В задачах навигации скорость принятия решений — критический фактор, который ограничивает эффективность роботов. Исследование российских ученых предлагает ускорить этот процесс, переосмыслив одну из самых «узких» вычислительных операций. В разработке приняли участие специалисты Московского физико-технического института, Уфимского университета науки и технологий и лаборатории когнитивных систем искусственного интеллекта. Статья об исследовании опубликована в Intelligent Service Robotics — академическом журнале, посвященном сервисной робототехнике. Как объяснили ученые, в основе разработки — классические «графы видимости». Это способ, который представляет пространство в виде вершин препятствий и ребер — прямых линий между ними. Прокладывание маршрута по этим линиям позволяет получить оптимальный путь. Раньше построение таких схем «съедало» массу вычислительных ресурсов, поскольку алгоритм попарно проверял пересечения тысяч потенциальных ребер с вершинами. В новой работе авторы нашли возможность полностью векторизовать процесс, то есть перейти к обработке массивов данных одной операцией. «Один из самых вычислительно затратных этапов построения графа видимости — процесс проверки пересечений. Он включает определение того, пересекаются ли ребра, соединяющие узлы, с ребрами препятствий. Сложность заключается в том, чтобы избежать попарных сравнений между большим количеством потенциальных ребер видимости и ребер препятствий, которые приводят к вложенным циклам и значительным вычислительным накладным расходам. Чтобы решить проблему, предложены методы векторизации», — пояснил один из разработчиков, доцент кафедры вычислительной техники и защиты информации УУНиТ Константин Миронов. Дополнительно ученые предложили «умный» алгоритм, который уменьшает число углов в многоугольниках, которыми обозначены препятствия. Благодаря ему количество вычислений также сокращается при сохранении оптимального варианта пути. На маленьких картах векторизованное построение графа видимости работает иногда в 100 раз быстрее, чем, к примеру, Theta* — популярный алгоритм поиска пути. А на более крупных картах, насыщенных препятствиями, новый метод даст примерно пятикратное преимущество, отметили исследователи. Также к достоинствам метода относится быстрота нового планирования в случае изменения обстановки. Пересчет траектории с добавлением новых стартовых и конечных точек происходит менее чем за 0,04 секунды. Это позволяет роботизированным устройствам реагировать на новые факторы почти без задержки. «Разработка — шаг к созданию полностью автономных систем, способных самостоятельно ориентироваться в сложной среде. Мы стремимся объединить эффективные алгоритмы и современные инструменты искусственного интеллекта», — прокомментировал соавтор исследования, директор Центра когнитивного моделирования МФТИ и руководитель лаборатории когнитивных систем искусственного интеллекта Александр Панов. Как отметили ученые, технология уже встроена в системы управления роботами и протестирована на реальных картах размером 512 × 2048 пикселей, которые включают до 280 препятствий. Предложенный подход может применяться в складской логистике, где роботам-погрузчикам нужно ежесекундно прокладывать новые пути между стеллажами. Также он востребован в поисково-спасательных операциях, где обстановка постоянно меняется из-за завалов. Еще одно возможное применение — управление роями дронов в закрытых помещениях, где каждый аппарат сможет мгновенно перестраивать маршрут, не дожидаясь центрального компьютера. В перспективе разработку могут взять на вооружение создатели роботизированных комплексов, предназначенных для изучения и освоения других планет и строительства внеземных баз.

Ученые со времен холодной войны пытаются оценить эффекты ядерной зимы. В традиционных моделях сажа от массовых городских пожаров поднималась вверх, блокировала солнечный свет и вызывала резкое похолодание. Изначально расчеты строились вокруг ударов между Соединенными Штатами и Советским Союзом с ультимативным выбросом 150 миллионов тонн аэрозолей.  Позже фокус исследователей сместился на моделирование региональных войн. За стандарт брали обмен атаками между Индией и Пакистаном. Для такого сценария физики остановились на показателе в пять миллионов тонн черного углерода. Именно такие значения давали умеренное падение мировых температур в математических симуляциях.  Британские исследователи перенесли исходный параметр плотности сажи на Восточную Европу, чтобы оценить, как местные атмосферные течения изменят итоговую глобальную картину. Авторы моделировали конфликт на границе России и Украины из 100 зарядов по 15 килотонн — каждый аналогичен бомбе, сброшенной на Хиросиму. Результаты опубликовали в журнале npj Clean Air. [shesht-info-block number=2] Переменные загрузили в вычислительную систему свойств земной атмосферы. Симуляция подразумевала, что на высоту до 13 километров одномоментно попало пять миллионов тонн чистой сажи. Авторы научной работы не высчитывали реальный объем горючих материалов для застройки конкретно восточноевропейских городов, а просто напрямую перенесли цифру из прошлых вычислений по азиатскому региону ради удобства сравнения графиков. Программа показала, что пыль полностью распределилась над Северным полушарием за 20 дней. Через год средняя температура на этой половине планеты упала на 1 °C по сравнению с климатической нормой. Расчеты для отдельных сухопутных территорий показали более сильные перепады: Россия похолодала на 5 °C, а Америка — на 4 °C.  Количество солнечного света у поверхности упало, а влажность снизилась. Уровень осадков над сельскохозяйственными угодьями в средних широтах Северного полушария сократился на 20-40%. Сравнив эти показатели с индийско-пакистанским сценарием, ученые увидели, что, как ни странно, взрыв севернее сильнее охладил северные широты из-за других схем циркуляции ветров.  Отдельно математики проследили за переносом радиоактивных изотопов цезия и стронция. Спустя 10 лет примерно 40% загрязнения осело в Южном полушарии. Исследователи заявили в тексте о глобальном гуманитарном кризисе, но их же цифры показали иную картину. Опасное облучение коснулось только зоны конфликта в первые 48 часов. При этом максимальная накопленная за 50 лет доза для самых загрязненных дальних стран составила 0,9 миллизиверта. Это значение оказалось сильно ниже природного радиационного фона Земли. Симуляция показала, что атмосфера практически очистится от пыли через четыре года, а полное возвращение к изначальному климату займет шесть лет. Но любые подобные работы вызывают резкие споры среди профильных физиков и климатологов. Критики уверены: сценарии современных ядерных зим безбожно завышают масштабы катастрофы и игнорируют физику реального мира, о чем Naked Science писал ранее.  [shesht-info-block number=1] Объем сажи в пять миллионов тонн многие эксперты считают серьезной натяжкой. Количество в 100 сброшенных боеголовок выглядит как мечта Дикого прапора из «ДМБ», а не хоть сколько-то близкой реальностью. Кроме того, машинные алгоритмы часто плохо учитывают коагуляцию: в реальности частицы гари быстро слипаются вместе и падают на землю вместе с дождями, не успевая на долгие годы заблокировать солнце. Из-за этих допущений результаты работы можно считать лишь математической абстракцией, демонстрирующей возможности вычислительных алгоритмов и отличную фантазию исследователей, а не гарантированным климатическим будущим.

О здоровье древних римлян мы обычно узнаем из письменных источников, изображений и остатков зданий вроде бань или акведуков. Но все эти данные обрывочны. Римские источники писали в основном о столице, почти не касаясь жизни в удаленных провинциях. Медицинские трактаты не рассказывают о повседневной гигиене простых людей. До недавнего времени исследователи брали пробы в основном из сточных ям, каналов и общественных туалетов. Однако там образцы могли смешиваться с фекалиями животных, поэтому не всегда понятно, был ли паразит связан именно с человеком. Гораздо надежнее анализировать остатки из ночных горшков — в них попадали отходы жизнедеятельности именно жильцов дома. Группа ученых из Польши и Болгарии применила комплексный подход к материалу из римской провинции Нижняя Мезия — территории современного севера Болгарии. Они изучили ночные горшки II-IV веков нашей эры из двух археологических объектов. Первый — военный лагерь Нова, где стояла Первая Италийская крепость. Там сосуды нашли на вилле за крепостными стенами, которая служила резиденцией для высокопоставленных военных командиров. Второй — город Маркианополь, позже ставший столицей соседней провинции. Результаты работ опубликованы в журнале npj Heritage Science. Из четырех найденных горшков три оказались пригодны для анализа. Исследователи счистили минерализованные отложения со стенок и дна сосудов. Образцы смочили специальным раствором для восстановления первоначальной структуры, затем разделили на части для трех видов тестов. Первый — обычная микроскопия, позволяющая увидеть яйца червей. Второй — молекулярный анализ (ПЦР) для поиска следов древней ДНК. Третий — иммуноферментный анализ (ELISA), который выявляет характерные белки паразитов-простейших. Микроскопия показала, что в одном образце из Новы было яйцо ленточного червя рода Taenia. Таким червем можно заразиться, съев сырое или непрожаренное мясо — свинину либо говядину. Иммуноферментный тест, в свою очередь, помог найти антигены паразитов Cryptosporidium parvum и Entamoeba histolytica — возбудителя дизентерии. [shesht-info-block number=1] До этого исследования самые древние достоверные находки криптоспоридия относились к Мексике примерно 600-800 годов нашей эры. Многие ученые предполагали, что этот паразит появился в Старом Свете поздно. Новое открытие отодвигает его присутствие в Европе как минимум на четыре столетия назад. Таким образом, авторы исследования показали, что даже римская элита, жившая в комфортабельных виллах, серьезно страдала от кишечных инфекций. В одном из горшков выявили сразу трех возбудителей: ленточного червя, дизентерийную амебу и криптоспоридий. Поскольку жители виллы сами не держали скот, самый вероятный путь заражения — загрязненная вода. Акведук Новы питался из Дуная, куда сбрасывалась канализация, а во время паводков сточные воды смешивались с питьевой. Кроме того, римляне использовали человеческие экскременты как удобрение.

Летом 2023 года, во время экспедиции Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), дистанционно управляемый подводный аппарат Deep Discoverer наткнулся на дне залива Аляска на странный объект. Ученые, наблюдавшие за трансляцией с борта исследовательского судна Okeanos Explorer, заметили, что на глубине около 3250 метров ниже поверхности океана к скале плотно прикрепилась шарообразная золотистая масса. Она таинственно мерцала в ярких огнях Deep Discoverer. Размер «золотого шара» составлял приблизительно 10 сантиметров в поперечнике, с одной стороны у него было отверстие.Это открытие вызвало множество предположений и большой общественный интерес. Чтобы разобраться, исследователи с помощью роботизированной руки подводного аппарата отделили шар от скалы и доставили его для изучения в лабораторию Смитсоновского национального музея естественной истории, ожидая, что это окажется либо оболочка яйца какого-то глубоководного существа, либо мертвая губка или коралл. Однако, как сообщили в пресс-релизе NOAA, идентификация «золотого шара» оказалась сложной, нестандартной задачей. Она потребовала совместной работы специалистов по морфологии, генетике, глубоководной биологии и биоинформатике. Первоначальное исследование показало, что объект не имел типичной анатомии животного, а представлял собой волокнистый материал со слоистой поверхностью, заполненной книдоцитами (стрекательные клетки). Это указывало на то, что он относится к книдариям (стрекающим), подобно медузам, актиниям и кораллам. Книдоциты, обнаруженные в «золотом шаре», оказались спироцистами, которые встречаются только у представителей подкласса Hexacorallia (шестилучевые коралловые полипы). На следующем этапе исследователи применили ДНК-баркодинг — метод молекулярной идентификации. Он позволяет по коротким генетическим маркерам в ДНК определить принадлежность организма к определенному таксону (группе организмов). Однако этот метод не дал результатов — видимо, потому, что на поверхности «золотого шара» присутствовала ДНК множества микроскопических организмов. Только полное секвенирование (расшифровка) генома позволило установить, что генетический материал образца совпадает с геномом Relicanthus daphneae — гигантской глубоководной морской анемоны, или актинии. Этот организм был впервые описан в 2006 году. R. Daphneae, обитающая на океанском дне вблизи гидротермальных источников, обладает телом цилиндрической формы, достигающим метра в поперечнике, и двухметровыми тонкими щупальцами. Исследователи, статья которых размещена на сайте биологических препринтов biorxiv.org, пришли к выводу, что, скорее всего, «золотой шар» — остаток кутикулы R. Daphneae. Кутикула — это тонкое многослойное покрытие, выделяемое внешними тканями некоторых актиний, образующее гибкие, листовидные структуры. Наблюдения за актиниями в их естественной среде обитания показали, что кутикула может отслаиваться и оставаться на морском дне, когда животное движется. У известных экземпляров R. daphneae кутикула встречается редко — возможно, именно потому, что актиния способна двигаться и отделяться от нее. Исследователи также предположили, что шаровидный отросток может быть ключом к пониманию способа размножения R. Daphneae. Некоторые морские анемоны способны к педальной фрагментации (разрыву педали) — типу бесполого размножения, при котором основание полипа (педальный диск), которым актиния прикрепляется к каменистому субстрату, отторгается. Верхняя часть животного отходит, оставляя обрубок тела, из которого затем вырастает новый, генетически идентичный полип. Таким образом, «золотой шар» мог быть остатком педального диска R. Daphneae.

Летом 2023 года, во время экспедиции Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), дистанционно управляемый подводный аппарат Deep Discoverer наткнулся на дне залива Аляска на странный объект. Ученые, наблюдавшие за трансляцией с борта исследовательского судна Okeanos Explorer, заметили, что на глубине около 3250 метров ниже поверхности океана к скале плотно прикрепилась шарообразная золотистая масса. Она таинственно мерцала в ярких огнях Deep Discoverer. Размер «золотого шара» составлял приблизительно 10 сантиметров в поперечнике, с одной стороны у него было отверстие.Это открытие вызвало множество предположений и большой общественный интерес. Чтобы разобраться, исследователи с помощью роботизированной руки подводного аппарата отделили шар от скалы и доставили его для изучения в лабораторию Смитсоновского национального музея естественной истории, ожидая, что это окажется либо оболочка яйца какого-то глубоководного существа, либо мертвая губка или коралл. Однако, как сообщили в пресс-релизе NOAA, идентификация «золотого шара» оказалась сложной, нестандартной задачей. Она потребовала совместной работы специалистов по морфологии, генетике, глубоководной биологии и биоинформатике. Первоначальное исследование показало, что объект не имел типичной анатомии животного, а представлял собой волокнистый материал со слоистой поверхностью, заполненной книдоцитами (стрекательные клетки). Это указывало на то, что он относится к книдариям (стрекающим), подобно медузам, актиниям и кораллам. Книдоциты, обнаруженные в «золотом шаре», оказались спироцистами, которые встречаются только у представителей подкласса Hexacorallia (шестилучевые коралловые полипы). На следующем этапе исследователи применили ДНК-баркодинг — метод молекулярной идентификации. Он позволяет по коротким генетическим маркерам в ДНК определить принадлежность организма к определенному таксону (группе организмов). Однако этот метод не дал результатов — видимо, потому, что на поверхности «золотого шара» присутствовала ДНК множества микроскопических организмов. Только полное секвенирование (расшифровка) генома позволило установить, что генетический материал образца совпадает с геномом Relicanthus daphneae — гигантской глубоководной морской анемоны, или актинии. Этот организм был впервые описан в 2006 году. R. Daphneae, обитающая на океанском дне вблизи гидротермальных источников, обладает телом цилиндрической формы, достигающим метра в поперечнике, и двухметровыми тонкими щупальцами. Исследователи, статья которых размещена на сайте биологических препринтов biorxiv.org, пришли к выводу, что, скорее всего, «золотой шар» — остаток кутикулы R. Daphneae. Кутикула — это тонкое многослойное покрытие, выделяемое внешними тканями некоторых актиний, образующее гибкие, листовидные структуры. Наблюдения за актиниями в их естественной среде обитания показали, что кутикула может отслаиваться и оставаться на морском дне, когда животное движется. У известных экземпляров R. daphneae кутикула встречается редко — возможно, именно потому, что актиния способна двигаться и отделяться от нее. Исследователи также предположили, что шаровидный отросток может быть ключом к пониманию способа размножения R. Daphneae. Некоторые морские анемоны способны к педальной фрагментации (разрыву педали) — типу бесполого размножения, при котором основание полипа (педальный диск), которым актиния прикрепляется к каменистому субстрату, отторгается. Верхняя часть животного отходит, оставляя обрубок тела, из которого затем вырастает новый, генетически идентичный полип. Таким образом, «золотой шар» мог быть остатком педального диска R. Daphneae.

Эпсилон Индейца Ab — массивный газовый гигант примерно в 7,6 раза тяжелее Юпитера. Он обращается вокруг близкой к Солнцу звезды всего в 12 световых годах от Земли. Такими мирами ученые особенно интересуются: температура их атмосферы варьируется от минус 73 до плюс 27 градусов Цельсия — этот диапазон близок к температурам на некоторых телах Солнечной системы. Теоретически в таких условиях в атмосфере должны хорошо проявляться молекулы аммиака, а также могут формироваться облака из водяного льда. Ранее астрономы предполагали, что подобные миры относительно хорошо описывают модели без плотных облаков, однако уже самые первые наблюдения намекали: все намного сложнее.   В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters, ученые использовали данные, полученные с помощью инфракрасного спектрометра MIRI на борту космического телескопа «Джеймс Уэбб». Сравнив яркость Эпсилон Индейца Ab на длинах волн 10,6 и 11,3 микрометра (именно здесь находится характерный «отпечаток» аммиака), астрономы выяснили, что планета заметно ярче в диапазоне 11,3 микрометра, чем в 10,6. Тем самым подтвердилось присутствие аммиака в атмосфере. [shesht-info-block number=1] Затем исследователи обнаружили кое-что неожиданное. Выявленный сигнал оказался слабее, чем предсказывали модели. Чтобы понять, в чем дело, авторы статьи рассмотрели несколько вариантов: например, необычный химический состав атмосферы с пониженным содержанием азота. Однако наиболее вероятным сценарием оказались плотные облака из водяного льда, которые частично «маскируют» линии поглощения аммиака и одновременно делают газовый гигант тусклым на других длинах волн. Если облака действительно играют столь важную роль, значит, атмосферы холодных суперюпитеров устроены иначе: вместо относительно прозрачных оболочек эти миры могут быть окутаны густыми слоями ледяных облаков. Последние меняют распределение тепла, влияют на химические реакции и скрывают часть молекулярных сигналов от наблюдателей. Результаты также показали, что Эпсилон Индейца Ab не уникальна. Сравнив ее с другими недавно открытыми газовыми гигантами, астрономы заметили общую закономерность: такие экзопланеты часто выглядят слабее в диапазоне трех-пяти микрометров. [shesht-info-block number=2] То есть ледяные облака могут быть распространены среди подобных миров. Уточнив параметры суперюпитера и пересчитав его массу и орбиту, исследователи выяснили, что орбита может быть заметно вытянутой, а масса составляет примерно 7,6 массы Юпитера. Это, вероятно, влияет на историю формирования системы. Наличие ледяных облаков у Эпсилон Индейца Ab — один из первых случаев, когда астрономы фактически изучают погоду на холодной экзопланете. До запуска «Уэбба» такие наблюдения были практически недоступны. Следующим шагом станет проверка результатов. Если выводы верны, модели атмосфер гигантских миров придется пересмотреть. А это важно уже не только для понимания отдельных экзопланет, но и для более широкой картины того, как устроены планетные системы во Вселенной.

Долгое время палеонтологи полагали, что в меловых морях (период начался 145 миллионов лет назад, закончился 66 миллионов лет назад) на вершине пищевой цепи находились позвоночные — акулы и крупные морские рептилии вроде плезиозавров и мозазавров. Что касается беспозвоночных осьминогов, то их представляли скорее как небольших и скрытных животных, неспособных конкурировать с крупными хищниками. Однако международная команда палеонтологов под руководством Ясухиро Иба (Yasuhiro Iba) из Университета Хоккайдо призвала пересмотреть это мнение. Ученые исследовали уже известные клювы осьминогов из музейных коллекций, а также новые окаменелости, собранные во время полевых работ, и пришли к выводу, что в меловой период осьминоги были не второстепенными участниками экосистем, а, возможно, одними из ключевых хищников. Об этом исследователи рассказали в статье для журнала Science. Главная проблема в изучении осьминогов заключается в том, что они почти полностью состоят из мягких тканей и плохо сохраняются в ископаемом виде. У них нет костей или раковины (в отличие от аммонитов и наутилоидей), а значит, их остатки крайне редко попадают в летопись окаменелостей. Единственно хорошо сохраняющаяся часть тела у осьминогов — твердый хитиновый клюв (челюсти). С ним чаще всего ученым и приходится работать.   [shesht-info-block number=1] Иба и его коллеги проанализировали 27 клювов возрастом от 72 до 100 миллионов лет. Из них 15 — музейные образцы, а 12 нашли у берегов Японии и вблизи канадского острова Ванкувер. Они лежали внутри каменных пород и стали видны только после того, как команда применила высокотехнологичное сканирование и метод цифровой реконструкции с использованием искусственного интеллекта. Эти методы позволили восстановить форму клювов.  На основе полученных данных ученые пересмотрели классификацию древних осьминогов и подтвердили существование в меловом периоде как минимум двух видов рода Nanaimoteuthis: Nanaimoteuthis jeletzkyi и Nanaimoteuthis haggarti. Представители последнего вида поразили своими размерами.  Габариты этих древних осьминогов ученые оценили косвенно — по ископаемым клювам. Сперва сравнили размеры и форму клювов с клювами современных осьминогов, у которых существует устойчивая связь между длиной этой структуры и общими габаритами тела. Затем полученные соотношения применили к ископаемым находкам рода Nanaimoteuthis, используя аллометрические модели роста. Речь идет о математических зависимостях, которые описывают, как изменяются пропорции организма при увеличении его размера, и позволяют по размеру одной части тела (например, клюва, кости, зуба) оценить размеры всего организма.  Сравнение размеров Nanaimoteuthis haggarti с другими морских хищников мелового периода / © Yohei Utsuki, Department of Earth and Planetary Sciences, Hokkaido University Выяснилось, что длина тела Nanaimoteuthis haggarti могла достигать от 6,6 до 18,6 метра. Авторы исследования предположили, что представители этого вида были одними из крупнейших беспозвоночных в истории Земли.  На клювах древних осьминогов палеонтологи нашли следы износа, в том числе сколы и царапины, которые распределены неравномерно. Это указало на «латерализацию» — предпочтение одной стороны тела при выполнении действий. То есть животные, скорее всего, чаще задействовали одну сторону тела при захвате добычи, что намекает на более сложную организацию нервной системы и косвенно свидетельствует о развитых поведенческих реакциях.  Современные осьминоги считаются одними из самых умных беспозвоночных животных на планете. Обнаруженные признаки у древних видов подводят к мысли, что подобные способности у головоногих моллюсков могли возникнуть значительно раньше, чем предполагается. Анализ износа клювов также показал, что осьминоги часто перемалывали твердую добычу. Авторы исследования полагают, что в меню гигантских животных входили крупные двустворчатые моллюски, аммониты, ракообразные, другие головоногие, рыбы. По целому ряду факторов Иба и его коллеги предположили, что Nanaimoteuthis haggarti был весьма опасным хищником и занимал тот же уровень в пищевой цепи, что акулы и морские рептилии.

Убежище Какапел расположено на западе Кении, в холмах у подножия горы Элгон. Это гранитный скальный навес длиной 25 метров и глубиной около пяти метров. Впервые его описал исследователь Осага Одак в 1976-1977 годах. Он сделал приблизительные наброски рисунков, выделил людей, животных и геометрические фигуры. Но ни он, ни более поздние исследователи не смогли определить возраст изображений и их авторов. С 2018 по 2020 год на территории убежища провели масштабные раскопки, во время которых нашли кости, керамику и человеческие останки. В ходе этих работ ученые максимально точно зафиксировали все рисунки. Для этого они применили метод ручной обводки. На изображения накладывали тонкую прозрачную пленку и обводили все детали механическими карандашами. Туда, куда невозможно было дотянуться с земли, забирались по лестницам и строительным лесам. После полевого этапа трассировки оцифровали и свели в единый рисунок. Затем, используя принцип суперпозиции, где одно изображение перекрывает другое, перекрывающее явно моложе, исследователи распределили все рисунки на четыре хронологических слоя. Каждый слой визуализировали отдельно, что позволило увидеть, как менялось искусство Какапел с течением времени. Позднее ученые вскрыли стратифицированные отложения, охватывающие девять тысяч лет. Оттуда извлекли человеческие кости, датированные радиоуглеродным методом. Часть этих костей ранее уже прошла анализ древней ДНК, результаты которого были опубликованы в других работах. Таким образом, исследователи получили три независимых набора данных: сами рисунки с их последовательностью, археологический контекст и генетический портрет тех, кто жил в убежище в разные эпохи. Они проанализировали эти данные и опубликовали результаты в журнале Azania: Archaeological Research in Africa. Исследование показало, что первый и самый древний слой рисунков представлен красными и белыми геометрическими фигурами — кругами, концентрическими окружностями, разделенными овалами. Авторство этого слоя исследователи приписывают охотникам-собирателям-рыболовам культуры Кансьор, жившим там примерно с 9000 до 3900 лет назад. В научной литературе этих людей часто называют «тва» — обобщающим термином для пигмейских групп Центральной и Восточной Африки. Анализ древней ДНК скелета из этого же археологического слоя показал значительное генетическое родство с современными пигмеями народа мбути. [shesht-info-block number=1] На втором слое обнаружили 25 изображений безгорбых длиннорогих коров. Животные показаны в профиль, с особой тщательностью прорисованы рога, иногда нарисовано вымя, у трех коров по телу нанесены красные или черные полосы. Этот тип коров относится к породе Санга, которую до сих пор разводят динка, нуэр и тутси. Третий слой — плотные белые геометрические узоры, которые перекрывают многих коров. Исследователи связали оба этих слоя с нилотоязычными скотоводами, которые жили в Какапеле примерно с 1200 до 300 лет назад. Эти данные подтвердил генетический анализ скелетов. Четвертый, самый поздний слой — несколько тонких белых линий, перекрывающих все предыдущие. Их, вероятно, оставили еще более поздние нилотские группы. Важно и то, что ученые не нашли. Между уходом тва и приходом нилотов в Какапеле жили земледельцы раннего железного века, говорившие на языках банту. Они оставили после себя керамику и следы выращивания коровьего гороха, но практически никакого наскального искусства.

Хватательные конечности членистоногих работают по двум основным принципам. Раки, крабы и скорпионы используют настоящие клешни, где подвижный палец смыкается с неподвижным выростом, действуя как пинцет. Насекомые, такие как богомолы или водяные клопы, почти всегда используют принцип складного ножа: их лапа сгибается пополам, плотно прижимая голень к бедру. До этого энтомологи знали лишь три узкие группы насекомых, сумевших в ходе эволюции превратить свои лапы в жесткие пинцеты. Авторы исследования, опубликованного в журнале Insects, изучили девять образцов бирманского янтаря возрастом около 100 миллионов лет. В одном из камней биологи нашли хищное насекомое с нетипичным строением передних лап. Хрупкость материала не позволила извлечь окаменелость, поэтому ученые обследовали камень с помощью рентгеновской микрокомпьютерной томографии и создали трехмерную модель животного. Чтобы доказать анатомическую редкость находки, авторы провели масштабный математический анализ форм. Они оцифровали геометрию более двух тысяч хватательных конечностей, принадлежащих современным и вымершим ракообразным и насекомым. Сравнив их параметры, ученые определили эволюционное место нового хищника. Ископаемое оказалось ранее неизвестным видом полужесткокрылых (клопов), вероятно, родственным современным засадным хищникам из семейства Gelastocoridae, которых по-английски называют жабьими клопами за выпученные глаза и способность прыгать. Компьютерный анализ двух тысяч конечностей подтвердил, что анатомия клешни древнего насекомого не имеет аналогов в природе. В отличие от крабов, у которых неподвижный палец формируется из предпоследнего членика лапы, у нового вида этот палец вырос прямо из бедра и направлен вбок. К этому жесткому выросту прижимается голень с лапкой, образуя надежный капкан. Новый вид получил название Carcinonepa libererrantes, что дословно переводится как «крабо-клоп заблудших детей». Названием клоп обязан одной из авторов исследования, поклоннице k-pop группы Stray Kids: видовое имя libererrantes — это прямой латинизированный перевод названия этой группы. Застывшая в янтаре поза клешней древнего насекомого напомнила исследователям фирменный жест руками, который используют участники этого коллектива. Находка наглядно иллюстрирует механизмы конвергентной эволюции. Столкнувшись с необходимостью крепко удерживать добычу в суровых условиях мелового леса, клоп перестроил стандартную складную лапу своих предков в жесткую клешню, используя доступный анатомический материал. Подобное разнообразие ловчих аппаратов в янтаре доказывает, что природа перебрала множество сложных инженерных решений, прежде чем сформировать современный облик насекомых.

Лежащее под землей семя ориентируется в пространстве благодаря гравитропизму: внутри специальных клеток корня есть статолиты — тяжелые крахмальные зерна. Под действием гравитации они опускаются вниз клетки, ложатся на мембрану и задают направление роста. Биологи знали, что сильная промышленная вибрация, например от сельхозтехники, встряхивает статолиты и ускоряет всхожесть. Однако способность семян реагировать на естественные звуки окружающей среды ранее не изучали. Авторы исследования, опубликованного в журнале Scientific Reports, предположили, что звук капель дождя тоже влияет на статолиты и стимулирует рост семени. Ученые провели эксперименты с семенами риса (Oryza sativa). Зерна поместили на дно резервуаров с водой, имитируя лужи, в которых этот вид прорастает в природе. Сверху на поверхность капали водой, имитируя дождь. С помощью подводных микрофонов исследователи фиксировали акустическое давление, затем сравнивали скорость прорастания семян с контрольной группой, которая находилась в абсолютной тишине. Опыт показал, что шум дождя ускоряет прорастание семян на 24-37 процентов. Звук удара капли о воду или мокрую почву создает под поверхностью мощный акустический импульс, который по уровню давления сопоставим с ревом реактивного двигателя в воздухе. Поскольку наблюдать за движением статолитов внутри живого семени во время дождя невозможно, инженеры из Массачусетского технологического института применили биофизическое математическое моделирование. Они рассчитали кинетическую энергию, которая передается от звуковой волны клеткам растения. Система дифференциальных уравнений показала, что акустического удара от капли достаточно, чтобы преодолеть вязкость внутриклеточной жидкости. Звуковая волна заставляет статолиты подпрыгивать и смещаться на расстояние от 10 до 600 нанометров. Это микроскопическое дрожание приводит к прерывистым контактам крахмальных зерен с рецепторами на клеточной мембране, что запускает гормональные механизмы ускоренного роста. Физическая модель также выявила критическое ограничение: акустический механизм работает только на глубине до пяти сантиметров. Глубже звуковая волна рассеивается и перестает сдвигать статолиты. Исследователи отметили, что это естественный эволюционный предохранитель. Если бы семена реагировали на шум ливня на глубине полуметра, ростки неизбежно погибали бы, истратив всю энергию в попытках пробиться к свету. Мелководье же обеспечивает оптимальный баланс влаги, кислорода и длины пути на поверхность. Новое исследование доказывает, что семена не просто пассивно ждут, когда вода пропитает их оболочку. Они функционируют как активные акустические сенсоры, которые анализируют звуковой ландшафт над собой, чтобы выбрать идеальный момент для пробуждения.

Так называемая зона Златовласки, или зона обитаемости, представляет собой область вокруг звезды, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода — главный ориентир поиска экзопланет, похожих на Землю. Правда, одной воды для зарождения жизни недостаточно. Для предбиотической химии, из которой могли бы появиться предшественники молекул РНК и ДНК, нужен ультрафиолет (УФ). Он помогает фотохимическим реакциям, необходимым для синтеза важных органических соединений. Проблема в том, что маломассивные светила, особенно красные карлики, в спокойном состоянии излучают слишком мало ультрафиолета. Их планеты могут находиться в комфортной температурной зоне, но оставаться «химически мертвыми» — без достаточной энергии для запуска процессов возникновения жизни. Ранее такие миры считались не особо перспективными. В то же время французские исследователи показали, что именно тусклые светила активнее нарабатывают озоновый слой, что должно серьезно ускорять эволюцию жизни земного типа.  Теперь авторы новой научной работы решили проверить, могут ли кратковременные звездные вспышки изменить ситуацию. Для этого ученые усовершенствовали модель так называемой ультрафиолетовой зоны обитаемости. В отличие от прежних подходов, новая модель учитывает как уровень УФ-излучения, так и зависимость химических реакций от температуры. В частности, процессов, связанных с образованием предшественников РНК. [shesht-info-block number=1] Модель спектра самих вспышек также улучшили с помощью данных о частоте вспышек у разных светил. Подход позволил оценить, сколько полезного ультрафиолета планета получает не в теории, а в условиях реальной звездной активности. Результаты исследования, опубликованного в журнале The Innovation, оказались неожиданно оптимистичными. Выяснилось, что у многих маломассивных звезд область, где хватает ультрафиолета для предбиотической химии, может смещаться внутрь, пересекаясь с зоной жидкой воды. Проще говоря, вспышки не просто не мешают жизни, а могут создавать условия, при которых одновременно возможны и океаны, и химические реакции, необходимые для появления первых биомолекул. [shesht-info-block number=2] Применив модели к девяти каменистым мирам у вспыхивающих звезд, обнаруженных с помощью телескопа «Кеплер», астрономы выявили три экзопланеты сразу в двух зонах — температурной и ультрафиолетовой. По расчетам, уровень излучения там не должен привести к катастрофическому разрушению озонового слоя, если таковой уже существует.    Поскольку красные карлики — самые распространенные звезды в Галактике, их вспышки могут помогать, а не вредить зарождению жизни. Это также означает, что число потенциально обитаемых миров может оказаться гораздо выше, чем считалось до этого. Таким образом, у астрономов появляется больше идей для будущих наблюдений, повышающих шансы однажды наткнуться на мир, где жизнь возникла благодаря звездным вспышкам, а не вопреки им.

Сегодня, 23 апреля, в 11.29 по Москве с космодрома Плесецк в Архангельской области боевые расчеты космических войск провели успешный пуск ракеты-носителя «Ангара-1.2». Конкретный состав выведенных ею космических аппаратов Минобороны не разглашает. Это седьмой космический запуск нашей страны в 2026 году. За то же время США провели пять десятков запусков, Китай — два десятка. Однако из сообщения Министерства ясно, что «старт ракеты-носителя и выведение космических аппаратов на расчетную орбиту прошли в штатном режиме». Следовательно, аппаратов вывели больше одного. После старта ракета-носитель была взята на сопровождение средствами наземного автоматизированного комплекса управления Главного испытательного космического центра имени Германа Титова. Это военный Центр управления полетами, аналог гражданского ЦУПа. Как и гражданский ЦУП, военный тоже находится в Московской области, но в Краснознаменске. Все выведенные космические аппараты достигли целевых орбит в назначенное время и уже приняты на управление наземными средствами космических войск. Видео о сегодняшнем запуске / © Минобороны Сама по себе одноразовая ракета «Ангара-1.2» может вывести на орбиту не более 3,5 тонны — если речь идет о спутнике для низкой околоземной орбиты. Когда выводить надо выше, эта цифра снижается: например, на солнечно-синхронную орбиту уже не более 2,4 тонны. Формально «Ангара 1.2» -- это легкая двухступенчатая ракета на керосине и кислороде. Но технически это не совсем так. Дело в том, что, в отличие от современных ракет — той же Falcon 9 — вторая ступень «Ангары» не имеет возможности повторного запуска двигателей. Та же ракета в начале транспортировки к стартовому столу / © Минобороны Поэтому, чтобы выводить полезную нагрузку на востребованные орбиты, «Ангара 1.2» имеет то, что в русскоязычной литературе о космосе обычно называют блоком орбитального выведения, а в остальном мире — верхней ступенью (в данном случае третьей). И вот эта верхняя ступень (АМ, агрегатный модуль) у данной ракеты в качестве топлива имеет не керосин и кислород, как две нижние ступени, а несимметричный диметилгидразин и тетраоксид диазота. Это серьезно отличает конструкцию от советского «Зенита», где в блоке орбитального выведения тоже использовали керосин и кислород. Особенность семейства «Ангара», к которой принадлежит эта ракета, — модульность. В теории все ракеты семейства должны собираться из взаимозаменяемых универсальных ракетных модулей (УРМ), собираемых в «пакет» для тяжелых версий ракет. Внедряли такую систему в 2010-х, исходя из того, что востребованность космических пусков в ту эпоху была ограниченной, причем во многих пусках не требовалось выводить тяжелую полезную нагрузку. И для массового выпуска компонентов ракеты, казалось, имело смысл делать так, чтобы они годились и для легкой «Ангары-1.2», и для более тяжелой «Ангары-5». Ракета в процессе вертикализации. В отличие от более тяжелых носителей того же семейства, она не использует пакетную схему, поскольку в ее первой ступени только один универсальный ракетный модуль/ © Минобороны В 2020-х годах ситуация принципиально изменилась: задуманный Маском Starlink привел к многократному росту выводимой землянами в космос ежегодно полезной нагрузки. Копировать систему, хотя и в весьма ограниченном формате, пришлось и России (спутники «Бюро 1440» вполне официально называли «русским Старлинком»). В такой ситуации ракета из универсальных модулей оказалась не лучшим решением: как и все ракеты пакетной схемы, она имеет намного худшее соотношение сухой массы к полезной нагрузке, чем ракеты непакетной схемы (например, Н-1 Королева или Falcon 9 наших дней). Поэтому предполагается, что в 2030-х ракеты семейства «Ангара» в нашей стране начнут постепенно уступать место «Амуру-СПГ», ракете, сделанной по схеме Falcon 9 и поэтому являющейся по-настоящему двухступенчатой. Первые испытания ракеты полетом «в железе» ожидаются в 2028 году.

Микробы и вирусы могут часами, а иногда днями оставаться живыми на поверхности столов, поручней, упаковок и телефонов. Люди трогают эти объекты, потом неосознанно касаются носа, глаз и рта — и так заражаются. Конечно, гигиена предотвращает болезни, но не во всех случаях. Обеззараживающая обработка поверхностей химическими средствами тоже не идеальна: активные вещества смываются и стираются, убивают не все бактерии и способствуют формированию новых устойчивых к действующим веществам мутаций патогенных организмов. Недавно ученые смогли создать пластиковое покрытие, работающее по другому принципу: оно не химически, а физически разрывает вирусы. Эффективность продемонстрировали на вирусе парагриппа человека третьего типа (hPIV-3). Статья об этом вышла в журнале Advanced Science. [shesht-info-block number=1] Идею взяли у цикад и стрекоз. Их крылья самоочищаются, отталкивают воду и обладают бактерицидными свойствами. Они не отталкивают бактерии, а разрушают их. Крылья оказались покрыты наноразмерными структурами, которые исследователи и решили повторить в пластике. Та же научная группа уже создала похожее покрытие на кремнии, но этим материалом проблематично покрывать объекты сложной формы. Поэтому исследователи сосредоточились на гибком пластике и смогли создать акриловую пленку с тысячами наноразмерных столбиков. Ученые сформировали на акриловой поверхности столбики высотой 60-320 нанометров. Для ее создания применили форму из анодированного оксида алюминия и ультрафиолетовую нанопечатную литографию. [shesht-info-block number=2] Сформированные этим методом столбики захватывали внешнюю оболочку вируса и растянули ее до разрыва. Вирус оказался уничтожен механически: покрытие за час разрушило 94 процента частиц вируса hPIV-3, вызывающего бронхиолит и пневмонию. Самым важным параметром для эффективности нового покрытия оказалось расстояние между наностолбиками. Лучше всего работала плотная упаковка с шагом около 60 нанометров и высотой столбиков примерно 85 нанометров. Наноструктурированное покрытие дешево и просто производить, оно гладкое на ощупь и не изменяет опыт прикосновения к поверхности. Ученые считают, что его можно массово наносить на экраны телефонов и больничное оборудование, чтобы предотвратить распространение вирусов.

В современных компьютерах и электронных приборах, доступных на рынке, используется один из двух типов памяти: SSD (твердотельные накопители на флеш-памяти) и HDD (жесткие диски на основе магнитной записи). Оба типа обладают как достоинствами, так и недостатками.  SSD быстрее извлекает и обрабатывает информацию, но у них ограниченный ресурс перезаписи ячеек памяти. Если SSD переполнен данными, он начинает работать значительно медленнее и чаще совершает ошибки записи. В среднем срок работы современного SSD составляет 7–10 лет. Выход из строя часто происходит мгновенно, без предупредительных сигналов, хотя современные модели поддерживают системы мониторинга состояния, позволяющие заранее выявить исчерпание ресурса. Что касается HDD, то они уступают SSD в скорости работы, но превосходят их в длительности эксплуатации и надежности хранения информации. При этом до выхода из строя у HDD, в отличие от SSD, проявляются характерные симптомы: щелчки и скрежет. Эти симптомы предупреждают пользователя о том, что стоит поскорее пересохранить данные. «Развитие технологий хранения данных продолжается, и в будущем появятся новые типы памяти, основанные на других физических принципах. В частности, ведутся исследования в области сегнетоэлектрической памяти», — отметила Анастасия Чуприк, заведующая лабораторией перспективных концепций хранения данных Института квантовых технологий МФТИ. Благодаря физическим свойствам сегнетоэлектриков, этот новый тип памяти, которую называют энергонезависимой или постоянной, может значительно превосходить SSD HDD по трем важным характеристикам: скорость,  энергопотребление, ресурс.  Однако на практике могут возникать трудности, препятствующие тому, чтобы потенциал физических свойств сегнетоэлектриков для микроэлектроники мог в полной мере реализоваться. В рамках работы ученые лаборатории перспективных концепций хранения данных МФТИ решали проблему, связанную с повышением ресурса энергонезависимой памяти, основанной на сегнетоэлектриках. Работа опубликована в журнале «Радиотехника и электроника». Общий вид образцов / © «Радиотехника и электроника»  Ключевым элементом микросхемы сегнетоэлектрической памяти является конденсатор, обеспечивающий энергонезависимость и выполняющий роль ячейки памяти. Конденсатор представляет собой структуру из двух металлических электродов, между которыми расположен слой диэлектрического материала, плохо проводящего электрический ток. В данном случае таким материалом является сегнетоэлектрик. Сегнетоэлектрические свойства материала возникают лишь в особой структурной фазе — когда все атомы этого материала располагаются определенным образом. Оптимальная толщина материала при этом составляет пару десятков нанометров — 10–20 атомных слоев. «В качестве такого материала мы использовали легированный оксид гафния. Его плюс в том, что этот материал уже давно применяется в микроэлектронике и хорошо “дружит” с существующими технологиями производства чипов. Проще говоря, такие решения легче довести до реального производства, не меняя кардинально всю технологию», — уточнил Илья Савичев, младший сотрудник лаборатории перспективных концепций хранения данных МФТИ. Сбои в сегнетоэлектрической памяти могут возникать при деградации слоя сегнетоэлектрика, когда в нем формируются проводящие каналы (пробои), по которым начинает течь ток. Одной из возможных причин является накопление заряда вблизи электродов, из-за чего дефектные ионы начинают мигрировать между электродами, разогревая и изнашивания прилегающую к ним пленку сегнетоэлектрика.  Тестирование характеристик памяти / © «Радиотехника и электроника» Исходя из этого, специалисты предполагали, что для повышения ресурса памяти следует придерживаться верхней границы диапазона оптимальной толщины сегнетоэлектрической пленки, разделяющей электроды. То есть чем толще слой сегнетоэлектрика, тем лучше.  Результаты эксперимента показали, что если утончать пленку до экстремально малых размеров, то в материале формируется неоднородная структура — области, где атомы вещества выстраиваются в сегнетоэлектрическую фазу, перемежаются с аморфными участками, в которых атомы располагаются хаотично. Бытовым примером такой аморфной структуры служит стекло. Этот изъян в сегнетоэлектрической структуре позволяет защитить ее от дефективных ионов, тем самым продлив «жизнь» компьютерной памяти.  «Вопреки ожиданиям, именно при такой "неидеальной" структуре сегнетоэлектрическая пленка становится более устойчивой к воздействию мигрирующих ионов, потому что аморфная фаза сдерживает их миграцию. В конечном итоге это позволяет значительно увеличить ресурс памяти»,— рассказала Анастасия Чуприк. Сотрудники лаборатории под руководством Анастасии Чуприк занимаются фундаментальными и прикладными исследованиями, направленными на разработку запоминающих устройств нового поколения. Результаты исследований и разработок не только задействуются в образовательном процессе МФТИ, но также предоставляются коммерческим партнерам университета.

Главной надеждой последних лет стала иммунотерапия — лечение антителами, которые нацелены на молекулу GD2. Эта молекула находится на поверхности клеток нейробластомы и служит «мишенью» для антител (например, в терапии накситамабом). Антитела в свою очередь привлекают клетки-киллеры иммунитета — NK-клетки (натуральные киллеры) и T-лимфоциты. Метод работает, но примерно у 40% пациентов опухоль не реагирует или становится устойчивой. Авторы исследования, опубликованного в Molecular Therapy, предположили, что неудачи лечения связаны с тем, как «переговариваются» раковые клетки и их микроокружение (нормальные клетки и молекулы вокруг опухоли). Ученые взяли образцы опухолей у 21 ребенка с разными стадиями нейробластомы — от низкого риска до метастазов. Они также изучили ткани после химиотерапии и после комбинации химии с накситамабом. В каждой клетке определили, какие гены в ней активны. Так получился клеточный атлас, в котором стало очевидно, кто есть кто и как клетки «общаются». Графики, показывающие закономерности экспрессии генов NRG, ERBB3 и ERBB4 в клетках нейробластомы / © Miao et al., Molecular Therapy, 2026 Сравнив клетки опухолей высокого и низкого риска, исследователи заметили: в нейробластомах активирована сигнальная ось NRG3-ERBB4. Что это значит? Опухоль выделяет молекулу NRG3, а на поверхности опухолевых клеток есть рецептор ERBB4, который на эту молекулу реагирует. Более того, эта ось становилась еще активнее, когда к химиотерапии добавляли накситамаб. И чем активнее она была, тем сильнее в опухоль проникали клетки-киллеры. То есть лекарство не только само атакует рак через GD2, но и запускает в опухоли внутренний сигнал, который делает ее более уязвимой для атак иммунитета. Помимо этого, оказалось, что ось NRG3-ERBB4 перепрограммирует обмен веществ раковых клеток, а именно метаболизм ганглиозидов — жирных сахаров на мембране клетки. Молекула GD2 — тоже ганглиозид. Когда NRG3-ERBB4 активна, она подавляет синтез длинных ганглиозидов и меняет состав керамидов. Керамиды накапливаются в клетках в ответ на химиотерапевтические препараты или облучение, и эти изменения запускают механизмы разрушения раковых клеток. В результате в опухоли становится меньше иммуноподавляющих молекул, а ее клетки лучше притягивают T-киллеров. Эксперименты на клеточных линиях и на мышах с пересаженной человеческой опухолью подтвердили это. Если искусственно повысить уровень ERBB4 в клетках нейробластомы, то лечение становится эффективнее. Кроме того, ученые заметили, что в устойчивых опухолях активируется другой иммунный тормоз — TIGIT. Это иммунный рецептор, присутствующий на некоторых Т-клетках и естественных клетках-киллерах (NK-клетках). Это намекает на новые комбинации лечения: накситамаб вместе с блокадой TIGIT. Исследование пока небольшое (всего 21 пациент, из них комбинацию химиотерапии с накситамабом получили пятеро), но оно открывает многообещающее направление в лечении нейробластомы. 

Все больше данных свидетельствует о том, что у нашего вида Homo sapiens не было в Африке единого места зарождения. Вид возник в результате взаимодействия небольших популяций, обитавших не в одном месте, а в разных частях Африканского континента. Чтобы выжить, этим группам приходилось хорошо адаптироваться к местным условиям окружающей среды. До сих пор выбор тех или иных маршрутов распространения этих популяций по континенту объясняли исключительно климатом. Однако к различным регионам и средам адаптировались не только люди, но и их патогены. Международная группа исследователей, статья которых опубликована в журнале Science Advances, пришла к выводу, что, помимо климатических условий, историю нашего вида в странах Африки к югу от Сахары в период от 74 до пяти тысяч лет назад — то есть вплоть до широкого перехода к земледелию, изменившего картину передачи инфекции — сформировала малярия. Малярия — одна из старейших и наиболее устойчивых инфекций, сопровождающих человечество на протяжении его истории. Она передается человеку при укусах самок комаров рода Anopheles (малярийные комары), зараженных простейшим паразитом Plasmodium falciparum (малярийный плазмодий). Чтобы оценить, как риск малярии мог влиять на выбор мест обитания разрозненных групп охотников-собирателей, исследователи объединили модели распространения в Африке малярийных комаров с современными и древними климатическими данными, а также с данными о заражаемости этой инфекцией в разных частях континента. На основании этих моделей ученые определили области, где у древних людей потенциально был особенно высок риск заражения малярией. Затем эти оценки сравнили с реконструированной на основе археологических данных картиной расселения человеческих популяций по Африканскому континенту. Результаты показали, что древние люди либо всячески избегали потенциальных очагов малярии, либо просто не выживали в этих местах. Например, отсутствие следов человеческих стоянок вблизи крупных рек может указывать на избегание болотистых регионов, где процветали малярийные комары. Таким образом, угроза малярии непосредственно влияла на выбор среды обитания, вытесняя человеческие группы из зон высокого риска и разделяя популяции по всей территории Африки. «Последствия этих решений формировали демографию человечества на протяжении последних 74 тысяч лет, а, вероятно, и гораздо раньше. Раздробляя человеческие общества, малярия способствовала формированию той структуры населения, которую мы наблюдаем сегодня», — объяснил Андреа Маника, один из ведущих авторов исследования, профессор эволюционной экологии из Кембриджского университета.

Главными «проводами» мозга традиционно считались нейроны и аксоны — длинные отростки, по которым передаются электрические сигналы. Астроциты, напротив, воспринимались как обслуживающий персонал нервной системы: они поддерживают химический баланс, снабжают нейроны питательными веществами, помогают убирать «отходы» и участвуют в защите тканей. Однако в последние годы стало ясно, что их роль гораздо сложнее. Астроциты соединяются через так называемые щелевые контакты — крошечные межклеточные каналы, через которые могут проходить небольшие молекулы и сигналы. Эти связи необходимы для работы памяти, синаптической пластичности и нормального развития мозга. Правда, до сих пор непонятно, образуют ли астроциты единственную сплошную сеть по всему мозгу, или же существуют отдельные специализированные маршруты между конкретными зонами.  Чтобы расставить все точки над i, ученые из Нью-Йоркского университета (США) разработали новый метод «подсветки» астроцитарных сетей. Для этого они создали вирусный инструмент, который заставлял астроциты производить модифицированный белок connexin 43 — основной строительный элемент щелевых контактов. [shesht-info-block number=1] К нему прикрепили фермент TurboID, помечающий молекулы биотином, которые проходят через межклеточные каналы. Подход позволил увидеть, какие клетки входят в одну сеть: зараженные астроциты определяли по специальной метке на белке, а связанные с ними соседние клетки — по наличию биотинилированных молекул.  Затем исследователи ввели вирус в определенные зоны мозга мышей — например, в моторную кору, префронтальную кору и гипоталамус — и наблюдали трехмерную картину с помощью флуоресцентной микроскопии плоскостного освещения (light-sheet microscopy).  Результат оказался неожиданным: астроциты не образовывали хаотичную или сплошную сеть. Вместо этого присутствовали отдельные маршруты, которые выборочно соединяли области мозга и при этом обходили соседние области. Некоторые сети были локальными и оставались внутри одного региона, а другие тянулись на большие расстояния, связывая сразу несколько участков и даже оба полушария мозга. [shesht-info-block number=2] Причем эти схемы нередко отличались от уже известных нейронных путей. Например, зоны, в которых не наблюдалось прямой нейронной связи, могли объединяться через астроциты. Это указывает на существование параллельной системы коммуникации, работающей путем переноса молекул и метаболической поддержки. Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature, предположили, что такая сеть перераспределяет ресурсы между активными и менее активными областями мозга. Астроциты, к примеру, могут передать антиоксиданты или энергетические молекулы туда, где нейроны сталкиваются с повышенной нагрузкой. Во время болезни эта же система помогает рассеивать токсичные вещества или продукты распада, снижая локальный стресс тканей. Сами сети оказались не статичными. К такому выводу ученые пришли, применив классическую модель нейропластичности: у молодых мышей на одной стороне морды регулярно подстригали усы, тем самым снижая сенсорную нагрузку на соответствующую область коры. Выяснилось, что после такого сенсорного лишения астроцитарная сеть заметно уменьшалась: число связанных клеток снижалось, а дальние связи, например, с префронтальной корой, практически исчезали. [shesht-info-block number=3] Выходит, астроциты перестраивают свои соединения в ответ на опыт — почти так же, как это делают нейроны. Проще говоря, пластичность мозга, судя по всему, зависит не только от нейронных синапсов, но и от организации связей между глиальными клетками (вспомогательные клетки нервной ткани, обеспечивающие функционирование нейронов). Таким образом, ученые вновь показали, что мозг устроен сложнее: помимо нейронной электропроводки, в нем существует астроцитарная сеть, способная связывать удаленные области, поддерживать обмен веществ и меняться под влиянием нового опыта. Возможно, именно с ее помощью удастся лучше понять механизмы памяти, старения мозга и развития нейродегенеративных заболеваний.

Многие животные умеют менять цвет, что чаще всего связывают с маскировкой, общением или брачными сигналами. Однако далеко не всегда изменение окраски — это активный процесс, которым управляет нервная система. Иногда цвет меняется из‑за условий окружающей среды. Между тем понимание того, как климатические факторы влияют на внешний облик насекомых, важно для целого ряда областей: от интерпретации музейных коллекций до прогнозирования эволюции видов. Энтомологи замечали, что у некоторых жуков и бабочек цвет может меняться при намокании, а музейные кураторы знали, что старые сухие экземпляры со временем выглядят иначе, чем живые особи. Однако эти изменения обычно списывали на деградацию пигментов. Теперь ученые проверили, может ли обычная влажность воздуха влиять на окраску североамериканских пчел Agapostemon subtilior, причем не за счет пигментов, а в силу так называемой структурной окраски. Этот тип цвета возникает из‑за микроскопических слоев на поверхности кутикулы: свет отражается от них, усиливая одни волны и гася другие. В результате мы видим яркие металлические оттенки — зеленые, синие, золотистые. У насекомых такая окраска широко распространена, но ее связь с влажностью не была доказана. Agapostemon subtilior — известны своим ярким зелено‑синим металлическим блеском. Авторы нового исследования, опубликованного в Biology Letters, провели серию лабораторных экспериментов с двумя группами насекомых. Первая группа — свежесобранные пчелы, которых хранили в морозильнике; вторая — музейные экземпляры, пролежавшие в коллекциях от трех до шести лет. Всех пчел поочередно помещали в камеру с очень высокой влажностью, примерно 95%, и в камеру с очень низкой влажностью — менее 10%. Через определенные промежутки времени их фотографировали при стандартизированном освещении, а затем с помощью специального программного измеряли цвет кутикулы, вычисляя соотношение красного и синего каналов. Это позволяло отследить даже небольшие сдвиги оттенка. Результаты эксперимента показали, что при высокой влажности пчелы меняли цвет в сторону красной области спектра: их зеленая кутикула становилась заметно более теплой, оранжево‑зеленой. При низкой влажности, наоборот, происходил сдвиг в синюю сторону, и пчелы выглядели голубовато‑зелеными. [shesht-info-block number=1] Основные изменения происходили в первые сутки, а к 55 часам цвет стабилизировался. При этом старые музейные экземпляры демонстрировали более сильные сдвиги, особенно при высокой влажности. Ученые объяснили это тем, что со временем кутикула насекомого постепенно разрушается, становится более проницаемой для воды, поэтому эффект увлажнения проявляется сильнее. Чтобы проверить результаты, исследователи обратились к массиву фотографий из базы данных iNaturalist — платформы гражданской науки, где люди выкладывают снимки живых существ. Они отобрали фото пчел нужного вида из разных по влажности регионов и сравнили цвет их кутикул. Связь оказалась статистически значимой, хотя и слабой, что объяснили наличием множества других факторов, влияющих на цвет пчелы в природе.

Классический CRISPR-Cas9 — это молекулярные «ножницы», режущие обе нити ДНК в заданном месте, после чего клетка пытается залатать разрыв. Но часто случаются ошибки: случайно удаляются или вставляются генетические «буквы». Поэтому такой метод не подходит для исправления конкретной мутации. В 2019 году ученые предложили праймированное редактирование: они взяли «испорченный» Cas9, режущий только одну нить из двух, и прикрепили к нему обратную транскриптазу. Этот инструмент позволяет создавать новую цепочку ДНК, используя РНК как готовую «инструкцию по сборке». А еще они придумали гибридную pegRNA, что не только наводит Cas9 на цель, но и несет в себе черновик нужной правки. То есть Cas9 делает надрез одной цепи ДНК, освободившийся конец находит на pegRNA нужный участок и обратная транскриптаза дописывает новый фрагмент прямо в разрыв. В итоге праймированное редактирование позволяет аккуратно добавлять или удалять конкретные участки генетической информации, работая только с одной нитью ДНК и становясь своеобразным «текстовым редактором». Однако на практике возникли проблемы с эффективностью и доставкой.  Столкнувшись с низкой эффективностью метода в разных клетках, ученые провели ряд изменений. Оказалось, что один из концов цепочки pegRNA (ее «хвост») быстро «съедают» клеточные нуклеазы — «молекулярные уборщики», которые умеют разрезать цепочки ДНК и РНК на части. Поэтому на «хвост» был добавлен защитный псевдоузел epegRNA. Позже добавили также белок La, который защищает РНК от деградации, и так получили систему праймированного редактирования ДНК под названием PE7. Методом непрерывной эволюции при помощи фагов (PACE) нашли более компактные и активные версии обратной транскриптазы, и появились варианты PE6a, PE6b, которые намного меньше исходных, — это важно для упаковки в вирусные векторы (вирусы, переносящие такие «биологические ножницы»). Главный «враг» технологии праймированного редактирования — система репарации неспаренных оснований (MMR). Это «служба контроля качества», которая следит, чтобы в ДНК организма не было ошибок и «опечаток», ведущих к раку и другим проблемам. Она же распознает несовпадения в ДНК, возникающие при редактировании, и отменяет правку. С помощью доминантно-негативного белка MLH1 ее научились подавлять, также увеличивая эффективность. Затем задумались о расширении мишеней для новой технологии, поэтому теперь подход может нацелиться почти на любую позицию в геноме. Инструменты и барьеры на пути к клиническому применению / © Lushington et al., Molecular Therapy, 2026 И это еще не все. Если оригинальная версия была хороша для замены 1-3 «букв», то теперь возможно, например, вставить целый ген. Для этого стали использовать двойные pegRNA, использующие две направляющие вместо одной. Они синтезируют комплементарные цепочки с разных сторон дефекта, которые сшиваются вместе. Так можно вырезать кусок ДНК размером до десяти тысяч пар оснований (PRIME-Del) или, наоборот, вставить фрагмент.  Отдельная головная боль — доставка. Стандартные аденоассоциированные вирусы (AAV) вмещают не более 4,7 тысячи пар оснований, тогда как для полноразмерного праймированного редактированиятребуется около 6,3 тысячи пар оснований, не говоря о дополнительных архитектурах. Нашли несколько решений этой проблемы. Так, белок можно разрезать на две половины, чтобы каждую упаковать в свой вирус, а потом сшить его внутри клетки. Так исправляли мышей с наследственной тирозинемией и с врождённой слепотой. Эффективность невысокая, но достаточная для клинического эффекта, так как исправленные клетки получают преимущество в росте.  Также можно использовать липидные наночастицы (LNP), которые применяют для вакцин на основе матричной РНК. В LNP можно упаковать матричную РНК белка-редактора и химически модифицированные pegRNA. В печени мыши удалось добиться 8% правки гена Pcsk9 — мишени для снижения холестерина. Но LNP естественно накапливаются в печени, значит, для мышц или мозга нужны другие подходы. Для доставки возможно использовать и вирусоподобные частицы (eVLPs), которые представляют из себя оболочку вируса с готовым внутри комплексом праймированного редактирования с РНК. В 2024 году такие eVLP доставили комплекс праймированного редактирования в сетчатку мыши и исправили мутацию, вызывающую слепоту, с эффективностью около 15%. Но самый надежный способ пока — ex vivo, то есть забрать клетки у пациента, отредактировать их в пробирке и вернуть обратно. Именно так технология праймированного редактирования впервые добралась до человека. В 2025 году в New England Journal of Medicine вышла статья о двух пациентах с редким наследственным иммунодефицитом — хронической гранулематозной болезнью (ХГБ). У них была мутация delGT в гене NCF1, из-за чего их нейтрофилы не могли убивать бактерии. Врачи забрали у пациентов стволовые клетки крови (HSPC), отредактировали их ex vivo с помощью праймированного редактирования, а потом вернули обратно после лёгкого курса химиотерапии, чтобы освободить место в костном мозге. В результате доля исправленных клеток в инфузионном продукте составила 13-23% (по GTGT-аллелям), а через месяц у второго пациента 83% нейтрофилов снова умели производить активные формы кислорода. Функция сохранялась через четыре и шесть месяцев наблюдения без серьёзных побочных эффектов, связанных с применением праймированного редактирования. То есть, первое in vivo применение на людях показало, что метод безопасен и функционально эффективен. Можно ли в итоге исправить 89% вредных мутаций, как это было обещано разработчиками новой технологии в 2019 году? Технически — да, праймированное редактирование может нацелиться на большинство известных точечных мутаций, но «текстовый редактор» оказался капризным. Несмотря на это, технология добралась до пациентов, и уже готовятся следующие испытания: для серповидноклеточной анемии, для метахроматической лейкодистрофии, для муковисцидоза.

Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts, FRB) — это короткие, но невероятно мощные радиоимпульсы, приходящие из других галактик. Большинство из них наблюдается лишь однажды, но некоторые повторяются. Особенно редкие источники способны испускать сотни сигналов за короткое время. Именно к таким относится FRB 20220912A, обнаруженный в 2022 году. Ранее его признали одним из самых активных повторяющихся источников. Некоторые наблюдения даже поставили под сомнение популярную гипотезу о том, что эти всплески создают молодые магнетары — нейтронные звезды с экстремально сильными магнитными полями. Дело в том, что энергия сигналов была слишком высокой для некоторых моделей. Новое исследование, представленное на сервере препринтов Корнеллского университета, расширяет эту картину, основываясь на 1,5 года наблюдений с помощью канадского радиотелескопа CHIME.  Всего ученые проанализировали 828 отдельных всплесков, зарегистрированных примерно за 200 часов наблюдений — очень крупная выборка для повторяющегося FRB. Выяснилось, что источник вел себя необычно: первые 10 недель после открытия он был необычайно активен, но затем резко затих. Это похоже на поведение космического объекта, который переживает краткий «жизненный всплеск», после чего замирает. [shesht-info-block number=1] Распределение пауз между всплесками тоже оказалось интересным. Часть сигналов разделяет всего доли секунды, а часть — минуты. Такой «двойной ритм» намекает на два характерных режима активности источника. Первый, вероятно, связан с быстрыми процессами в непосредственной зоне генерации сигнала, например внутренними перестройками магнитного поля, а второй — с более редкими и крупными событиями вроде звездотрясений на поверхности магнетара.  Изучив так называемую дисперсионную меру — параметр, показывающий, сколько ионизированного вещества находится между источником и Землей, — исследователи предположили, что между нами и источником постепенно становится больше ионизированного вещества вдоль линии наблюдения. И это крайне необычно. [shesht-info-block number=2] Таким образом, FRB может находиться внутри расширяющейся области ионизированного водорода, где молодые светила активно излучают и меняют окружающую среду. Если это так, то быстрые радиовсплески могут рождаться в куда более разнообразных условиях, чем считалось. Более того, у этого источника почти не меняется мера вращения поляризации сигнала — параметр, который обычно выделяет сильные магнитные поля вокруг объекта. Это отличает FRB 20220912A от других известных повторяющихся всплесков, указывая на особый тип местной среды.     Фактически авторы научной работы показали сразу две вещи. Во-первых, быстрые радиовсплески, судя по всему, возникают в разнообразных условиях. Во-вторых, даже среди повторяющихся FRB могут существовать разные классы объектов.  То есть если раньше ученые искали универсальное объяснение для всех подобных сигналов, то теперь, возможно, у Вселенной несколько сценариев их происхождения. Именно по этой причине источник FRB 20220912A так важен: он не просто добавляет новые данные, но заставляет уточнять саму картину природы быстрых радиовсплесков.