Среди научных новостей недели:
- Белок, который может сделать из рабочего муравья королеву
- Зачем вашей кошке знать, где вы находитесь
- Кислород из реголита: чем мы могли бы дышать на Луне
Как выйти в дамки с одним белком
Хотя большинству муравьев с рождения уготована определенная каста, и они не в состоянии, что называется, прыгнуть выше себя, есть один вид (который, кстати, так и называется — прыгающий муравей (Harpegnathos saltator), способный взлететь на самый верх социальной лестницы.
Когда у прыгающих муравьев умирает королева (монархи тоже смертны), рабочие муравьи начинают сражаться за трон, и победители, а их может быть несколько, сразу прекращают работать и начинают отдавать приказания другим муравьям, а их собственная роль сводится к тому, чтобы откладывать яйца, то есть фактически они становятся королевами.
У новоиспеченных королев в мозгу происходили необратимые изменения: менялась экспрессия генов (это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (ДНК) преобразуется в РНК или белок), менялся гормональный уровень и состав клеток. К тому же новый статус продлевал царственным муравьям жизнь в пять раз по сравнению с рабочими.
Загадкой оставалось лишь то, что именно включало процесс превращения обычного труженика в королеву.
«Мозг животных гибок, то есть он способен менять функции и структуру в ответ на требования окружающей среды, — поясняет молекулярный биолог из Пенсильванского университета Роберто Бонасио. — Этот процесс происходит и в нашем мозгу — вспомните, как менялось ваше поведение в подростковый период, — он жизненно необходим».
Процесс-то необходим, однако его молекулярная подноготная плохо изучена, и вот тут очень пригодились прыгающие муравьи.
Ученые сосредоточили свое внимание на двух гормонах — JH3 и 20E, которые регулируют социальное поведение у муравьев и некоторых других общественных насекомых, таких как пчелы.
Исследователи вычислили, что оба эти гормона воздействуют на нейроны муравья, активизируя один-единственный белок — Kr-h1.
Kr-h1 в данном случае выступает в роли кнопки ВКЛ-ВЫКЛ, а гормоны — это пальцы, на такую кнопку нажимающие.
Полностью убирая этот белок из нейронов муравьев, ученые добивались того, что королевы превращались в рабочих, а рабочие становились царственными особами.
«Мы даже не подозревали, что один и тот же белок способен заглушать различные гены в мозгах разных каст насекомых и, как результат, подавлять рабочие инстинкты у новоявленных королев и королевское поведение — у рабочих», — признается Бонасио.
Теперь ученые хотят выяснить, играет ли Kr-h1 схожую роль в организмах других общественных животных, обладающих теми же нейрологическими гормонами.
«Иными словами, — говорит эпигенетик из Пенсильванского университета Шелли Бергер (эпигенетика — раздел науки, изучающий наследуемые изменения активности генов во время роста и деления клеток), — роли доктора Джекила и мистера Хайда изначально прописаны в геноме, и эти роли могут достаться любому в зависимости от того, как повернуть генетический выключатель».
- Как на наш характер влияют гормоны, иммунитет, микробы и пульс
- Успех не всегда зависит от способностей и трудолюбия
- Меняет ли брак наш характер?
Сохраняйте спокойствие — за вами следят
Кошка сидит у вас на коленях и умиротворяюще мурлыкает. Не хочется прерывать этот момент, но, увы, нужно спешить по делам. Вы аккуратно ссаживаете ее на пол и выходите из комнаты. Какие мысли при этом покручиваются у нее в голове? Ну вот, ушел, а было так хорошо…
Нет, скорее всего, она вычисляет, куда вы направились, и это вовсе не пустое занятие.
На каком-то уровне подсознания кошка по звукам и иным признакам определяет ваше местоположение в пространстве.
Такого рода представление о местонахождении других называется социально-пространственным мышлением, которое помогает животным держать в голове информацию о том, где находятся сородичи или враги, когда они выпадают из поля зрения.
Чтобы детально изучить эту способность у кошек, японские ученые провели серию экспериментов, которые можно назвать забавными (только не говорите об этом самим японцам).
В этих экспериментах принимали участие десятки домашних кошек и животных из так называемых котокафе (котокафе, или кошачье кафе — это место, обычно в самом деле кафе, где люди могут за плату полюбоваться на кошек и даже поиграть с ними. Такие кафе появились в конце 1990-х на Тайване, потом в Японии и далее распространились по всему миру. Впрочем, этот феномен заслуживает отдельной истории). Исследователи из Киотского университета помещали кошек в незнакомую им комнату, где находился динамик, и еще один динамик располагался за пределами комнаты.
Затем им проигрывали разные комбинации звуков, чтобы проверить социо-пространственные способности. Самым наглядным оказался пример, когда голос хозяина раздавался из одного динамика, а через пару секунд — из другого.
Как пишут исследователи, «кошки были крайне удивлены, когда их хозяева «телепортировались» в новые, неожиданные места».
«Мысленно представлять себе окружающий мир и гибко манипулировать этими представлениями — важная особенность комплексного мышления и фундаментальный аспект сознания, — отмечают в своей работе ученые. — Это свидетельствует о том, что кошки держат в голове образ невидимого хозяина и по его голосу предсказывают его местоположение, демонстрируя тем самым социально-пространственное мышление».
А мы на всякий случай отметим, что кошки определенно следят за нами.
- Нужны ли кошкам кошачьи кафе?
- Смеется ли над вами ваша кошка?
- Важно ли кошкам знать настроение своих хозяев?
Кислорода на Луне хватит на 100 тысяч лет?
Планы землян по освоению космоса напрямую связаны с использованием природных ресурсов, которые имеются на ближайших к нам планетах, и в первую очередь внимание сосредоточено на Луне: как добыть там кислород, жизненно необходимый для создания поселений.
Хотя наш спутник и обладает атмосферой, кислорода там нет — только водород, неон и аргон, которыми не надышишься.
Зато там в избытке имеется реголит, поверхностный слой каменных пород и пыли, а лунный реголит примерно на 45% состоит из кислорода, но не в чистом виде, а связанного, среди прочего, в оксидах железа, магния и алюминия.
Чтобы извлечь его оттуда, вполне подойдет метод электролиза. На Земле этот метод широко применяют в разных производствах, к примеру, пропуская ток через оксид алюминия, получают металл в чистом виде и кислород как побочный подукт. На Луне все было бы наоборот: главным продуктом стал бы кислород, а побочным — алюминий.
Процесс сам по себе весьма прост, но он очень энергозатратен, электростанций на Луне пока что нет, а рассчитывать на солнечные батареи не приходится — слишком мала энергоотдача…
Впрочем, в начале этого года бельгийский стартап, компания Space Applications Services, объявила о строительстве трех экспериментальных реакторов по производству кислорода путем электролиза, и если новая технология себя оправдает, реакторы уже в 2025 году отправятся на Луну в рамках миссии Европейского космического агентства по использованию ресурсов на местах (ISRU).
Таким образом, остается главный вопрос: сколько кислорода может дать нам Луна?
- НАСА обнаружило воду на Луне. Почему это важно для будущих экспедиций?
- Кому принадлежит Луна и ее полезные ископаемые?
- Марсианская стройка на крови астронавтов
Ученый-почвовед из австралийского Университета Южного Креста Джон Грант, сделавший соответствующие расчеты, предлагает «не углубляться» и рассматривать лишь поверхностный слой грунта. Каждый кубометр реголита содержит около полутора тонн различных минералов, в том числе примерно 630 кг кислорода в связанном виде. При этом одному человеку в день для дыхания достаточно всего-то 800 граммов кислорода, а 630 кг хватит на два с лишним года.
А если учесть, что толщина реголита на поверхности составляет около 10 метров (что существенно облегчает его добычу), то в масштабах всей планеты этого объема вполне хватило бы, чтобы обеспечить кислородом 8 млрд человек на 100 тысяч лет!
От себя добавим, что перспектива, конечно, замечательная, но не проще ли было бы сохранить нашу собственную, и так богатую кислородом атмосферу, и обеспечить себя чистым воздухом здесь, на Земле…
