Самая страшная катастрофа в истории, сумчатые мыши и секрет молодости: новости науки
Открытия на лунном полюсе
23 августа посадочный модуль Vikram индийской лунной миссии Chandrayaan-3 впервые в истории совершил мягкую посадку в районе Южного полюса Луны, а сейчас исследует полярный реголит (лунный грунт), сейсмическую активность Луны. Вокруг посадочного модуля ездит луноход Pragyan и сканирует лунный грунт лазерным спектрометром в поисках льда и других ценных веществ.
Первые научные данные с Луны уже поступают. Vikram измерил температуру грунта в приполярной области — у него есть зонд с термодатчиками, способный погружаться в реголит на глубину до 10 см.
Лунный день, как и ночь, длится две земных недели. За это время верхние слои почвы успевают раскалиться, так что днем на Луне как на сковороде, на экваторе температура верхнего слоя реголита может подниматься выше +100
℃, а ночью опускаться ниже -100
℃.
Оказалось, в полярных областях в лунный полдень грунт у поверхности тоже намного горячее, чем думали ученые, — около
55 ℃. Но на глубине всего 8 см — уже -10 ℃. Получается, эти сантиметры грунта — отличный изолятор для тепла. И еще получается, что если там есть водный лед, то в каких-то слоях он будет таять, образуя среду с жидкой водой (для этого нужно давление еще больше , чтобы вода сразу не превращалась в пар). А вода при контакте с некоторыми минералами создает условия, пригодные для жизни микроорганизмов.
Луноход тоже кое-что узнал при помощи своего спектрометра. Воду, правда, пока не нашел, зато неожиданно нашел серу, а еще алюминий, железо, кальций, хром, титан, марганец, кремний и кислород.
Как человечество чуть не погибло
Около 930 000 лет назад произошла величайшая катастрофа в истории человечества, о которой мы еще несколько дней назад ничего не знали.
Во всяком случае, так утверждает вышедшая в Science статья с результатами генетического анализа тысяч современных геномов, который показал существование ранее неизвестного «бутылочного горлышка» в истории человечества.
За очень короткий срок число наших предков, участвующих в размножении (а уже были кое-где заселены Европа, Азия и Африка) сократилось со 100 000 до всего лишь 1300 человек — на 99%. То есть речь о нескольких небольших группах в разных частях света, борющихся за существование на грани исчезновения. Эта борьба за выживание вида продолжалась целую вечность — почти 120 000 лет. Лишь 813 000 лет назад вновь начался быстрый рост человечества.
Кризис человечества совпал с серьезным похолоданием на планете, которое называют переходом к среднему плейстоцену, и с существенным хронологическим разрывом в летописи окаменелостей Африки и Евразии: палеоантропологи находят очень мало человеческих останков и орудий в слоях, относящихся к этому периоду.
Как человечество вышло из пике? Возможно, холод подстегнул эволюцию: к концу кризиса из давно уже существующих эректусов, людей прямоходящих, выделяется новый очень прогрессивный вид — человек гейдельбергский, от которого происходят все три разумные популяции людей — сапиенсы, денисовцы и неандертальцы. Важнейшим событием видообразования гейдельбергского человека стало слияние двух хромосом: у современных людей 23 пары хромосом, а у древних Homo было 24. Скачок сделала и культура. Например, люди освоили огонь и стали питаться пищей, приготовленной на огне, получая, таким образом, гораздо больше калорий.
Как бы то ни было, крошечное человечество просуществовало целых 117 000 лет, примерно от 930 000 до 813 000 лет назад. О времени наступления и длительности катастрофы судят, опираясь на метод молекулярных часов: мы знаем скорость накопления мутаций в генах, поэтому можно оценить, как давно разошлись разные группы людей, изучая вариации их генов. Размер популяций в разные периоды влияет на то, сколько изменений в генах накопилось за это время. Если на протяжении 100 000 лет мутации почти не накапливались ни в каких популяциях, значит, в это время жило очень мало людей. Впрочем, на планете тогда жили люди и других видов — прежде всего, первые расселившиеся из Африки эректусы и разные их потомки с небольшим мозгом. Что было в этот период с ними, мы не знаем, но они его тоже пережили, а вымерли позже.
Многие вопросы пока остаются без ответа: где жили эти люди, как они преодолели катастрофические изменения климата, как древняя популяция наших предков так долго вообще могла существовать, оставаясь такой малочисленной.
Про «бутылочное горлышко» в истории людей ученые говорят давно, потому что по сравнению с другими приматами современное человечество имеет поразительно низкое генетическое разнообразие. Но спорят, когда именно случилась эта демографическая катастрофа, а может, их было несколько, то есть были и другие эпохи, в которые человечество проходило через «бутылочное горлышко», хотя и не столь катастрофичное.
Одна из них, как предполагают некоторые ученые, наступила около 1,2 миллиона лет назад, тогда число размножающихся особей в популяции наших предков составляло всего около 18 500. Это тоже связывают с экстремальным похолоданием длиной в несколько десятков тысяч лет — по недавним данным, Европа тогда полностью обезлюдела.
Другая известная теория: человечество (возможно, только внеафриканское) прошло через бутылочное горлышко 75 000 лет назад из-за извержения вулкана Тоба и, как и во всех рассматриваемых случаях, последовавшего за этим экстремального похолодания, когда репродуктивная популяция внеафриканских сапиенсов сократилась до пары тысяч человек.
Сумчатые крохи
Австралийские ученые описали двух ранее неизвестных зверей — самых мелких из всех сумчатых. Это плоскоголовые сумчатые мыши Planigale kendricki и Planigale tealei, первая весом 7 грамм, а вторая всего 4 грамма — самые крошечные млекопитающие Австралии.
Сумчатые мышки — ночные животные, как и положено мышам, но, в отличие от наших мышей, хищники. Они обитают в Пилбаре — засушливом и пустынном регионе на севере штата Западная Австралия.
Два способа вернуть молодость
Один из самых действенных методов омоложения, испытанных на мышах, — временное объединение кровеносных систем старого и молодого животных. Старая мышь начинает на глазах здороветь, улучшаются выносливость и сила мышц, растет любопытство и способность к обучению, нормализуется иммунный ответ и снижаются признаки воспаления в разных частях организма. Несколько лет назад выяснилось, что такой же эффект дают инъекции плазмы крови — это жидкость, из которой состоит кровь, без кровяных клеток, эритроцитов и лимфоцитов. То есть эффект омоложения кроется в каких-то молекулах из плазмы, скорее всего, в белках, обычно служащих сигнальными молекулами для запуска самых разнообразных реакций в клетках.
А сейчас сразу две исследовательские группы — из Университета Калифорнии в Сан-Франциско и Университета Квинсленда в Австралии — одновременно и независимо установили, что это за белок, перепрограммирующий организм мышей на омоложение. Это «тромбоцитарный фактор 4», он вырабатывается тромбоцитами и уже был известен своей способностью помогать свертыванию крови и заживлению ран.
Когда старым животным ввели только PF4, он оказал такое же действие, как и молодая плазма. Затормозились воспалительные процессы, улучшилась нейропластичность и результаты когнитивных тестов. А отключение гена PF4 в их организме дало противоположные результаты. «Мы берем 22-месячных мышей, что эквивалентно человеку в возрасте 70 лет, и PF4 возвращает их к функциональному состоянию примерно как в 30–40 лет», — говорят исследователи.
Исследования группы из Университета Квинсленда подтверждают, что PF4 улучшает когнитивные функции у старых животных, но их главное открытие в другом. Там изучили воздействие упражнений на когнитивные способности и обнаружили, что после тренировки тромбоциты выделяют PF4 в кровоток.
Получается, этот белок — ключевой элемент вроде бы совершенно разных омолаживающих воздействий: переливания пожилым молодой крови и физической активности.
В конце августа вышла и еще одна важная статья про возвращение молодости, пусть пока опять только мышам. Им пересадили ген голого землекопа, ответственный за выработку гиалуроновой кислоты, молекулы которой у землекопа имеют особую, более длинную, чем в нашем организме, форму. Голый землекоп — это такой африканский крот, славящийся тем, что очень долго живет, при этом не старея и не болея раком. Ученые давно подозревали, что длинная гиалуроновая кислота — один из главных факторов, помогающих голым землекопам жить необыкновенно долгой и здоровой жизнью. Оказалось, мыши с геном землекопа и правда дольше жили и меньше болели, особенно раком.
Оба этих метода сулят создание новых омолаживающих лекарств в довольно близкой перспективе.
℃