Опасный астероид, прародина индоевропейцев и тонкая настройка ДНК: новости науки
Астероид с набором деталей для сотворения жизни
NASA объявило, что в грунте с астероида Бенну, который в 2023-м доставила на Землю межпланетная станция OSIRIS-REx, нашли все пять нуклеиновых оснований, которые образуют ДНК и РНК, и 14 из 20 аминокислот, обнаруженных в известных белках (всего в природе встречается около 500 аминокислот, но в состав белков почему-то входят только 20 из них).
Казалось бы, что может быть мертвее астероида? А он перевозит почти полный набор ингредиентов для приготовления «первичного бульона» — ключевых деталей для конструктора, из которого сделаны мы и вся биосфера.
В сопроводительной статье другие исследователи сообщают, что материал из Бенну богат солями, созданными миллиарды лет назад, вероятно, когда водные пруды на родительском астероиде Бенну испарились и оставили после себя корку минералов. Эти соленые пруды, похоже, и были средой, сформировавшей органику, найденную на астероиде. Если бы такой метеорит упал на формирующуюся Землю, эти соли пригодились бы для создания «рассола», из которого состоят океаны и наша внутренняя среда.
Получается, что астероиды, которые до сих пор представлялись бессмысленными глыбами косной материи, несущими только разрушение, представляют из себя аналог семян или модулей для терраформирования, то есть превращения безжизненной планеты в земной рай.
К нам летит метеорит
Иногда космические зонды летают к астероидам, а иногда и сами астероиды прилетают к нам. Специалисты много лет обсуждали, что делать, если мы обнаружим крупный астероид, который может столкнуться с Землей. И добиться им удалось уже немалого: например, они сумели изменить траекторию астероида Диморф весом в 5 млн тонн с помощью врезавшегося в него аппарата DART. Но главное — был создан ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System — «Система последнего оповещения о столкновении астероидов с Землей»). Это роботизированная система астрономического обзора и раннего предупреждения, настроенная на обнаружение небольших околоземных объектов за несколько недель или дней до их столкновения с Землей.
И вот это случилось. Астероид 2024 YR4, обнаруженный одним из телескопов ATLAS под Новый год, по предварительной оценке, может столкнуться с Землей 22 декабря 2032 года с вероятностью 1,5% (точная оценка уже не раз менялась и еще изменится по мере дальнейших наблюдений). Вероятность небольшая, но все же шанс столкновения есть. Согласно расчетам, он должен упасть в районе экватора — в зону возможного удара попадают Индия, Пакистан, Бангладеш, Эфиопия, Судан, Нигерия, Венесуэла, Колумбия и Эквадор. Есть также вероятность столкновения астероида с Луной, которую оценивают сейчас в 0,8%.
Хотя тех, кто надеется на скорый конец света, тут в любом случае порадовать нечем: астероид не очень большой, от 40 до 100 м в диаметре. Но и такой, если совсем неудачно упадет, может уничтожить целый город, вызвав серьезные повреждения от взрыва на расстоянии до 45 км от места столкновения, сообщает Международная сеть предупреждения об астероидах (IAWN ). Пока астероиду выставили троечку по шкале Турина, которая оценивает опасность от нуля (нет риска) до 10 (неизбежное столкновение).
Эта оценка активировала глобальную сеть центров, сосредоточенных на планетарной защите. Астероид соответствует двум условиям, которые запускают деятельность международных групп реагирования на астероиды. Во-первых, его размер, вероятно, больше 50 метров и, во-вторых, вероятность столкнуться с нами в течение следующих 50 лет превышает 1%.
Одна из таких организаций, Консультативная группа по планированию космических миссий (SMPAG), созданная Европейским космическим агентством, занимается разработкой дальнейших шагов. Если риск столкновения останется выше порогового значения в 1%, они дадут рекомендации Организации Объединенных Наций, включая возможность запуска миссии кинетического ударника, подобного тому, который изменил орбиту астероида Диморф. Хватит, например, массы здоровенного Starship — самой тяжелой ракеты из тех, что сейчас есть у человечества. А если этого окажется недостаточно, можно отправить к астероиду ракету с ядерным зарядом: сила взрыва заставит его изменить орбиту. Время на подготовку пока есть.
Гены те же, но настроены по-другому
Какие изменения в ДНК делают человеческий мозг способным породить разум? Что это за важнейшие мутации, фактически превратившие нас из обычных животных в людей? Вообще говоря, у человека и шимпанзе отличаются совсем немного генов, при этом внешность, интеллект, образ жизни, даже физиология отличаются очень сильно. Как так получается?
Ученые из Йельского университета решили изучить ускоренно эволюционирующие участки генома человека (HAR), те, которые сильнее всего отличаются от аналогичных участков у наших ближайших родственников — шимпанзе. Это не участки, кодирующие белки, а регуляторные участки, «переключатели», регулирующие экспрессию генов, настраивающие их работу, включающие и выключающие разные ансамбли генов в разных ситуациях.
Предполагают, что наши удивительные отличия связаны с тем, что HAR контролируют у людей иные гены, чем у шимпанзе, но исследование показало, что даже на этом уровне различия совсем небольшие. Выяснилось, что переключатели HAR влияют на работу одних и тех же генов у людей и шимпанзе, но влияют по-разному. Они тонко настраивают экспрессию генов, общих для людей и шимпанзе, этого оказалось достаточно, чтобы очень сильно влиять на то, как нейроны рождаются, развиваются и взаимодействуют друг с другом.
Исследование посвящено поиску и идентификации генов-мишеней почти для всех HAR (нашли 2963 генов-мишеней для 1590 HAR). Но интересен и сам принцип «тонкой настройки генома» в ходе нашей эволюции, которая, оказывается, в основном шла не путем замены генов или «генетических путей», а путем изменения настроек уже готовых сетей.
Птицы древнее, чем считалось
Знаменитый археоптерикс и другие известные нам первоптицы жили около 150 млн лет назад — в конце юрского периода. Хоть у них и были крылья с перьями, многими чертами они были больше похожи на других динозавров-теропод, чем на современных птиц. Например, зубастой пастью, массивными костями или длинным рептильным хвостом, словно у какой-нибудь ящерицы. А уже у птиц мелового периода — короткий хвост, как и у современных, и заканчивается он особой костью, называемой пигостилем — сросшимися позвонками, поддерживающими рулевые перья.
А недавно в китайской провинции Фуцзянь нашли фрагменты скелета современника археоптерикса не только с крыльями, но и с коротким хвостом с пигостилем — на десятки миллионов лет раньше, чем это стало мейнстримом. Baminornis zhenghensis был поменьше археоптерикса (они по размеру примерно как голубь и ворона), зато, как предполагают ученые, с таким хвостом далеко летал, в отличие от археоптерикса, который летал как фазан, немногим лучше кур.
Получается, археоптерикс еще вчера был самым прогрессивным, а теперь стал отсталым? Видимо, птицы появились раньше, и уже прошли какой-то эволюционный путь, раз у баминорниса к тому времени уже был правильный хвост.
Откуда взялись индоевропейцы
Еще в XVIII веке ученые заметили сходство между европейскими языками и санскритом — и предположили их общее происхождение. Сейчас насчитывают около 400 индоевропейских языков, на них говорит почти половина населения мира. Но их происхождение оставалось загадкой, вокруг которой уже 200 лет продолжаются споры.
Долгое время популярной была «анатолийская гипотеза», утверждавшая, что праиндоевропейский язык распространили первые земледельцы, расселявшиеся по миру из Анатолии (это примерно территория современной Турции). То есть индоевропейские языки вытесняли местные по мере распространения сельскохозяйственной революции, начавшейся около 9000 лет назад. Но в 2015 году две резонансные работы по древней геномике выявили еще одну огромную волну мигрантов, начавшуюся 5500 лет назад. Во многих регионах Европы (восточных и северных) они почти полностью заменили местное население, а в других (западных и южных) — смешались с ним. Это оказались степняки-скотоводы с юга нынешних Украины и России, представители «ямной культуры» (названной так по форме погребений в ямах под курганами), мигрирующие на запряженных повозках.
Последующие работы, показавшие появление степных предков в большинстве мест, где говорят на индоевропейских языках, добавили аргументов в пользу доминирующей теперь в науке «степной гипотезы», утверждающей, что именно ямная культура была ответственна за широкое распространение индоевропейских языков.
Но оставалась проблема: как объяснить анатолийскую ветвь индоевропейской языковой семьи? Самый известный ее представитель — хеттский язык. Генетики не смогли найти ямную родословную у древних хеттов и других анатолийцев.
Чтобы найти эту связь, профессор Гарварда Дэвид Райх, один из самых именитых палеогенетиков в мире, стал искать предков ямников. Райх и его коллеги собрали данные о геномах 428 древних людей — представителей ямной культуры и людей, которые жили до них и вокруг них. Оказалось, люди ямной культуры на 80% произошли от недавно обнаруженной группы CLV, которая жила в регионе между Кавказскими горами и Нижней Волгой. Эта же группа обеспечила по меньшей мере 1/10 часть генов предков жителей Анатолии бронзового века, говорящих на хеттском языке. Команда Райха обнаружила, что ямники появились, когда люди с кавказско-нижневолжским происхождением двинулись на запад около 6000 лет назад и смешались с разнообразной группой охотников-собирателей, живших вдоль северных берегов Черного моря. Примерно в это же время другая группа людей CLV пришла в Анатолию.
Получается, на праиндоевропейском языке говорили люди, жившие в 4000-4400 годы до н. э. в степях между на Кавказом и Нижней Волгой, которые затем перенесли этот язык в Анатолию и причерноморские степи, откуда ямники и их потомки распространили свои гены и индоевропейские языки по всему миру.