Деликатна сфера от газ, създадена от взривна вълна на свръхнова на 160 000 светлинни години от Земята. NASA Goddard

Може ли космосът да бъде доминиран от частици, които се движат по-бързо от скоростта на светлината? Този модел на Вселената се съгласува изненадващо добре с наблюденията, откриват двама физици.

В нова статия, която все още предстои да бъде рецензирана, физиците предполагат, че нашата вселена е доминирана от тахиони - хипотетичен вид частица, която винаги се движи по-бързо от светлината.

В новата статия изследователите предполагат, че тахионите може да са истинската идентичност на тъмната материя, загадъчната форма на материя, която съставлява по-голямата част от масата на почти всяка отделна галактика във Вселената, превъзхождайки нормалната материя 5 към 1. Астрономите и физиците в момента не знаят от какво се състои тъмната материя, така че те са свободни да измислят всякакви идеи – защото в края на краищата понякога една далечна идея е правилна и дори да е грешна, тя може да ни помогне по пътя към по-добро разбиране.

Изследователите изчисляват, че една разширяваща се вселена, пълна с тахиони, може първоначално да забави своето разширяване, преди да се ускори отново. Нашата вселена в момента е във фаза на ускоряване, движена от феномен, известен като тъмна енергия, така че този тахионен космологичен модел може потенциално да обясни както тъмната енергия, така и тъмната материя едновременно.

За да проверят тази идея, физиците прилагат модела си към наблюдения на свръхнови тип Ia, вид звездна експлозия, която позволява на космолозите да изградят връзка между разстоянието и скоростта на разширяване на Вселената. Именно чрез свръхнови от тип Ia астрономите в края на 90-те години за първи път откриват, че скоростта на разширяване на Вселената се ускорява.

Свръхнова тип Ia, наблюдавана в галактиката M82 от космическия телескоп Хъбъл. Тези експлозии позволяват на астрономите да оценят скоростта на разширяване на Вселената. Кредит: NASA Goddard

Физиците установяват, че тахионният космологичен модел е също толкова добър в обяснението на данните за свръхновите, колкото и Стандартният космологичен модел, включващ тъмна материя и тъмна енергия. Това само по себе си е изненада, като се има предвид колко неортодоксална е тази идея.

Това обаче е само началото. Сега имаме достъп до множество данни за широкомащабната вселена, като космическия микровълнов фон (остатъчната радиация, освободена непосредствено след Големия взрив) и разположението на галактиките в най-големите мащаби. Следващата стъпка е да се продължи тестването на тази идея спрямо тези допълнителни наблюдения.

Тахионният космологичен модел е трудно да премине през строги експериментални тестове, заради самата природата на тахионите - ние няма как да имаме досег с тези частици . Но навлизането в нови, дори неортодоксални посоки в космологията е важно - никога не знаем кога може да се стигне до откритие. Учените се опитват да разберат тъмната материя от 50 години и тъмната енергия от четвърт век, без никакви убедителни резултати. Решенията на тези главоблъсканици вероятно ще дойдат от неочаквана посока.

Справка: Testing Tachyon-Dominated Cosmology with Type Ia Supernovae; Samuel H. Kramer, Ian H. Redmount; https://arxiv.org/abs/2403.13859

Източник: The universe may be dominated by particles that break causality and move faster than light, new paper suggests, Live Science

Вирусите далеч не са самотни частици, те участват в социално поведение в клетките и гостоприемниците.

Oткакто са открити в края на 1800 г., учените отделиха вирусите от останалата част живи същества. Вирусите са много по-малки от клетките и в протеиновите им обвивки няма нещо повече от гени. Те не могат да растат, да копират собствените си гени, изобщо да правят нещо. Изследователите приемат, че всеки вирус е самотна частица, носеща се сама из света, способна да се репликира само ако случайно се сблъска с правилната клетка, която може да я приеме.

На първо място тази простота привлича много учени към вирусите, разказва Марко Винуци (Marco Vignuzzi), вирусолог в лабораториите за инфекциозни болести на Сингапурската агенция за наука, изследвания и технологии. "Опитвахме се да бъдем редукционисти."

Сега този редукционизъм се отплаща. Изследванията върху вирусите са от решаващо значение за раждането на съвременната биология. Липсата на сложност у клетките разкриват фундаментални правила за това как работят гените. Вирусният редукционизъм обаче има своята цена, обяснява Винуци: приемайки, че вирусите са прости, оставаме слепи за възможността те да са сложни по неподозирани начини.

Например, ако си представяме вирусите като за изолирани пакети от гени, би било абсурдно да си представим, че имат социален живот. Но Винуци и нова школа от вирусолози с подобни възгледи изобщо не смятат, че това е абсурдно.

През последните десетилетия те откриват някои странни характеристики на вирусите, които нямат смисъл, ако вирусите са самотни частици. Вместо това те разкриват невероятно сложния социален свят на вирусите. Тези социовиролози, както изследователите понякога се наричат, смятат, че вирусите имат смисъл само като членове на общност.

Разбира се, социалният живот на вирусите не е съвсем като този на другите видове. Вирусите не публикуват селфита в социалните медии, не са доброволци в хранителни банки и не крадат лични данни, както правят хората. Те не се бият със съплеменниците си, за да доминират над ордата като бабуините, те не събират нектар, за да хранят своята кралица като пчелите, те дори не се втвърдяват в лигави килимчета за тяхната обща защита, както правят някои бактерии. Въпреки това, социовиролозите смятат, че вирусите мамят, сътрудничат и взаимодействат по други начини със своите събратя вируси.

Областта на социовирусологията е все още млада и малка. Първата конференция, посветена на социалния живот на вирусите, се проведе през 2022 г., а втората ще се проведе този юни. Ще присъстват общо 50 души. Все пак социовиролозите твърдят, че последиците от тяхната нова област могат да бъдат дълбоки. Болести като грипа нямат смисъл, ако мислим за вирусите изолирано един от друг. И ако успеем да дешифрираме социалния живот на вирусите, може да успеем да го използваме, за да се борим срещу болестите, които някои от тях създават.

Под носа ни

Някои от най-важните доказателства за социалния живот на вирусите са били под носа ни в продължение на почти век. След откриването на грипния вирус в началото на 30-те години на миналия век, учените измислят как да отглеждат запаси от вируса, като го инжектират в кокоше яйце и го оставят да се размножава вътре. След това изследователите могат да използват новите вируси, за да заразят лабораторни животни за изследване или да ги инжектират в нови яйца, за да продължат да отглеждат нови вируси.

В края на 40-те години датският вирусолог Пребен фон Магнус отглежда вируси, когато забелязва нещо странно. Много от вирусите, произведени в едно яйце, не са можели да се репликират, когато той ги инжектира в друго. До третия цикъл на предаване само един на 10 000 вируса все още може да се репликира. Но в следващите цикли дефектните вируси стават по-редки и репликиращите се възстановяват. Фон Магнус подозира, че вирусите, които не могат да се репликират, не са завършили развитието си и затова ги нарича "непълни".

В по-късните години вирусолозите нарекоха бума и спада на непълните вируси "ефект на фон Магнус". За тях това бе важно - но само като проблем за решаване. Тъй като никой не е виждал непълни вируси извън лабораторна култура, вирусолозите решават, че са ефектът е изкуствен и измислят начин да се отърват от тях.

"Трябва да се елиминират от лабораторните запаси, защото не трябва да пречат на експериментите", разказа Сам Диас-Муньос (Sam Díaz-Muñoz), вирусолог от Калифорнийския университет, Дейвис, припомняйки общоприетото мнение в областта. "Защото това не е "естествено"."

Изследователи през 60-те години на миналия век наблюдават, че непълните вирусни геноми са по-къси от тези на типичните вируси. Това откритие затвърждава мнението на много вирусолози, че непълните вируси са дефектни странности, лишени от гени, необходими за репликация. Но през 2010 г. евтината, мощна технология за генно секвениране показа ясно, че непълните вируси всъщност са в изобилие в собствените ни тела.

В едно проучване, публикувано през 2013 г., изследователи от университета в Питсбърг вземат тампони от носа и устата на хора, болни от грип. Те изваждат генетичния материал от грипните вируси в пробите и откриват, че при някои от вирусите липсват гени. Тези закърнели вируси се появяват, когато заразените клетки погрешно копират генома на функционален вирус, като случайно прескачат участъци от гени.

Други проучвания потвърждават това откритие. Те също така разкриват други начини, по които могат да се образуват непълни вируси. Някои видове вируси носят изкривени геноми например. В тези случаи заразена клетка започва да копира вирусен геном само за да се обърне частично и след това да копира генома обратно до началната му точка. Други непълни вируси се образуват, когато мутациите нарушат последователността на гена, така че той вече не може да произвежда функционален протеин.

Кредит: Merrill Sherman/Quanta Magazine (превод Наука OFFNews)

Тези изследвания разрушават старите представи, че непълните вируси на фон Магнус са само артефакт от лабораторни експерименти. "Те са естествена част от биологията на вируса", ​отбелязва Диас-Муньос.

Откриването на непълни вируси в собствените ни тела вдъхновява нов прилив на научен интерес към тях. Грипът не е уникален: много вируси идват в непълни форми. Те съставляват по-голямата част от вирусите, открити при хора, болни от инфекции като респираторен синцитиален вирус (RSV) и морбили.

Учените са измислили и нови имена за непълните вируси на фон Магнус. Някои ги наричат ​​"дефектни интерфериращи частици". Други ги наричат ​​"нестандартни вирусни геноми".

Диас-Муньос и колегите му имат друго име за тях: измамници.

Вируси измамници

Непълните вируси обикновено могат да проникнат в клетките, но попаднали веднъж вътре, те не могат да се репликират сами. Липсват им някои от гените, които са от съществено значение за отвличането на машината за производство на протеини на техния гостоприемник, като този за ензим за копиране на гени, известен като полимераза. За да се репликират, те трябва да прибегнат до измама. Те трябва да се възползват от свой събрат вирус.

За щастие на измамниците, клетките често се заразяват от повече от един вирусен геном. Ако функционален вирус се появи в клетка на измамник, той прави полимерази. След това измамникът може да заеме полимеразите на другия вирус, за да копира собствените си гени.

В такава клетка двата вируса се надпреварват да направят най-много копия на собствения си геном. Измамникът има голямо предимство: има по-малко генетичен материал за възпроизвеждане. Следователно полимеразата копира непълен геном по-бързо от пълен.

Тяхното преимущество става още по-голямо в хода на инфекцията, тъй като непълните вируси и функционалните вируси се преместват от клетка в клетка.

Двойно по-късата дължина не дава два пъти по-голямо предимство, обяснява Ашър Лийкс (Asher Leeks), който изучава социалната еволюция на вирусите като постдоктор в университета Йейл. Това може да означава, че ще получи хилядократно предимство и дори повече.

Други вируси измамници имат работещи полимерази, но им липсват гените за създаване на протеинови обвивки, за да затворят техния генетичен материал. Те се репликират, като чакат да се появи функционален вирус, след това промъкват своя геном в обвивките, които произвежда. Някои проучвания предполагат, че геномите на измамниците могат да влизат в обвивките по-бързо от функционалните.

Която и стратегия да използва непълен вирус за репликация, резултатът е един и същи. Тези вируси не плащат цената на сътрудничеството, дори когато използват сътрудничеството на други вируси.

"Един измамник се справя зле сам по себе си, той се справя по-добре във връзка с друг вирус и ако има много измамници, няма да има кой да се експлоатира", обяснява Диас-Муньос. "От еволюционна гледна точка, това е всичко, от което се нуждаете, за да дефинирате измама."

Последната част от това определение представлява загадка. Ако измамниците са толкова удивително успешни - а те наистина са - трябва да доведе вирусите до изчезване. Тъй като поколения вируси избухват от старите клетки и заразяват нови, измамниците трябва да стават все по-често срещани. Те трябва да продължат да се репликират, докато функционалните вируси изчезнат. Без останали функционални вируси, измамниците не могат да се репликират сами. Цялата популация от вируси трябва да загине в забвение.

Разбира се, вируси като грипните очевидно избягват това бързо изчезване и затова в социалният им живот трябва да има нещо повече от смъртоносната спирала на измами. Каролина Лопес (Carolina López), вирусолог от Медицинския факултет на Вашингтонския университет в Сейнт Луис, смята, че някои вируси, които изглеждат сякаш мамят, всъщност може да играят по-благоприятна роля във вирусните общества. Вместо да експлоатират други вируси, те си сътрудничат, помагайки на събратята си да процъфтяват.

"Мислим за тях като за част от общност", разказва Лопес, "в която всеки играе важна роля."

Превенция на изгарянето

Навлизането на Лопес в света на социовирусологията започва в началото на 2000-те години, когато тя изучава вируса Сендай, патоген, който заразява мишки. Изследователите са знаели от години, че два щама на вируса Сендай се държат по различен начин. Единият, наречен SeV-52, е добър в избягването на реакцията на имунната система, което позволява на вируса да причини масивна инфекция. Но мишките, заразени с другия щам, SeV-Cantell, си изработват бърза, мощна защита, която им помага бързо да се възстановят. Лопес и нейните колеги установяват, че разликата е, че SeV-Cantell произвежда много непълни вируси.

Как непълните вируси задействат имунната система на мишките? След поредица от експерименти, Лопес и нейните колеги установяват, че непълните вируси карат техните клетки гостоприемници да активират алармената система. Клетките произвеждат сигнал, наречен интерферон, който позволява на съседните клетки да разберат, че е пристигнал нашественик. Тези клетки могат да подготвят защита срещу вирусите и да предотвратят разпространението на инфекцията като горски пожар в околната тъкан.

Този феномен не е странност на вируса Сендай, нито на имунната система на мишките. Когато Лопес и нейните колеги насочват вниманието си към RSV), който разболява над 2 милиона души в Съединените щати всяка година и причинява хиляди смъртни случаи, те откриват, че непълните вируси, произведени при естествени инфекции, също предизвикват силен имунен отговор от заразените клетки.

Този ефект озадачава Лопес. Ако непълните вируси бяха измамници, нямаше смисъл те да провокират гостоприемника да прекъсне инфекцията. След като имунната система унищожи функционалните вируси, измамниците ще останат без никакви жертви, които да експлоатират.

Лопес установява, че нейните резултати имат смисъл, ако погледне на вирусите по нов начин. Вместо да се съсредоточи върху идеята, че непълните вируси мамят, Лопес започва да мисли за тях и функционалните вируси като работещи заедно към общата цел за дългосрочно оцеляване. Тя разбира, че ако функционалните вируси се репликират неконтролируемо, те биха могли да смажат и убият текущия си гостоприемник, преди да може да се осъществи предаването на нов гостоприемник. Това би било саморазрушително.

"Има нужда от някакво ниво на имунен отговор, за да се поддържа гостоприемника жив достатъчно дълго, за да продължат [вирусите] напред", отбелязва Лопес.

Това е мястото, където идват на помощ непълните вируси, обхяснява Лопес. Те могат да овладеят инфекцията, така че техният гостоприемник да има шанс да предаде вируси на следващия гостоприемник. По този начин функционалните и непълните вируси може да си сътрудничат. Функционалните вируси произвеждат молекулярната машина за създаване на нови вируси. Междувременно непълните вируси забавят функционалните вируси, за да избегнат изгарянето на техния гостоприемник, което би сложило край на инфекциозния цикъл на цялата общност.

През последните години Лопес и нейните колеги откриват, че непълните вируси могат да ограничат инфекциите по редица начини. Те могат да задействат клетките да реагират, сякаш са подложени на стрес от топлина или студ например. Част от реакцията на клетката на стрес спира фабриките за изграждане на протеини, за да пести енергия. В процеса той също така спира производството на повече вируси.

Кристофър Брук (Christopher Brooke), вирусолог от Университета на Илинойс Урбана-Шампейн, е съгласен с Лопес, че вирусите съществуват в общности. Нещо повече, той подозира, че непълните вируси имат други задачи в клетките, които той и неговите колеги учени все още не са разбрали.

Брук търси доказателства в грипните вируси. Пълният грипен вирус има осем генни сегмента, които обикновено произвеждат 12 или повече протеина. Но когато заразените клетки произвеждат непълни вируси, те понякога пропускат средата на гена и свързват началото с края. Въпреки тази драстична промяна, тези променени гени все още произвеждат протеини - но нови протеини, които може да имат нови функции. В проучване, публикувано през февруари, Брук и колегите му откриват стотици от тези нови протеини в заразени с грип клетки. Тъй като тези протеини са нови за науката, изследователите се опитват да разберат какво правят. Експериментите върху един от тях показват, че той се свързва с полимеразни протеини, направени от непокътнати вирусите, и блокира копирането на нови вирусни геноми.

Засега обаче учените до голяма степен не знаят какво постигат непълните вируси, произвеждайки толкова много странни протеини. "Ограниченото ми въображение не може да достигне и частица от това, което е възможно", каза Брук. "Това е суровина, с която вирусът да си играе." Но вирусологът се съмнява, че непълните вируси, произвеждащи всички тези странни протеини, са измамници.

"Ако те наистина се държаха като чисти измамници, бих предвидил, че ще има значителен еволюционен натиск за минимизиране на тяхното производство", предполага Брук. "И все пак ги виждаме навсякъде."

Размити линии

Социовиролозите сега се опитват да разберат колко измама и колко сътрудничество се случват във вирусния свят. Учените, които изучават поведението на животните, знаят колко трудно може да бъде това. Човек може да мами в някои ситуации и да сътрудничи в други. И също така е възможно поведение, което изглежда като сътрудничество, да се развие чрез егоистична измама.

Лийкс е на същото мнение - че непълните вируси може да са продуктивни части от вирусната общност. Но той смята, че винаги е важно да се обмисли възможността, че дори когато изглеждат така, сякаш си сътрудничат, те все още всъщност мамят. Еволюционната теория прогнозира, че измамата често ще възниква във вирусите, благодарение на техните малки геноми. "При вирусите конфликтът е доминиращ", каза Лийкс.

Кредит: Sherman/Quanta Magazine  (превод Наука OFFNews)

Всъщност измамата може да доведе до адаптации, които изглеждат като сътрудничество. Един от любимите примери на Лийкс за този скрит конфликт е нановирусът, който заразява растения като магданоз и боб. Нановирусите се репликират по удивителен начин. Те имат общо осем гена, но всяка вирусна частица има само един от осемте гена. Само когато всички нановирусни частици, всяка от които носи един от осемте различни гена, заразяват едно и също растение наведнъж, те могат да се репликират. Растителните клетки произвеждат протеини от всичките осем гена, заедно с нови копия на техните гени, които след това се пакетират в нови обвивки.

Може да видите в нановирусите учебникарски случай на сътрудничество. В края на краищата, вирусите трябва да работят заедно, за да може някой от тях да има шанс да се размножи. Подредбата напомня на разделението на труда в пчелен кошер, при което насекомите поделят работата по събиране на нектар, грижа за ларвите и търсене на нови места, където кошерът да се премести.

Но Лийкс и колегите му са начертали как нановирусите - и други така наречени многостранни вируси - може да са еволюирали чрез измама.

Представете си, че предшественикът на нановирусите е започнал с всичките осем гена, опаковани в един вирусен геном. След това вирусът случайно произвежда непълни измамници, които имат само един от гените. Този измамник ще процъфтява, тъй като напълно функционалните вируси копират неговия ген. И ако се появи втори измамник, носещ различен ген, той ще получи същата полза от експлоатацията на непокътнатите вируси.

Когато Лийкс и колегите му изграждат математически модел за този еволюционен сценарий, те откриват, че вирусите могат лесно да се разпаднат на повече измамници. Те ще продължат да се разпадат, докато не остане нито един от оригиналните вируси, които биха могли да се размножават сами. Сега нановирусите може да зависят един от друг за оцеляването си, но само защото техните предци са се разтоварвали един от друг. Под фасадата на сътрудничество се крие вирусна измама.

Определянето на природата на вирусните общества ще отнеме години изследвания. Но разрешаването на загадката може да донесе огромна печалба. След като учените разберат социалното поведение на вирусите, те може да са в състояние да обърнат вирусите един срещу друг.

Обрат на проблема с вирусите

През 90-те години еволюционните биолози успяха да помогнат за разработването на антивирусни лекарства. Когато хората с ХИВ приемат едно антивирусно лекарство, вирусът бързо развива способността да го избягва. Но когато вместо това лекарите предписват лекарства, които комбинират три антивирусни средства, за вирусите стана много по-трудно да избягат от трите. Шансът вирусът да получи мутации, за да устои и на трите лекарства, бе астрономически малък. В резултат на това коктейлите от лекарства за ХИВ остават ефективни дори и днес.

Социовиролозите сега проучват дали еволюционната биология може отново да помогне в борбата с вирусите. Те търсят уязвимости в начина, по който вирусите мамят и си сътрудничат, които могат да използват, за да спрат инфекциите.

"Ние го виждаме като обрат на проблема с вирусите", коментира Винуци.

Винуци и неговите колеги проверяват тази идея при мишки с вируса Зика. Те създават непълни вируси Зика, които могат безмилостно да експлоатират функционалните събратя вируси. Когато инжектират тези измамници в заразени мишки, популацията от функционални вируси вътре в животните бързо се срива. Френската компания Meletios Therapeutics е лицензирала измамните вируси на Винуци и ги разработва като потенциално антивирусно лекарство за различни вируси.

В Нюйоркския университет Бен тен Овър (Ben tenOever) и колегите му разработват нещо, което може да бъде още по-ефективен измамник от грипни вируси. Те се възползват от странност на биологията на вируса: от време на време генетичният материал от два вируса, които заразяват една и съща клетка, ще се окаже пакетиран в един нов вирус. Те се чудеха дали могат да създадат измамен вирус, който може лесно да нахлуе в генома на функционален грипен вирус.

Екипът на Нюйоркския университет събира непълни вируси от клетки, заразени с грип. От тази партида те идентифицират суперизмамник, който е забележително добър във вмъкването на гените си в напълно функционални грипни вируси. Полученият хибриден вирус не се възпроизвежда, благодарение на намесата на измамника.

За да видят как този суперизмамник ще се представи като антивирусно средство, Бен тен Овър и неговите колеги го опаковат в спрей за нос. Те заразяват мишки със смъртоносен щам на грип и след това впръскват суперизмамника в носовете на животните. Вирусът суперизмамник бе толкова добър в експлоатирането на функционалните вируси и забавянето на тяхната репликация, че мишките успяват да се възстановят от грипа в рамките на няколко седмици. Без помощ от суперизмамниците животните умират.

Изследователите постигат още по-добри резултати, когато напръсквата суперизмамниците в носовете на мишки, преди да се заразят. Суперизмамниците дебнат вътре в мишките и атакуват функционалните грипни вируси веднага щом пристигат.

След това Бен тен Овър и неговите колеги се насочват към порове за своите експерименти. Поровете изпитват грипни инфекции по-скоро като хората: По-специално, за разлика от мишките, грипните вируси лесно се разпространяват от болен пор към здрав пор в съседна клетка. Учените установяват, че назалният спрей бързо намалява броя на грипните вируси при заразени порове, точно както са видели при мишки. Учените обаче бяха изненадани, когато разгледат вирусите, които заразените порове предават на здрави животни. Те предават не само нормални вируси, но и суперизмамници, прибрани в техните протеинови обвивки.

Това откритие насочва към вълнуващата възможност суперизмамниците да могат да спрат разпространението на нов щам на грип. Ако хората прилагат спрейове с вируси суперизмамници, те могат бързо да се възстановят от инфекции. И ако предадат новия вирусен щам на други, те също ще предадат суперизмамника и могат да го спрат.

"Това е неутрализатор на пандемия", подчертава Бен тен Овър.

Това е вярно поне в концепцията. Бен тен Овърr ще трябва да проведе клинично изпитване при хора, за да види дали ще работи както при животни. Въпреки това, регулаторите имат притеснения да одобрят подобен експеримент, съобщава Бен тен Овър, тъй като това не просто би дало на хората лекарство, което би действало върху вируси в собствените им тела, но и може да се разпространи при други хора, независимо дали са се съгласили с него или не.

"Това изглежда е целувката на смъртта", коментира Бен тен Овър, за надеждите си да превърне науката за социалните вируси в медицина.

Диас-Муньос смята, че е правилно да бъдем предпазливи при използването на социовирусологията, когато все още  толкова малко знаем за нея. Едно е да създаваш лекарства от инертни молекули. Съвсем друго е да стимулираш социалния живот на вирусите. "Това е живо, развиващо се нещо", посочва Диас-Муньос.

Справка: "Open questions in the social lives of viruses"; Asher Leeks, Lisa M. Bono, Elizabeth A. Ampolini, Lucas S. Souza, Thomas Höfler, Courtney L. Mattson, Anna E. Dye, Samuel L. Díaz‐Muñoz; Journal of Evolutionary Biology, Volume 36, Issue 11, 1 November 2023, Pages 1551–1567, https://doi.org/10.1111/jeb.14203

Източник: Viruses Finally Reveal Their Complex Social Life, Quanta Magazine 

Откритието е направено в пещерата Ум Ирсан (Umm Jirsan), която представлява 1500-метрова лавова тръба във вулканично поле, наречено Харрат Хайбар (Harrat Khaybar), приблизително на 125 километра северно от Медина. Възрастта на лавовия поток не е определена, но проучване от 2007 г. предполага, че това се е случило преди 3 милиона години пр.н.е.

Неотдавнашни разкопки на археолозите от Австралийския изследователски център за човешка еволюция (ARCHE - Australian Research Centre for Human Evolution) на университета Грифит разкриха човешка дейност, датираща от периода на неолита до халколита и бронзовата епоха (преди ~10 000-3 500 години), предоставяйки нови прозрения за еволюцията и историческото развитие на регионалните човешки популации

"Ум Ирсан в момента е най-дългата известна лавова тръба в Арабия по хоризонталната дължина на проходите, на 1481 метра", пишат учените в статията, публикувана в сряда (17 април) в списание PLOS One.

Макар да е сигурно, че Арабският полуостров е бил обитаван през праисторически времена, оскъдни са свидетелствата от органични останки заради неблагоприятните за съхранение условия в региона. Но в лавовата тръба има запаени артефакти, защото са били защитени от слънцето, вятъра и необичайните температурни промени през последните хилядолетия. Екипът откри там артефакти като фрагменти от плат и обработено дърво, скални рисунки на домашни животни и скелетните останки от девет човешки кости.

Тези находки предполагат, че хората са обитавали лавовата тръба най-малко през последните 7000 години и вероятно още преди 10 000 години според радиовъглеродно датиране и оптично стимулирано луминисцентно датиране, което изследва кога за последен път определени минерали са били изложени на топлина или слънчева светлина. Някои от датите са сравнително скорошни и тръбата изглежда е била използвана и сега, разказва съавторът Матю Стюарт (Mathew Stewart), научен сътрудник в Австралийския изследователски център за човешка еволюция към университета Грифит в Австралия.

Хората, които са използвали лавовата тръба, са оставили няколко улики за живота си. Те включват кости от опитомени овце и кози, както и скални рисунки, изобразяващи тези животни, което предполага, че тези животни са били ключови за оцеляването на хората. Химическият анализ на човешките останки показва, че са консумирали повече растения, като зърнени култури и плодове, с течение на времето - вероятно поради нарастването на оазисното земеделие през бронзовата епоха, се казва в изявлението на екипа.

Ум Ирсан е бил разположен по протежение на пастирски маршрут, свързващ важни оазиси. Според изследователите е малко вероятно тръбата от лава да е служила като постоянно място за заселване, вместо това е била използвана като сянка и източник на вода за преминаващите пастири с техните животни.

Разкопките разкриват и масивни скривалища от кости от домашни (напр. кози, говеда) и диви (напр. газели) животни, които са били обработвани и/или консумирани във вътрешността на пещерата.

Възможно е да се идентифицират видове в скалното изкуство на Ум Ирсан, включително (A) овце; (B) коза и две пръчици с инструменти на коланите им; (C) говеда с дълги рога, снимка подобрена с цифров софтуер; и (D) козирог с оребрени рога и петна по козината. Долу: очертания на примери AD. Кредит: Stewart et al., 2024, PLOS ONE, CC-BY 4.0

Скалните рисунки свидетелстват за използването от пастири на лавовата тръба и околните райони, рисувайки ярка картина на древните начини на живот. Изображения на говеда, овце, кози и кучета потвърждават праисторическите животновъдни практики и състава на стадата в региона.

"Нашите открития в Ум Ирсан предоставят рядък поглед върху живота на древните народи в Арабия, разкривайки повтарящи се фази на човешко присъствие и хвърляйки светлина върху скотовъдните дейности, които някога са процъфтявали в този пейзаж“, коментира д-р Матю Стюарт.

Справка: PLOS ONE – First evidence for human occupation of a lava tube in Arabia: the archaeology of Umm Jirsan Cave and its surroundings, northern Saudi Arabia. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0299292 

Източник: Humans were living in a lava tube 7,000 years ago on the Arabian Peninsula, Live Science

Най-старата известна дива птица в света ухажва нови партньори на отдалечен остров край Хаваите, след като потенциално е загубила любимата си, която е била цял живот, твърдят изследователи.

Женският албатрос, наречен Уиздъм, вероятно е на поне 70 години и обикаля Северния Тихи океан от управлението на Айзенхауер според Службата за риба и дива природа на САЩ (USFWS).

Биологът Чандлър Робинс (Chandler Robbins) за пръв път я забелязва през 1956 година на атола Мидуей и я опръстенява близо до казарма на американския военноморски флот. Вече е била възрастна, което означава, че е била поне на 6 години по това време и че днес трябва да е на 73 години - две десетилетия по-възрастна от средната продължителност на живота на нейния вид. През 2002 г., 46 години по-късно, той я преоткрива, докато преглежда местата за гнездене, и успява да разчете номера на пръстена ѝ. Албатросът надживява своя откривател. Робинс умира през 2017 г.

"Уиздъм, най-старата известна дива птица в света, бе заснета отново миналия месец в Националния резерват за диви животни на атола Мидуей, танцувайки с потенциални партньори", съобщават представители на USFWS за Тихоокеанския регион в публикация във Facebook. "Нейният дългогодишен партньор, Акеакамай, все още не е видян и отсъстваше и през последните два сезона на гнездене."

Лайсанските албатроси (Phoebastria immutabilis), известни като mōlī на хавайски, са дълголетни морски птици, които създават двойки за цял живот с един партньор. Те са кръстени на гнездова колония от 145 000 двойки на Лайсан, един от северозападните Хавайски острови, разположен на 1500 километра северозападно от Хонолулу.

Женските лайсански албатроси обикновено снасят по едно яйце през първата половина на декември, но Уиздъм все още участва в брачни танци до пролетта, разказва Джонатан Плиснер, надзорен биолог по дивата природа в Националния резерват за диви животни на атола Мидуей, природен резерват на 2110 км. северозападно от Хонолулу.

Атолът Мидуей или Куайхелани на хавайски, е местообитание на най-голямата колония от лайсански албатроси в света, с 600 000 размножаващи се двойки, които се връщат на двата му пясъчни острова всяка година.

Женски албатрос на около 70 години, забелязан в Националния резерват за диви животни на атола Мидуей.

Уиздъм се появява спорадично на атола Мидуей от края на ноември 2023 г. Кредит: USFWS Columbia Pacific Northwest

"Тя активно ухажваше други птици през март", разказва Плиснер на представители на USFWS в имейл.

Уиздъм се появява спорадично на атола Мидуей от началото на сезона на гнездене в края на ноември 2023 г. Плиснер не очаква Уиздъм да гнезди тази година, но казва, че "тя е доста жизнена за седемдесетгодишна възраст", ​​в публикация в социалната платформа X.

Учените от USFWS изчисляват, че възрастният албатрос е прелетял 5,6 милиона км през живота си – еквивалентът на 7 двупосочни пътувания до Луната. Лайсанските албатроси започват да се размножават, когато са на възраст от 3 до 4 години обяснява American Bird Conservancy, което предполага, че Уиздъм е снесла поне 60 яйца през живота си, приблизително половината от които може да са се излюпили, за да създадат млади птици, докато другата половина може да са изядени от хищници.

Между сезоните на гнездене Уиздъм прекарва почти половината година в морето, реейки се над небето на Тихия океан часове наред, без нито едно размахване на тесните си, дълги 90 см крила. Подобно на други лайсански албатроси, тя вероятно подхранва дългите си полети, като се храни с малки калмари, яйца от летящи риби, риба и ракообразни.

Източник: World's oldest wild bird is 'actively courting' after losing long-term mate, Live Science

Във фейсбук групата "Насекомите и ентомолозите" Станислав Тодоров е създал публикация, която засяга няколко основни въпроса като действията след досег (директен или аерогенен) с гъсениците, информация за разпространението им.

В България се срещат 3 вида от род Thaumetopoea:

1. Thaumetopoea pityocampa (Борова процесионка)
2. Thaumetopoea processionea (Дъбова процесионка)
3. Thaumetopoea solitaria (Шамфастъкова процесионка)

Кредит: Джанлука Дореми

Какво представляват боровите процесионки?

Боровите процесионки (Thaumetopoea pityocampa) са нощни пеперуди от семейство Thaumetopoeidae. Дължат името си на факта, че гъсениците се движат една след друга (в процесия) и се хранят основно с растения от род Pinus (Борове), но не отказват и Cedrus (Кедри). Събирането им във верижка става чрез отделяне на феромони - първата гъсеница в процесията събира след себе си останалите, като всяка отделя лепкава нишка, за която се закача за следващата.

Гнездата им представляват "къдели" по боровите дървета, които вероятно всеки от нас е виждал. Освен за развитието им, гнездата от копринени нишки служат за защита и укритие. Веднъж щом са готови да се превърнат в какавиди, те напускат гнездото, като слизат на земята в търсене на мека почва. Това е и моментът, в който най-често биват забелязвани.

Гъсениците на вида не унищожават дърветата и в повечето случаи (80-90%) те се възстановяват напълно за период от между 1 и 2 години. Основни виновници за унищожаването на цели иглолистни гори са короядите, които хората често не виждат и приписват "заслугата" на гъсениците. Отделно, с глобалното затопляне все по-често се наблюдават нови гъбични инфекции, които също поразяват дърветата.

Защо са опасни?

При докосване, стъпкване и всякакво друго дразнене, гъсениците отделят токсин, наречен тауметопеин, който причинява тежка форма на уртикария. Уртикарията пък накратко е алергична реакция с тежки обриви, сърбеж и зачервяване. Освен това, гнездата на вида също могат да причинят неприятности, в случай че са премахвани или докосвани без предпазни средства.

Поражения от среща с борова процесионка. Кредит: Пепа Савова Георгиева

Как да се действа след контакт с тях?

Контактът с процесионките може да е директен или аерогенен. Директният контакт ще рече, че сте докосвали гъсениците или гнездото на вида без предпазни средства. Аерогенният се получава при изпускането на миниатюрните косъмчета на гъсениците. Те могат да се забият навсякъде по тялото, като дори минават през дрехите/обувките. Наподобяват риболовни кукички с контра, които се вадят трудно.

Косъмчетата на гъсениците под микроскоп. Кредит: Андреа Батисти

При какъвто и да е контакт с тях:

- изплакнете засегнатата зона/и със студена вода или спирт
- изперете дрехите си (шансът там да има останали косъмчета е голям)
- избягвайте горещата вода и излагането на засегнатата зона/и на слънце (възможно е да се получи временно възпаление)
- не докосвайте очи/нос
- не се опитвайте да вадите косъмчета, в случай че са попаднали някъде под кожата
- свържете се с медицинско лице и поддържайте контакт за състоянието на обривите

Най-често обриви се образуват по шията, лицето и ръцете. Спорадично може да се появят и на други места, в зависимост от това дали са проникнали косъмчета през дрехите.

Естествено, обривите са придружени от сърбеж и болка, неизбежно е. Те би трябвало да отшумят до няколко седмици.

Контактите между гъсениците и домашните любимци могат да бъдат фатални! Чести симптоми при домашните любимци са некроза и окапване на част от езика, конвулсии, а при по-тежки случаи се стига и до смърт!

Накратко: Боровите процесионки не са инвазивни, те са местен вид с ареал, включващ цялото Средиземноморие (1).

Видът се влияе пряко от климатичните условия, като една по-мека зима и по-хладно лято са предпоставка за увеличаване на популациите на определени места. Към настоящия момент видът се среща до около 1200-1300 м надморска височина, като основният проблем се наблюдава най-вече в горите.

Карта на разпространението на Thaumetopoea pityocampa до 2018 г. Към 2024 г. видът вече се среща и отвъд Стара планина. Със зелен цвят са отбелязани териториите, на които видът е установен (към 2018 г.) ✅ С червен цвят са отбелязани териториите, на които видът не присъства/не е регистриран все още (към 2018 г.)❌. Кредит: Станислав Тодоров

В миналото е било честа практика в цялата страна огромни райони да бъдат залесявани с бял и черен бор. Естествено, мястото на бора не е на толкова ниска надморска височина и затова през последните десетилетия площите, засегнати от процесионките, се увеличават.

За разлика от белия бор, черният е близо 2.5 пъти по-засегнат, а над 80% от нападнатите дървета са на възраст между 30 и 60 г. (Мирчев, Начев 2021) (2).

Естествените им врагове са няколко десетки видове птици - кукувици, папуняци, синигери и т.н., а от насекомите основно бръмбарите от род Calosoma (Гъсеничари), няколко семейства паразитоидни оси и ларви на тахинидни мухи (Tachinidae) (4).

"Боровите процесионки не унищожават дърветата и в случай че някое дърво загине, то то е било вече болно. При среща просто се отдалечете и не се опитвайте да ги убиете - шансът да си навлечете повече вреди, отколкото да се отървете от тях, е доста голям", предупреждава Станислав Тодоров.

Справка:

1. Climate warming and past and present distribution of the processionary moths (Thaumetopoea spp.) in Europe, Asia Minor & North Africa 
2. Характеристика на местообитанията и степента на повреда в тях от боровата процесионка в България - https://www.cabidigitallibrary.org/doi/pdf/10.5555/20210510978 
3. Стопански значими насекомни вредители в горите на България през периода 2003 - 2018 г. - https://www.cabidigitallibrary.org/doi/pdf/10.5555/20203396778 
4.  New records and impact of tachinid parasitoids of Thaumetopoea pityocampa (Lepidoptera: Notodontidae) in Bulgaria

Авторът Станислав Тодоров е студент, следващ география в Софийския университет, който се интересува от насекомите повече от десетилетие. Основен интерес за него представляват пеперудите, както дневните, така и нощните. 

Светилата на космологията ще преразгледат някои основни предположения за Вселената – чак до теорията, стара повече от век, че тя се разширява равномерно, съобщава The Guardian.

"Използваме в космологията модел, който бе формулиран за първи път през 1922 г.", коментира пред вестника съорганизаторът и космолог от Оксфорд Субир Саркар (Subir Sarkar), подчертавайки годината, в която руският астроном Александър Фридман очерта възможността за космическо разширение въз основа на Общата теория на Айнщайн на относителността.

"Имаме страхотни данни, но теоретичната база е с изтекъл срок на годност" добавя космологът. "Все повече хора казват същото и това са уважавани астрономи."

Вселената не е изотропна

В крайна сметка вселената може да не е една и съща във всички посоки.

Скоростта на разширяване на Вселената изглежда варира от място на място, съобщава проучване от 2020 г. Това откритие, ако бъде потвърдено, ще принуди астрономите да преоценят колко добре разбират космоса.

"Един от стълбовете на космологията – изследването на историята и съдбата на цялата вселена – е, че Вселената е "изотропна", което означава една и съща във всички посоки", заявява водещият автор на изследването Константинос Мигкас (Konstantinos Migkas) от Университета в Бон, Германия. "Нашата работа показва, че може да има пукнатини в този стълб."

Немалко изследователи са намерили доказателства, че Вселената може да се разширява по-бързо в някои области в сравнение с други, подкрепящи примамливата възможност мегаструктурите да влияят значително на растежа на Вселената.

Саркар и колегите му например предполагат, че Вселената е "изкривена" след изучаване на над един милион квазари, които са активните ядра на галактики, където газово-праховите облаци се поглъщат от свръхмасивна черна дупка.

Екипът установява, че едната небесна полусфера всъщност съдържа малко повече от тези квазари, което предполага, че половината от нощното небе е по-масивна от другата, подкопавайки нашата концепция за тъмна енергия, хипотетична форма на енергия, използвана, за да обясни защо Вселената се разширява с ускорен темп.

"Това би означавало, че две трети от Вселената току-що е изчезнала", отбелязва Саркар пред The ​​Guardian.

 Алексия Лопес (Alexia Lopez), докторант в Университета на Централен Ланкашир, е открила нещо, което изглежда като космически мегаструктури, наречени Голям пръстен и Гигантска дъга. Тези форми, очертани от галактики и галактически клъстери, се появяват в мащаб, отвъд който Вселената би трябвало да е гладка и ефективно хомогенна.

"Когато намираме списък от структури, които надхвърлят този мащаб, оспорват ли те това предположение, което е толкова фундаментално в космологията?" се пита Лопес. "„Може би трябва да има повече критичен анализ на нашия Стандартен модел."

Концепция на художник за това как Големият пръстен (показан в синьо) и Гигантската дъга (показана в червено) биха изглеждали в небето, ако можехме да ги видим. Кредит:  Stellarium/University of Central Lancashire

Космологичната константа всъщност не е постоянна

Други изследователи предполагат, че космологичната константа, която се използва от десетилетия като начин за обозначаване на скоростта на разширяване на Вселената, всъщност варира в пространството, което противори на Стандартния модел на физиката.

Д-р Константинос Мигкас ще сподели на конференцията констатациите, че константата на Хъбъл – скоростта, с която се разширява Вселената – изглежда варира в пространството. "Нашите резултати добавят още едно проблемно парче към пъзела", отбелязва Мигкас. Поне в локален мащаб това предполага, че наблюденията не съвпадат с прогнозите на Стандартния модел. "Не можем да екстраполираме върху цялата вселена, това ще е грешно", добавя астрономът.

Накратко, астрономите са готови да преоценят вековните стъпки, които са следвали, за да разберат по-добре Вселената около нас.

Саркар предполага, че вярата в стандартния модел на космологията е толкова дълбоко вкоренена, че се третира като "религия"."Намирам за много досадно, че този принцип не е проверен", коментира пред британския вестник Саркар.

Професор Джордж Ефстатиу (George Efstathiou), астрофизик от Университета в Кеймбридж, който представя по-скептичната позиция на конференцията, коментира, че не е вярно, че моделът не е бил многократно изпитван. "Хората ме обвиняват, че защитавам модела", споделя астрофизикът. "Но това, което те не осъзнават, е колко време съм прекарал, опитвайки се да го опровергая. Напълно не съм съгласен, че има някакъв консенсус без критични разсъждения."

"Това са дразнещи моменти на различни нива на значимост. Нуждаем се от повече изследвания за това къде, ако изобщо Стандартният модел се разпада", добавя канадско-американският астроном и директор на обсерваториите Карнеги Уенди Фрийдман (Wendy Freedman). "Не мисля, че има очевидно нещо, което да издържи теста на времето."

Източници:

Top Astronomers Gather to Confront Possibility They Were Very Wrong About the Universe, futurism

World’s top cosmologists convene to question conventional view of the universe, The Guardian

Surprise! The universe's expansion rate may vary from place to place, space.com

Невзрачното животно е живяло в древните морета на Земята, като вероятно е пълзяло по морското дъно. Това е последният общ прародител на билатералните животни - огромна супергрупа животни, включваща гръбначни (риби, земноводни, влечуги, птици и бозайници) и безгръбначни (насекоми, членестоноги, мекотели, червеи, бодлокожи и много други).

До днес повече от 7000 групи гени могат да бъдат проследени до последния общ прародител на билатералните, според проучване на 20 различни вида билатерални, включително хора, а също и акули, маймуни, стоножки и октоподи. Констатациите са направени от изследователи от Центъра за геномно регулиране (CRG) в Барселона и са публикувани днес в списание Nature Ecology & Evolution.

Забележително е, че проучването установява, че около половината от тези гени на предците са били използвани от животните в определени части на тялото, по-специално в мозъка и репродуктивните тъкани. 

Откритията са изненадващи, тъй като древните, запазени гени обикновено имат фундаментални, важни задачи, които са необходими в много части на тялото.

Когато изследователите се вгледали по-внимателно, установили, че за това са виновни поредица от случайни грешки от типа "copy paste" по време на еволюцията на билатералните. Например, в началото на историята на гръбначните животни имало важен момент. За пръв път се появяват множество тъканно-специфични гени, които съвпадат с две събития на дублиране на цели геноми.

Животните можели да запазят едното копие за основни функции, а второто копие можело да се използва като суров материал за еволюционни иновации. Подобни събития, с различна степен на мащабност, се случват постоянно в цялото еволюционно дърво на билатералните.

"Нашите гени са като огромна библиотека от рецепти, които могат да се приготвят по различен начин, за да се създадат или променят тъкани и органи. Представете си, че случайно се окажете с две копия на рецепта за паеля. Можете да запазите и да се наслаждавате на оригиналната рецепта, докато еволюцията коригира допълнителното копие, така че вместо него да се прави ризото.

"А сега си представете, че цялата книга с рецепти е копирана - два пъти - и възможностите, които това открива пред еволюцията. Наследството от тези събития, случили се преди стотици милиони години, продължава да живее в повечето сложни животни днес", обяснява Федерика Мантика (Federica Mantica), автор на статията и изследовател в Центъра за геномно регулиране (CRG) в Барселона.

Авторите на изследването откриват много примери за нови, специфични за тъканите функции, станали възможни благодарение на специализацията на тези гени на предците. Например гените TESMIN и tomb, които произхождат от един и същ прародител, в крайна сметка независимо играят специализирана роля в тестисите както при гръбначните животни, така и при насекомите. Тяхното значение се подчертава от факта, че проблеми с тези гени могат да нарушат производството на сперматозоиди, засягайки плодовитостта както при мишки, така и при плодови мушици.

Специализацията на гените на предците също така полага някои основи за развитието на сложни нервни системи. Например при гръбначните животни изследователите откриват гени, които са от решаващо значение за образуването на миелиновите обвивки около нервните клетки, които са от съществено значение за бързото предаване на нервните сигнали. При хората те идентифицират и FGF17, за който се смята, че играе важна роля за поддържане на когнитивните функции в напреднала възраст.

При насекомите специфични гени са се специализирали в мускулите и в епидермиса за образуване на кутикула, което допринася за способността им да летят. В кожата на октоподите други гени са се специализирали за възприемане на светлинни стимули, което допринася за способността им да променят цвета си, да се маскират и да общуват с други октоподи.

Чрез изучаване на еволюцията на видовете на тъканно ниво изследването показва, че промените в начина на използване на гените в различните части на тялото са изиграли голяма роля за създаването на нови и уникални характеристики при животните.

С други думи, когато гените започнат да действат в специфични тъкани, това може да доведе до развитието на нови физически черти или способности, което в крайна сметка допринася за еволюцията на животните.

"Нашата работа ни кара да преосмислим ролите и функциите, които играят гените. Тя ни демонстрира, че гените, които са от решаващо значение за оцеляването и са били запазени през милиони години, също могат много лесно да придобият нови функции в еволюцията.

"Това отразява балансиращия акт на еволюцията между запазването на жизненоважни роли и изследването на нови пътища“, заключава професорът от ICREA Мануел Иримия (Manuel Irimia), съавтор на статията и изследовател в Центъра за геномна регулация.

Справка: Evolution of tissue-specific expression of ancestral genes across vertebrates and insects, Nature Ecology & Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02398-5

Източник: Evolution's recipe book: How 'copy paste' errors led to insect flight, octopus camouflage and human cognition, Center for Genomic Regulation

Така започва фазата на тъмната енергия, следваща фазата на доминиране на материята, която на свой ред следва фазата на доминиране на радиацията. Неотдавна бе направен опит тези различни фази в развитието на Вселената да бъдат описани не със стандартната космология по модела ΛCDM, а с термодинамиката - част от физиката, която изучава взаимодействията между големи съвкупности от частици на макроскопично ниво.

Тази термодинамика датира от XIX в., но Мариано де Соуза (Mariano de Souza) от Държавния университет на Сао Пауло и колегите му смятат, че тя все още е много полезна.

Това, което те са направили в частност, е да проверят дали така нареченият ефективен параметър на Грюнайзен Γ_eff е полезен за представяне на разширяването на Вселената. Немският физик Едуард Аугуст Грюнайзен (1877-1949 г.) го измисля през 1908 г. и той е начин за представяне на термоеластичното поведение на материала. 

Кредит: Results in Physics (2024). DOI: 10.1016/j.rinp.2024.107344

Екипът на Соуза свързва параметъра на Грюнайзен с уравнението на състоянието EOS (equation of state).

За перфектен флуид налягането p и енергийната плътност ρ са свързани чрез уравнението на състоянието (EOS):

ω = p / ρ, където ω е EOS параметърът, тъй като неговата интерпретация обикновено се ограничава до числена стойност за всяка ера на вселената.

Моделът ΛCDM гласи, че ω = -1, но неотдавна бе открито, че тази стойност може да е различна в действителност.

Един от резултатите от термодинамичния подход към разширяването на Вселената е, че както ω, така и Λ не са константи, а могат да се променят с времето (вж. илюстрацията по-горе).

Вселената - галактиките, звездите и планетите и дори атомите и пространство-времето ще се разпаднат.

"Също така в перспективата на параметъра на Грюнайзен, ние предполагаме, че преминаването от забавящ се режим на разширение [в епохите, доминирани от радиация и материя] към ускоряващ се режим на разширение [в доминирана от тъмна енергия ера] прилича на термодинамичен фазов преход. Това е така, защото Γ eff променя знака си, когато разширяването се променя от забавяне към ускоряване. Промяната на знака прилича на типичния подпис на фазовите преходи във физиката на кондензираната материя", коментира Соуза.

Тъмната енергия често се свързва с космологичната константа Λ [ламбда], въведена първоначално от Айнщайн през 1917 г. като отблъскваща сила, необходима за поддържане на Вселената в статично равновесие. По-късно Айнщайн отхвърля концепцията, според някои сведения. Тя бе възстановен, когато се установи, че разширяването на Вселената се ускорява, вместо да се забавя. Господстващият модел, известен като Λ-CMD (Lambda-Cold Dark Matter - Ламбда-Студена тъмна матеррия), дава на космологичната константа фиксирана стойност. Тоест, предполага се, че плътността на тъмната енергия остава постоянна, докато Вселената се разширява. Въпреки това, други модели предполагат, че плътността на тъмната енергия, а оттам и Λ, варират във времето.

"Присвояването на фиксирана стойност на ламбда означава също присвояване на фиксирана стойност на омега, но разпознаването на ω като ефективен параметър на Грюнайзен ни позволява да направим извод за зависимост от времето за ω, тъй като вселената се разширява в доминираната от тъмна енергия ера. Това директно води до зависимост от времето за Λ или универсалната гравитационна константа", обяснява Соуза.

Изследването може да доведе до важни разработки, доколкото дава поглед върху нова интерпретация на разширяването на Вселената от гледна точка на термодинамиката и физиката на кондензираната материя.

Справка: Lucas Squillante et al, Exploring the expansion of the universe using the Grüneisen parameter, Results in Physics (2024). DOI: 10.1016/j.rinp.2024.107344

Източник: Study uses thermodynamics to describe expansion of the universe, José Tadeu Arantes, FAPESP

В чест на празника и за да подчертаят ролята на планетата Земя като наш дом, тази година организаторите  ще проведат кино-ден, посветен на част от най-интересните природни явления свързани с геологията.

Събитието ще се състои в кино „Одеон“, София, от 9:30 до 17:30 ч. на 22 април и е организирано с любезното съдействие и медийно партньорство на Българската национална телевизия.

Подробната програма е налична на фейсбук страницата на събитието.

"Цел и наше искрено желание е чрез този кино-ден различните геоложки процеси и явления да достигнат до по-голяма аудитория. В допълнение на кино програмата, ще представим кратки научни лекции, колекция от геоложки образци, информационни материали и интересни занимания с оптичен микроскоп и геоложка лупа за да запознаем малки и големи с увлекателния свят на геологията", съобщават организаторите.

Поради ограничения капацитет достъпът до събитието е с покани. За повече информация, моля пишете ни на [email protected].

За много хора по света идеята, че менструалният цикъл на жените се управлява от Луната, има дълбоки корени. Всъщност Чарлз Дарвин предполага, че тази лунна връзка идва от времето на нашия вид като обитаващи крайбрежието същества, които са живели в синхрон с приливите и отливите.

Но ново проучване, публикувано в списанието Science Advances, разкрива, че тези цикли вероятно не следват 29,5-дневните цикли на Луната, а вместо това се управляват от вътрешните часовници на женското тяло.

Нещо повече, те установяват, че всяка лунна връзка, която е налице, се различава в зависимост от континента. Учените забелязват, че в Европа например менструалният цикъл обикновено започва по време на нарастващия полумесец, но при жените в Северна Америка той по-често започва при пълнолуние.

Менструалните цикли обикновено имат ежемесечна закономерност, но механизмите, които определят тази закономерност, са загадъчни. За да разберат по-добре как действат те, изследователите анализират данните от почти 27 000 менструални цикъла на повече от 3 000 европейски и северноамерикански жени. По-конкретно те проследяват първия ден на менструацията във всеки от тези цикли.

Те установяват, че между менструалния и лунния цикъл има съвсем слаба връзка, противно на някои популярни схващания. Фактът, че корелацията варира в различните континенти, подкрепя теорията им; според тях това е индикация, че всяка лунна корелация всъщност вероятно се дължи повече на фактори, свързани с начина на живот (като циклите сън-бодърстване), отколкото на Луната.

Все пак авторите посочват, че в общности, където жените са повече изложени на лунна светлина, влиянието на Луната върху менструалния цикъл може да е по-силно.

По-вероятно е обаче, се казва в статията, вътрешният часовник на организма, известен като "циркаден часовник", да поддържа ритъма на женските яйчници.

Това е така, тъй като данните разкриват нещо, което изследователите наричат "фазови скокове", когато вътрешният часовник на жената излиза от синхрон с редовната продължителност на цикъла и се самокоригира, преминавайки към следващото стабилно състояние.

"Ако цикълът се удължи по някаква причина, този процес, базиран на часовника, се адаптира, за да го съкрати бързо", разказва авторът на статията д-р Клод Гронфие (Claude Gronfier) пред BBC Science Focus.

Скоковете във фазите са признак на явление, известно като "относителна координация", типично за циркадните часовници. Един от примерите за това, казват учените, е усещането за несинхронност, което се появява, след като сте пътували в различни часови зони.

В други области на човешкото здраве, включително рак, нарушения на съня и депресия, учените са използвали хронобиологични подходи (което означава свързани с биологичния часовник на организма) като светлинна терапия, за да намерят успешни лечения. Това ново изследване открива възможности за подобни и нови медицински методи за лечение на нарушенията на овулацията - които дори биха могли да помогнат за подобряване на плодовитостта.

"Предстои ни много работа и се надяваме колегите ни да се впуснат заедно с нас в това, което може да бъде бъдеща област на циркадната медицина", заявява Гронфие.

Справка: René Ecochard et al. ,Evidence that the woman’s ovarian cycle is driven by an internal circamonthly timing system. Sci. Adv. 10, eadg9646(2024). DOI: 10.1126/sciadv.adg9646

Източник: Here’s how the Moon actually impacts your menstrual cycle - new study, BBC Science Focus

На “Desert Worlds: From Mars to Arrakis” д-р Зак Диксън, планетарен учен, специализиран в геологията на Марс ще разгледа пустинните планети и представата за тях през погледа на научната фантастика и нашето въображение. Ще направи паралел между пустините на Земята и на Марс и ще разгледа предизвикателствата пред живота в истинска пустиня и в тази от научната фантастика. Ще разгледа как науката дефинира понятието пустиня за двете планети и ще сподели кои са най-известните пустинни места за снимане на Sci Fi филми.

На 23 април д-р Зак Диксън ще пренесе гостите на събитието на въображаем полет до Марс, за да научат повече за тайните на тази планета. Ще разкаже как би изглеждала една колония на Червената планета, възможен ли е живот на Марс и могат ли съвременните тенологии да осигурят оцеляването на човек на нея.

Изследванията на д-р Zach Dickson се фокусират върху древните езера и океани на Марс. Има голям опит и в областта на археологията, лазерната очна хирургия и екологията. Като любител на научната фантастика през целия си живот, той е очарован от връзката между истинската наука и книгите и филмите, които тя вдъхновява.

“Desert Worlds: From Mars to Arrakis ще се проведе на 23 април от 20:00 часа (отваряме врати в 19:00 часа)  в Stroeja. Повече за темата и възможност за закупуване на билет вижте в сайта на организаторите Ratio.

.

На Лий Каладин се налага да убожда кожата си с игла до осем пъти на ден, за да си поставя инжекция с инсулин — хормонът, който държи под контрол диабета тип 1. 

Без инсулин нивата на кръвната му захар ще станат опасно високи и могат да доведат до фатален край.

Революционно решение

Каладин е на 54 години и от 25 години е диабетик. Той е свикнал с инжектирането на допълнителен инсулин до такава степен, че отдавна е загубил чувствителността си към убождането на кожата. Процедурата обаче си остава обременяваща. 

„Трябва да редувам местата, в които поставям инжекциите“, казва Каладин, който живее в Портсмут, Обединеното кралство, и работи като координатор на събития към Фондацията за изследване и грижи за диабета. „Ако инжектирате на едно и също място твърде често, тъканта се уврежда и се образува бучка. А ако след това инжектирате в бучката, инсулинът няма да се абсорбира.“ 

Макар че намирането на лечение за диабет тип 1 е свещената крайна цел, друго иновационно решение за Каладин и милиони други като него по света ще бъде възможността да се поставя инсулин без игли или спринцовки.

Точно тук професор Давид Фернандес Ривас, биоинженер към Университета на Твенте, Нидерландия, вярва, че може да помогне.

Фернандес Ривас ръководи изследователски проект, получил финансиране от ЕС, за разработването на метод за слагане на течности в кожата и на други меки материали, като се използва компресиране вместо игли.

Техниката е позната като BuBble Gun („пистолет“ BuBble), каквото е и наименованието на петгодишния проект, който продължава до края на 2024 г. Фернандес Ривас изобретява BuBble Gun с изследователския си екип, който сега прецизира технологията с надеждата да я превърне в реалност.

Високоскоростно изтласкване

Макар че съществуват електронни помпи, които освобождават инсулин в тялото през целия ден, те са несъвършени и изискват да се постави канюла в точката на контакт.

При BuBble Gun лазерен лъч се насочва към течното лекарство в стъклен патрон, загрява го до кипене и създава балонче. Това балонче се издува, докато не изтласка течността с висока скорост — от 30 до 100 метра в секунда — извън тръбичката и, в случая на лекарство, в кожата. 

Вместо с убождане, както става при иглата, лекарството се впръсква между клетките на кожата. Това ограничава увреждането на кожата и на клетките под нея.

„Течността всъщност се превръща в иглата“, казва Фернандес Ривас, който се премества в Нидерландия от Куба през 2007 г. с първа диплома по ядрено инженерство и оттогава работи в областта на биоинженерството и зелените технологии.

Този подход може да донесе облекчение не само за 9 милиона души по целия свят, в това число Каладин, които имат диабет тип 1, но и за милиони други, страдащи от други състояния, които също изискват редовно инжектиране. 

Други потенциални ползватели са 25-те процента от хората, които се страхуват от игли и които могат вследствие на това да пропускат определени медицински процедури, включително ваксиниране.

„Премахването на болката и страха от процеса на инжектиране ще има голямо въздействие върху много хора с фобия към иглите“, казва Фернандес Ривас.

Проблеми с тъканите 

Повечето инжекции проникват в тялото, докато достигнат до мускул. Те се разглеждат като най-простите инжекции за прилагане, при които дозата постепенно се разпръсква от мускула в системата за кръвообращение на тялото. 

Много лекарства обаче могат да имат същото действие — или дори по-добро — когато се поставят в по-горните слоеве на кожата.

Фернандес Ривас е уверен, че много ваксини например биха постигнали същия ефект, ако бъдат поставяни между слоевете на кожата. Сега те обикновено се инжектират в мускулите. 

Това означава, че приложението на BuBble Gun може да надхвърли поставянето на инсулин.

Основен технически проблем, с който се занимава изследователският екип, е свързан с дебелината на кожата, която варира в зависимост от възрастта, пола, етническата принадлежност и начина на живот. В резултат на пушенето например кожата става по-тънка. 

Ето защо налягането от „пистолета“ трябва да се регулира, за да се вземат предвид тези разлики.

„Струята течност трябва да проникне в кожата точно на правилната дълбочина, без изпръскване или просмукване в околната тъкан или материал, което ще промени дозата непредсказуемо“, казва Фернандес Ривас.

Изследователите все още работят върху прецизното контролиране на струята с лекарство при навлизането ѝ в меки тъкани. 

От 2018 г. те провеждат лабораторни експерименти върху материали, които имитират кожа, както и върху реална кожна тъкан. Тестовете върху човешка кожна тъкан се провеждат от 2022 г. 

Ако всичко върви добре, опитите върху здрави доброволци ще започнат по-късно тази година.

Планиран прототип

Екипът на BuBle Gun създава стартираща компания, наречена FlowBeams. Чрез нея изследователите се надяват прототипът на пистолета да бъде готов за демонстриране пред потенциални партньори от отрасъла преди 2025 г.

Фернандес Ривас предвижда, че ще дойде време, когато пациентите с диабет ще могат да използват изменена версия, която ще интегрира тази микроструйна технология в кожен пластир. 

Пластирът може да включва сензор, който едновременно измерва непрекъснато нивата на кръвната захар и впръсква инсулин в тялото, когато възникне нужда.

„Представете си как това ще промени живота на притеснените родители, които се будят по няколко пъти през нощта, за да проверяват дали детето им с диабет няма скок на кръвната захар, докато спи“, казва Фернандес Ривас.

Изследванията в тази статия са финансирани от програма „Хоризонт“ на ЕС чрез Европейския научноизследователски съвет (ЕНС). Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия. 

Повече информация

• BuBble Gun
• Изследвания на ЕС в областта на диабета
• Научни изследвания и иновации на ЕС в областта на здравето

Тази статия е публикувана за пръв път в Horizon, списанието за изследвания и иновации на ЕС.

Земетресенията и дори лека околна сеизмична активност могат неусетно да разтегнат или деформират мрежите от оптични кабели, които пресичат планетата, пренасяйки интернет и повечето от нашите телекомуникационни данни.

Чрез изстрелване на импулси от лазери през такива кабели и измерване на отраженията на обратното разсейване, изследователите могат да запишат сеизмичната активност, която би било непрактично да се улови с конвенционални сензори, включително подводни земетресения и напрежение във вулканични диги.

"Това е огромна логистична операция за получаване на измервания с висока плътност в големи участъци от Земята", коментира Джонатан Аджо-Франклин (Jonathan Ajo-Franklin) от Университета Райс в Тексас.

Такива измервания не могат да бъдат направени чрез повечето активни оптични кабели, които вече се използват за предаване на данни, без да се прекъсва услугата. Но телекомуникационните компании често вграждат допълнителни влакна в своите мрежи, които остават офлайн, докато някой не ги наеме. Все повече изследователи използват тези "тъмни влакна", за да записват сеизмичната активност и да картографират подземната повърхност в детайли.

Аджо-Франклин и неговите колеги наскоро завършиха събирането на данни за един такъв проект, за да демонстрират, че могат да използват тъмно влакно, за да намерят скрити източници на геотермална енергия. В продължение на няколко години те използват 28-километрово тъмно влакно, за да събират околни сеизмични данни в долината Империал в Калифорния.

След това те използват вариациите в скоростта сред сеизмичните вълни, които са записали, за да създадат подробно напречно сечение на 3 километра земя под кабела.

Получената карта разкрива неизследван преди това разлом. Проучваенто им също така идентифицира зона с нискоскоростни вълни, която изследователите свързват с наличието на източник на геотермална енергия, скрит под повърхността. Този източник е бил идентифициран преди това чрез сондажи, пробити за проучване на нефт и газ. Намирането му с помощта на влакното показва, че методът може да бъде "инструмент, който може да покаже значи за съществуването на тези типове системи на правилното място", обяснява Аджо-Франклин.

Наблюдения на околния шум върху ~28 -километровата разпределена акустична сензорна решетка. Панел (a) 60-секунден запис на околния шум в скорост на деформация (единицата е нанодеформация/секунда) със сеизмични следи от движещи се превозни средства и устойчиви локализирани източници, като фабрики, пресичащи пътища, надлез Броули и летище Броули. Карта на улиците в горната част на (a) показва основните инфраструктури, пресичащи кабела. Панел (b) 2-дневен осреднен спектър на шума по кабела. Три цветни звезди представляват откритите устойчиви локализирани източници, като силози за зърно (червената звезда) и пресичащи пътища (сините звезди). Кредит: Feng Cheng et al.

Но други изследователи смятат, че подходът може да не доведе до нови геотермални открития на много други места. Въпреки обширната оптична инфраструктура, кабелите обикновено са групирани там, където живеят хора, а не в отдалечени райони, където има интерес да се извършват нови проучвания. Всъщност авторите на проучването са имали късмет, че оптичният кабел се намира на върха на геотермален резервоар.

И все пак тъмните влакна могат да осигурят мощен начин за създаване на картина с висока разделителна способност на подземната повърхност под градовете, където оптичните мрежи са най-плътни и където подробните карти могат да бъдат полезни за разбиране на опасностите от земетресения.

Този месец Андреас Фихтнер (Andreas Fichtner) от ETH Цюрих, ШвейцарияФихтнер и колегите му ще се опитат да наблюдават подобни земетресения с помощта на тъмни влакна, които свързват два сеизмично активни острова в Гърция. Този проект ще се осъществи само благодарение на едно случайно партньорство с гръцка телекомуникационна компания, която се е съгласила да им позволи да използват влакната.

Справка: "Using Dark Fiber and Distributed Acoustic Sensing to Characterize a Geothermal System in the Imperial Valley, Southern California"
Feng Cheng, Jonathan B. Ajo-Franklin, Avinash Nayak, Veronica Rodriguez Tribaldos, Robert Mellors, Patrick Dobson, the Imperial Valley Dark Fiber Team
Journal of Geophysical Research: Solid Earth; https://doi.org/10.1029/2022JB025240 

Източник: Geoscientists are using telecom 'dark fibres' to map Earth’s innards, New Scientist

Ако случаят е такъв, тогава обекти с особено силни гравитационни полета като черни дупки, неутронни звезди и бели джуджета могат да уловят и концентрират тъмната материя. Това от своя страна може да повлияе на това как изглеждат тези обекти. Като пример, наскоро публикувано проучване разглежда взаимодействието между тъмната материя и неутронните звезди.

Неутронните звезди са направени от най-плътната материя в космоса. Техните мощни гравитационни полета могат да уловят тъмна материя и за разлика от черните дупки, няма да бъде уловено завинаги зад хоризонта на събитията излъчването от тъмната материя.

Така че неутронните звезди са идеален кандидат за изучаване на модели на тъмна материя. За това проучване екипът разгледа колко тъмна материя може да улови една неутронна звезда и как разпадането на взаимодействащи частици тъмна материя ще повлияе на нейната температура.

Подробностите зависят от това кой конкретен модел на тъмна материя се използва. Вместо да се занимава с вариантни модели, екипът разглежда широк спектър от свойства. По-конкретно, те се фокусират върху това как тъмната материя и барионите (протони и неутрони) могат да си взаимодействат и дали това ще доведе до улавяне на тъмна материя. Разбира се, за диапазона от възможни взаимодействия между барионна и тъмна материя, неутронните звезди могат да уловят тъмна материя.

След това екипът продължава да разглежда как може да възникне термализация на тъмната материя. С други думи, когато тъмната материя бъде уловена, тя трябва да освободи топлинна енергия в неутронната звезда чрез сблъсъци и анихилация на тъмната материя.

С течение на времето тъмната материя и неутронната звезда трябва да достигнат топлинно равновесие. Скоростта, с която това се случва, зависи от това колко силно си взаимодействат частиците, така нареченото напречно сечение на разсейване.

Екипът установи, че топлинното равновесие се достига доста бързо. За прости скаларни модели на тъмна материя равновесието може да бъде постигнато в рамките на 10 000 години. За векторни модели на тъмна материя равновесието може да се случи само за година. Независимо от модела, неутронните звезди могат да достигнат топлинно равновесие за един миг от космическото време.

Ако този модел е правилен, тогава тъмната материя може да играе измерима роля в еволюцията на неутронните звезди. Можем например да идентифицираме наличието на тъмна материя, наблюдавайки неутронни звезди, които са по-топли от очакваното. Или може би дори да разграничи различни модели на тъмна материя от общия спектър на неутронните звезди.

Справка: Bell, Nicole F., et al. “Thermalization and annihilation of dark matter in neutron stars.” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2024.04 (2024): 006.

Източник: Neutron Stars Could be Heating Up From Dark Matter Annihilation, Brian Koberlein

Изминаха пет години, откакто беше разкрит на света, това е добър повод да се прегледа отново H. luzonensis, да  се види какво още се е появило за него през тези години и как може да се впише в човешката история.

Останките от H. luzonensis са намерени в пещерата Калао на Лусон, най-големият остров във Филипините, в северната част на архипелага.

Първият фосил, кост от крак, е открит през 2007 г. от екип, ръководен от Флоран Детроа (Florent Détroit) от Френския национален музей по естествена история и Арман Салвадор Михарес (Armand Salvador Mijares) от Университета на Филипините. По онова време не е било ясно към кой вид принадлежи. Но за 12 години и екипът е намерил още 12 кости: седем зъба, две кости на пръстите, две кости на пръстите на краката и част от бедрена кост. Проучванията за датиране показват, че някои от останките са на 50 000 години.

Това е достатъчно за Детроа, Михарес и техните колеги да обявят това за нов вид. Костите не съвпадат с нашия вид, Хомо сапиенс, нито се вписват към друг известен хоминин.

Това е преди пет години. Оттогава още малко неща се изясниха за H. luzonensis.

Кредит: © OpenStreetMap contributors

Човекът от Лусон

Нека започнем с по-пълното локализиране на H. luzonensis. Ако вашата азиатска география е мъглива,  Индонезия се намира на юг.

Най-очевидният факт тук е, че Лусон е далече от Африка, където произхождат хоминините. Въпреки това H. luzonensis е стигнал до Филипините, югоизточно от Китай, в най-западната част на Тихия океан.

Тази миграция почти сигурно включва прекосяване на морета. По време на ледниковите периоди морските нива са били по-ниски, защото много вода е била заключена в ледените шапки. В резултат на това много места, които сега са острови, като Борнео и Суматра, са били свързани с континентална Азия – образувайки огромна земя, наречена Сунда. Изглежда обаче Лусон винаги е бил остров.

Изводът е, че някаква популация от хоминини, скитаща неясно на изток, е стигнала до Лусон – случайно или нарочно. Изолирани на острова, те са еволюирали с тела, различни от тези на други хоминини, превръщайки се в крайна сметка в отделен вид, който наричаме H. luzonensis.

Кои хоминини са били прародителите на H. luzonensis? Този въпрос е труден по две основни причини.

Неизвестни предци

Първо, Лузон има тропически климат, така че е малко вероятно да е запазена древна ДНК – и наистина, опитите да бъде извлечена от останките на H. luzonensis са неуспешни. Това прекъсва ключова линия от доказателства.

Второ, учените разполагат със само един набор от останки от H. luzonensis. Това означава, че не знаем колко дълго са живели на Лусон. Проучване от 2018 г. установява най-ранната известна активност на хоминини във Филипините на остров Лусон под формата на каменни инструменти и кости от транжирани носорози. Тези артефакти са на 709 000 години. Вероятно участващите хоминини са били H. luzonensis или техни преки предшественици, но не са открити кости на хоминини, така че няма как да знаем. Двете открития може да са напълно несвързани.

Това означава, че в рамката има голямо разнообразие от хоминини. Един кандидат е Homo erectus, който е живял извън Африка преди най-малко 1,8 милиона години и е оцелял в Нгандонг на Ява до преди 108 000 години. Изглежда напълно възможно някой H. erectus да е стигнал до Лусон.

Друга възможност са "хобитите", Homo floresiensis, обитавали остров Флорес в Индонезия. Възможно е някои от тях да са стигнали до Лусон и след това да са се изолирали там. Въпреки това, няма следа от хобитите извън Флорес. Времената също може да не работят: хобитите вероятно са живели на Флорес преди между 190 000 и 50 000 години, така че ако H. luzonensis се окаже по-стар от това, хобитите не могат да бъдат техни предци.

Третата възможност е денисовците, чиито останки са намерени в континентална Азия в Алтайските планини и Тибетското плато. Днес много хора в островна Югоизточна Азия носят денисовска ДНК, което предполага, че денисовците са бродили в Сунда, както и в сегашния континент Азия.

Интригуващо е, че проучване от 2021 г. установи, че групите, наречени Айта, живеещи на Лусон, имат най-високото ниво на денисовско потекло в света, намеквайки, че денисовците са посещавали острова. Въпреки това налице са малко потвърдени останки от денисовци, така че не се знае колко време са били там.

И накрая, остава най-драматичната възможност: че H. luzonensis е пряк потомък на австралопитеците (Australopithecus). Тези по-ранни хоминини са открити само в Африка, но е възможно някои от тях да са мигрирали извън континента. В първоначалното проучване от 2019 г. изследователите описват редица атрибути на останките на H. luzonensis, които не се срещат в други видове Homo, но се срещат при австралопитеците.

Скорошни проучвания на H. luzonensis може да хвърлят малко светлина.

Последните данни

Две проучвания сочат връзка с H. erectus.

През 2022 г. Детроа, Михарес и техните колеги публикуват проучване на зъбите на H. luzonensis. Те сравняват зъбите с тези на няколко други хоминини. Короните на зъбите са най-подобни на тези на H. erectus по външната си форма, докато вътрешните структури са най-подобни на тези на H. erectus и хобитите. Екипът тълкува това, че както H. luzonensis, така и H. floresiensis са произлезли от H. erectus .

С този извод се съгласува проучване от 2023 г. от независима група, което твърди, че H. luzonensis и H. floresiensis са достатъчно сходни с известните вкаменелости на H. erectus и достатъчно разделени във времето, така че това не е много изненадаващо тяхното съществуване. Казано по друг начин, имало е достатъчно време за популациите на H. erectus да еволюират в тези различни форми.

От друга страна, Детроа, Михарес и техните колеги публикуваха проучване през февруари 2023 г., което все още не е рецензирано, което също се фокусира върху зъбите. Те измерват слоевете цимент върху зъбите, които се отлагат всяка година малко като растежните пръстени на дърво. Това предполага, че един от индивидите от H. luzonensis е починал на 31 години или може би малко повече. Изследването показва, че те вероятно са имали по-кратко детство от съвременните хора, по-скоро като това на шимпанзетата.

Това може да съответства на факта, че някои от останките на H. luzonensis са доста малки, така че, подобно на хобитите, те може да са били дребни – заради което не им трябва много време, за да достигнат максималния си размер. Това също може да е доказателство за връзката им с австралопитека, който е бил по-подобен на маймуна от всеки вид Homo.

Идеята за австралопитека очевидно е най-радикалната и затова най-много вълнува учените. Въпреки това са предпазливи и не твърдят, че H. luzonensis е пряк потомък на австралопитека. Да, приликите са налице, но еволюцията често извежда едно и също нещо многократно при различни видове: това се нарича конвергентна еволюция. Трябва да се намерят много повече части от скелета и много повече прилики с австралопитека.

Другият очевиден проблем е, че са налице много доказателства за H. erectus в Югоизточна Азия и никакви физически доказателства за австралопитеци извън Африка. Поради тази причина H. erectus остава най-вероятният предшественик на H. luzonensis (макар и вероятно чрез посредничеството на денисовците, ако приемем, че денисовците произлизат от H. erectus).

Но може би още не е намерен неафрикански австралопитек. Разбира се, изглежда странно да се каже, че те не можели да напуснат Африка, след като толкова много други животни са го направили (например във Великобритания някога е имало слонове). Неафрикански австралопитек би бил голяма находка, но не и толкова изненадващо.

В края на краищата, никой през 20-ти век не е предполагал съществуването на H. luzonensis или хобитите. Единственото, което трябва да ни изненада сега, е да няма повече изненади.

Източник: Untangling the enigmatic origins of the human family’s newest species, New Scientist

Месец март 2024 г. се оказа рекордно топъл в целия свят, с аномалия спрямо прединдустриалния период от 1.68 °C, като тази стойност е значително по-висока от заложеното в Парижкото споразумение. Месецът беше рекордно топъл в Германия и Нидерландия, а в в Австрия кайсиите цъфтяха рекордно рано. Най-голяма положителна аномалия е отбелязана в Източна Канада, Гренландия и Източен Сибир. Горещото и сухо време ограничи корабоплаването по Панамския канал. Температурата на морската вода остана рекордно висока. В България месец март също беше по-топъл от нормалното, като краят на месеца беше белязан с екстремно топло време, като на много места среднодневната температура превишаваше нормата с повече от 10 °C.

В глобален план средната температура на въздуха през март е била с 0,73 °C по-висока спрямо средната за периода 1991 – 2020 г. и с 0,92 °C по-висока от средната за предишния климатологичен период 1981 – 2010 г., според обобщената информация от Европейската служба за изменение на климата Коперник (C3S). Стойността на тази аномалия определя тазгодишния март като най-топлия месец март в климатологичната редица с данни (Фиг.1). Предишният най-топъл март е бил през 2016 г. и е с 0.10 °C, по-студен. А разликата в следващите в тази класация – през 2017, 2019 и 2020 г., е още по-голяма. Обратно, най-студено за последните 45 години е било през далечната вече 1982 г. За последните 10 години глобалната мартенска температура се е повишила с 0.19 °C. 

^{Фигура 1. Отклонение на средната температура на въздуха за март спрямо нормата за 1991 – 2020 г. за цялото земно кълбо от 1979 г. насам. Източник: C3S/ECMWF}

Данните на Коперник (C3S) водят началото си от 1979 г. Затова направихме анализ на данните от друг, значително по-дълъг във времево отношение архив, управляван и поддържан от NOAA. В него глобалните мартенски температури започват от 1880 г. (Фиг. 2) и най-студеният март е отчетен в началото на ХХ в. през 1917 г. 

^{Фигура 2. Отклонение на средната температура на въздуха за март спрямо нормата за 1901 – 2000 г. за цялото земно кълбо от 1880 г. Източник: NOAA}

Най-топлите години, съвсем очаквано, съвпадат с тези от Коперник (C3S), което не изненада, защото са се случили през последните 10 години. Скоростта на повишение на мартенските глобални температури за периода 1880 – 2023 г. е 0.09 °C на десетилетие. За последните 30 години обаче се забелязва значително по-висока скорост на повишение, която възлиза на 0.25 °C на десетилетие или темп на повишение близо 2.5 по-голям (Фиг. 2). Обръщаме внимание, че на Фиг. 2 аномалиите са спрямо средната температура за целия ХХ в., която е значително по-ниска от тази през новия климатологичен период 1991 – 2020 г. и затова самите аномалии – и съответно по-топли и по-студени години, се различават от тези на Фигура 1. 

В регионален план се наблюдават обширни територии с положителни аномалии с високи стойности. Лидери в това отношение са Гренландия, източните и североизточни части на Канада, както и Източен Сибир (Фиг. 3). Значително над нормата са и средните мартенски температури в Централна Америка. Пропускателната възможност на Панамския канал е ограничена, поради по-ниските нива на водата в транзитните езера, в съчетание със сушата обхванала района от няколко месеца. Това води до затруднения в графика на корабоплаването за голям брой компании, които използват този морски път. Наднормените температури във Венецуела са причина за голям брой горски пожари, обхванали някои части на страната. В Африка почти целият континент отчита по-високи от нормата температури, като на места отклонението надхвърля 4 °C. Австралия също не беше подмината от „топли рекорди“, южните райони на континента отчетоха най-топлия март в своята метеоистория от 1900 г. насам, докато западните щати регистрираха поднормени условия. 

 ^{Фигура 3. Отклонение на средната температура на въздуха за март 2024 г. спрямо нормата за 1991 – 2020 г. за цялото земно кълбо. Източник: C3S/ECMWF}

С отрицателни аномалии на средната мартенска температура се отличават и Западен Сибир, щатите Вашингтон и Орегон на САЩ, Централна Канада, Южно Чили и Аржентина и части от Антарктика. 

Над големи части от Световния океан температурата на въздуха също е над нормата, като една от причините за това са рекордно високата температура на морската вода. Тези високи температури се случват, въпреки отслабващия Ел Ниньо. Температури, по-високи от средните, се задържаха над южната част на Индийския океан и части от южните басейни на Атлантическия и Тихия океан, а температури около и над рекордните нива за март са регистрирани над голяма част от тропиците и на места в Северния Атлантик и Северния Тихи океан. 

В Европа март беше вторият най-топъл

В Европа месец март 2024 г. беше по-топъл от нормалното. Положителната аномалия спрямо средната за периода 1991 – 2020 г. възлиза на 2.2 °C. Тази стойност е с няколко стотни под досегашния рекордьор от 2014 г. и отрежда второто място на тазгодишния март. Най-студеният март от 1910 г. насам се случва през 1987 г., когато отрицателната месечна аномалия е повече от 4 °C. През последното десетилетие средната мартенска температура се е повишила с 0.35 °C. 

В регионален план почти на целия континент средните температури бяха над нормата за 1991 – 2020 г. (Фиг. 4). Единствено малки площи в Испания и Исландия имаха средни стойности, а в крайния североизток има райони с отрицателна аномалия. 

^{Фигура 4. Отклонение на средната температура на въздуха за март 2024 г. спрямо нормата за 1991 – 2020 г. в Европа. Източник: C3S/ECMWF}

Най-големи положителни стойности на месечната аномалия се наблюдават в централните и източни части на Европа (Фиг. 5). 

^{Фигура 5. Отклонение на средната температура на въздуха за март 2024 г. спрямо нормата за 1991 – 2020 г. в Югоизточна Европа. Източник: climatebook.gr}

Във всички тези страни, като Хърватия, Латвия и Молдова, на 30 и 31 март регистрираха абсолютни максимуми на температурата – най-високата измервана температура през март. Други страни, като Германия и Нидерландия отчетоха най-топлите си месец март в своите метеоистории, датиращи респективно от 1881 г. и 1901 г. Интересен факт за Нидерландия е, че през нито един мартенски ден няма отбелязан мраз (температура под 0 °C), като това се случва едва за втори път. 

В Австрия в равнинната част на страната също е регистриран, най-топлия месец март, като там измерванията имат давност от 258 години. Поради топлото време в низините е отчетен и най-ранният цъфтеж на кайсиите. В планините на Австрия метеорологичната редица е по-къса и започва преди 174 години. Според нея, тазгодишният март в планинските райони на Австрия е на 9-то място по топлина. 

В Арктика площта с морски лед достига своята максимална годишна стойност и тази година е само 1% по-малко от средната за периода 1991 – 2020 г. В абсолютни цифри средната площ на леда достигна 14.9 млн. км². В Антарктика площта на морския лед започна сезонното си увеличение след достигнатия минимум през февруари и достигна покритие от 3.5 млн. км². Това е с 20% под средното за 1991 – 2020 г. за март. Тези стойности класират месеца на шесто място по най-малко лед, оставайки зад водача в тази класация 2017 г. Концентрациите на морски лед под средните са най-забележими в два океански сектора: северната част на Море на Уедъл, както и моретата Рос и Амундсен.

В България

През март средните месечни температури в цялата страна са над норма, макар и с по-малка месечна аномалия спрямо януари и февруари. В по-голямата част от равнинната и низинната част на страната, месечната аномалия е между 2 и 3 °C, спрямо периода 1991 – 2020 г., според данни от някои станции на НИМХ, както и от стандартно разположени автоматични станции. В югозападните райони и повечето планински райони, средните месечни температури също са над нормата, но с по-малка аномалия, която възлиза между 1 и 2 °C.

Аномалията на тазгодишния март е близка до тази през март 2017 г. и 2019 г. и е значително по-малка от най-топлия март от началото на века, регистрирана през 2001 г. (Фиг. 5). След справка в архива на НИМХ, през ХХ в. най-топъл март е отбелязан през 1947 г., като с голяма вероятност може да се каже, че това е най-топлият март в нашата метеоистория с по-голяма месечна аномалия от 2001 г. Ненадминат по студ остава март от 1907 г., когато на много места в Северна България снежната покривка е била между 20 и 31 дни от месеца. През този век най-студеният март е отчетен през 2003 г. и 2022 г., като интересно е да се отбележи, че отрицателната месечна аномалия през тези години е близка до стойността на положителната аномалия през тази година. За последните 30 години в нашата страна месец март се е затоплил с около 0.8 °C.

^{Фигура 6. Отклонение на средната температура на въздуха в България през март, спрямо нормата за 1991 – 2020 г. Източник: www.stringmeteo.com}

През първите 25 дни от изминалия март средните дневни температури бяха с малки отклонения, спрямо нормата. През последните месеци обаче, интензивна гореща вълна с произход от Северна Африка повиши значително температурите и на места максималните стойности достигнаха и надхвърлиха 30 °C. Причината да няма масово счупени рекорди е съвпадението с горещото време през 1952 г., когато на места в Предбалкана температурите достигат 36 °C. Затова тази година екстремно топлото време в края на март се отчете с малко на брой „дневни топли“ рекорди, но пък отклонението, спрямо нормите за деня на много места, беше около и над 10 °C – т.е. среднодневната температура превишаваше нормата с повече от 10 °C. В равнините, след безснежния февруари, последва и безснежен март – в нито един ден през месеца в станциите с надморска височина под 800 м не е отчетен ден със снежна покривка. 

Натрупаната аномалия за първите три месеца от 2024 г. средно за страната е със стойности ненаблюдавани до този момент в метеорологичната история на България. 

Това доведе до необичайно ранно развитие на растителността, която в много низинни райони изпреварва с около месец нормалното развитие. Проблем представлява и дефицитът на влага в повърхностния слой на почвата. Причината е, че в по-голямата част от страната от началото на годината падналите валежи са между 20 и 60% от нормата. В съчетание с високите за сезона температури и бурното развитие на растителността на много места има дефицит на почвена влага.

Март 2023 г. продължи деветмесечната рекордна серия, започнала от юни 2023 г. Този факт смущава все повече учените климатолози. Причината е, че аномалията, която се натрупа през последните месеци, се различава сериозно от повечето прогностични стойности на климатичните модели за развитието на климата в бъдеще. Наблюдава се сериозно изпреварване на скоростта на затопляне, спрямо очакванията. Освен чисто фазово съвпадение, свързано с естественото развитие на климата, обусловено от природни фактори, като астрономически, географски, физични, Ел Ниньо и други, голяма тежест за преждевременно затопляне се отдава и на антропогенния фактор, свързан преди всичко с изгарянето на изкопаеми горива, промяната в природната среда и др. Смутът в климатологичните среди е голям и британският вестник „Гардиън“ пише по този повод: “Още един месец, още един глобален топлинен рекорд, който накара климатолозите да се почешат по главите и да се надяват, че това е махмурлук, свързан с Ел Ниньо, а не симптом на по-лошо от очакваното състояние на планетата.” За намаляване на антропогенния натиск върху климатичната система са разработени и пуснати в действия редица програми, част от които се реформират с оглед новите тенденции в развитието на климата и икономиката. Ето един пример за актуализация в Плана за енергетика и климат, за да бъдат намалени енергийните разходи. 

*Публикацията е част от поредица, която прави обзор на метеорологичните и климатичните условия на глобално, регионално и локално ниво. Ежемесечните публикации излизат в рамките на следващия календарен месец и са базирани на обзор на Европейската служба за изменение на климата Коперник (C3S) за предходния месец.

Виж още:

• Кои бяха най-опасните метеорологични явления по света през 2023 година?
• Януари 2024 г.: Светът записа поредния рекорд
• Какви рекорди счупи февруари по света, в Европа и у нас?

В публикацията са използвани материали от:

• https://climate.copernicus.eu/surface-air-temperature-january-2023 
• https://climate.copernicus.eu/sea-ice-cover-january-2023 
• https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/enso_advisory/ensodisc.shtml
• https://www.bbc.com/news/business-68467529
• https://earthobservatory.nasa.gov/images/152607/smoke-blankets-venezuela
• http://www.bom.gov.au/clim_data/IDCKGC1AR0/202403.summary.shtml
• https://www.knmi.nl/over-het-knmi/nieuws/maart-was-recordwarm-maar-wel-somber
• https://climatebook.gr/
• https://www.zamg.ac.at/cms/de/klima/news/im-tiefland-oesterreichs-waermster-maerz-der-messgeschichte
• https://www.climateka.bg/
• www.stringmeteo.com
• http://www.meteo.bg/bg

Източник: Горещ март 2024 г. – месецът донесе летни температури и счупи нови рекорди, Климатека

Авторът Симеон Матев е доктор по климатология, защитил е докторат на тема „Съвременни изменения на климата в България“. В момента е асистент по климатология в катедра „Климатология, хидрология и геоморфология“ на Софийския университет „Св. Климент Охридски“, като основните му научни интереси са в областта на изменението на климата, дългосрочните прогнози и климатичните фактори за геоморфоложки процеси. Има богат медиен опит, бил е в екипа на „Времето“ в почти всички наши телевизии, както зад кадър, така и в ефир.

Звездните черни дупки се образуват от колапса на масивни звезди, а идентифицираните преди това в Млечния път са средно около 10 пъти по-масивни от Слънцето. Дори следващата най-масивна звездна черна дупка, известна в нашата галактика, Cygnus X-1, достига само 21 слънчеви маси, което прави това ново наблюдение с 33 слънчеви маси изключително.

Трябва да се отбележи, че това не е най-масивната черна дупка в нашата галактика - тази титла принадлежи на Стрелец A*, свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път, която има около четири милиона пъти масата на Слънцето. Но Gaia BH3 е най-масивната черна дупка, известна в Млечния път, образувана от колапса на звезда.

Концепция на художник сравнява една до друга три звездни черни дупки в нашата галактика: Gaia BH1, Cygnus X-1 и Gaia BH3, чиито маси са съответно 10, 21 и 33 пъти по-големи от тази на Слънцето. Gaia BH3 е най-масивната звездна черна дупка, открита досега в Млечния път. Радиусите на черните дупки са право пропорционални на техните маси, но имайте предвид, че самите черни дупки не са директно изобразени. Кредит: ESO/M. Kornmesser

Забележително е, че BH3 е изключително близо до нас - само на 2000 светлинни години от нас в съзвездието Орел, тя е втората най-близка известна черна дупка до Земята. Тя е намерена, докато екипът преглежда наблюденията на Gaia в подготовка за предстоящо публикуване на данни.

Кредит: ESO/L. Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS. Music: Martin Stuertzer

"Никой не е очаквал да открие черна дупка с голяма маса, дебнеща наблизо, неоткрита досега", казва членът на екипа Паскуале Пануцо (Pasquale Panuzzo), астроном от Националния център за научни изследвания (CNRS - National Centre for Scientific Research) в Обсерваторията на Париж - PSL, Франция. "Това е откритие, което се прави веднъж в живота на изследовател.“

За да потвърди откритието си, колаборацията Gaia използва данни от наземни обсерватории, включително от инструмента Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) на VLT на ESO, разположен в пустинята Атакама в Чили. Освен това проучването разчита на данни от: спектрографа HERMES в телескопа Mercator, управляван в Ла Палма (Испания) от университета Льовен, Белгия, в сътрудничество с обсерваторията на университета в Женева, Швейцария; и високопрецизният спектрограф SOPHIE в Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.

Тези наблюдения разкриват важни характеристики на звездата-компаньон, което, заедно с данните от Gaia, позволява на астрономите да измерят точно масата на BH3.

Кредит: ESO

Астрономите са откривали подобни масивни черни дупки извън нашата галактика (използвайки различен метод за откриване) и предполагат, че те могат да се образуват от колапса на звезди с много малко елементи, по-тежки от водород и хелий в техния химически състав. Смята се, че тези така наречени бедни на метал звезди (за астрономите всички елементи освен водород и хелий са метал) губят по-малко маса през живота си и следователно имат повече материал, останал за създаване на черни дупки с голяма маса след смъртта им. Но досега липсваха доказателства, които пряко свързват бедните на метал звезди с черните дупки с голяма маса.

Често звездите в двойни системи имат сходен състав, което означава, че спътникът на BH3 притежава важни улики за звездата, която е колапсирала, за да образува тази изключителна черна дупка. Данните на UVES показват, че спътникът е звезда, много бедна на метал, което показва, че звездата, която е колапсирала в черната дупка BH3, също е била бедна на метал - точно както е предвидено.

Проучването, ръководено от Пануцо, е публикувано днес в Astronomy & Astrophysics.

"Предприехме изключителната стъпка да публикуваме този документ въз основа на предварителни данни преди предстоящото издание на данните от Gaia поради уникалното естество на откритието“, обяснява съавторът Елизабета Кафо (Elisabetta Caffau), учен от CNRS от Observatoire de Paris - PSL. Ранното предоставяне на данните ще позволи на други астрономи да започнат да изучават тази черна дупка точно сега, без да чакат пълните данни, планирани най-рано за края на 2025 г.

Допълнителни наблюдения на тази система биха могли да разкрият повече за нейната история и за самата черна дупка. Инструментът GRAVITY на интерферометъра VLT на ESO , например, може да помогне на астрономите да открият дали тази черна дупка дърпа материя от заобикалящата я среда и да разберат по-добре този интересен обект.

Източник: Most massive stellar black hole in our galaxy found, ESO

В изненадващо колоритно изображение фотографът на НАСА Кийгън Барбър (Keegan Barber) улавя гледката на пълното слънчево затъмнение - момента, в който луната напълно покрива яркото лице на слънцето, разкривайки неговата неуловима външна атмосфера - както се вижда над Тексас. Зад черния диск на луната двата най-външни слоя на слънчевата атмосфера се пронизват в тъмнината: бялата корона и червеникаво-розовата хромосфера. И двата слоя обикновено са невидими за човешкото око.

Протуберанси изскачат от слънцето по време на пълното слънчево затъмнение на 8 април. Кредит: NASA / Keegan Barber

Вече са споделени множество красиви снимки на затъмнението, но тези изскачащи от слънцето розови пламъци, отличава това изображение. Това не са слънчеви изригвания, но са също толкова впечатляващ феномен, наречен слънчеви протуберанси - големи, често кръгли кули от плазма, които изскачат от слънчевата повърхност и стоят закотвени там седмици или месеци, обяснява НАСА. Изригванията, от друга страна, излитат в космоса за секунди.

Фактът, че можем да видим тези протуберанси от близо 160 милиона километра, говори за техния невероятен размер. Много протуберанси са по-високи от диаметъра на нашата планета от 12 700 км. Някои наистина гигантски протуберанси са по-високи от осем Земи, подредени една върху друга. Техният розов оттенък на тази снимка идва от слънчевия водород, който излъчва червеникава светлина при високи температури.

Протуберансите са само едно от многото красиви и неуловими явления, видими по време на пълно слънчево затъмнение. 

Източник: Space photo of the week: NASA spots enormous pink 'flames' during total solar eclipse. What are they?, Brandon Specktor, Live Science

Решение на този проблем се предлага в наскоро публикувано проучване, изпратено до IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, от двама изследователи от Polytechnique Montréal, които изследват потенциала за метод за безжично предаване на енергия (WPT), състоящ се от един до три сателита, разположени на точката на Лагранж на Земя - Луна 2 (EMLP-2) и захранван от слънчева енергия приемник на обратната страна на Луната.

Това изследване притежава потенциала да помогне на учените и бъдещите лунни астронавти да поддържат постоянна комуникация между Земята и Луната, тъй като обратната страна на Луната винаги е обърната с гръб на Земята, тъй като въртенето на Луната е почти изцяло синхронизирано с нейната орбита около Земята.

Universe Today обсъжда това изследване с д-р Гюнес Карабулут Курт (Gunes Karabulut Kurt), който е доцент в IEEE Polytechnique Montréal и съавтор на изследването, по отношение на мотивацията зад проучването, значителните резултати, последващите изследвания и последиците за WPT.

И така, каква е мотивацията зад това проучване?

"Това изследване е мотивирано от целта за преодоляване на логистичните и технически предизвикателства, свързани с използването на традиционни кабели на повърхността на Луната", обяснява д-р Курт пред Universe Today.

"Полагането на кабели върху грапавата, прашна повърхност на Луната би довело до нуждата от постоянна поддръжка и проблеми с износването, тъй като лунният прах е силно абразивен. От друга страна, транспортирането на големи количества кабели до Луната изисква значително количество гориво, което увеличава значително разходите за мисията."

За проучването изследователите са използвали безброй изчисления и компютърни модели, за да установят дали един, два или три сателита са достатъчни в рамките на "хало орбита" (така се наричат орбитите около точките на Лагранж) в EMLP-2, за да поддържат както постоянно покритие на далечната страна на Луната (LFS), така и линията на видимост със Земята. За контекст, EMLP-2 се намира на обратната страна на Луната, като орбитата е перпендикулярна или настрани на орбитата на Луната. Изчисленията, включени в проучването, включват разстоянията между всеки сателит, ъглите на антената между сателитите и повърхностния приемник, размера на повърхностното покритие на LFS и количеството предавана мощност между сателитите и повърхностните антени на LFS.

И така, кои бяха най-значимите резултати от това проучване?

Д-р Курт разказва, че техните модели стигат до извода, че три сателита в хало орбитата EMLP-2 и работещи на равни разстояния един от друг сателити могат да "постигат непрекъснато излъчване на енергия към приемна оптична антена навсякъде от далечната страна на Луната", като същевременно поддържат 100% LFS покритие и линия на видимост със Земята.

"Освен тройната сателитна схема, която осигурява непрекъснато пълно покритие на LFS, дори конфигурация с два спътника осигурява пълно покритие по време на 88,60% от пълния цикъл около хало орбитата EMLP-2", добавя д-р Курт.

Схема на изследването, показваща безжичното предаване на енергия и приемника от далечната страна на луната с три спътника (SPS-1, SPS-2 и SPS-3) в хало орбита в точката на Лагранж Земя-Луна 2. Кредит: Donmez & Kurt (2024)

"Бъдещите ни проучвания ще се съсредоточат върху по-сложни модели на събиране и предаване, за да се доближим до реалността. От друга страна, подход, който отчита нередовния характер на лунния прах и вариациите в неговата плътност, дължащи се на фактори на околната среда като подслънчев ъгъл и други. В бъдеще, ако изследванията в тази област продължат, трябва да се проучи това експериментално със симулатори на лунен прах и лазери", посочва д-р Курт.

Това проучване идва в момент, когато НАСА се готви да изпрати астронавти на Луната за първи път от 1972 г. с програмата Артемис (Artemis), чиято цел ще бъде да кацне първата жена и цветнокож човек на лунната повърхност. С успеха на мисията Артемис 1 през ноември 2022 г., която се състоеше от капсула Orion без екипаж, обикаляща около Луната, НАСА в момента се насочва към септември 2025 г. за мисията Артемис 2, която е планирана да бъде 10-дневна мисия с екипаж от 4 души, използвайки капсулата Orion за прелитане около Луната, чиято цел ще бъде да се извърши пълна системна проверка на капсулата Orion.

Следователно какви последици може да има това изследване за предстоящите мисии на Артемида или за всяко бъдещо човешко изследване на Луната?

"Констатациите имат значение за проектирането на системи за пренос на енергия на Луната", отбелязва д-р Курт. "Изследването на разрушителите на безжичното предаване, като лунния прах, може да доведе до разработването на по-ефективни и надеждни системи за захранване на лунни мисии и инфраструктура, включително тези, свързани с програмата Артемис и бъдещите усилия за изследване на човека."

Ако успее, Артемис 2 (Artemis -2) ще бъде последвана от мисията Артемис 3 през септември 2026 г., която също ще се състои от 4-членен екипаж с двама членове на екипажа, кацащи на лунната повърхност и приблизителна продължителност на мисията от 30 дни. Това ще бъде последвано от Артемис 4, Артемис 5 и Артемис 6, които понастоящем са насрочени съответно за септември 2028 г., септември 2029 г. и септември 2030 г., като всяка мисия ще увеличава както броя на астронавтите, кацащи на лунната повърхност, така и очаквания както и доставки на модули за лунни местообитания и луноходи.

"Освен това, мисията Артемис се предвижда да кацне близо до южния полюс на Луната", отбелязва д-р Курт пред Universe Today. "Този ​​регион е от особен интерес поради наличието на области PEL (peaks of eternal light), които получават почти непрекъсната слънчева светлина и постоянно засенчени региони (PSR - permanently shadowed regions), които са потенциални места за ресурси като воден лед. Тези контрастни условия са идеални за прилагане на безжично предаване на енергия (технология за лазерно излъчване на енергия), което може да осигури непрекъснато захранване в сенчести зони чрез безжично предаване на енергия от осветени региони.

Причината за съществуването на тези PSR се дължи на ниския наклон на Луната или наклона на оста, който изследването отбелязва, че е 6,68 градуса. За контекст, наклонът на Земята е 23,44 градуса. Това означава, че има области, и по-специално кратери, както на северния, така и на южния полюс на Луната, които не получават никаква слънчева светлина, оттук и името "постоянно засенчени региони". Както отбеляза д-р Курт, тези PSR могат да бъдат места с отлагания от воден лед в тези дълбоки, тъмни кратери, които астронавтите могат да използват за вода, гориво и други нужди.

Мисиите Артемис планират да доставят не само астронавти на лунната повърхност, но и места за обитаване и лунни роувъри с цел установяване на постоянно човешко присъствие на Луната. Това ще предостави възможности за демонстриране на нови космически технологии, които могат да се използват както за изследване на Луната, така и за бъдещи човешки мисии до Марс, които са част от проекта Moon to Mars Architecture за дългосрочно изследване на Луната и Марс.

"Текущите мисии планират да използват повторно доказана от Земята технология", обяснява д-р Курт пред Universe Today. "Този ​​начин на мислене може да подкопае подхода, при който изследователите се насърчават да мислят свободно, да изследват креативни идеи и да разширяват границите на възможното, без да бъдат притеснявани от ограничения като специфични изисквания на проекта или обратна съвместимост. В нашата работа ние се стремим да включим многофункционални аспекти, които не са необходимост за наземни приложения, но може да се окажат съществени за бъдещи космически мисии.

Как този метод за безжично предаване на енергия ще помогне за подобряване на комуникацията от обратната страна на Луната към Земята през следващите години и десетилетия? Само времето ще покаже.

Източник: Wireless Power Transmission Could Enable Exploration of the Far Side of the Moon,  Universe Today

Черешката на тортата би била да се знае кой тип неутрино - електронно (ν_е), мюонно (ν_μ) или тау (ν_τ) - произвежда определен сигнал. Миналата година IceCube Collaboration съобщи за първите кандидат-сигнали, директно свързани с тау неутриното [ 1 ].

Сега екипът потвърждава, че един от тези два сигнала наистина вероятно идва от тау неутрино и съобщава за наблюдението на още шест "вероятни тау“ сигнала [ 2 ].

"Не можем да кажем с абсолютна сигурност, че сме открили тау неутрино“, отбелязва Дъг Коуен (Doug Cowen), астрофизик на частиците в Пенсилванския държавен университет (PSU) и член на IceCube Collaboration. "Но седемте сигнала имат всички характеристики, които очакваме за тези частици."

Колаборацията IceCube за първи път забеляза космически неутрино през 2013 г., малко след като обсерваторията влиза в експлоатация. Тези неутрино и другите, наблюдавани оттогава, са открити с помощта на взаимодействията на неутриното с ядрата на атомите в оптически прозрачния ледников лед от 1 куб. км, който съставя детектора IceCube. Такива взаимодействия произвеждат заредени частици, които след това се движат през леда, излъчвайки сини фотони, които оптичните сензори, вградени в леда, улавят.

Обсерваторията за неутрино IceCube. Кредит: IceCube/NSF

Към днешна дата фотонните модели, предизвикани от неутрино, открити от IceCube, са групирани в една от двете категории: "следи“ или "каскади“. Следата - най-често срещаният подпис - изглежда като права линия от детекторите на фотони, които могат да се простират по цялата дължина на детектора и се развиват след сблъсъка на мюонно неутрино с леда на детектора. За разлика от тях каскадата се появява като кълбо от детекции на фотони с радиус от десетки до стотици метри и може да възникне след сблъсък на електронно или тау неутрино с атом в леда.

Каскадните сигнали, произведени от електронни и тау неутрино, могат да бъдат толкова сходни, че моделите на фотоните е трудно да се свържат недвусмислено с конкретна частица. Например, когато едно електронно неутрино взаимодейства с детектора IceCube, то произвежда електрон, който пътува за кратко преди да се разпръсне и така създава много локализирано кълбо от фотони. Тау неутриното произвежда тау лептон - тежък братовчед на електрона - който излъчва кълбо от фотони както когато се произвежда, така и когато се разпада. Но разстоянието между тези две каскади често е толкова кратко - няколко милиметра или сантиметра - че двата модела се припокриват и изглеждат като един. За да се появят като отделни обекти в детектора, разстоянието между каскадите трябва да бъде най-малко 10 метра, което се случва само за тау неутрино с най-висока енергия.

Именно сигналите на тези частици са открити от обсерваторията.

За да забележат тези сигнали, Коуен и колегите му разработват модел на изкуствен интелект за извличане на кандидат-сигнали от почти десетилетие от данните на обсерваторията IceCube. Моделът е обучен с помощта на двойни каскадни модели, създадени от симулирани тау неутрино и от "фалшиви“ събития или фонов шум. Моделът маркира седем събития кандидат за тау-неутрино - всяко с енергия от 20 TeV или по-висока, което е милион пъти по-голямо от типичните MeV енергии на слънчевите неутрино.

Техниката, използвана от IceCube, представлява "голяма стъпка напред“ в намирането на редки събития в детекторите, коментира Стефани Уисел (Stephanie Wissel), също от PSU. Уисел не е част от IceCube Collaboration, но работи върху IceCube-Gen2, планирано разширение на обсерваторията. Уисел отбелязва, че новият метод за търсене може да улови необичайни тау-неутрино събития, но Уисел отбелязва, че IceCube Collaboration "включи няколко проверки за надеждност, за да се гарантира, че търсенето не е обект на фалшиви положителни резултати“.

Анализът на статистическата значимост на кандидат-събитията показва, че вероятността те да са дошли от някаква друга частица или събитие е по-малко от 1 на 3,5 милиона, подчертава Коуен. Въпреки че броят на откритите тау неутрино може да изглежда малък, Коуен отбелязва, че отговаря на техните очаквания, влизащи в анализа. "Очаквахме четири до осем въз основа на други измервания на неутрино с много висока енергия и видяхме седем“, обяснява изследователят.

"Неутриното се проявява в три разновидности (аромата). Но само с този резултат вече е доказано, че и трите вида пристигат на Земята от астрофизични източници със свръхвисока енергия", отбелязва Дейвид Салцбърг (David Saltzberg), физик, специалист по неутриното в Калифорнийския университет в Лос Анджелис.

Моделите предвиждат, че неутриното осцилират между трите "аромата", докато се разпространяват в пространството (вижте "Нобелови награди 2015: Най-голямата награда за най-малката частица"), но дали тези осцилации се случват при толкова високи енергии и големи разстояния никога преди не е било показано, подчертава Салцберг.

"Ако нещо не беше наред с нашия Стандартен модел за ароматите на неутриното, това можеше да се прояви в този резултат“, добавя Салцберг. "Стандартният модел все още оцелява, дори при този екстремен тест.“

Илюстрация на превръщане на мюонно неутрино в електронно неутрино, а след това пак в мюонно. Може да се каже, че осцилациите на неутриното са макроскопична илюстрация на квантовите закони - нещо, което се среща при частиците само при температури, близки до абсолютната нула. Кредит: Physicsworld.com

Наблюденията също имат важни последици за разбирането на далечни астрофизични източници на неутрино. Физиците знаят пропорциите на електронни, мюонни и тау неутрино, произведени на Земята, но астрофизичните източници биха могли да произведат неутрино с различен начален микс от аромати, посочва физикът Джон Бийком (John Beacom) от държавния университет в Охайо, който не е част от IceCube Collaboration.

"Може би началната точка е същата, може би не е, но можем наистина да разберем само като открием и трите аромата на неутриното.“ Сега, когато IceCube демонстрира тази способност, физиците ще могат да търсят признаци на нова физика в областта на неутриното, отбелязва Бийком.

Астрофизичното значение на тау неутрино може да се разшири и до други начини за гледане на Вселената, тъй като откриването на тау неутрино може да задейства мрежа от телескопи за търсене на определена част от небето. Такива мултимедийни данни могат да разкрият къде и как природата създава високоенергийни неутрино – все още неразрешен проблем.

"Екипът вероятно е на няколко години от възможността да разпраща сигнали в реално време, че е открил тау-неутрино", коментира Коуен. "Но това е на хоризонта."

Справка:

1. R. Abbasi et al. (IceCube Collaboration), “Detection of astrophysical tau neutrino candidates in IceCube,” Eur. Phys. J. C 82, 1031 (2022).
2. R. Abbasi et al. (IceCube Collaboration), “Observation of seven astrophysical tau neutrino candidates with IceCube,” Phys. Rev. Lett. 132, 151001 (2024).

Източник: Seven Astrophysical Tau Neutrinos Unmasked, Physics

Поредицата се фокусира върху учените, докато се опитват да разрешат мистерия, която обхваща десетилетия, континенти и дори галактики. Това означава, че "Задачата за трите тела" хвърля на публиката някои доста сложни концепции от квантовата механика и астрофизиката, докато понякога буквално се опитва да пренесе тези идеи на земята.

Премиерата на първия сезон в стрийминг платформата Netflix бе на 21 март 2024 г.

Самото име на филма идва от задачата на трите тела, математическа задача във физиката, която вълнува учените от векове и дълго време е смятана за неразрешима.

Какво точно представлява задачата с трите тела и защо все още е неразрешима?

Джонатан Блазек (Jonathan Blazek), асистент по физика в Североизточния университет, обяснява, че системите с два обекта, упражняващи гравитационна сила един върху друг, независимо дали са частици или звезди и планети, са предвидими. Учените са успели да разрешат тази задача с две тела и да предскажат орбитите на обектите от времето на Исак Нютон. Но веднага щом се добави трето тяло, цялата система се хвърля в хаос.

"За разлика от математическите прогнози за движенията на системи с две тела, като Земя-Луна или Земя-Слънце, задачата с трите тела няма аналитично решение, обяснява физикът Джордже Минич (Djordje Minic) от Вирджинския политехнически институт и държавен университет, накратко Вирджиния Тех (Virginia Tech).

"В края на 19-ти век работата на великия френски математик Анри Поанкаре върху задачата с трите тела ражда това, което е известно като теория на хаоса и концепцията за "ефекта на пеперудата"."

Динамична визуализация на система с три тела. Кредит: Wikipedia

"Проблемът със задачата за трите тела е твърдението, че ако имаме три тела, гравитиращи едно към друго съгласно закона за гравитацията на Нютон, няма общо решение в затворена форма за тази ситуация", отбелязва Блазек. "Малките различия се засилват и могат да доведат до изключително непредсказуемо поведение в бъдеще."

И сериалът "Задачата за трите тела", и книгата на Цъсин Лиу, показват задачата с трите тела в действие - това е история за извънземни, които живеят в слънчева система с три слънца. Тъй като и трите звезди упражняват гравитационни сили една върху друга, те в крайна сметка хвърлят слънчевата система в хаос, докато са в хаотична орбита една спрямо друга. За трисоларанците, името на тези извънземни, това означава, че когато слънцето бъде изхвърлено далече, тяхната планета замръзва, а когато слънцето е се е преместило изключително близо до тяхната планета, тя става много гореща. Още по-лошо, поради задачата с трите тела, тези движения са напълно непредвидими.

Колко близо до науката е сериалът "Задачата за трите тела"

И все пак колко тясно се придържа историята на сериала "Задачата за трите тела" към науката, на която се основава?

Шейн Рос (Shane Ross), аерокосмическият инженер и експерт по математика от Virginia Tech, коментира волностите, които историята допуска, представяйки науката.

"Няма известни конфигурации от три масивни звезди, които биха могли да поддържат дълго хаотична, неустойчива орбита", обяснява Рос. "Имаше голям пробив преди около 20 години, когато бе открито решение с фигура осмица на задачата с трите тела, при което три звезди с еднакъв размер се преследват една друга по траектория с форма на осмица. Всъщност Цъсин Лиу посказва това решение в своите книги. Надграждайки тази разработка, други математици намериха други решения, но във всеки случай движението не е хаотично."

Рос уточнява: "Още по-малко вероятно е четвърто тяло, планета, да бъде на орбита около тази система от три звезди, колкото и хаотично да е – то или ще се сблъска с едно от телата, или ще бъде изхвърлено от системата. Следователно ситуацията в книгата би била решение на "задачата на четирите тела", което, мисля, не е съвсем подходящо за заглавие."

"Освен това стабилен климат е малко вероятен дори на планета, подобна на Земята. При последното преброяване има поне сто независими фактора, които са необходими за създаването на подобна на Земята планета, която да поддържа живота, какъвто го познаваме", отбелязва Рос.

"Имахме щастието да разполагаме с около 10 000 години от най-стабилния климат в историята на Земята, което ни кара да мислим, че стабилността на климата е норма, докато всъщност тя е изключение. Вероятно не е случайно, че това е съвпаднало с възхода на развита човешка цивилизация."

Кредит: Изображение, генерирано от AI

Може ли в бъдеще орбитите на планетите да ни създадат проблем

Системи с три тела и повече тела има из цялата вселена, но няма нужда да търсим по-далече от нашата слънчева система.

Връзката между Слънцето, Земята и нашата Луна е система от три тела. Но Блажек обяснява, че тъй като Слънцето упражнява много по-голяма гравитационна сила върху Земята и Земята прави същото върху Луната, това създава двойка системи от две тела със стабилни, предвидими орбити - засега.

Блазек обяснява, че въпреки че нашата слънчева система изглежда стабилна, няма гаранция, че ще остане такава в далечното бъдеще, защото има още системи с множество тела. Малки промени като астероид, който се сблъсква с една от луните на Юпитер и променя орбитата му много леко, може в крайна сметка да доведе до по-големи промени.

Това не означава, че човечеството ще се сблъска с криза като тази, на която са изправени трисоларанците в "Задачата за трите тела". Тези промени се случват изключително бавно, но Блазек казва, че това е още едно напомняне защо тези концепции са интересни и важни както в науката, така и в научната фантастика.

"Не мисля, че нещо ще се случи във времевата скала на нашия живот или дори вероятно на нашия вид – имаме по-големи проблеми от нестабилността на орбитите в нашата слънчева система", коментира Блазек. "Но за милиарди години, през такъв период не може да знаем дали орбитите ще останат такива, каквито са в момента. Има голяма вероятност да се случи някаква нестабилност, която да промени начина, по който изглеждат нещата в Слънчевата система."

Източници:

What is the '3 Body Problem'? Astrophysicist explains concept behind hit Netflix show, Cody Mello-Klein, Northeastern University

Problems with 3 Body Problem? Experts discuss physics, mathematics behind hit Netflix show, Virginia Tech

Комисията по историческите сгради и паметници на Англия и специалисти от други организации проучват връзката между древния паметник и голямото "луностоене", което се случва на всеки 18,6 години.

Терминът е лунен аналог на добре познатото слънцестоене и се случва в момента, когато местата на изгрева и залеза на Луната са най-отдалечени едно от друго по хоризонта. 

Теорията е, че тези лунни движения може да са били забелязани при строежа на Стоунхендж още в ранната му фаза и са повлияли на по-късната му конструкция. Поради факта, че тези събития на движението на Луната по земния небосклон се случват сравнително рядко, учените се възползват от възможността да го изследват. Комисията по историческите сгради и паметници на Англия работи с експерти от университетите в Оксфорд, Лестър и Борнмът, както и с Кралското астрономическо дружество.

Преподаватели и студенти от университета в Борнмът ще документират движенията на Луната и връзката ѝ с камъните на Стоунхендж.

Стоунхендж е добре известен с връзката си с движението на Слънцето, особено по време на лятното слънцестоене, когато хиляди хора се стичат към монумента в ранните часове, за да наблюдават изгрева на Слънцето.

Реконструкция на Стоунхендж. Кредит: EatandTravelwithus.com

Археоастрономът (човек, който изучава как хората в миналото са разбирали явленията в небето) проф. Клайв Ръгълс (Clive Ruggles) от университета в Лестър заявява: "Архитектурната връзка на Стоунхендж със Слънцето е добре известна, но връзката му с Луната е по-слабо проучена. Четирите станционни камъка (Station Stones на схемата горе) са подравнени с крайните позиции на Луната и изследователите от години спорят дали това е било умишлено, и ако е така - как е постигнато и каква е била целта му."

BBC съобщава, че най-южният изгрев на Луната в Стоунхендж ще се излъчва на живо.

Източник: Stonehenge research explores possible Moon connection, Sophie Parker, BBC News

В рамките на събитието, което ще се проведе на 20 април 2024 г., от 11:00 до 15:30 часа, посетителите ще могат да видят, че физиката ни отвежда най-дълбоко и най-далече в човешкото познание, че може да бъде увлекателна и интересна, че е престижна специалност с многобройни възможности за реализация в България и по света.

През 2024 г. Физическият факултет отбелязва 135 години от преподаването на физика в Софийския университет. По време на Пролетния ден на отворените врати посетителите ще могат да се запознаят на разбираем език с някои от най-новите открития от областта на физиката, както и да разберат по какви задачи от предния фронт на науката работят българските екипи от Физическия факултет, включително изследване на тайните на сърцата на далечните галактики, търсене на нови светове в Космоса и много други. Освен богата лекционна програма, всички посетители ще могат да се насладят на множество интересни научни демонстрации за всички възрасти, да посетят водещи лаборатории във Физическия факултет и да научат повече за възможностите за обучение и развитие в различни области на физиката, както и да зададат своите въпроси. Очакваме Ви!

Място на провеждане: Физически факултет на Софийски университет „Св. Кл. Охридски“,

Адрес: бул. „Джеймс Баучър“ 5, гр. София, карта: https://goo.gl/maps/up4usemrE3XbU7wZ7

България, София 1164, бул. Джеймс Баучър 5 тел.: +359 2 8161 447; факс: +359 2 9625 276 www.phys.uni-sofia.bg [email protected]

Bulgaria, 1164 Sofia, 5 James Bourchier Blvd. phone: +359 2 8161 447; fax: +359 2 9625 276 www.phys.uni-sofia.bg [email protected]

П Р О Г Р А М А

за

Пролетен ден на отворените врати 2024

във Физическия факултет на Софийския университет

20 април 2024 г., от 11:00 до 15:30 часа

ЛЕКЦИОННА ПРОГРАМА В ЗАЛА А205 11:00-11:05 – Откриване

Лекционен панел 1 (11:05 до 12:35 ) 11:05-11:35 „100 години катедра „Теоретична физика“, доц. д-р Калин Стайков, ръководител на катедра „Теоретична физика“ 11:35-12:05 „Физика на гмуркането“, Христо Проданов и проф. дфзн Асен Пашов, катедра „Оптика и спектроскопия“ 12:05-12:35 „Еволюция на изчислителните устройства - от сметалото до компютъра”, гл. ас. д-р Юрий Цукровски, катедра „Радиофизика и електроника“

13:00-13:30 Връзка на живо с ЦЕРН по повод 70 години ЦЕРН и 25 години България в ЦЕРН „70 години ЦЕРН. Виртуална визита на експеримента CMS“, доц. д-р Пейчо Петков, доц. д-р Борислав Павлов, катедра „Атомна физика“

Лекционен панел 2(14:00 до 15:00 ) 14:00-14:30 „Търсене на нови светове в Космоса“, докторант Деница Стоева, катедра „Астрономия“, млад учен към проект EXO-RESTART (ННП „ВИХРЕН-2021“) 14:30 -15:00 “Предизвикателствата на 6G - какво ни обещава и на каква цена?”, доц. д-р Емил Владков, катедра „Радиофизика и електроника“

11:30 – 15:00 Демонстрационни щандове във фоайето на сграда „А“

България, София 1164, бул. Джеймс Баучър 5 тел.: +359 2 8161 447; факс: +359 2 9625 276 www.phys.uni-sofia.bg [email protected]

 Забавни физични експерименти - демонстрации от всички области на физиката
 Демонстрации на нашите партньори от „Университет за деца“
 Демонстрации от областта на фотониката и оптиката, катедра „Квантова електроника“
 Демонстрации на източници на газоразрядна плазма от катедра „Радиофизика и електроника“
 Демонстрации на научни експерименти от катедра „Методика на обучението по физика“
 Как откриваме екзопланети в Космоса? Българският екип зад проекта за търсене на екзопланети EXO-RESTARТ към катедра „Астрономия“ ще покаже демонстрации на методи за търсене на нови светове в Космоса, както и какви са необходимите условия за това, една планета да бъде наречена „близнак на Земята“

11:30-15:30 Посещение на избрани лаборатории с гид
 Лаборатория по фемтосекундна фотоника
 Лаборатория по Лазерна физика и приложения (А-017): Наблюдаване на реални експерименти с преходни процеси в квантови системи
 Лаборатория по оптика (А519),
 Лаборатория по „Атомна и ядрена физика“ (А317)
 Лаборатория с демонстрация на Атомно Силова Микроскопия (А107)
 Научна лаборатория "Технология на материалите"(А014)
 Учебна лаборатория „Механика“ (А308)

Това откритие на изследователи от института "Макс Планк" в Марбург и университета "Филипс" в Марбург бе много неочаквано и предполага, че природата може да има по-сложни дизайни на молекулярно ниво.

Проява на фрактална геометрия на ниво молекула

Фракталите са модели (патерни), които се повтарят в различни мащаби, създавайки сложни структури от прости правила. Те се срещат навсякъде в природата, от формите на планините и бреговете до разклоненията на дърветата и жилките в листата. За разлика от традиционните геометрични форми, фракталите могат да имат безкрайни детайли, изглеждащи еднакви във всеки мащаб. Това означава, че независимо дали увеличавате или намалявате, шарката остава еднаква.

Подобна закономерност обаче не е забелязвана досега на молекулярния свят досега. Въпреки че молекулите могат да се сглобяват сами във всякакви интересни форми, те обикновено губят отличителните си характеристики, когато се наблюдават по много, смесвайки се в гладък континуум. Това прави откритието на молекулярен фрактал едновременно изненадващо и значимо.

Изследователският екип се натъкна на този молекулярен фрактал, докато изучава микробни ензими чрез електронна микроскопия. Учените споделят своето учудване при вида на спонтанното сглобяване на ензима в емблематичния фрактален модел на триъгълника на Серпински. Триъгълникът на Серпински се създава чрез многократно вписване на триъгълник по средата от по-голям триъгълник, което води до модел от безкрайно повтарящи се триъгълници в триъгълници.

"Натъкнахме се на тази структура напълно случайно и почти не можехме да повярваме какво виждаме, когато за първи път я заснехме с помощта на електронен микроскоп", разказва първият автор Франциска Сендкер (Franziska Sendker) от Института Макс Планк за земна микробиология.

"Протеинът прави тези красиви триъгълници и докато фракталът расте, ние виждаме тези все по-големи и по-големи триъгълни празнини в средата им, което е напълно различно от който и да е протеинов сбор, който сме виждали досега", продължава Сендкер.

	Триъгълникът на Серпински, както и цяла серия фрактали като килимът (квадратът), кривата на Серпински са измислени от полския математик Вацлав Франциск Серпински през 1915г. Серпински е учен с изключителен принос към теорията на множествата, теорията на числата, теорията на функциите и топологията. Тази анимация показва ясно точното самоподобие в този фрактал - триъгълника на Серпински.

Разбиване на фракталния код

Разбирането как този ензим постига своята фрактална геометрия представлява уникално предизвикателство. Ян Шулер (Jan Schuller) и неговият екип от университета в Марбург използват електронна микроскопия, за да разгадаят молекулярната структура на ензимната група. Обаче компютърът, който интерпретира данните, се обърква от всички по-малки триъгълници, които образуват по-големите. Алгоритъмът продължава да се фокусира върху тези по-малки единици, вместо да намалява, за да види голямата картина, пропускайки гората вместо дърветата.

Изследователите обаче успяват да изобразят структурата на ензима. Те откриват, че ключът към нейното фрактално формиране се крие в нарушаването на конвенционалната симетрия, наблюдавана при самосглобяването на протеините. В една типична протеинова верига всеки отделен протеин приема една и съща подредба по отношение на своя съсед. Но вместо да възприемат еднакво подреждане, различните протеинови вериги си взаимодействат по леко различни начини във фрактала, което води до появата на модела на Серпински.

Кредит: Sendker, F.L., Lo, Y.K., Heimerl, T. et al.

Интересното е, че тази уникална фрактална сглобка изглежда напълно случайна - случаен страничен продукт на еволюцията. Експерименти, при които учените генетично премахват способността на цитрат синтазата да се сглобява във фрактали, предполагат, че това не засяга растежа на цианобактериите. Това означава, че тази сложна структура може да е възникнала по еволюционна случайност, вместо да служи на специфична биологична цел.

"Това ни накара да се запитаме дали това може да е просто безвреден инцидент на еволюцията. Такива инциденти могат да се случат, когато въпросната структура не е твърде трудна за изграждане", обяснява еволюционният биолог Георг Хохберг (Georg Hochberg), един от главните автори на изследването.

Обратна еволюция

За да проучат по-нататък произхода на фрактала, изследователите са направили обратно инженерство на еволюцията на протеиновата последователност на фракталния ензим в продължение на милиони години. Чрез обратно изчисляване на протеиновата последователност на древни цианобактерии и възпроизвеждане на тези протеини, изследователите откриват, че фракталното подреждане се появява внезапно от малък брой мутации и впоследствие се губи в няколко линии на цианобактерии, оцелявайки само в един вид.

Няма належащ еволюционен фактор, няма основателна причина този фрактален ензим да съществува. И все пак го има. Това може да означава, че може да има други естествени фрактални протеини, които чакат да бъдат открити в естествения свят.

Справка: Sendker, F.L., Lo, Y.K., Heimerl, T. et al. Emergence of fractal geometries in the evolution of a metabolic enzyme. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07287-2 

Източник: This is the first fractal molecule in nature — the unexpected geometric artwork of evolution, ZMEScience

Но сега за първи път е открита такава специална машина за амоняк в едноклетъчно океанско водорасло, което от списъка на еукариотите – организми с ограничени с мембрана структури, наречени органели, съобщават изследователи в статия, наскоро публикувана в списание Science.

Тази машина за амоняк, казват учените, някога е била бактерия, която е започнала да живее във водораслото преди около 100 милиона години и оттогава се е превърнала във фабрика за събиране и преработка на азот за своя гостоприемник. Някога симбионт, сега е един от многото органели на клетката.

Фиксирането на азот, при което атмосферният азотен газ се превръща в амоняк, е важен процес за живота. Организмите се нуждаят от достъп до азотсъдържащи съединения, за да синтезират основни биохимикали. Бактериите и археите, които имат тази способност, често преработват този газ в почвата или във водна среда като океана.

Една такава бактерия, наречена UCYN-A, е много разпространена в световните океани и е важна за фиксирането на азота в океана, разказва морският еколог Джонатан Зер (Jonathan Zehr) от Калифорнийския университет в Санта Круз. Известно е също, че тези бактерии са симбионти, живеещи в едноклетъчните водорасли Braarudosphaera bigelowii и техните роднини.

Въпреки това, границата между симбионт и органел може да бъде размита. Джонатан Зер и колегите му се стремят да разберат по-добре къде попада UCYN-A в този спектър.

Използвайки рентгенови изображения, екипът за първи път научава, че когато клетките на водораслите се делят, всичките им органели се подреждат в една линия и се редуват да се делят в добре дефинирана последователност.

"Този ​​симбионт участва в тази последователност", отбелязва морският биолог Тайлър Коул (Tyler Coale), също от Калифорнийския университет в Санта Круз. "Някак си получава сигнал за разделяне точно навреме с другите органели."

Изследователите открират, че нитропластите се подреждат и делят точно като всеки друг органел в клетката на водораслите. Тук е показана поредица от меки рентгенови томографски изображения, илюстриращи деленето на клетките и органелите в клетката на водораслите гостоприемник (прогресиращи отляво надясно). Светло лилаво са хлоропластите, тъмно лилаво е клетъчното ядро ​​на водораслите, зелено са митохондриите, а циан е нитропласта. Кредит: Valentina Loconte

След това изследователите анализираха пълните набори от генетични инструкции и протеини - геномите и протеомите - направени от водораслите и симбионтите UCYN-A.

"Около половината от протеините, които физически присъстват в този симбионт, са получени от генома на гостоприемника", обяснява Коул.

Тези допълнителни протеини изглежда запълват празнини в ключовите метаболитни пътища на бактерията, което предполага, че тя разчита на протеините на клетката на водораслите, за да функционира.

В съответствие с това много от бактериалните протеини съдържат специални аминокиселинни вериги. Молекулярният биолог Джон Арчибалд (John Archibald), който не е участвал в работата, ги описва като "пощенски марки" за трафик на протеини в клетката. Подобна система съществува за насочване на протеини, които са кодирани от генома на клетката гостоприемник в митохондриите и хлоропластите - органели, за които се смята, че са еволюирали от симбиотични микроби.

"Данните ясно показват, че двете клетки са еволюирали заедно от известно време, коментира Арчибалд от Университета Далхаузи в Халифакс, Нова Скотия.

Изследователите твърдят, че всички тези характеристики показват, че UCYN-A не е просто симбионт, а е еволюирал в органел, наречен нитропласт.

"Вносът на протеини е достоверна улика", подчертава Оливър Каспари (Oliver Caspari), молекулярен биолог от Университета в Бон, Германия, който не е участвал в проучването. Този внос предполага известна степен на взаимозависимост, която маркира бактерията като органел, обяснява Каспари.

Нитропластът е един от четирите известни случая на симбиотични микроби, еволюирали във винтче в клетъчната машина на гостоприемника. По-специално, хлоропластите и митохондриите са еволюирали от микробни симбионти преди около 2 милиарда години. Предишни изследвания върху еволюционната история на UCYN-A са показали, че връзката му с водораслите е много по-нова - на около 100 милиона години.

Това означава, че нитропластите могат да предоставят моментна снимка на това как митохондриите и хлоропластите са еволюирали в органели. Изследователите отдавна смятат, че този процес включва симбионтни геноми, мигриращи в ядрения геном на гостоприемника, но изглежда няма доказателства за това в нитропластите, посочва Коул. Вместо това геномът на гостоприемника може да поддържа симбионта до такава степен, че собственият геном на симбионта да отмре.

"Ако гените са насочени и техните протеини се внасят в тези органели, тогава техните геноми могат да загубят тези гени", разказва Коул. "Може би това е механизмът, по който симбионтите се опитомяват."

Справка: T.H. Coale et al. Nitrogen-fixing organelle in a marine alga. Science. Vol. 384, April 12, 2024, p. 217. doi: 10.1126/science.adk1075.

Източник: This marine alga is the first known eukaryote to pull nitrogen from air, Science News 

Помпей е римски град, разположен в съвременната община Помпей близо до Неапол, Италия.

Помпей, заедно с римския град Херкулан, са били погребани под 4 до 6 метра вулканична пепел и пемза по време на изригването на Везувий през 79 г. сл.н.е.

Фреските са разположени по стените на голяма банкетна зала, част от аристократичен дом, съседен на Vicolo Orientale и Vicolo occidentale в Regio IX.

Фреските изобразяват гръцки митични фигури и членове на гръцкия пантеон на боговете.

В една сцена се вижда как Аполон се опитва да съблазни Касандра, троянска жрица, прокълната от него да изрича пророчества, но никога да не ѝ се вярва. Друга сцена показва как Парис отвлича Елена от Троя, като по този начин предизвиква Троянската война от Омировата Илиада.

Аполон и Касандра. Кредит: POMPEII

Честото присъствие на митологични фигури в картините на жилищна и празнична среда на римските домове е имало социалната функция да забавлява гостите и вечерящите, давайки идеи за разговор и размисъл за съществуването.

"Разкопките в Regio IX, проектирани като част от проекта Great Pompeii ("Великият Помпей") и проведени под ръководството на Габриел Цухтригел, са демонстрация на това как добре направените разкопки в погребания от Везувий град могат да продължат да увеличават знанията за едно от най-важните места от древността. Нови и непубликувани картини, нови данни за огромната строителна площадка, която е била Помпей по време на изригването, нови открития за икономиката и формите на производство. Изключителна маса от данни, които променят предишния кодиран образ на древния град. Аплодисменти за целия интердисциплинарен екип, който провежда изследването със страст и професионализъм“, добавя генералният директор на музеите Масимо Осана.

Инсула 10 на Regio IX. Кредит: POMPEII

"Стените са черни, за да не се виждат саждите от лампите по стените. Тук се събрахме да пируваме след залез слънце, трептящата светлина на лампите караше образите да изглеждат сякаш се движат, особено след няколко чаши добро вино от Кампания", коментира директорът на Археологическия парк на Помпей, Габриел Цухтригел (Gabriel Zuchtriegel).

Леда и Зевс под формата на лебед. Кредит: POMPEII

"Митичните двойки са давали идеи за разговор за миналото и живота, само очевидно от чисто любовен характер. Всъщност те говорят за връзката между индивида и съдбата: Касандра, която може да види бъдещето, но никой не й вярва, Аполон, който застава на страната на троянците срещу гръцките нашественици, но въпреки че е Бог, той не е в състояние да осигури победа, Елена и Парис, които с политически некоректната си любов са причината за войната, а може би просто претекст, кой знае. Днес Елена и Парис сме всички ние: всеки ден можем да избираме дали да се интересуваме само от интимния си живот или да изследваме как този наш живот е преплетен с великата история, като мислим например, освен за войните и политиката, за околната среда, но и на човешкия климат, който създаваме в нашето общество, общувайки с другите на живо и в социалните медии".

Касандра (детайл). Кредит: POMPEII

Залата е с размери приблизително 15 метра дължина и 6 метра ширина и се отваря към вътрешен двор, който изглежда като открит сервизен коридор, с дълго стълбище, водещо до първия етаж, лишен от декорация.

Под сводовете на стълбището е намерена огромна купчина строителни материали. Някой е бил нарисувал с въглен върху грубата мазилка на арките на голямото стълбище, две двойки гладиатори и нещо, което изглежда като огромен стилизиран фалос.

Аполон (детайл). Кредит: POMPEII

Изкопните дейности в инсула* 10 на Regio IX са част от по-широк проект за осигуряване на периметъра на фронта между разкопаната и неизкопаната зона, за подобряване на хидрогеоложката структура, насочена към осигуряване на по-ефективна и устойчива защита на огромното помпейско наследство (повече от 13 хиляди стаи в 1070 жилищни единици и още обществени и свещени пространства).

За да предпазят стенописите от природните стихии и срутване, археолозите шприцоват мазилката със специално лепило, а зидарията в момента се закрепва с временно покритие и скеле.

Разкопките в района досега са открили две къщи, свързани помежду си, къща с пекарна и фулоника (пералня), която гледа към Via Nola и чиито фасади вече са извадени на бял свят в края на 19 век. Зад тези две къщи в тази фаза на разкопките се появяват разкошни дневни с фрески, също в този случай засегнати от основен ремонт по време на изригването.

Източник: 

Frescos discovery among the finest uncovered at Roman Pompeii, heritagedaily

Pompei, dai nuovi scavi emerge un salone decorato con soggetti ispirati alla guerra di Troia, POMPEII

Последното проучване на екип от университета Лафбъро показва, че загубата на зрителна чувствителност може да предскаже деменция 12 години преди да бъде диагностицирана.

Изводите на изследването се основава на 8623 здрави хора в Норфолк, Англия, които са били проследявани в продължение на много години. До края на проучването 537 участници са развили деменция, така че може да се проследят какви фактори може да са предшествали тази диагноза.

В началото на проучването участниците правят тест за зрителна чувствителност. За теста те трябва да натиснат бутон веднага щом видят триъгълник, образуващ се в поле от движещи се точки. Хората, които биха развили деменция, виждат много по-бавно този триъгълник на екрана, отколкото хората, които биха останали без деменция.

Защо става така?

Проблемите със зрението може да са ранен индикатор за когнитивен спад, тъй като токсичните амилоидни плаки, свързани с болестта на Алцхаймер, могат първо да засегнат зони от мозъка, свързани със зрението, а частите от мозъка, свързани с паметта, се увреждат с напредването на болестта. Така че зрителните тестове могат да открият дефицити преди тестовете за памет.

Има няколко други аспекта на визуалната обработка, които са засегнати при болестта на Алцхаймер, като например способността да се виждат очертанията на обекти (контрастна чувствителност) и да се прави разлика между определени цветове (способността да се вижда синьо-зеленият спектър се засяга рано при деменция), и те могат да повлияят на живота на хората, без те веднага да го осъзнаят.

Друг ранен признак на болестта на Алцхаймер е дефицит в "инхибиторния контрол" на движенията на очите, където разсейващите стимули изглежда задържат вниманието по-лесно. Хората с Алцхаймер изглежда имат проблем с игнорирането на разсейващи стимули, което може да се прояви като проблеми с контрола на движението на очите.

Ако деменцията прави по-трудно избягването на разсейващи стимули, тогава тези проблеми могат да увеличат риска от пътни злополуки – нещо, което в момента се проучва в университета Лафбъро.

Разпознаване на лица

Налице са някои доказателства, предполагащи, че хората с деменция са склонни да обработват лицата на нови хора неефективно. С други думи, те не следват обичайния модел на сканиране на лицето на човека, с когото говорят.

При здрави хора това би било от очите до носа и устата. Правим това, за да "запечатаме" лицето в паметта си и да го запомним за по-късно. Хората понякога усещат, че човекът, с когото говорят, не прави това.

Всъщност някои лекари, работещи с хора с деменция, разпознават, че някой има деменция. Хората с деменция понякога могат да изглеждат изгубени, защото не движат целенасочено очите си, за да сканират околната среда, включително лицето на хората, които току-що са срещнали.

От това следва, че по-късно ще бъдат по-малко способни да разпознават хората, тъй като не са запечатали чертите им. Така че този ранен проблем с неразпознаването на хора, които току-що сте срещнали, може да е свързан с неефективно движение на очите за нови лица, а не да е чисто нарушение на паметта.

Може ли движението на очите да подобри паметта?

Въпреки това, тъй като зрителната чувствителност е свързана с представянето на паметта (дори с помощта на невизуални тестове), изследователите проверяват, дали ако хората правят повече движения на очите това може да помогне за подобряване на паметта. Предишни изследвания по въпроса са смесени, но някои изследвания установяват, че движението на очите може да подобри паметта. Може би това обяснява защо хората, които гледат повече телевизия и четат повече, имат по-добра памет и по-малък риск от деменция от тези, които не го правят.

Докато гледаме телевизия или четем, очите ни се движат напред-назад по страницата и телевизионния екран. Въпреки това, хората, които четат често, също са склонни да учат по-дълго. Доброто образование осигурява резервен капацитет на мозъка, така че когато връзките в мозъка са увредени, отрицателният резултат е по-малък.

В други проучвания е установено, че движенията на очите отляво надясно и отдясно наляво, направени бързо (две движения на очите в секунда), подобряват автобиографичната памет (историята на вашия живот). Въпреки това, някои проучвания показват, че този благоприятен ефект от движението на очите е от полза само за хората, които си служат по-добре с дясната ръка. Не се знае защо е така.

Въпреки тези открития, все още не се прави много за лечението на проблемите с паметта чрез умишлени движения на очите при по-възрастни хора. Освен това използването на дефицити в движенията на очите като диагностика не е обичайна характеристика, въпреки възможностите в технологията за движение на очите.

Едно от пречките може да е достъпът до технологии за проследяване на очите, които са скъпи и изискват обучение за използване и анализ. Докато не бъдат налични по-евтини и лесни за използване устройства за проследяване на очите, използването на движенията на очите като диагностичен инструмент за ранен стадий на Алцхаймер не е възможно извън научните лаборатории.

Автори на статията са Ейф Хогерворст (Eef Hogervorst), професор по биологична психология, университет Лафбъро; Ахмет Бегде (Ahmet Begde), докторант, неврорехабилитация, университет Лафбъро, и Том Уилкоксън (Thom Wilcockson), старши преподавател по психология, университет Лафбъро.

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия.

Справкa: Visual processing speed and its association with future dementia development in a population-based prospective cohort: EPIC-Norfolk; Ahmet Begde, Thomas Wilcockson, Carol Brayne, Eef Hogervorst 
PMID: 38424122 PMCID: PMC10904745 DOI: 10.1038/s41598-024-55637-x

Наскоро изследователите успяват да проучат отблизо и двете страни на това взаимодействие, използвайки секвениране на РНК, за да разберат генната експресия: едно от първите транскриптомични* изследвания с пространствено разрешение между различни царства досега. Тази статия се появява като заглавна статия в Nature Plants.

"Искахме да разберем по-добре естеството на тази симбиоза на клетъчно ниво – наистина да разберем как тези два типа клетки [на два различни организма] си взаимодействат помежду си, без целия шум или друга биологична активност наоколо", разказва Бенджамин Коул (Benjamin Cole), старши автор на това изследване.

Коул е учен изследовател в Обединения геномен институт (JGI) на Министерството на енергетиката на САЩ (DOE), Служба за потребители на науката на DOE, разположена в Националната лаборатория на Лорънс Бъркли.

Едно специфично разбиране на тази симбиоза може да предложи подобрения в множество посоки. От страна на гъбите, подземните микоризни мрежи могат да служат като резервоар за въглеродни съединения, които растенията генерират от въглеродния диоксид, който приемат. По този начин стимулирането на тази симбиоза може да подобри начина, по който почвите съхраняват въглерод от атмосферата. За растенията засилването на тази връзка може да подобри суровините за биогорива, растящи в бедни на хранителни вещества полета.

"Това е едно взаимодействие, което позволява на растенията да оцеляват по-добре в тези среди", обяснява Карен Серано (Karen Serrano). Тя е първият автор на тази статия и дипломиран изследовател в Обединения биоенергиен институт (JBEI).

Кредит: Joint Genome Institute

Тези експерименти се фокусираха върху два вида наведнъж: моделните бобови растения Medicago truncatula и микоризните гъби Rhizophagus irregularis.

За да разбере как тези организми си сътрудничат, екипът прилага спорите на R. irregularis директно върху разсад на M. truncatula, отгледан в камера с контролирана среда, така че гъбата да може да колонизира корените на растенията. След това, сравнявайки с контролен разсад, нетретиран с гъбички, учените използват множество подходи, за да разгледат генната експресия както в растителните клетки, така и в гъбичните клетки.

Използвайки техника, наречена едноядрено РНК секвениране, изследователите идентифицират различни типове клетки в кореновите клетки на M. truncatula и профилират тяхната генна експресия.

След това изследователите използват техника, наречена пространствена транскриптомика, за да създадаат карти на експресията на гените. Този метод на пространствена транскриптомия им позволява да разберат генната експресия в кръгови зони на улавяне с диаметър приблизително 55 микрона - около ширината на човешки косъм. При такава разделителна способност тези пространствени транскриптомични данни улавят молекулярна информация както от растителни, така и от гъбични клетки.

Профилиране на малките ядрени РНК (snRNA) в корените на M. truncatula, колонизирани от R. irregularis. a , Преглед на подхода. Коренова тъкан на M. truncatula се замразява бързо за извличане на ядра и последващо snRNA-секвениране с помощта на платформата 10x Genomics Chromium. Интактните единични ядра се емулгират с гелни перли, съдържащи баркодирани олигонуклеотиди в микрофлуидна камера, което води до баркодирана сДНК библиотека след обратна транскрипция. b, UMAP координатите на 16 890 ядра на M. truncatula от три времеви точки на събиране на корени, колонизирани от AM, групирани по сходство в транскрипционните профили. Идентичностите на 16 уникални групи са представени с различни цветове.

"Тъй като тази технология разчита само на улавяне на полиаденилиран транскрипт - всяка РНК, която е от еукариоти - ние успяхме да уловим както растителни, така и гъбични транскрипти", обяснява Серано.

Екипът успява да определи количествено експресията на над 12 000 гъбични гени, в допълнение към свързаните растителни гени.

Като цяло тези данни предлагат подробен поглед както на растителната, така и на гъбичната активност на различни етапи от тази симбиоза. В рамките на тази активност Серано, Коул и техният екип откриват над 1000 гени с повишена регулация, 188 от които съвпадат с предишни проучвания в същата система. С правилната функционална характеристика, тези гени могат да станат регулатори за настройка на тази симбиоза.

"Това са страхотни кандидати за генно инженерство. Нашата надежда е, че научната общност като цяло ще последва този пример", коментира Серано.

Това изследване се фокусира върху сравнително добре разбрана моделна система, така че бъдещите насоки ще бъдат насочени към суровините за биогорива в подобни проучвания.

"Бихме искали да разгледаме симбиозата на арбускуларната микориза в други биоенергийни треви, като сорго и просо. Сега оптимизираме системите, за да можем да ги накараме да работят“, заявява Коул.

Справка: Karen Serrano et al, Spatial co-transcriptomics reveals discrete stages of the arbuscular mycorrhizal symbiosis, Nature Plants (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01666-3

Източник: An inside look at how plants and mycorrhizal fungi cooperate, Lawrence Berkeley National Laboratory

Специалистите от Центъра за науки за мозъка (CBS - Center for Brain Science) към японския изследователски институт RIKEN са идентифицирали две ключови групи неврони в гръбначния мозък: едната е от съществено значение за придобиването на нови двигателни умения, а другата е за припомняне на тези научени умения.

Възможности на гръбначния стълб

Традиционно се смяташе, че ролята на гръбначния мозък в моторния контрол е просто реакционна, зависима от командите на главния мозък. Но доказателства от природата, като насекоми без глава, които все още могат да адаптират движенията на краката си, намекват за по-автономна функция.

Досега механизмите зад подобни явления оставаха загадка.

"Получаването на представа за основния механизъм е от съществено значение, ако искаме да разберем основите на автоматичността на движението при здрави хора и да използваме това знание, за да подобрим възстановяването след нараняване на гръбначния мозък", обяснява Ая Такеока (Aya Takeoka), ръководител на изследването.

Мишките учат движенията на краката чрез гръбначния си мозък

За да проучи тази автономна способност, екипът на Такеока създава иновативен експеримент с мишки. Те създават условия, при които гръбначният мозък на мишка може да научи и да си спомни движенията на краката без намеса на главния мозък.

В тяхната настройка мишките са подложени на електрическа стимулация въз основа на позицията на задните им крака. Трябва да се отбележи, че ако кракът на мишка увисне, това предизвиква стимулация, симулираща нежелано събитие, което животното естествено би искало да избегне.

Трайно обучение на гръбначния мозък

Резултатите са поразителни. Само след десет минути работа на установката на експеримента и мишките коригират позициите на краката си, за да избегнат стимулацията с токови удари. Това поведение демонстрира ясен пример за двигателно обучение, което се случва директно на ниво гръбначен стълб.

Освен това обучението не е мимолетно. Ден по-късно същите мишки запазват коригираните си позиции на краката, дори когато ролите им са разменени с контролните мишки.

В това проучване гръбначните мозъци, които свързват позицията на крайника с неприятно преживяване, се научават да променят позицията на крайника само след 10 минути обучение и запазват спомена на следващия ден. Кредит: RIKEN

Картографиране на паметта и обучението

По-нататъшното изследване на невронните вериги, отговорни за тези способности, използва трансгенни мишки с деактивирани специфични групи гръбначни невронни.

Така екипът прави важно откритие: дезактивирането на неврони в горната част на гръбначния мозък, особено тези, експресиращи гена Ptf1a, възпрепятства способността на мишките да адаптират движенията си. В резултат на това мишките не могат ефективно да избегнат токовите удари.

Обратно, невроните в долната, вентрална част на гръбначния мозък, които експресират гена En1, се оказват решаващи за този процес на обучение.

Заглушаването на тези неврони един ден след първоначалната адаптация има значителен ефект. Това прави гръбначния мозък неспособен да си спомни наученото, ефективно изтривайки "паметта".

Съществено откритие е, че стимулирането на тези En1-експресиращи неврони по време на фазата на припомняне има драматичен ефект. Стимулацията не само връща наученото поведение, но и повишава скоростта на реакция с 80%. Това показва усилена способност за припомняне.

Промяна на парадигмата в двигателното обучение

Тези новаторски открития оспорват традиционното мнение, че двигателното обучение и паметта са изключително в главния мозък.

"Тези резултати не само оспорват преобладаващото схващане, че двигателното обучение и паметта са ограничени единствено до мозъчните вериги, но ние показахме, че можем да манипулираме двигателното припомняне на гръбначния мозък, което има последици за терапиите, предназначени да подобрят възстановяването след увреждане на гръбначния мозък", разказва Такеока.

Проучването променя нашето разбиране за ролята на гръбначния мозък в двигателната функция. Освен това, то отваря нови пътища за рехабилитационни стратегии след наранявания на гръбначния стълб, предлагайки надежда за подобрено възстановяване и автономност на засегнатите индивиди.

Потенциални приложения на гръбначния мозък в двигателното обучение

Използването на гръбначния мозък за обучение, особено в контекста на двигателните функции, е вълнуваща област от неврологията, която може да има значителни последици за рехабилитацията и подобряването на двигателните способности. Ето как можем да използваме способностите за учене на гръбначния мозък:

Рехабилитация след наранявания на гръбначния стълб

Разбирането, че гръбначният мозък може самостоятелно да учи и запомня двигателни задачи, отваря иновативни подходи за рехабилитация след наранявания на гръбначния мозък.

Специализирани програми за рехабилитация, които включват гръбначно-моторно обучение, могат да помогнат на пациентите да си възвърнат двигателните функции. Те могат да включват повтарящи се упражнения, специфични за задачата, които стимулират гръбначния мозък да "научава отново" движения, дори ако някои пътища от главния мозък до гръбначния мозък са увредени.

Подобряване на невралната пластичност

Леченията могат да се съсредоточат върху подобряване на невралната пластичност в гръбначния мозък. Това може да включва фармакологични подходи, които стимулират растежа и укрепването на невронни връзки или невротрофични фактори, които поддържат здравето и растежа на невроните.

Електростимулационни терапии, като транскутанна електрическа нервна стимулация (TENS - transcutaneous electrical nerve stimulation) или стимулация на гръбначния мозък (SCS - spinal cord stimulation), също могат да се използват за улесняване на този процес на обучение.

Протетична интеграция

Могат да бъдат разработени усъвършенствани протези, които да се интегрират директно с невронните вериги на гръбначния мозък, което позволява на потребителите да контролират тези устройства чрез присъщите способности за учене на гръбначния мозък.

Този подход би могъл да осигури по-интуитивен контрол на протезите, тъй като гръбначният мозък може потенциално да се научи и да се адаптира към протезата, сякаш е естествена част от тялото.

Адаптивно спортно обучение

За спортисти, особено такива, които се адаптират към промени в мобилността си или такива, които използват помощни устройства, програмите за обучение могат да бъдат проектирани така, че да увеличат максимално възможностите за двигателно обучение на гръбначния мозък.

Подобно обучение би оптимизирало способността на гръбначния мозък да координира сложни движения, които са специфични за различни спортове, подобрявайки представянето и ефективността на движението.

Неврофийдбек и биофийдбек

Техники, които предоставят обратна връзка в реално време за дейността на гръбначния мозък, могат да се използват за обучение на индивиди да променят реакциите си на гръбначния мозък за по-добър двигателен контрол.

Това може да бъде особено полезно при преподаване на нови локомоторни умения или при сценарии за възстановяване, където традиционните методи, фокусирани върху главния мозък, са по-малко ефективни.

Изследвания, включващи гръбначния мозък и двигателното обучение

Продължаването на изследването на способностите за учене на гръбначния мозък може да доведе до нови модели на двигателна функция и нарушения. Тези модели могат допълнително да прецизират нашето разбиране и лечение на различни състояния, засягащи двигателния контрол, от парализа до мускулна дистрофия.

Като се използва способността на гръбначния мозък да се учи и адаптира независимо от главния мозък, можем да разработим по-ефективни терапевтични стратегии и технологии, които подобряват мобилността, подобряват представянето и предлагат нова надежда на хората с двигателни увреждания.

Справка: Simon Lavaud et al. , Two inhibitory neuronal classes govern acquisition and recall of spinal sensorimotor adaptation. Science 384, 194-201(2024). DOI: 10.1126/science.adf6801

Източник: The spinal cord can learn and remember independently of the brain, Earth.com

На около 800 до 1200 метра под югоизточните тихоокеански вълни, изследователи от експедиция на Schmidt Ocean Institute забелязват най-дълбоководното животно, зависимо от фотосинтезата, откривано някога - Leptoseris или корал, който вече е известен на науката. Други зашеметяващи гледки включват подобно на медуза създание, известно като летящото спагетено чудовище (Bathyphysa conifera) и луминисцентна дълбоководна драконова риба от семейство Stomiidae. И двете същества, заедно с повече от 100 други вида, са били описани преди това от учени, но никога преди не са били забелязвани в този регион. Други 50 екземпляра, които все още не са анализирани, се смятат за новооткрити видове.

Експедицията последва друга изследователска акспедиция на Schmidt Ocean Institute през януари, която разкри повече от 100 предполагаеми новооткрити вида и гигантска подводна планина край бреговете на Чили.

"Удивителните местообитания и животински общности, които разкрихме по време на тези две експедиции, представляват драматичен пример за това колко малко знаем за този отдалечен район", казва в изявление Хавиер Селанес (Javier Sellanes), професор по морска биология в Католическия университет на Севера в Чили, който ръководи и двете експедиции.

Дълбоководен октопод, забелязан близо до неизследвана досега и неназована подводна планина край бреговете на Чили. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Дълбоководна драконова риба, забелязана по хребета край бреговете на Чили. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Chaunax (род костни риби от семейството на морските жаби), заснет край Рапа Нуи. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Коралът Paramuricea с висящи раци отшелници и омари, заснети на запад от Великденския остров. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Морска звезда Coronaster, снимана на югозапад от Великденския остров. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute)

Коралът Leptoseris, най-дълбоко зависимото от фотосинтеза животно, регистрирано някога, забелязан близо до необитаемия остров Моту Мотиро Хива. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Сифонофор, заснет край необитаемия остров Моту Мотиро Хива в югоизточната част на Тихия океан. Кредит: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Докато януарската експедиция се фокусира най-вече върху хребетите Наска и Хуан Фернандес, новото пътуване документира морския живот на хребета Салас и Гомес - подводна планинска верига, която се простира на 1600 километра от хребета Наска до Рапа Нуи.

Селанес и колегите му кръстосват хребета 40 дни през февруари и март на борда на изследователския кораб Falkor. По време на експедицията екипът изследва 10 подводни планини, извисяващи се на поне 1000 м над околното морско дъно. Шест от тях не са били документирани от научни проучвания преди и всяка подводна планина крие своя собствена уникална екосистема.

Източник: Underwater mountain range off Easter Island hosts creatures unknown to science, expedition reveals, Live Science