понедельник, 14 января 2019 г.

Термиты помогают тропическим лесам восстанавливаться после засухи

Международная команда экологов отправилась на остров Борнео для изучения факторов устойчивости тропического леса во время засухи. В ходе широкомасштабного полевого эксперимента ученые проверили гипотезу о влиянии термитов на стрессоустойчивость лесной растительности. Убрав значительную долю термитов на выбранных площадках, они показали, что деятельность термитов способствует сохранению влаги в почве, увеличивает циркуляцию необходимых растениям элементов, а также увеличивает выживаемость проростков растений, в частности лиан. Эта работа демонстрирует, насколько тесно взаимоувязаны в тропической экосистеме даже такие, казалось бы, далекие элементы, как лианы и термиты, и насколько важно сохранять все ее компоненты.
В свежем выпуске журнала Science представлены результаты интересного экологического эксперимента в дождевом тропическом лесу. Он интересен с разных позиций, но главным образом потому, что демонстрирует, что сейчас экологи могут на деле проверять гипотезы и модели, которые прежде были не более чем логичными умозаключениями. В обсуждаемой работе ученые проверяли гипотезу о весомом вкладе термитов в поддержание стабильности почвы тропических лесов, — а мы понимаем, что в случае такой сложной экосистемы можно придумать и логично обосновать очень много разных версий, объясняющих ее устойчивое существование, и «термитная» гипотеза среди них далеко не самая привлекательная.
Над проектом работала международная команда экологов, представляющих научные учреждения Китая, Англии, Австралии, ЮАР, Шотландии и Малайзии. Поставленная изначально научная задача вполне соответствовала запросам времени (отсюда и финансовая поддержка от Британского Совета по окружающей среде): выяснить механизмы восстановления тропических лесов, пострадавших от Эль-Ниньо(термиты были дальним прицелом исследователей).
Эксперимент стартовал на острове Борнео (другое название этого острова — Калимантан) в октябре 2014 года и продолжался до июня 2017 года. На этот период пришлось последнее по времени явление Эль-Ниньо, вызвавшее, в частности, засуху на Борнео. Ученые случайным образом выбрали в лесу четыре контрольные и четыре экспериментальные площадки (квадраты размерами 50×50 м, рис. 2). На экспериментальных площадках уничтожались термиты. В течение двух лет (год длилась засуха, а на следующий год шло восстановление экосистемы) ученые наблюдали, как меняются характеристики почвы на этих участках. Заодно отслеживали разнообразие насекомых и проверяли выживаемость проростков — тоже немаловажные показатели восстановительного потенциала растительности.
Рис. 2. Расположение экспериментальных и контрольных площадок
Рис. 2. Расположение экспериментальных (голубые квадраты) и контрольных (красные квадраты) площадок на участке тропического леса в северо-восточной части острова. На экспериментальных площадках ученые боролись с термитами, в результате чего их активность там снижалась примерно вдвое Схема из сопроводительных материалов к обсуждаемой статье в Science
Любопытно, как экспериментаторы избавляли от термитов лесные делянки, — для тропического леса задача вовсе не тривиальная. Тут пригодились многолетние наработки по борьбе с термитами, известными «вредителями» любой древесины. Во-первых, на экспериментальных участках просто срыли все термитные постройки, во-вторых, расставили рулоны туалетной бумаги (по 16 на каждую площадку), пропитанные особой термитной отравой, в-третьих, разложили отравленные чайные пакетики. Туалетная бумага и чайные пакетики кажутся примитивными и даже не очень научными инструментами, но мы должны понимать, что и эта методика, и выверенная доза подобранного яда, невредного при этом для других насекомых, — результаты долгих исследований, подтвержденных вынужденной практикой. Туалетная бумага, например, — превосходный источник целлюлозы, единственной пищи термитов. Эти меры снизили активность термитов примерно наполовину. Активность термитов, кстати, тоже оценивалась с помощью туалетной бумаги: подсчитывали, сколько (не отравленных) рулонов термиты сгрызут за месяц.
В результате выяснились неожиданные обстоятельства. Во-первых, во время засухи активность термитов заметно возрастала. По предположению ученых, это вызвано удобством прокапывания ходов в более сухой почве по сравнению с влажной и низкой активностью муравьев — основного врага термитов. Так или иначе, в сухое время, стрессовое для других тропических насекомых, термиты себя чувствуют совсем неплохо. Во-вторых, — и это важно — во время засухи параметры почвы на контрольных площадках были существенно лучше по сравнению с площадками, с которых убрали термитов (рис. 3). Количество влаги, объем переработанного опада, циркуляция таких важных минеральных компонентов как азот, кальций, магний, железо — все эти показатели превышали соответствующие характеристики на экспериментальных делянках. Примерно такое же соотношение почвенных параметров сохранялось и на следующий год на этапе восстановления.
Рис. 3. Сравнение некоторых характеристик почв на контрольных и экспериментальных участках
Рис. 3. Сравнение некоторых характеристик почв на контрольных (серые столбики) и экспериментальных участках (белые столбики): А — темпы переработки опада, В — глубина почвенной подстилки (эти параметры, очевидно, скоррелированы), С — увлажненность почвы, D — выживаемость семян (число посаженных проростков, выживших через год). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science
Помимо этого, ученые измерили выживаемость проростков лианы Agelaea borneensis, собранных на контрольных и экспериментальных участках во время засухи (все семена на одной стадии развития и одного размера, их специально собрали и пересадили на опытной базе). Проростки с контрольных участков оказались более живучими: доля выживших контрольных растеньиц через год оказалась выше, чем «бестермитных» экспериментальных. Так что потенциально в присутствии термитов растительность после засухи должна восстанавливаться быстрее.
Таким образом, деятельность термитов обеспечивает дополнительную антистрессовую устойчивость тропической флоре за счет поддержания баланса главных почвенных ингредиентов. Ученые заключают, что в условиях антропогенного воздействия, когда огромные участки тропических лесов преображаются по воле человека, — а это около 50% всей их площади (~10 млн кв. км), — их устойчивость к стрессу снижается, так как уменьшается количество и разнообразие термитов. Так что если мы хотим сохранить тропические леса, то нужно беречь в том числе и термитов.
Источник: L. A. Ashton, H. M. Griffiths, C. L. Parr, T. A. Evans, R. K. Didham, F. Hasan, Y. A. Teh, H. S. Tin, C. S. Vairappan, P. Eggleton. Termites mitigate the effects of drought in tropical rainforest // Science. 2019. DOI: 10.1126/science.aau9565.

пятница, 11 января 2019 г.


Посмотрите на домашнее задание, которому 1800 лет


Домашнее задание школьника из Древнего Египта сохранилось со второго века нашей эры. Слова на этой табличке покажутся знакомыми многим современным детям, пишетLive Science.
Изображение: British Library Board / livescience.com
Древний урок сохранился на деревянной дощечке, покрытой воском. Этот артефакт размером с современный планшет Британская библиотека купила в ​​1892 году, с 1970-х годов ее не экспонировали. В 2019 году в библиотеке пройдет выставка об эволюции письменности, на ней получится увидеть и старинную домашнюю работу.
На восковой табличке - урок греческого языка. На ней написано «Ты должен принимать советы только от мудрых людей» и «Ты не можешь доверять всем своим друзьям». Ученикам нужно было переписать этот текст. В верхней части - пример, написанный учителем, а нижние строки - попытки ученика скопировать предложения.
Этой табличке около 1800 лет. Скорее всего, она принадлежала мальчику из богатой семьи, именно такие дети могли рассчитывать на образование в древнем Египте. Во второй части домашней работы была таблица умножения и упражнения по чтению.
Интересно, что задание не только тренировало навыки письма у детей, но и давало им урок морали. «Пока не было обнаружено древнеегипетское домашнее задание с текстом: "Если бы твои друзья прыгнули в Нил, ты бы тоже это сделал?"» - шутит обозреватель Livescience.

четверг, 10 января 2019 г.

Спят ли зимой белые медведи?
Как это ни удивительно, почти не спят! То есть спят-то они нормально, как и летом (только летом они обычно спят больше). А вот в зимний сон они не впадают. («Спячку» медведей правильнее называть зимним сном; настоящей спячки у медведей нет, так как температура тела их почти не падает, и в любой момент они могут проснуться.) В зимний сон впадают только беременные и выкармливающие новорожденных детенышей самки. Остальные белые медведи если и залегают в берлоги, то ненадолго и не каждый год.
А удивительно это потому, что белый медведь — ближайший родственник бурого медведя. Они произошли от общих предков, которые жили всего 150 тысяч лет назад (для эволюции видов это совсем недавно). Даже в дикой природе эти виды иногда скрещиваются между собой. При этом по своему образу жизни белые медведи резко отличаются от бурых.
Основная пища белых медведей — нерпы. Это такие тюлени. Охотятся на них белые медведи на льду. Они либо выхватывают нерпу лапой из лунки во льду, через которую тюлень дышит, либо подстерегают и хватают нерп, которые вылезли на лед отдыхать. Во многих районах Арктики, где живут белые медведи, к концу лета лед почти полностью тает. Охотиться на тюленей они больше не могут. На суше большинство арктических животных способны убежать от белого медведя, а в море — уплыть от него. Хорошо, если удается найти тушу мертвого кита или моржа на берегу. А если нет — тогда в конце лета и осенью медведи голодают иногда по несколько месяцев. Так что зимой они не спят, а снова начинают охотиться, как только появляется лед.
Но самкам деваться некуда — им приходится залегать в берлоги. Ведь медвежата у белого медведя, как и у других медведей, рождаются маленькими (их масса — меньше килограмма) и слепыми; они покрыты лишь коротким пушком. Обычно самки устраивают берлогу на берегу, иногда в 50 км от берега моря. Как правило, берлогу медведица делает в снежной дюне, но если снега мало, может вырыть и нору в мерзлом грунте. Самка залегает в берлогу как раз тогда, когда тает лед и охотиться становится сложно. Медвежата обычно рождаются в ноябре-январе, а в берлоге остаются до февраля-марта. До рождения медвежат медведица действительно в основном спит, но во время родов просыпается, и после родов спать ей приходится уже меньше. Однако она всё равно до выхода из берлоги находится в состоянии зимнего сна: не ест, не пьет, не писает и не какает.
Как же самка ухитряется накопить питательные вещества для долгого сна и для выкармливания медвежат (а их обычно двое)? Оказывается, спаривание у белых медведей происходит еще весной — в апреле-мае. Сразу после спаривания беременные самки начинают так усиленно питаться, что к осени становятся тяжелее на 200 кг — их масса иногда почти удваивается! При этом развитие зародышей в животе у медведицы весной останавливается на ранней стадии и продолжается только осенью; до этого они находятся в состоянии покоя (называется это по-научному эмбриональная диапауза). Видимо, это позволяет медведицам «подогнать» начало развития эмбрионов ко времени залегания в берлогу; ведь это время сильно зависит от условий в данной местности и даже от погоды в данный год.
Не очень понятно, почему бы так же не наедаться всем белым медведям. Но они почему-то этого не делают.
Интересно, что, видимо, в любое время года при длительном голодании белые медведи как бы «спят на ходу». В их крови резко падает концентрация мочевины, что характерно для остальных видов медведей в период спячки. Медведи умеют использовать мочевину для синтеза аминокислот и белков плазмы (жидкой части) крови. (Концентрация белков в плазме должна быть по возможности постоянной, иначе возникают разнообразные проблемы с транспортом жидкостей и обменом веществ в организме.) Кроме того, чем ниже содержание мочевины, тем меньше нужно выводить ее с мочой, а значит, меньше нужно пить. Хотя вода в виде снега обычно легко доступна в Арктике, пить (а точнее, есть) ее энергетически невыгодно — много энергии теряется на ее согревание.
Если у бурого медведя концентрация мочевины понизилась, он становится вялым, уже не хочет есть и впадает в сон. Но белый медведь при наличии пищи вновь начинает есть и поднимает концентрацию мочевины до нормального уровня.
Интересно, что за период зимнего сна белый медведь как-то ухитряется почти не потерять массы костей и мышц. Обычно у человека и других животных их масса резко снижается при длительной неподвижности, даже когда есть пища; уменьшается масса костей и мышц и у других видов медведей в период сна. А вот у белого медведя расходуется почти один только жир. Выходит, что в каких-то отношениях белые медведи более приспособлены к зимнему сну

пятница, 4 января 2019 г.

Астрофизики предрекли столкновение галактик и гибель Солнечной системы

Астрофизики Даремского и Хельсинкского университетов запустили компьютерную симуляцию движения галактик и пришли к неутешительному выводу: карликовая галактика Большое Магелланово Облако врежется в наш Млечный путь, и такое столкновение Солнечная система почти наверняка не переживет.
Прямо сейчас Большое Магелланово Облако весом 250 миллиардов солнц несется в сторону Млечного пути. Но есть две хорошие новости. Первая — между галактиками 163 тысячи световых лет. Вторая — по прогнозам астрофизиков, Большое Магелланово Облако через некоторое время замедлится.
Если расчеты ученых окажутся верны, столкновение произойдет примерно через два миллиарда лет. Раньше специалисты уже предсказывали печальную судьбу нашему миру, но финал должен был наступить значительно позже — через восемь миллиардов лет, когда галактика Андромеда столкнется с Млечным путем.

четверг, 3 января 2019 г.

25 удивительных научных фактов

Читать полностью: https://42.tut.by/620788

Если верить старинному предсказанию, 2018 был голодным годом. В августе на берегу Эльбы из-за рекордного падения ее уровня обнажились камни с мрачными предсказаниями. В 1616 году кто-то написал там: «Когда ты увидишь меня — плачь». Скорее всего, автор этих слов считал, что если уровень воды снова опустится до уровня камня, надпись поможет людям понять, что приближаются голодные времена.

1 августа 2018 года наступил Всемирный день экологического долга. В этот день количество использованных человеком возобновляемых ресурсов превысило тот объем, который Земля способна воспроизвести за год. После этой даты остаток года мы жили, потребляя ресурсы планеты «в кредит» у будущих поколений.

Зато 2018 год — точно не худший в истории. Абсолютно худшим назвали 536 год нашей эры. Тогда таинственная дымка окутала Европу, Ближний Восток и часть Азии. Темно было и днем, ​​и ночью — и так на протяжении 18 месяцев. А потом начались голод и чума.
Есть доказанная связь между низкой температурой и смертностью. От пониженных температур страдают сердце и кровеносная система, нервная система и респираторные органы. Оптимальная температура для человека — 22,8 градуса Цельсия, именно при таком уровне опасность заболеть становится минимальной.

Вода может оставаться жидкой даже при температурах ниже 0 °C и даже ниже -40 °С. Ученым удалось охладить жидкость до 228 кельвинов, или -45 °С — это новый рекорд для «переохлажденной» воды. Кстати, при давлении 800 атмосфер такая жидкость будет похожа на молоко, так как внутренние процессы не позволят ей пропустить видимый свет.
Пиво в опасности из-за глобального потепления. По прогнозам ученых, изменение климата приведет к уменьшению объемов производства ячменя — основного ингредиента пива. В результате засух, которые повлияют на сельскохозяйственные культуры, потребление алкогольного напитка в мире упадет на 16 процентов.

Курица — самая «популярная» птица на Земле. Сейчас на планете около 23 миллиардов бройлеров, их общая масса больше, чем у всех остальных птиц, вместе взятых. Если современная цивилизация вдруг исчезнет, следующая доминирующая форма жизни проведет раскопки наших свалок и найдет там огромное количество куриных костей

Существует научно доказанный способ идеально нареза.ть картошку для запекания «по-деревенски». Британские студенты потратили немало времени, чтобы рассчитать все параметры клубня. Итак, официально: карторфелину надо резать на четыре части под углом в 30 градусов. Так площадь поверхности будет максимальной, а значит, хрустящей корочки получится больше всего.

Собаки действительно понимают человеческую речь. Правда, их мозг работает совсем не так, как наш. Собаки очень хотят понять хозяев, поэтому крайне активно реагируют на незнакомые слова. Люди же в первую очередь реагируют на знакомые слова, а тарабарщину игнорируют.
Большинство животных в процессе одомашнивания уменьшается в размере. Например, средняя собака примерно на четверть меньше своего дикого предка — волка. С кошками все иначе: за последние две тысячи лет они становились только крупнее и «выросли» аж на 16%.

Существует рыба с лезвиями на «лице». Она называется бородавчатка. С двух сторон ее головы прямо под глазами есть острый шип — «слезная сабля». При приближении опасности он угрожающе выдвигается наружу. Такой механизм стал возможен из-за особого строения костей и мышц рыбы. Кстати, яд в их спинном плавнике является одним из самых сильнодействующих в мире — еще одна причина не связываться с бородавчатками.

В Австралии птицы специально устраивают лесные пожары. Три вида коршунов и соколов намеренно хватают клювами или лапами горящие ветки и роняют их в сухих местах. Убегающие и погибшие животные становятся легкой добычей для коварных хищников.

Как птицы ориентируются в далеких путешествиях без навигатора? В том числе благодаря тому, что они могут видеть магнитные поля. Недавно выяснилось, что они делают это благодаря особым белкам в глазах.

В подземной части биосферы Земли находится огромное количество живых организмов — гораздо больше, чем считалось ранее. Глубинная биосфера Земли охватывает около 2,3 миллиарда кубических километров — это примерно вдвое больше всех океанов Земли. По новым данным, эта биосфера содержит около 70% всех бактерий и архей на планете.
Вомбаты — единственные животные в мире, экскременты которых имеют форму куба. Они всегда получаются такими из-за особенностей пищеварительного тракта. Вомбаты раскладывают кубики вокруг своего жилища, чтобы обозначить территорию и привлечь партнеров.

Большинство муравьев — 
бездельники. Ученые обнаружили, что 30 процентов муравьев выполняют 70 процентов работы по рытью подземных ходов. Если больше муравьев начинают работать одновременно, то образуются пробки, и их производительность снижается. Нужно ли применять этот урок на работе — решать вам (и вашему руководству)

Африканский континент выглядит неподвижным, но в действительности уже много лет раскалывается на две части. В будущем Африканская плита расколется на две неравные части: большую Нубийскую и маленькую Сомалийскую плиту. Граница пройдет через Эфиопию, Кению и Танзанию.

Люди могут буквально передавать 
мысли из одного мозга в другой. Американские исследователи устроили самый странный тетрис в истории: игровую ситуацию видели два человека-«передатчика», а поворотами фигуры управлял третий — «приемник». Сеть из трех мозгов, объединенных между собой, достигла точности в 85%.

В средневековой эпидемии чумы в Европе принято обвинять крыс. Однако, возможно, реальными переносчиками болезни были человеческие паразиты — блохи и платяные вши.

Грызуны под названием «голые землекопы» могут похвастаться не только примечательным названием, но и множеством сверхспособностей. Они редко болеют раком, устойчивы к некоторым видам боли и могут прожить до 18 минут без кислорода. А еще они, похоже, вообще не стареют. Если вы взрослый голый землекоп, ваши шансы умереть не возрастают со временем — и это крайне редкое явление.

Египтянам удалось точно выровнять основания пирамид по сторонам света задолго до изобретения компаса. Скорее всего, для расчетов архитекторы использовали момент осеннего равноденствия, вертикальный стержень — в этот день конец его тени движется точно с запада на восток.

103 укорость у песндара в минуту — идеальный темп для непрямого массажа сердца. Именно такая си Macarena испанской группы Los del Río. Поэтому напевать ее во время реанимационных действий — не такая плохая идея, как сразу может показаться.

 Пластиковые пакеты есть вообще везде. Полиэтиленовый мусор находят даже во время глубоководных экспедиций. Пакет-рекордсмен обнаружили в Марианском желобе на глубине 10 898 метров. Кто его туда принес и что в него было упаковано — пока неизвестно. 

Солнечную электростанцию за 170 млн долларов строят на «чернобыльских землях»
В Чериковском районе Могилевской области ведется строительство крупнейшей в Беларуси фотоэлектростанции (ФЭС). Информация об этом размещена на сайтекомпании «Белзарубежстрой», которая выполняет строительные и монтажные работы.
Ближняя Речица — так раньше называлась деревня в Чериковском районе. Сейчас деревни нет, есть одноименное урочище в зоне отселения, последовавшего за катастрофой на Чернобыльской АЭС. Но уже в следующем году топографы снова нанесут на карты страны Ближнюю Речицу. Здесь строится Чериковская ФЭС, крупнейшая в Беларуси и СНГ, говорится в сообщении генподрядчика.
Мощность солнечной электростанции составит более 100 МВт. Она разместится на площади 220 га.
Работы в Чериковском районе начались в конце октября, на объекте трудятся около 120 человек и около 30 единиц строительной техники. Как сообщили в управлении строительства энергетических объектов ЗАО «Белзарубежстрой», «на конец декабря подготовительные и земляные работы проведены на 100 га, установлено конструкций для более чем 800 монтажных систем под фотоэлектрические модули».
Проект финансируется компанией «Камелиасайд Лимитед» — дочерним предприятием британских Altostarta и United Green Group, которая специализируется на венчурных инвестициях в возобновляемую энергетику
Общая сумма инвестиций составит более 170 млн долларов. Источники финансирования — собственные средства и кредитные ресурсы международных финансовых институтов.
Поставка оборудования и инжиниринг осуществляется китайской компанией Power China Guizhou Engineering на условиях «под ключ».
Немецкая компания Ecap выступит техническим координатором проекта в Чериковском районе, а также займется обслуживанием ФЭС после завершения строительства. Планируется, что станция будет введена в апреле-мае 2019 года.
Строительство ФЭС нацелено на развитие экологически чистой солнечной энергетики в Беларуси, диверсификацию источников электроэнергии, сокращение операционных и транспортных расходов в связи с обеспечением электроэнергией близлежащих населенных пунктов. Ожидается, что проект поспособствует экономии валютных ресурсов за счет некоторого сокращения импорта нефти и газа. Объект также послужит использованию территорий, подвергшиеся радиационному воздействию в результате чернобыльской катастрофы, говорится в сообщении «Белзарубежстроя».
Полученная альтернативная электроэнергия будет закупаться гособъединением «Белэнерго» и поставляться в энергосистему Беларуси.
Год назад глава МИД Беларуси Владимир Макей встречался с директором ирландской компании «Пьюа Энерджи» Торстеном Меркелем и обсуждал перспективы развития возобновляемых источников энергии в Беларуси, в частности строительство солнечной электростанции в Могилевской области. До этого ирландский инвестор реализовал в Беларуси ряд проектов в области альтернативной энергетики.
Читать полностью: https://news.tut.by/economics/621281.html

Читать полностью: https://news.tut.by/economics/621281.html

Читать полностью: https://news.tut.by/economics/621281.html

Иммунная система кораллов работает против них

Изменение климата и загрязнение окружающей среды приводит к тому, что под угрозой вымирания находится многие виды живых существ и даже целые экосистемы, в частности, — коралловые рифы. За последние 30 лет вымерло около половины всех кораллов, а к 2050 году, по некоторым оценкам, более 90% коралловых рифов исчезнут с лица Земли. В этом процессе задействовано множество факторов, и ученые пока не знают, как это происходит и как с этим бороться. Недавно в журналах издательского дома Nature были опубликованы две статьи, посвященные иммунитету кораллов. В одной из них рассказывается о секвенировании генома мадрепорового коралла Pocillopora damicornis, среди генов которого идентифицированы и гены, отвечающие за иммунитет. Это позволило найти иммунные гены и у нескольких других кораллов, чьи геномы были секвенированы ранее. Во второй статье предложена теория, объясняющая обесцвечивание и последующую гибель кораллов тем, что их иммунная система слишком активно реагирует на поврежденные клетки симбиотических водорослей, которые необходимы кораллам для нормальной жизни. Это, возможно, откроет новые возможности для сохранения коралловых рифов.
Одна из важных задач, стоящих сейчас перед биологами, — разобраться в том, как и когда появилась иммунная система, а также — какими путями шло ее постепенное усложнение и совершенствование. Все-таки, несмотря на то, что люди болеют довольно часто, нельзя не признать, что наш иммунитет — это довольно эффективная защита от бесчисленных внешних патогенов и «внутренних» проблем. Ответы на эти вопросы важны и для уточнения общих представлений об эволюции жизни на Земле, и для практического применения в медицине: часто бывает, что расшифровка какого-нибудь механизма взаимодействия иммунных клеток между собой или с антигенамиоткрывает новые возможности для лечения серьезных заболеваний (см., например,В иммунной системе человека найден аналог химического синапса, «Элементы», 03.08.2017).
Поэтому вполне объяснимо, что довольно много работ по молекулярной биологии и биоинформатике посвящено исследованию иммунной системы беспозвоночных. Ее наличие у представителей разных типов животных, которые объединяют в эту группу, известно уже довольно давно (см.: Раскрыта тайна иммунной системы насекомых, «Элементы», 27.06.2006, Брачная песня дрозофилы запускает экспрессию генов иммунной защиты, «Элементы», 14.03.2012). Иммунная система беспозвоночных — неспецифическая, то есть не способна (в отличие от иммунной системы позвоночных) формировать специфические антитела к конкретному инфекционному агенту. Она представлена особыми белками-рецепторами, которые могут распознавать некоторые чужеродные агенты и запускают клеточные сигнальные каскады, приводящие к их разрушению. Однако до сих пор мы полностью не знали, из чего состоит иммунная система даже у таких относительно просто устроенных и хорошо изученных организмов, как кораллы.
С развитием генетических методов и постоянным увеличением числа видов, геном которых уже секвенирован, задача поиска генов, ответственных за работу какой-либо системы организма, постепенно упрощается: можно отсеквенировать геном интересующего животного (если это еще не сделано) и попытаться с помощью методов биоинформатики найти в нем гены, кодирующие белки, которые могут участвовать в работе этой системы, или поискать аналоги таких генов у близкородственных организмов.
В недавней статье, вышедшей в журнале Scientific Reports, заявлено о секвенировании и аннотировании (то есть определении всех генов и предсказании их функции, см. DNA annotation) генома одного из самых распространенных кораллов — Pocillopora damicornis (рис. 1).
Геномы некоторых видов кораллов были отсеквенированы и ранее, однакоP. Damicornis относится к отряду мадреподовых кораллов (Scleractinia) — самому обширному среди всех кораллов, а кораллы, исследованные до этого — к другим отрядам класса Anthozoa (в которые объединены все коралловые полипы). Удивительно, но только у P. damicornis в геноме нашлись гены, похожие на гены иммунной системы других беспозвоночных: были определены гены, связанные с защитой против вирусов, гены, задействованные в работе сигнального пути NF-κB, задействованного в работе неспецифического иммунитета, факторы, связанные с рецепторами некроза опухоли, которые участвуют в развитии воспаления и многих других иммунных процессах. Нашлись и гены, белковые продукты которых участвуют в иммунных процессах, по-видимому, уникальных для кораллов. Однако понять, что же это за механизмы и как они работают, пока не удалось.
С учетом найденных иммунных генов P. damicornis, исследователи обратились к уже секвенированным геномам других кораллов в поисках генов, имеющих отношение к иммунной системе. Дело в том, что гены иммунитета у других кораллов раньше не удавалось выявить из-за того, что они слишком сильно отличались от известных генов беспозвоночных из других групп. Так что коралл P. damicornis выступил своего рода «мостиком», который удалось перекинуть между кораллами и другими таксонами беспозвоночных, и помог «выловить» некоторые гены иммунитета у других видов кораллов. Действительно, поиски увенчались успехом: например, у коралла Acropora digitifera нашлись белки, сходные с NOD-подобными рецепторами — белками, играющими важнейшую роль в распознавании патогенов и активации неспецифического иммунного ответа. Так или иначе связанные с иммунной системой гены удалось выявить и у остальных кораллов с известными последовательностями геномов.
У работы по изучению иммунитета кораллов есть и еще один важный аспект. Во второй половине XX века коралловые рифы гибнут и разрушаются ускоряющимися темпами. Так или иначе страдает большинство рифов (порядка 19% за последние десятилетия вымерли, а более 60% из оставшихся находятся в крайне уязвимом состоянии). Даже Большой барьерный риф здесь, к сожалению, не исключение (понекоторым оценкам его судьба уже предрешена: к середине XXI века он тоже вымрет). Важно понимать, что рифы — это совершенно особая экосистема, в которой сосуществуют разнообразные водоросли, беспозвоночные и позвоночные животные (занимая суммарно меньше 1% площади Мирового океана, кораллы служат домом для 25% всех морских видов), и их исчезновение станет настоящей катастрофой.
К основным негативным факторам, влияющим на кораллы, относят общее потепление воды в тропических регионах, снижение содержания кислорода в воде (вызванное ростом численности зоопланктона из-за перевылова рыбы), заиливание и загрязнение воды химикатами и т. д. Такая чувствительность, особенно к температуре, связана с важнейшей особенностью кораллов: в их телах обитает колоссальное количество симбиотических водорослей зооксантелл (рис. 2). Кораллы дают водорослям надежное убежище и углекислый газ, необходимый для фотосинтеза. В свою очередь, водоросли обеспечивают своих хозяев кислородом и питательными веществами, которые выделяют в ходе фотосинтеза, а также помогают кораллам выводить отходы жизнедеятельности.
Рис. 2. Зеленовато-желтые клетки водорослей в коралловых полипах
Рис. 2. Зеленовато-желтые клетки водорослей в коралловых полипах. Фото с сайтаschaechter.asmblog.org
Именно эти водоросли, населяющие ткани кораллов, так чувствительны к температуре и другим параметрам океанической воды. Повышение температуры снижает эффективность фотосинтеза, причем порой до такой степени, что клетки водорослей погибают. Их гибель вызывает обесцвечивание кораллов (см. Coral bleaching): коралловые полипы теряют большую часть живущих в них водорослей, которые и придают полипам цвет (рис. 3, см. новость Кораллы обесцвечиваются из-за утраты взаимопонимания, «Элементы», 29.01.2009). Обесцвеченные кораллы могут некоторое время жить, но без помощи водорослей полипы слабеют и становятся практически беззащитными. В принципе, обесцвеченный коралл может восстановиться, но это очень сложный, медленный и непредсказуемый процесс, который может происходить лишь при оптимальных для жизнедеятельности коралла условиях (Погибшие коралловые рифы постепенно восстанавливаются, «Элементы», 11.02.2015).
Рис. 3. Обесцвечивание кораллов
Рис. 3. Обесцвечивание кораллов. Фото с сайта vox.com
Некоторое время назад в журнале Communications Biology вышла статья, в которой предлагается детальное объяснение механизма обесцвечивания кораллов. Ее автор, Кэролайн Палмер (Caroline V. Palmer) из Плимутского университета (Англия), описывает теорию, согласно которой это происходит из-за реакции иммунной системы кораллов.
Почему кораллы так спокойно относятся к разнообразным одноклеточным организмам, обитающих в их тканях, хотя имеют развитую иммунную систему? По-видимому, эту особенность можно рассматривать как аналогичную тому, что иммунитет высших животных и растений не реагирует на митохондрии и пластиды в их клетках. Похоже, у кораллов имеется какая-то особая система, контролирующая численность симбионтов в тканях. Более того, она, вероятно, регулирует их отношения друг с другом, уничтожает нефункциональные клетки водорослей и активирует образование новых при особых условиях. Увы, что это за система и как она работает, пока еще доподлинно неизвестно.
Среди белков иммунной системы у кораллов, геномы которых секвенированы на сегодняшний день, имеются различные рецепторы, распознающие характерные для патогенов мотивы: Toll-подобные рецепторы, рецепторы Toll/интерлейкин-1 и лектины. Они распознают так называемые молекулярные паттерны, ассоциированные с микробами (Microbe Associated Molecular Patterns, MAMPs) и активируют сигнальные пути, которые запускают иммунный ответ. Кроме того, существуют особые молекулярные сигналы, свидетельствующие о повреждениях самого организма, — так называемые DAMPs (англ. Damage Associated Molecular Patterns). DAMPs чаще всего представляют собой обрывки клеток и тканей, образовавшиеся в результате инфекции, физического воздействия и других неблагоприятных факторов. Они распознаются иммунной системой как тревожный сигнал, так как несут молекулы или их фрагменты, которые отсутствуют на поверхности нормальных, неповрежденных тканей.
Решение о запуске иммунного ответа принимается в зависимости от баланса этих типов молекул внутри коралла. Кроме того, благодаря тому, что для запуска иммунного ответа у кораллов нужны и DAMPs, и MAMPs, в нормальных условиях одноклеточные сожители иммунного ответа у коралла не вызывают: у них есть MAMPs, но DAMPs они не образуют. Но если в результате физического воздействия клетки симбионтов разрушаются, то есть образуются DAMPs в придачу к MAMPs, коралл решает, что в него вторгся патоген, и запускает иммунный ответ против своих же друзей. Иногда в результате такой реакции коралл избавляется от всех своих эндосимбионтов, в том числе фотосинтетических водорослей, — так и происходит обесцвечивание кораллов.
Таким образом, хотя обесцвечивание часто рассматривают как выражающийся в вымирании клеток эндосимбионтов ответ на стрессовые воздействия (например, слишком высокой температуры воды), эта реакция, скорее всего, связана с работой иммунной системы. Если это действительно так, то помочь остановить вымирание кораллов может изучение механизмов работы их иммунной системы.
Источники:
1) R. Cunning, R. A. Bay, P. Gillette, A. C. Baker & N. Traylor-Knowles. Comparative analysis of the Pocillopora damicornis genome highlights role of immune system in coral evolution // Scientific Reports. 2018. DOI: 10.1038/s41598-018-34459-8.
2) Caroline V. Palmer. Immunity and the coral crisis // Communications Biology. 2018. DOI: 10.1038/s42003-018-0097-4.
Космический аппарат «Чанъэ-4» совершил успешную посадку на обратной стороне Луны. Об этом сообщило Центральное телевидение Китая, пишет ТАСС.
«Сегодня утром в 10.26 по местному времени (05.26 в Минске) „Чанъэ-4“ успешно сел на обратную сторону Луны», — говорится в сообщении.
«Сегодня утром в 10.26 по местному времени (05.26 в Минске) „Чанъэ-4“ успешно сел на обратную сторону Луны», — говорится в сообщении.
Как выглядит обратная сторона Луны? Китайский зонд «Чанъэ-4» даст вам ответ.
Он приземлился на ранее невидимой стороне Луны 3 января
Как передает телевидение, координаты места посадки аппарата — 177,6 градуса восточной долготы, 45,5 градуса южной широты, что достаточно близко к предварительно установленному месту. «Чанъэ-4» произвел первую в историю мягкую посадку на обратной стороне Луны, — говорится в репортаже. — Это позволило установить связь между Землей и ее естественным спутником, а также открыть новую главу в исследовании Луны».
Лунный аппарат «Чанъэ-4» был успешно запущен с космодрома Сичан в юго-западной китайской провинции Сычуань 8 декабря. Основная задача проекта «Чанъэ-4», состоящего из автоматического посадочного модуля и лунохода, заключается в исследовании малоизученной обратной стороны естественного спутника Земли.
Связь аппарата с Землей идет с помощью спутника-ретранслятора «Цюэцяо» — первого в истории космического аппарата, приступившего к работе на гало-орбите в точке Лагранжа L2 на обратной стороне Луны. В этой локации спутник способен долгое время сохранять устойчивую позицию относительно Солнца и нашей планеты.
Читать полностью: https://42.tut.by/621337

Читать полностью: https://42.tut.by/621337

среда, 2 января 2019 г.

Транзит Меркурия и Юпитер на сцене

Одним из самых интересных астрономических событий 2019 года станет транзит Меркурия по диску Солнца, который произойдет 11 ноября.
«Планета Меркурий будет проходить между Землей и Солнцем и при этом будет видна для наблюдателей с Земли. Это достаточно редкое событие. В следующий раз оно произойдет через 13 лет, в 2032 году», - уточнил Олег Кашин, специалист Большого новосибирского планетария, член совета Новосибирского астрономического общества.
Прохождение Меркурия (маленькое черное пятно ниже и чуть правее центра) по диску Солнца 8 ноября 2006 года. Фото: wikipedia.org
Другой интересной для наблюдения планетой в 2019 году станет Юпитер, наилучшие условия сложатся к 10 июня. К этому дню планета станет одним из самых ярких объектов нашего неба, а в телескоп будет выглядеть заметно крупнее, чем обычно.
«Произойдет явление, которое называется противостоянием, - наша планета и Юпитер окажутся практически на одной линии, по одну сторону от Солнца, и Земля окажется расположена на пути потока отраженного от Юпитера солнечного света. По этой причине он будет выглядеть самым ярким в году, а из-за минимального расстояния между нами - еще и самым крупным за весь год при наблюдении в телескоп», - объяснил Кашин.
Юпитер - крупная планета, которую хорошо видно невооруженным глазом. В момент противостояния по своей яркости он будет соперничать с Венерой - самой узнаваемой планетой на звездном небе. Ее саму в 2019 году лучше всего будет видно зимой и в начале весны, наилучшие условия для наблюдения сложатся к 6 января.
24 августа можно будет наблюдать соединение Венеры и Марса - они окажутся рядом на маленьком участке небесной сферы, диск Луны мог бы закрыть их обоих. Различить эти планеты, по словам специалиста планетария, несложно: Венера светится белым светом, Марс - желтоватым.
2 февраля произойдет единственное за год покрытие Сатурна Луной. Другая возможность рассмотреть эту планету появится 9 июля, в день противостояния - Сатурн станет таким ярким, что будет хорошо виден невооруженным глазом, а в телескоп получится даже рассмотреть его кольца и спутник Титан.

Затмения

Единственное за год полное солнечное затмение произойдет 2 июля и будет видно только жителям Южной и Центральной Америки. Кольцеобразное затмение 26 декабря хорошо наблюдать, находясь в Африке, Азии или Австралии. 21 января получится увидеть полное лунное затмение, а полгода спустя, в ночь с 16 на 17 июля, будет наблюдаться частное затмение луны в разных его фазах.
Изображение использовано в качестве иллюстрации. Фото: omeo Durscher / NASA / Goddard Space Flight Center

Метеорные потоки

«Календари на 2019 год называют многообещающим метеорный поток из созвездия Дракона (Дракониды). Его максимум выпадает на 9 октября. Будем ждать - вероятно, есть основания для того, чтобы этот поток выделить среди остальных», - отметил Кашин.
Кроме Драконид ценители метеоров смогут посчитать Ориониды (максимум - 21 октября), Леониды (максимум - 17 ноября) и традиционно богатые по числу болидов Персеиды (максимум - 13 августа).
Изображение использовано в качестве иллюстрации. Фото: Иван Яриванович, TUT.BY
Предсказать интенсивность метеорного потока крайне сложно, прогнозы часто не оправдываются. Но количество - больше для профессионалов, любителей обычно впечатляет само зрелище летящего болида.
«Люди удивляются: как же можно видеть такой маленький камешек, размером с ноготь, светящимся на расстоянии 100−200 и более километров? Дело в том, что маленькое каменное тело, влетевшее в верхние слои атмосферы, так сильно накаляется, что ионизирует атомы атмосферы на своем пути, заставляя их светиться. За счет большой разряженности атмосферы на высотах 80−100 километров этот маленький камешек способен создать вокруг себя целую трубу светящейся плазмы в диаметре до 100 метров и более. Поэтому мы и видим пролет маленьких частичек на больших расстояниях, называя это явление метеором», - объяснил специалист планетария.

Как вести наблюдение

Что, где и когда наблюдать, можно подсмотреть с помощью специальных компьютерных программ. Олег Кашин привел в качестве примера программу Stellarium, которая в свободном доступе выложена на одноименном сайте. Кроме того, есть много мобильных приложений, позволяющих навести смартфон на звездное небо и увидеть на экране, где какое светило находится в данный момент.
Наблюдение метеорных потоков желательно вести на темном небе. Лучше всего - за городом, чтобы не мешал свет от зданий и проезжающих машин.
Фото: pixabay.com
«Если наблюдать объекты запрокинув голову, то быстро затекает шея, нарушается кровоснабжение и острота зрения при этом падает. Поэтому совет - наблюдать лежа. Вот как астрономы-профессионалы это делают: стелют коврики, закутываются в спальный мешок и считают. Они считают метеорное число - сколько событий произошло за единицу времени, сколько метеоров вылетело. Расположиться нужно поудобнее, потому что дело это не быстрое», - сказал Кашин.