наука

Не имеющие мозга медузы оказались способны учиться на своих ошибках

Международная команда ученых пришла к выводу, что кубомедузы, у которых отсутствует мозг, способны к ассоциативному обучению. Это означает, что сложные нейронные процессы свойственны даже самым примитивным нервным системам.

Кубомедуза Tripedalia cystophora

Ассоциативное обучение — процесс, посредством которого организмы получают информацию об отношениях между событиями или объектами в их среде. Он выражается в изменении существующих моделей поведения или развитии новых моделей — тех, что отражают признание непредвиденных обстоятельств. Поэтому ассоциативное обучение связано со способностью учиться на собственных ошибках.

У медуз нет централизованной нервной системы управления телом, нет мозга как органа принятия решений в прямом их понимании. Такие животные обычно склонны лишь к простому обучению: они вырабатывают привычку к повторяющимся стимулам или усиливают реакцию на них. Но оказалось, что все не так просто: медузы показали себя куда более продвинутыми существами, чем считалось.

Исследователи из Кильского (Германия) и Копенгагенского (Дания) университетов обратили внимание на кубомедузу Tripedalia cystophora, обитающую в Карибском море. Эти мелкие существа питаются рачками, живущими в мангровых зарослях, из-за чего им приходится маневрировать между мириадом корней и не повреждать о сучья свои нежные тела.

Считается, что кубомедузы определяют расстояние до препятствий путем оценки контраста между корнями и окружающей средой при помощи 24 глаз и скоплений нейронов. При этом степень мутности воды в зарослях бывает разной.

Чтобы выяснить, как медузы подстраиваются под меняющуюся среду, ученые провели серию экспериментов. Для начала они поместили стрекающих в резервуар с водой, на стенках которого были нарисованы полосы — они имитировали корни мангровых деревьев. Контрастность этих полос менялась от одного теста к другому. Ученые выяснили, что при высокой контрастности медузы не подплывали к стенкам сосуда слишком близко, а при низкой, наоборот, натыкались на них. Но спустя несколько минут частота столкновений снизилась в два раза. Это означает, что T. сystophora попросту научились избегать препятствий.

До обучения и после обучения

Авторы исследования предположили, что стрекательные извлекают опыт из своих ошибок, запоминая случаи, когда они натыкались на стенку резервуара, а потом меняют свое поведение. Это означает, что кубомедузы способны к ассоциативному обучению.

Чтобы проверить полученные результаты, ученые даже били несчастных стрекательных током — показывали медузам полоски «корней» разного контраста и одновременно стимулировали их нейроны электрическими разрядами (этим имитировали столкновения с препятствием). Что в итоге? Нейроны медуз стали чувствительны даже к полосам с низкой контрастностью.

На основе этого ученые допустили, что любые нервные системы, даже самые простые, способны к ассоциативному обучению. Свои выводы они представили в журнале Current Biology.

Статья спизжена отсюда

Хороший тамада и конкурсы интересные

Из учебника по физике за 8й клас

Медики испытали препарат от потери костной массы в космосе

Новый препарат BP-NELL-PEG помог успешно обратить вспять потерю костной массы при остеопорозе. По словам ученых, в будущем его можно будет использовать во время космических полетов.

Находясь на низкой околоземной орбите, космонавты теряют примерно один процент костной массы в месяц, что может стать критически важным фактором, ставящим под вопрос долгожданные длительные полеты в космос, например на Луну и Марс. Ученые упорно пытаются преодолеть эту проблему, и недавно свой вклад сделали ортопеды, хирурги и биоинженеры из Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете (Лос-Анджелес, США), а также их коллеги из Школы стоматологии Германа Остроу при Университете Южной Калифорнии и Исследовательского центра Эймса NASA.

«Основные риски для здоровья в космических полетах — воздействие микрогравитации, высокие уровни радиации и системные изменения в биологических жидкостях. Все это провоцирует физиологические ухудшения, включая атрофию мышц, слабость костей, снижение иммунитета, изменение зрения и сердечно-сосудистые заболевания. В частности, микрогравитация вызывает потерю костной массы в 12 раз быстрее, чем на Земле. <…> Это повышает вероятность переломов во время длительного космического полета и в более позднем возрасте. В основе нынешней стратегии NASA по смягчению последствий — механическая нагрузка, вызванная физическими упражнениями, для стимулирования функций остеогенных клеток, образующих костную ткань, и ингибирования функций остеокластов, а также для поддержки формирования костей. Но такая стратегия, вероятно, несовершенна», — объяснили ученые.

В исследовании, опубликованном в журнале npj Microgravity, они рассказали об испытаниях препарата, который представляет собой аналог человеческого белка NELL-1 — одной из сигнальных молекул, управляющих процессом роста костной ткани. Как и физнагузки, NELL-1 усиливает функцию остеобластов, ингибирует остеокласты и активирует Wnt/β-катениновый сигнальный путь за счет его связывания с геном Cntnap4 и бета-1-интегрином.

Ученые проверили эффективность препарата BP-NELL-PEG в качестве терапии при потере костной массы у 30-недельных мышей, переживших космический полет. Первая группа грызунов в 2017 году отправилась на МКС вместе с миссией SpaceX CRS-11 и вскоре вернулась на Землю (одна подгруппа — спустя четыре с половиной недели после старта; вторая оставалась там девять недель), а другая находилась в идентичных условиях в Космическом центре Кеннеди.

Экспериментальный проект космического полета RR-5

Начиная с первой недели пребывания на орбите и потом каждые две недели грызуны получали либо плацебо, либо инъекции BP-NELL-PEG. Аналогичные манипуляции проделывали с испытуемыми животными в лаборатории. Сроки обработки точно совпадали в обеих группах. После этого всех мышей доставили в Калифорнийский университет: там исследователи их умертвили, заморозили и начали изучать скелеты.

«Мы обнаружили, что BP-NELL-PEG значительно усиливает процесс формирования костей (остеогенез, или костеобразование. — Прим. ред.) у мышей, слетавших в космос и остававшихся в лаборатории, без очевидных неблагоприятных последствий для здоровья. Наши результаты подтвердили, что BP-NELL-PEG — многообещающее терапевтическое средство, которое обратило вспять потерю костной массы в результате длительного воздействия микрогравитации и дегенерации скелетно-мышечной системы на Земле. Это особенно важно, когда тренировки с отягощениями невозможны из-за недееспособности (к примеру, после переломов и инсульта)», — рассказали авторы эксперимента.

Чтобы эффективно использовать препарат BP-NELL-PEG и доставлять его на борт Международной космической станции, ученым придется минимизировать количество инъекций. Для этого они уже усилили терапевтический потенциал NELL-1, продлив период полураспада молекулы с 5,5 до 15,5 часа без потери биоактивности. Теперь в планах исследователей — подтвердить свои выводы в испытаниях с людьми.

Статья спизжена отсюда

Определены реакции, способные зародить жизнь на других планетах

Перебрав все известные химические элементы и различные способы их смешения, команда ученых выделила почти три сотни химических реакций, способных зародить жизнь на экзопланетах. Причем условия в этих мирах совершенно не обязаны быть хоть сколько-то похожими на земные. Новая работа позволит значительно увеличить количество экзопланет, теоретически пригодных для неизвестной нам жизни, а значит, и расширит область ее поисков.

Жизнь на далекой экзопланете — если она там существует — может быть совсем не похожа на ту, к которой мы привыкли на Земле. К тому же, учитывая широкий набор известных нам химических элементов и огромное разнообразие планет во Вселенной и условий на них, будет большим упущением искать жизнь лишь на так называемых землеподобных планетах. Похожим образом думает группа ученых из США и Австралии, решившая определить, какие процессы могли бы привести к появлению жизни в других мирах, существующих в широком диапазоне геохимических и космохимических условий, некоторые из которых существенно отличаются от условий современной Земли.

«Происхождение жизни, по сути, представляет собой процесс возникновения „чего-то из ничего“. Но это „что-то“ не может появиться только один раз. Жизнь сводится к химии и условиям, которые могут генерировать самовоспроизводящуюся модель реакций», — пояснил Бетюль Качар (Betül Kaçar), астробиолог, профессор бактериологии из Университета Вашингтона в Мэдисоне (США) и соавтор исследования.

Тем самым для возникновения жизни в условиях любой планеты должна существовать постоянно воспроизводящаяся относительно простая химическая реакция, продукты которой сами ускоряют эту реакцию. В химии такие реакции называются автокаталитическими. По сути, размножение и рост (то есть деление клеток) живых организмов и есть сложная автокаталитическая реакция. Так, пара особей одного вида, размножаясь, создает новые особи, тоже способные к размножению и ускоряющие эту «реакцию».

Учитывая сходство динамического поведения живых и чисто химических автокаталитических систем, ученые пришли к выводу, что в появлении жизни решающую роль играли одна или несколько простых автокаталитических реакций. Авторы нового исследования решили собрать наиболее полный список таких реакций, найдя 270 вариантов, большинство из которых не включает органические соединения (то есть соединения углерода). Полный список реакций, методы анализа и подробные выводы ученые привели в статье, опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society.

В найденных автокаталитических реакциях участвуют все 18 групп элементов периодической таблицы, включая лантаноиды, актиноиды и даже такие радиоактивные элементы, как торий и уран. При этом условия (температура, давление, кислотность среды и так далее), в которых должны проходить эти реакции, значительно различаются.

Таким образом, анализ существенно увеличил количество вариантов условий на экзопланетах, в которых между простыми химическими соединениями могут самопроизвольно начаться самоподдерживающиеся химические реакции, способные дать начало простейшей жизни.

Остается лишь подобрать для конкретной планеты с конкретными условиями нужную реакцию и попытаться найти молекулы реагентов либо продуктов в ее атмосфере. С другой стороны, авторы исследования отметили, что для некоторых автокаталитических систем требуется эффективное пространственное или временное разделение реагентов и продуктов, позволяющее одновременно протекать основным и вспомогательным реакциям. Это отчасти объясняет, почему природные автокаталитические системы наблюдаются нечасто.

Статья спизжена отсюда

Северное сияние. 57°

Три дня назад от Солнца оторвался кусок плазмы. Да не просто оторвался, а как давай лететь в нашу сторону! И что вы таки думаете? Вчера вечером он как возьми да прилети!

Мировая наука не сидела сложа руки и в Гарвардском университете подвели традиционные (33-е по счёту) итоги научных изысканий, которые "сперва заставляют смеяться, а потом задуматься". Все победители-2023 получили традиционный приз - 10 триллионов долларов

ссылка на гифку

Машиностроение и инженерия. Ученые из Индии, Китая, Малайзии и США получили премию за «оживление» мертвых пауков для их использования в качестве механических инструментов захвата. Один из лауреатов — Те Фей Яп из Университета Райса в США — рассказал, что ученые нашли в лаборатории мертвого паука. «Мы поняли, что у пауков есть только мышцы-сгибатели для сжатия лапок внутрь и гидравлическое давление, чтобы разжать их наружу», — рассказал он. То есть лапки мертвого паука естественным образом находятся в «закрытом» состоянии, как сжатый кулак, но их можно раздвинуть, применив давление. Используя «некроботический» подход, ученые создали паукообразный захват, способный захватывать объекты неправильной формы.

Коммуникация. Шестеро ученых из разных стран получили Шнобелевскую премию за исследование психической деятельности людей, которые могут говорить задом наперед. В своей работе ученые сравнили двух человек, способных так говорить, с контрольной группой, для чего провели различные исследования, в том числе магнитно-резонансную томографию.

Медицина. Кристин Фам из Калифорнийского университета в Ирвине и его коллеги получили награду за использование трупов для сравнения числа волос в каждой из двух ноздрей человека. В работе ученых сказано, что многие люди с алопецией (патологическим выпадением волос) из-за отсутствия волос в носу чаще других сталкиваются с аллергиями и инфекцией верхних дыхательных путей.

Диетология. Японские ученые Хомей Мияшита из Университета Мэйдзи и Хироми Накамура из Токийского университета удостоились премии за эксперименты по изучению влияния того, как электрические палочки для еды и соломинки для питья могут менять вкус еды. Ученые выяснили, что с помощью электростимуляции языка можно усилить соленость пищи, и создали специальные палочки для этого.

Образование. Авторы исследования из семи стран во главе с Кэти Тэм из Гонконгского университета получили приз за методичное изучение скуки преподавателей и студентов. В своей работе ученые выяснили, что если студенты ждут, что лекция будет скучной, то, скорее всего, на лекции им будет скучно.

Психология. Американские специалисты Стэнли Милгрэм, Леонард Бикман и Лоренс Берковиц отмечены за эксперименты с целью выяснить, сколько прохожих, заметив незнакомца, смотрящего вверх, поступят точно так же. Авторы работы пришли к выводу, что, чем больше людей смотрит наверх, тем больше прохожих перенимают поведение толпы.

Химия и геология. Британский геолог Ян Заласевич получилШнобелевскую премию за работу, в которой объяснил, почему многие ученые любят облизыватькамни. По словам Заласевича, если итальянский геолог XVIII века ДжованниАрдуино использовал вкус, чтобы идентифицировать горные породы и минералы, тосовременные геологи часто используют язык, чтобы лучше видеть. «Мы делаем это,чтобы помочь зрению, а не вкусу, поскольку на влажной поверхности минеральныечастицы видны лучше, чем на сухой», — сказал Заласевич (его слова приводит TheGuardian).

Литература. Крис Мулен из Университета Гренобль-Альпы и егоколлеги удостоились награды за изучение ощущений, которые испытывают люди,повторяя одно слово много-много-много-много-много-много-много раз. Ученыесчитают, что ощущение, возникающее при многократном повторении одного и того жеслова, — это пример жамевю (jamais vu или «никогда не виденное»), состояния,противоположного дежавю.

Физика. Бьеито Фернандес Кастро из Саутгемптонского университета и его коллеги получили награду за определение степени влияния половой активности анчоусов на состав океанских вод. Ученые выяснили, что половая активность анчоусов, собирающихся ночью у побережья Галисии в Испании на нерест, может создавать небольшие водовороты, которые перемешивают разные слои воды.

Семья для галок оказалась важнее вкусной еды

Проведенный в Британии эксперимент показал, что как минимум некоторые птицы готовы изменить свои социальные связи ради выгоды. Но только если речь не идет о «родственных узах».

Галка (Corvus monedula)

Галки (латинское название — Corvus monedula) — птица семейства врановых, ближайшая родственница грача и вороны. Это самый мелкий представитель рода Corvus, глава которого — сам ворон.

Ученые из Бристольского и Эксетерского университетов провели серию опытов и пронаблюдали за социальным поведением диких галок на месте их гнездования в западной части Корнуолла (Великобритания). Работу в рамках более обширного проекта Cornish Jackdaw Project, посвященного этим птицам, опубликовал журнал Nature Communications.

У галок, участвующих в проекте, на лапках надеты кольца с вмонтированными RFID-метками. Похожие используют владельцы домашних кошек и собак для чипирования своих питомцев. В корнуоллском эксперименте ученые разделили птиц на две группы — A и B — и специальным образом запрограммировали автоматические кормушки, реагирующие на RFID-метки галок.

Общая схема эксперимента с галками

Кормушки выдавали вкусных для птиц мучных червей только в том случае, когда к ним одновременно прилетали две особи из одной подгруппы (AA или BB). Если вместе прилетали галки из групп A и B, кормушки оставалась закрытыми. Когда пернатые посещали кормушки поодиночке, то получали только обычное зерно, а не более желанных червей.

Исследователи хотели выяснить, способны ли галки менять социальные связи ради лучших в плане корма результатов. Эксперимент показал, что галки умеют действовать стратегически. Они быстро научились бросать «неправильных» друзей и посещать кормушки вместе с сородичами нужной подгруппы, чтобы получить лакомство.

Однако птицы делали исключение, когда дело касалось их прямых родственников — потомства, братьев и сестер — или партнеров по спариванию, которых галки выбирают один раз и на всю жизнь. Галки сохраняли родственные отношения, даже если не получали еды из кормушек.

«С помощью эксперимента мы показали, что дикие галки научились отдавать предпочтение социальным связям с членами нужной группы (особями, которые обеспечивали большую отдачу от социального взаимодействия в целях получения пищи). Однако изменения в системе их социальных взаимоотношений были ограничены сохранением ценных, ранее существовавших связей», — отметили исследователи.

Также ученые подчеркнули, что полученные результаты имеют важное значение для понимания эволюции интеллекта, поскольку показали, что способность отслеживать и запоминать информацию о социальных партнерах может приносить пользу.

Статья спизжена отсюда

На другой планете впервые нашли признаки вещества, которое на Земле вырабатывают водоросли

Наблюдения за экзопланетой в ста с лишним световых лет от нас позволили выявить в ее атмосфере газы, которые могут указывать на поверхностный водный океан. Еще там нашли признаки органического соединения, которое на Земле выделяют только живые организмы.

Экзопланета K2-18 b в представлении художника

В 2015 году на орбите звезды красного карлика K2-18 в созвездии Льва космический телескоп NASA «Кеплер» обнаружил экзопланету, которую обозначили как K2-18 b. Расстояние от нее до Земли — 120 световых лет, а само открытие было сделано с помощью транзитного метода. Он основан на обнаружении падения светимости звезды во время прохождения планеты перед диском родительского светила.

Дальнейшие наблюдения за K2-18 b, проведенные космическими телескопами «Спитцер» и «Хаббл», показали, что экзопланета в 8,6 раза массивнее Земли, а ее радиус в 2,6 раза больше земного. В ее атмосфере много водяного пара, есть водород и гелий.

Помимо этого, выяснилось, что K2-18 b вращается в так называемой зоне обитаемости — на таком расстоянии от родительской звезды, на котором планета получает необходимое количество тепла, чтобы вода на ее поверхности не превращалась в лед, а существовала в жидком состоянии.

Размер обитаемой зоны, уровень радиации, частота вспышек и продолжительность жизни звезд разного типа: красных (сверху), оранжевых (в центре) и желтых (снизу) карликов

Размер обитаемой зоны для разных типов звёзд

Иными словами, K2-18 b оказалась «суперземлей» — миром, масса которого превышает массу Земли, но меньше массы Нептуна, обладающим гелиево-водородной атмосферой с водными облаками и находящимся в «зоне обитаемости». В 2020 году ученые предположили, что на поверхности экзопланеты находится водный океан, кроме того, она может быть пригодна для поддержания жизни земного типа.

Чтобы оценить вероятность такого сценария, необходимо глубже исследовать состав атмосферы K2-18 b, ведь по наличию определенных газов можно понять, какие условия там существуют. Проблема в том, что подобные экзопланеты довольно сложно изучать, их буквально затмевает свет гораздо более крупных родительских звезд. Для детального анализа подходят лишь немногие методы исследования экзопланет, к тому же для полноты картины наблюдения важно проводить более чувствительными приборами с высокой разрешающей способностью.

К счастью, такие инструменты у людей имеются — самый большой и мощный космический телескоп в истории человечества «Джеймс Уэбб». Группа астрономов из Кембриджского университета (Великобритания) задействовала эту орбитальную обсерваторию, чтобы проанализировать свет родительского светила экзопланеты K2-18 b, проходящий через ее атмосферу, и определить наличие газов. Во время прохождения экзопланеты на фоне диска звезды свет последней проникает в верхние слои атмосферы экзопланеты, поэтому, изучая спектр этого света, можно выявить химические элементы, которые присутствуют в атмосфере космического тела. Результаты работы британские астрономы готовят к публикации в The Astrophysical Journal Letters, сейчас с ними можно ознакомиться на сайте ESA.

Данные, полученные телескопом «Уэбба», показали, что в атмосфере K2-18 b присутствуют углекислый газ (CO2), метан (CH4) и углерод (С). Наличие метана и углекислого газа в атмосфере экзопланеты, как предположили исследователи, подтверждает гипотезу о том, что под гелиево-водородной газовой оболочкой K2-18 b находится жидкий океан.

Метан легко разрушается под воздействием ультрафиолета, поэтому для поддержания его уровня в атмосфере необходимы постоянные источники. На Земле основные природные источники метана — озера, океаны, болота и живые организмы.

Спектры K2-18 b, полученные с помощью приборов «Уэбба» NIRISS (устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф) и NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона). В атмосфере экзопланеты выявлено наличие метана, углекислого газа, а также признаки молекул диметилсульфида

Также телескоп обнаружил в атмосфере K2-18 b признаки молекулы органического соединения диметилсульфида (CH3SCH3). На нашей планете это продукт жизнедеятельности бактерий, еще его выделяют микроскопические водоросли, то есть на Земле диметилсульфид в скольких-нибудь заметных количествах производят только живые организмы.

«Результаты нашего исследования стали возможны благодаря беспрецедентной чувствительности "Уэбба", телескоп помог обнаружить спектральные особенности K2-18 b всего за два прохождения экзопланеты на фоне диска родительской звезды. Для сравнения, одно наблюдение транзита с "Уэбба" обеспечило точность, сопоставимую с восемью наблюдениями транзита с "Хаббла", проведенными в течение нескольких лет и в относительно узком диапазоне длин волн», — объяснил один из авторов исследования Субхаджит Саркар.

Ученые пока не делают поспешных выводов о том, что K2-18 b может быть пригодна для жизни земного типа. Они подчеркнули, что для подтверждения этой гипотезы нужны дальнейшие наблюдения, которые позволят точнее определить концентрацию диметилсульфида в атмосфере экзопланеты.

В будущих исследованиях британские астрономы планируют использовать спектрометр «Джеймса Уэбба» MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона), который, как надеются ученые, подтвердит их выводы и поможет измерить концентрацию газов в атмосфере, что еще больше прояснит, какие условия существуют на K2-18 b.

Стоит отметить, что хотя экзопланета находится в «зоне обитаемости» и, как теперь стало известно, в ее атмосфере содержатся молекулы метана, углекислого газа и углерода, это не означает, что на K2-18 b может быть пригодная для жизни обстановка. Большой размер экзопланеты (радиус в 2,6 раза больше земного) говорит о том, что значимую часть ее «внутренностей» может занимать мантия изо льда, как на Нептуне. С другой стороны, если там на поверхности плещется жидкий океан, он может быть слишком горячим, чтобы поддерживать жизнь.

Статья спизжена отсюда

Разгорается северное сияние. Вид на стредних широтах

РАН исключила сразу 96 академиков за атеизм

Ещё в советские годы академия наук оставляла за собой право исключать своих членов за антиобщественные и порочащие высказывания, действия и мнения. Этот же пункт уже в наше время решили задействовать, чтобы избавиться от атеистов и агностиков.

Комментируя решение, заместитель президента РАН, доктор теологических наук протоиерей Амвросий заявил, что «атеист – тот же сатанист». Он добавил, что чистка ещё не завершена – если на первом этапе «вылетели» только те, кто и не скрывал своих аморальных взглядов, то сейчас составляются списки второй очереди, куда войдут «тайные атеисты».