археолог Элис Горман. — Но мы, космические археологи, завоевали свое место, чтобы быть на равных и с традиционными археологами, и с астрофизиками. То, что легко назвать космическим мусором, на самом деле часть культурного наследия человечества, и мы должны защищать это, иначе оно может быть уничтожено в ближайшее время».

Да, физики объявили войну космическому мусору. Дело в том, что под действием радиации, экстремальных температур, столкновений с себе подобными и метеоритами крупные фрагменты мусора разлетаются на множество мелких осколков. И процесс этот бесконечный.

Эти частицы, несущиеся со скоростями до 27 тысяч километров в час, могут повреждать космические аппараты.

Еще в 1978 году американский астрофизик Дональд Дж. Кесслер разработал модель процессов фрагментации мусора на околоземной орбите и пришел к выводу, что в конечном счете Земля будет окружена облаком мельчайших частиц, что сделает невозможным наши полеты в космос.

Чтобы этого не случилось, физики упорно ищут надежные средства борьбы с космическим мусором. «Но прежде, чем мы уничтожим все без разбора, давайте подумаем о том, что необходимо сохранить. Сохранить в интересах человечества», — призывают космические археологи. И здесь правы все.