Тайна первых галактик, нейросеть личинки и китовые войны: новости науки
О чем рассказала нейросеть личинки
В Science вышла статья с реконструкцией мозга насекомого — личинки плодовой мухи. Это сложнейший из созданных на сегодня полных коннектомов — карты нервной системы. Личинку дрозофилы разрезали на крошечные сегменты и с помощью электронной микроскопии нанесли на карту все 3000 нейронов и 0,5 млн синапсов, что нашлись у личинки. Работа заняла 12 лет. Цель исследователей: изучить на этой модели, как работает нервная система в принципе, как мозг управляет поведением.
Как пишут исследователи, «большинство входных и выходных узлов мозга (73%) были постсинаптическими по отношению к учебному центру или пресинаптическими по отношению к дофаминергическим нейронам, которые управляют обучением». Эти нейроны выделяют дофамин — вещество, вызывающее у нас чувство, что все идет хорошо, а при его недостатке возникает чувство неудовлетворенности. То есть нейросеть дрозофилы (как и наша, судя по всему) — это прежде всего самообучающаяся система, а ее обучение направляется дофаминовой подсистемой, поощряющей и закрепляющей удачное поведение и наказывающей за ошибки.
Инструменты нелюдей
В Кении нашли сотни каменных орудий возрастом 2,6-3 млн лет, которые, вероятно, сделали не люди.
Палеоантропологи раскопали большой естественный амфитеатр, заполненный каменными орудиями из кварца и других горных пород. Они сделаны по самой древней и примитивной, олдувайской технологии. Здесь же нашли окаменелые кости двух съеденных бегемотов и других животных со следами разделки каменными орудиями. И два зуба ранних гоминидов — но не из рода людей, а парантропов, или массивных австралопитеков.
До последнего времени парантропов считали тупиковой ветвью эволюции из-за того, что они стали специализироваться на пережевывании травы, клубней и корней, отрастили себе для этого массивные челюсти вместо массивного мозга. Первый обнаруженный череп парантропа получил прозвище Щелкунчик, а изображают парантропов как ископаемый аналог горилл — постоянно жующих вегетарианцев. Тогда как предки людей пошли по пути всеядности и изготовления орудий, потому и выиграли эволюционную гонку.
По новым данным, получается, что парантропы были не прочь закусить бегемотом. И, возможно, были способны убить этого очень свирепого и опасного зверя, хотя прямых указаний на это нет. Кто и как этих бегемотов убил и почему тела не достались хищникам — это отдельные вопросы. Но главное, они были вполне культурными гоминидами, умели и любили делать каменные орудия (если бы не любили, вряд ли изготовили целых три сотни инструментов, найденных на этой стоянке). Хотя можно предложить и альтернативное объяснение: эти орудия изготовили наши предки, они же убили и съели бегемотов, а закусили парантропами. Может и так, но никаких следов первых людей там не нашли.
Если орудия изготовили парантропы, возможно, мы еще узнаем о них немало интересного. Их мозг по массе почти не уступал мозгу первых Homo sapiens, а кисть руки была отлично приспособлена для изготовления инструментов. Почему тогда они вымерли? Вариантов масса, включая весьма экзотические: возможно, например, потому, что предпочитали гаремы моногамии, поэтому постоянно конкурировали и конфликтовали между собой. А ведь основа нашего могущества — способность объединяться.
Еще один интересный вывод из этой статьи: культуры и технологии могут объединять очень разных живых существ, одна и та же олдувайская культура была у двух разных родов гоминид — людей и парантропов.
Попугаи знают, что делают
Не только приматы используют и мастерят инструменты. Исследователи поведения животных накопили немало примеров использования инструментов птицами. Чтобы достать из-под коры личинок, вороны изготавливают из растительных материалов крюкообразные или штыкообразные приспособления, иногда состоящие из нескольких частей, а потом хранят их. Вьюрки убивают клещей в гнездах сигаретными окурками, сычи собирают кал млекопитающих и раскладывают его у своих гнезд, чтобы приманить жуков-навозников, чайки ловят рыбу, бросая в воду найденный на берегу хлеб, семейство цапель в морском аквариуме Майами приманивает рыб украденным у сотрудников кормом. Важно, что это не стереотипное специализированное использование орудий, присущее всем представителям вида, а инновационное и гибкое, придуманное некоторыми птицами в конкретной ситуации.
Умнее всех, конечно, попугаи. По сообщениям этологов, некоторые дикие какаду Гоффина, обитающие в джунглях Индонезии, используют три разных инструмента, чтобы доставать семена из фруктов.
Способность пользоваться наборами инструментов ради желанной цели считалась уникальной для человека. Ведь чтобы подобрать инструменты для достижения промежуточных целей, надо разработать целый план действий. Потом обнаружилось, что наборы инструментов для ловли термитов используют конголезские шимпанзе: сначала короткой и жесткой палкой-перфоратором они пробивают отверстие в термитнике, потом длинной и гибкой палкой-зондом извлекают оттуда термитов.
Но попугаи? Ученые решили проверить в лаборатории, понимают ли пернатые, что делают. Главным призом для птиц был кешью — их любимое лакомство. Вытащить орех из ящика можно было, преодолев два препятствия с помощью двух приспособлений. Сначала короткой острой палочкой нужно было разрезать мембрану — она блокировала доступ к кешью. А потом воткнуть в отверстие длинную розовую пластиковую трубочку, чтобы подцепить орех. Семь из десяти какаду справились с задачей: двое — с первой же попытки, а попугаю Фигаро потребовалась всего 31 секунда.
В следующем эксперименте птицам показали, что иногда первое препятствие отсутствует и протыкать его острой палочкой не нужно. Какаду сразу выбирали тот инструмент, который необходим, — то есть понимали, какой инструмент им был нужен, а не достигали успеха с помощью проб и ошибок. А когда ученые сделали так, что до контейнера с орехами нужно было сначала долететь, а уже потом решать, какие инструменты понадобятся, больше половины какаду приняли решение сразу взять с собой оба инструмента.
Получается, попугаи знают, что делают. После таких новостей фраза «у меня лапки» больше не может считаться оправданием, а эпитет birdbrained (в английском языке — птичьи мозги, у нас — куриные) уже не звучит обидно, а скоро может стать комплиментом.
Первые галактики появились слишком быстро
Пока главный сюрприз, связанный с наблюдениями телескопа «Джеймс Уэбб», уже год проработавшего на орбите, — в том, что астрономы не ожидали увидеть в юной Вселенной столько больших галактик. Недавно появились новые данные: «Джеймс Уэбб» обнаружил шесть массивных галактик, существовавших уже спустя 600 млн лет после Большого взрыва. Самая большая из них сравнима размерами с нашим Млечным Путем, и, возможно, уже в те времена была правильным диском, как и положено столь массивным галактикам. Правда, на снимках ее форму не разглядеть. Строго говоря, это пока кандидаты в галактики, которые могут оказаться, например, сверхгигантскими черными дырами.
А самой древней галактике, попавшей в объектив «Уэбба», целых 13,5 млрд лет, то есть мы видим GLASS-z13 такой, какой она была всего через 300 млн лет после Большого взрыва. Галактика карликовая, неправильной формы и небольшой массы — в миллиард солнечных, — наша в 60 раз больше в диаметре и как минимум в 500 раз тяжелее.
Получается, космос в привычном нам виде сформировался как-то очень быстро, за несколько сотен миллионов лет. Были времена, когда на небе одна за другой вспыхивали миллионы новых звезд.
Полюбоваться, правда, ими было некому: мир состоял из водорода и гелия, а чтоб появились каменные планеты и жизнь на них, первое поколение звезд должно было умереть. Ведь именно во взрывах сверхновых рождаются тяжелые химические элементы, да и на эволюцию жизни 4 млрд лет надо заложить, как показывает наш опыт.
Мордобой вместо песен
Самцы горбатых китов славятся своими вокализациями в период спаривания. Они поют одну и ту же мелодию много раз подряд, чтобы привлечь к себе внимание самки. Особо запоминающиеся песни даже подхватываются мигрирующими популяциями и могут распространяться на расстояние свыше 14 000 км, от Австралии до Южной Америки, становясь глобальными хитами подводного мира.
Вот только в последнее время киты поют все реже. Ученые Университета Квинсленда изучили данные за период с 1997 по 2015 год, и оказалось, что количество певцов среди горбатых значительно снизилось, хотя самих китов стало намного больше. В 1997 году в сутки замечали до 17 самцов, из которых трое пели. А к 2015 году количество наблюдаемых в день самцов выросло до 90, но поющих из них было не больше шести. Исследователи пришли к выводу, что киты стали отказываться от пения в пользу другой тактики — старого доброго мордобоя. В борьбе за самку они толкают и таранят друг друга.
Ученые полагают, что перемены вызваны именно ростом популяции, за эти годы — с 3700 до 27 000 особей. Долгое время китов убивали ради жира и мяса без ограничений, лишь в 1985 году вступил в силу мораторий на коммерческий китобойный промысел. Пока популяция горбатых китов только начинала восстанавливаться, пение было хорошей тактикой для размножения. Но когда множество самцов конкурируют за самку, песня может привлечь внимание конкурентов, сыграв злую шутку с певцом, и начинается драка. В итоге киты предпочитают драться друг с другом без лишнего шума.
Ученые отмечают, что некоторые киты-интеллигенты все еще поют в период спаривания, но делают это только в том случае, если рядом нет потенциальных соперников, а стоит приплыть другим самцам — кит прерывает пение.