Пробуждение косморазведчика и изменчивая мужская хромосома: новости науки
Куда исчезают звезды
Появление новой звезды на небе — большое событие, но следит ли кто-нибудь за исчезновением звезд? Европейские астрономы создали проект VASCO, занимающийся этим с 2017 года. Оказалось, с тех пор около 800 звезд бесследно исчезли.
Но как может исчезнуть звезда? Есть один способ — стать черной дырой. Так поступают очень большие звезды, но перед тем как стать дырой, звезда становится сверхновой — взрывается, да так, что видно даже в соседних галактиках. «Что, если некоторые звезды могут превращаться в черные дыры без взрыва?» — спрашивают астрономы.
В пользу этого предположения говорят недавние наблюдения за системой VFTS 243 в Большом Магеллановом Облаке. Эта система состоит из черной дыры массой в 10 Солнц и звезды — голубого гиганта массой в 25 Солнц. Дыры такой массы возникают только из звезд, но в системе нет следов взрыва сверхновой.
Астрономы предполагают, что черная дыра в системе VFTS 243 образовалась мгновенно, причем выброс энергии в основном пришелся на нейтрино. Даже орбиты этих двух звезд не изменились с момента коллапса одной из них в черную дыру. Звезда просто мгновенно погасла.
Конечно, для окончательных выводов наблюдений недостаточно, нужны новые исследования. Есть, кстати, еще более безумная теория, что, как и в центре любой галактики, черная дыра есть в центре любой звезды. То есть черные дыры — это такой важный структурообразующий элемент мироздания. Если Вселенная пульсирует (это лишь одна из гипотез), то в новой Вселенной галактики начинают формироваться вокруг примордиальных черных дыр, на которые распалась извечная перводыра.
Черные дыры стали жертвой «черной легенды», в которой они бессмысленные прожорливые чудовища. Но вообще-то «черная дыра» — это все меньше соответствующая реальности метафора: какая же она черная, если со сверхгигантскими черными дырами связаны самые яркие события во Вселенной? Черные дыры не просто излучают, но и несут жизнь — сверхгигантская дыра может быть светилом, вокруг которого вращаются сразу тысячи планет.
Мужская хромосома стремительно меняется
Ученые впервые полностью прочитали записи на половых хромосомах человекообразных обезьян — и сравнили их с человеческими. Оказалось, Y-хромосома эволюционировала гораздо быстрее, чем Х-хромосома.
Почти у всех млекопитающих две половые хромосомы (за редким исключением: например, у утконоса их пять). Первая, X-хромосома, есть и у самцов, и у самок. Вторая, Y-хромосома, — только у самцов, а у самок вместо нее запасная копия X-хромосомы. На Y-хромосоме есть ген SRY, который определяет мужской пол и запускает формирование мужского организма, и еще всякие гены, связанные с чисто мужскими достоинствами и недостатками.
Половые хромосомы произошли из обычных около 170 млн лет назад, но оказалось, что с тех пор Х мало изменилась, в основном сохранив содержание и порядок генов исходной пары хромосом, из которой произошли половые. А вот Y менялась стремительно и радикально — и в первую очередь в сторону сокращения, много генов из нее исчезло. У человека Х кодирует 796 белков, а Y только 106 — в 7 раз меньше.
Видимо, это произошло из-за того, что Y-хромосома меньше защищена от мутаций (она у нас одна, и к тому же в популяции втрое меньше Y-хромосом, чем Х-хромосом). Поэтому лучше вовсе избавиться от всех не очень нужных самцам генов и прочих сложностей, чем ходить с кучей поломок.
Но все равно на Y-хромосоме быстро накапливаются мутации. Исследователи обнаружили, что более 90% последовательностей Х-хромосом обезьян совпадают с Х-хромосомой человека — она почти не изменилась за миллионы лет, с тех пор как наши линии разделились (общий предок людей и шимпанзе жил 7 миллионов лет назад). Но лишь 14-27% последовательностей Y-хромосомы человекообразных обезьян совпадают с Y-хромосомой человека. И у самих обезьян Y-хромосомы очень сильно различаются: так, Y-хромосома суматранского орангутанга в два раза длиннее Y-хромосомы гиббона.
«Степень различий между Y-хромосомами удивительна и показывает, что Y-хромосомы эволюционируют очень быстро», — говорят исследователи.
Еще оказалось, что на Y значительно больше разного рода повторов, чем на Х, — из повторяющихся последовательностей состоят от 62% до 66% Х-хромосом и от 75% до 82% Y-хромосом. Предполагают, что это тоже защитная мера — если один из важных генов ломается, на Y есть одна или несколько его копий.
Величайшая катастрофа в предыстории человечества
Около года назад генетики сообщили миру, что нашли в геномах современных людей следы величайшей катастрофы в истории древнего человечества, о которой раньше ничего не было известно. По геномным данным, 930 000 лет назад репродуктивная популяция наших предков вдруг сократилась на 99% — и оставалась такой больше ста тысяч лет. Все это время прачеловечество находилось на грани выживания — наши предки прошли через очень узкое и длинное «бутылочное горлышко». В тот период в размножении участвовали немногим более тысячи человек, хотя до этого — сто тысяч.
Лишь 813 000 лет назад вновь начался быстрый рост народонаселения. Это были уже совсем не те примитивные люди (эректусы), что входили в «горлышко», — их мозг сильно вырос, как и уровень культуры и технологий. На сцене появился человек гейдельбергский, от разновидностей которого, как теперь считается, произошли все по-настоящему разумные популяции людей — и сапиенсы, и неандертальцы, и денисовцы.
В новом исследовании геологи решили проверить выводы генетиков и уточнить сроки возникновения «бутылочного горлышка» по своим данным. Они изучили все данные о стоянках людей в эту эпоху, а еще данные о морских отложениях, которые хранят свидетельства изменений климата в виде изотопов кислорода.
Геологи пришли к выводу, что кризис совпадает по времени с похолоданием на планете, которое называют переходом к среднему плейстоцену: до этого ледниковые периоды длились по 40 000 лет, а с этого момента стали длиться по 100 000 лет, ледяные щиты стали намного толще, а холода — суровей. И это как раз было самое первое стотысячелетнее ледниковье. Получается, умом и культурой — фактически тем, что стали людьми, — мы во многом обязаны борьбе за выживание в климатическом аду.
По данным исследования, переход к среднему плейстоцену был вызван каким-то катастрофическим событием, связанным с резким снижением доли углекислого газа в атмосфере. И в это же время, судя по стоянкам, началась большая миграция части людей из Африки, где стало очень засушливо, в Евразию. Миграцию облегчило сильное понижение уровня океана, значительная часть которого ушла в ледник.
Когда появились цветы
Покрытосеменные, или цветковые, — венец эволюции растений, краеугольный камень большинства наземных экосистем, энергетическая база для существования человечества.
Авторы опубликованного в Nature исследования построили филогенетическое древо почти для 8000 (около 60%) родов покрытосеменных растений, используя стандартизированный набор из 353 ядерных генов. Масштабируя это древо во времени с помощью 200 окаменелостей, палеоботаники обнаружили, что ранняя эволюция цветковых подобна «кембрийскому взрыву» — еще во времена расцвета динозавров, около 150 млн лет назад, в позднем юрском периоде, началось взрывное видообразование и диверсификация цветковых. Уже тогда появились более чем 80% современных отрядов покрытосеменных растений.
Косморазведчики, первопроходцы
«Вояджер-1» вернулся к научной работе.
«Вояджер» в полете уже 47 лет и отлетел от Земли дальше всех объектов, созданных человеком, — на 24 млрд километров. Но тут важней не расстояние, а что он вышел в межзвездное пространство, которое находится за пределами гелиосферы — защитного пузыря, созданного солнечным ветром и магнитным полем Солнца. «Вояджер-1» и «Вояджер-2» — единственные космические аппараты, непосредственно исследующие межзвездное пространство (второй «Вояджер» сейчас в 20 млрд км от Земли).
Аппарат работает так долго благодаря ядерной батарейке, которой хватит еще лет на десять. Но в 2023-м из-за сбоя в работе бортового компьютера данные с приборов «Вояджер-1» перестали поступать. К счастью, теперь все четыре прибора снова присылают на Землю ценнейшую информацию (они регистрируют волны плазмы, магнитные поля и частицы). Познание продолжается.