Мать всех черных дыр, обелиски во рту и мех под кожей: новости науки

Древнейшая из черных дыр

Пока главный сюрприз, связанный с наблюдениями телескопа «Джеймс Уэбб», в том, что наша Вселенная чересчур быстро созрела. Астрономы не ожидали увидеть в юной Вселенной столько галактик. Напомню, самые ранние небольшие галактики в форме облаков, найденные «Уэббом», появились всего через 300 млн лет после рождения Вселенной, а через 600 млн лет уже были и массивные галактики — вращающиеся диски вроде нашего Млечного Пути.

То есть космос в привычном нам виде сформировался как-то слишком стремительно, за несколько сотен миллионов лет. Это были времена, когда на небе одна за другой вспыхивали миллионы новых звезд. Вот только это не вписывается в современные теории того, с какой скоростью образуются звезды.

А на днях выяснилось, что расхождений модели с наблюдаемыми данными еще больше. Астрономы, работающие с «Уэббом», обнаружили старейшую из сверхмассивных черных дыр, возникшую всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва. «Мать всех черных дыр», по оценкам, была по массе вполне обычной в сравнении с современными сверхмассивными черными дырами, но невероятно прожорливой. Она весила как шесть миллионов Солнц, но чтоб дорасти до такой массы за первые сотни миллионов лет жизни Вселенной, она должна была поглощать по звезде размером с Солнце каждые пять лет, а это в пять раз быстрее, чем позволяют современные теории черных дыр.

Следующая цель команды, опубликовавшей это исследование, — найти «семена черных дыр», из которых они возникли. Как именно появились сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, точно не известно, — возможно, из огромных облаков газа, еще не рассеявшихся по юной Вселенной и не ставших звездами. Эти облака коллапсировали, мгновенно образуя черную сверхдыру, гораздо более массивную, чем та, которая образовалась бы из коллапсирующей звезды.

Обелиски во рту и кишечнике

Анализируя «биологическую темную материю», огромное количество кусков нерасшифрованного кода из генетических последовательностей живых организмов, ученые иногда сталкиваются с невероятными сюрпризами.

Биолог из Стэнфорда Иван Желудев с коллегами открыли новую группу биологических объектов, причем обитающих не где-нибудь, а в нашем кишечнике. Это особый класс разнообразных молекул РНК, колонизировавших микробиомы людей. Они реплицируются, то есть воспроизводят себя, в клетках бактерий и размножаются вместе с ними. Пишут, что эти свободно плавающие куски генетического кода не несут знакомых биологам последовательностей и вообще не имеют структурных сходств ни с какими другими генетическими записями, используемыми живыми существами Земли.

Авторы открытия назвали эти объекты «обелисками», за их вид. Это симметричные палочки, образованные скрученными кольцевыми молекулами РНК, размером всего около 1000 нуклеотидов — очень маленькие в сравнении с вирусами, поэтому их не замечали раньше. Возможно, обелиски — «переходное звено» между молекулами и вирусами, остаток древнего «РНК-мира», с которого, как предполагают, начиналась история жизни на планете.

Желудев и его команда идентифицировали почти 30 000 разных обелисков, которые были обнаружены у 7% кишечных бактерий человека и у половины бактерий из ротовой полости. Оказалось, разные их типы присутствуют в разных частях нашего тела. Удалось выделить и одну из клеток-хозяев — бактерию Streptococcus sanguinis, распространенный микроб ротовой полости человека.

Вообще говоря, среди известных вирусов, заражающих людей, более двухсот обходятся без ДНК, например вирус гриппа или ковида-19. Их код, записанный на молекуле РНК, включает последовательности, кодирующие белки, из которых состоит вирусная оболочка, и белки-ферменты, которые позволяют вирусу копировать свою РНК, оказавшись внутри клетки. Науке известны и более простые вироидные (то есть подобные вирусам) существа. В начале ХХ века фитопатологи столкнулись с вироидами, представляющими собой инфекционную петлю РНК без белковой оболочки вирусов — их геномы вообще не кодировали никаких белков. При этом вироиды могли вредить, например вызывая задержку роста и деформацию картофеля.

Обелиски проще вирусов и сложнее других вироидов. Они содержат коды нового класса белков, которые исследователи назвали облинами. Инструкции по созданию облинов занимают как минимум половину генетического материала обелисков. Поскольку эти белки очень похожи во всех обелисках, исследователи подозревают, что облины могут участвовать в процессе репликации обелисков.

Как влияют обелиски на бактерии, а через них на нас, неизвестно. Зато понятно, что вирусы и вироиды — это целая огромная вселенная, которую мы только начинаем открывать.

Сапиенсы и неандертальцы надолго не расставались

В январе вышло еще одно исследование нашей эволюционной истории, выполненное без участия археологов и палеоантропологов. Его авторы — биоинформатики, сравнивающие геномы (это вообще один из важных научных трендов последнего года). Статистики из Тель-Авивского университета рассчитали, что последний общий предок неандертальцев и сапиенсов жил не 600 000 лет назад, как считалось до сих пор, а гораздо позже, 400 000 лет назад.

Это исследование — часть и другого важного тренда: оно в очередной раз показывает, что сапиенсы и неандертальцы не успели стать разными видами и надолго в изоляции не оставались. Тут можно вспомнить еще одно недавнее исследование тем же методом, показавшее, что сибирские неандертальцы скрещивались с какой-то забредшей на территорию Евразии группой протосапиенсов уже 250 000 лет назад, когда сапиенсы только формировались.

Обмен генами между разными популяциями древних людей шел все время, как и идеями, — и все они более или менее успешно очеловечивались, шли по пути сапиентации, как теперь иногда говорят. Человечество — продукт этого сложного сетевого наследия, своего рода ремикс из самых хитовых генов и идей множества популяций прошлого.

На Марсе полно воды

На Марсе нашли огромные подземные запасы льда вблизи экватора, в регионе Медуза. Новое исследование подозрительных слоев грунта радаром MARSIS с борта орбитального марсианского зонда Mars Express обнаружило залежи водяного льда до 3,7 км толщиной. Пишут, что если этот лед растопить, весь Марс покроется двухметровым слоем воды.

Вот куда делась марсианская вода. Ведь миллиарды лет назад на Марсе были океаны, реки, озера. А теперь только лед. 

На самом деле есть еще довольно большие шапки льда на полюсах и еще кое-какие запасы в кратерах и под землей. Похоже, теперь ясно, где брать воду (а значит, и кислород) для будущих колонистов. Хотя не все так просто — лед в формации Медуза находится под сотнями метров пыли.

Подкожный мех 

Обнаружилось, что у плащеносного броненосца из Аргентины два слоя кожи. Похоже, он такой один среди животных. Вот что нашли в недавнем исследовании у самого маленького из броненосцев под спинным щитом:

«Как бы странно это ни казалось, животное обладает двойным слоем кожи: наружный слой содержит ороговевшие чешуйки, эта мертвая ткань образует утолщенный защитный покров, а под ним внутренний слой, который обильно покрыт тонким белым мехом», — говорит ведущий автор исследования Сесилия Крмпотик.