Заморозка органов, предки-людоеды и тайна темной материи: новости науки

1:0 в пользу философа

25 лет назад нейробиолог Кристоф Кох и философ Дэвид Чалмерс заключили пари: нейробиолог утверждал, что через четверть века, к 2023 году, ученые раскроют тайну сознания — поймут механизм, с помощью которого нейроны мозга производят наш субъективный опыт. А философ не верил в это. С легкой руки Чалмерса проблема связи мозга и сознания стала зваться философами «Трудной проблемой». Столетиями они бьются над ней, но все равно непонятно:

— что из себя представляет наш субъективный опыт,

— как ощущения вообще могут возникнуть из взаимодействия молекул и электрических импульсов в нейронах,

— зачем нужно сознание, ведь мозг мог бы выполнять свои задачи, работая как компьютер,

— работой каких отделов мозга «производится» сознание.

Спор был про этот последний пункт.

Победил, конечно, философ. 23 июня на ежегодном собрании Ассоциации научных исследований сознания в Нью-Йорке Коху пришлось признать поражение и вручить Чалмерсу ящик хорошего португальского вина.

Спор помогло урегулировать исследование, результаты которого были обнародованы на конференции. Оно проверяло две ведущие теории о нейронной основе сознания — «теорию глобального рабочего пространства» и «теорию интегрированной информации». Шесть независимых лабораторий провели состязательный эксперимент, следуя строгому протоколу. Результаты соответствовали каждой теории лишь частично: стало ясно, что обе теории нуждаются в пересмотре.

А Кох уже говорит, что готов удвоить ставку: он уверен, что в следующие 25 лет нейробиологи все-таки разберутся с сознанием. 

Полтора миллиона лет назад на Земле жили людоеды

Палеоантрополог Бриана Побинер изучала коллекцию окаменелых костей в Национальном музее Кении в Найроби в поисках следов укусов животных. Хоть и считается, что древнейшие люди частенько становились жертвами хищников, но костей с характерными погрызами очень мало, так что, возможно, они не так часто оказывались в роли жертвы. Зато она обнаружила линейные отметины длиной в несколько миллиметров на окаменелости большеберцовой человеческой на вид кости. Такие отметины очень типичны для каменных орудий, когда ими соскабливают мясо с костей животных.

Возраст кости — 1,45 млн лет, а кому она принадлежит, точно пока не установили. Скорее всего, Человеку прямоходящему, жившему тогда уже не только в Африке. Но, может, более примитивному и архаичному виду, Человеку умелому или даже вовсе австралопитеку (у палеоантропологов не хватает аналогичных костей для сравнения).

Это не то чтобы большой сюрприз, но все же на людей того времени привыкли смотреть скорее как на жалких падальщиков и жертв хищников, а это и подобные исследования показывают их другими — охотниками, убийцами и каннибалами. 

«Евклид» полетел искать темную материю

Первого июня космическая компания SpaceX отправила на орбиту здоровенную двухтонную махину — обсерваторию Европейского космического агентства Euklid. Цель «Евклида» — найти наконец темную материю. Это одна из главных загадок физики: по движению галактик и их скоплений астрономы видят, что их масса в пять раз больше, чем масса видимой материи. Но где спрятана вся эта масса, неизвестно. Предполагают, что это масса темной материи, не участвующей в электромагнитных взаимодействиях. То есть она не отражает и не испускает ни света, ни радиоволн, ни других видов электромагнитного излучения. Поэтому наши приборы ее не видят.  

Как же «Евклид» будет ее искать? У него очень широкий угол зрения, который позволяет наблюдать за эффектами гравитационного линзирования — это когда очень массивные объекты притягивают свет. Строя свою трехмерную карту Вселенной, «Евклид» будет фиксировать на ней скопления темной материи, искривляющие проходящие мимо них лучи света свой массой. 

Лететь «Евклиду» неблизко — к коллеге «Джеймсу Уэббу» в точку Лагранжа в 1,5 млн км от Земли (точки Лагранжа — это такие места, где космические аппараты могут оставаться неподвижными одновременно относительно Земли и Солнца). Если все будет хорошо, долетит и заработает к осени.

Исследовательница правды всех обманывала

Профессора Гарвардского университета Франческу Джино, одну из крупнейших специалистов в сфере исследований поведения, известную среди прочего своими исследованиями честности, уличили в фальсификации данных. 

В последнее время не раз обнаруживалось, что многие «открытия» психологов при перепроверке оказываются несостоятельными. Один из главных критериев настоящей науки — воспроизводимость исследований, но психологические эксперименты при попытке воспроизвести их нередко приносят совсем другие результаты, или же обнаруживается, что не учли какие-то важные факторы, повлиявшие на поведение испытуемых, или исследователи невольно подгоняли результаты под любимую гипотезу.

Но тут речь о сознательной фальсификации известного специалиста, поэтому разразился особенно заметный скандал. В июне трое ученых-бихевиористов опубликовали статьи с подробным описанием мошенничества в четырех научных статьях за 10 с лишним лет, соавтором которых была Франческа Джино. Коллеги, воспроизводившие ее исследования, получили совсем другие результаты, а в трех работах нашли явные следы фальсификации данных. Теперь соавторы Джино  отзывают свои подписи с совместных работ, а Гарвард уже отправил ее в «административный отпуск». Проблема больше, чем кажется: ее выводы уже процитировали и использовали в своих исследованиях сотни других ученых.

Например, один из ложных выводов Джино, ставший популярным после ее работы 2012 года, — утверждение, что люди честнее заполняют налоговые документы, если попросить их подтвердить точность ответов в верхней части листа, а не в нижней.

Заморозить до лучших времен

Биоинженеры учатся охлаждать живые ткани, органы и даже целые организмы, а затем возвращать их к жизни. Оказывается, в области криоконсервации в последнее время произошло сразу несколько прорывов после десятилетий застоя. Например, ученые теперь умеют замораживать почки крыс, затем отогревать их, имплантировать живым крысам — и почки работают.

Эта технология может спасти огромное число жизней. Сейчас органы умеют хранить лишь несколько часов, поэтому более 60% донорских сердец и легких не доходят до реципиента, и, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, менее 10% людей, нуждающихся в пересадке органов, действительно ее получают.

Другие криолаборатории успешно замораживают и оживляют кусочки кораллов, личинок мух, эмбрионы рыб. Они освоили щадящие методы охлаждения самых разных объектов от томатов до целой свиной печени до температуры чуть ниже точки замерзания, без образования льда, сохраняя их свежими неделями.

Ученые надеются создать криобанки тканей, таких как кожа, органы и даже конечности. Криоконсервация важна и для многих других областей, от сохранения исчезающих видов до хранения продуктов. В итоге любые органы и ткани станут доступными, появится, по словам одного из лидеров в исследованиях криоконсервации, «Амазон» живых существ». 

Если живую ткань просто заморозить, кристаллы льда пронзают клетки, как ножи, а соли в клеточных жидкостях концентрируются до токсичных уровней в частях тканей, которые замерзают последними. Любой, кто замораживал и размораживал клубнику, видел результат: мягкую, обесцвеченную и потерявшую свежий вкус ягоду.

Поэтому ученые заменяют часть воды криопротекторами — химическими веществами, подобными антифризу в радиаторе автомобиля. Криопротекторы создают из воды вязкую жидкость, препятствующую образованию кристаллов льда. При быстром охлаждении с помощью жидкого азота до температуры –196 °C живой ткани, пропитанной криопротекторами, лед не успевает образоваться: молекулы воды не выстраиваются в кристаллы, получается твердое, гладкое, похожее на стекло вещество.

Свои проблемы создает и нагревание — если ткань нагревается слишком медленно, кристаллы льда могут образоваться при приближении к точке замерзания, а при неравномерном нагреве напряжения, вызванные расширением или сжатием, могут расколоть ткань, как кубик льда, брошенный в стакан с водой.

Журнал Science рассказывает, как все эти проблемы сейчас решаются, разными способами, например, заморозкой под высоким давлением. Начали еще в 1980-е с заморозки мышиных эмбрионов из десятков клеток, потом стали применять заморозку человеческих эмбрионов из сотен клеток и вот наконец добрались до крупных органов.

Нейросеть и гуманоид с дубиной

Пока все в ужасе ждут конца света из-за поумневших чат-ботов, нейросети помогают делать научные открытия. Археологический ИИ, разработанный в японском Университете Ямагата, нашел еще четыре гигантских рисунка в пустыне на знаменитом плато Наска в Перу: гуманоида с дубиной (так его прозвали ученые), пару ног, рыбу и птицу. Как и прочие сотни рисунков на плато, они были сделаны между 400 годом до нашей эры и 650-м нашей эры с неизвестной целью.