Сегодня, в 01.35 2 апреля 2026 года (по московскому времени), ракета SLS впервые за 15 лет своей разработки вывела в космос корабль с людьми. В самом начале миссия испытала две проблемы: во-первых, какое-то время не работала связь (точнее, работала в одну сторону). Используемая NASA на околоземной орбите система связи, Tracking and Data Relay Satellite, также как и сходная система американских военных до 2020-х, — очень устаревшая и регулярно испытывает проблемы. По этой же причине видео из космоса от NASA по качеству резко уступают таким же от SpaceX, которая использует более продвинутый Starlink. Это легко наблюдать и на видеотрансляции с Orion в этом полете. Однако связь через некоторое время все же заработала. Второй сложностью был туалет. Orion — вообще первый космический корабль землян для глубокого космоса, у которого есть туалет. В эпоху «Аполлонов» астронавты в лунных миссиях клеили пакеты скотчем к ягодицам: это не только было неудобно, но и создавало угрозу загрязнения гермообъема, что небезопасно электротехнически (проблемы из-за этого же потом были и на шаттлах). У Crew Dragon туалет есть, но он находится неизолированно от общего гермообъема (есть лишь тонкая звукопроницаемая шторка), поэтому астронавты и российские космонавты, летающие кораблями SpaceX, пользуются им лишь в крайних ситуациях. С технически новым узлом пришли и новые проблемы: сразу он на Orion не запустился. При тестировании работоспособности систем корабля после запуска оказалось, что он неактивен. Поскольку в космических условиях туалет требует создания насосом отрицательного давления в принимающих трубах, это значило, что им нельзя пользоваться. Миссия к Луне десятидневная, и при неисправном туалете она была бы серьезно затруднена. После многоступенчатой перезагрузки система заработала. Во второй половине дня по Москве экипаж выполнил 43-секундное включение двигателей, нужное для поднятие высоты орбиты корабля. Orion нуждается в таком подъеме высоты орбиты перед тем, как выйти на траекторию к Луне. Финальный импульс, выводящий к Луне, должен произойти примерно в два часа ночи 3 апреля по Москве. Полет проходит достаточно нормально, все четыре члена экипажа находятся в весьма комфортных условиях. Напомним, что даже Crew Dragon, самый большой по гермообъему и самый продвинутый на сегодня космический корабль землян для околоземной орбиты, не складывает и не убирает кресла для людей после попадания в невесомость. Это загромождает пространство и мешает экипажу делать физические упражнения и в целом работать. Проблема малоактуальна для корабля SpaceX, поскольку полеты на орбиту в 400 километров до МКС коротки. Но Orion в этом полете отдалится от Земли на 406 тысяч километров, что займет десять суток, то есть на немодифицированном Crew Dragon этот полет был бы существенно менее удобен. Качество снимков, передаваемых с корабля на Землю, пока ужасное: таков уровень низкоорбитальной связи NASA, передать качественные снимки по ней сложно. К счастью, у Луны корабль будет использовать более современную лазерную систему связи, что должно улучшить ситуацию / © NASA Другое отличие быта экипажа от стандартного космического: на корабле впервые разрешили использовать личные смартфоны экипажа. До сих пор подобное запрещали исходя из принципа «как бы чего не вышло». На корабле есть свой Wi-Fi, то есть телефоны будут работать не только как фотокамеры. О том, чем еще отличается этот полет от всех остальных редакция Naked Science, совместно с историком космонавтики Павлом Шубиным, рассказала в специальном видеоподкасте о новой миссии. [shesht-info-block number=1] Экипаж корабля состоит из четырех человек, среди которых одна женщина, Кристина Кук. Это самый опытный астронавт NASA женского пола, у нее 11 месяцев полета на орбите и шесть выходов в скафандре в открытый космос, общей длительностью в 28 часов. Работа в американском скафандре из-за особенностей проектирования (низкое давление, неидеальная конструкция перчаток) неоднократно приводила к отдавленным ногтям на руках даже у мужчин. Для женщины (работа в таком скафандре физически исключительно требовательна) опыт Кук во внекорабельной деятельности исключительный. Наряду с этим в экипаже есть и новичок, для которого этот полет в космос вообще первый, канадец Джереми Хансен. Обычно в сложные миссии не берут людей без опыта, но соглашение между Канадой и США обязало NASA взять кого-то из этой страны, откуда и этот выбор. Канадец стал первым неамериканцем в истории, летящим к Луне.

В физике давно существует глубокий конфликт между двумя картинами мира. С одной стороны, подход Больцмана и Гиббса утверждает, что изолированная многочастичная система неизбежно приходит к тепловому равновесию: со временем ее состояние «размазывается» по всем доступным степеням свободы, как капля чернил в стакане воды. С другой стороны, теорема Колмогорова—Арнольда—Мозера (КАМ) говорит о том, что в почти интегрируемых системах часть фазового пространства занята торами (КАМ-торы) квазипериодического движения, которые не разрушаются малым возмущением и таким образом остаются «закрытыми зонами» для хаотических траекторий. Вопрос, где проходит граница между этими двумя режимами: порядком и хаосом, остается одним из ключевых в статистической физике. Обычно считается, что для систем с большим числом степеней свободы — а именно такие системы описывают реальную материю — хаос побеждает практически всегда. КАМ-торы якобы исчезающе малы, а термализация наступает быстро и неизбежно. Однако новая работа российских физиков ставит эту уверенность под сомнение: они показали, что границы применимости обеих парадигм куда сложнее и интереснее, чем предполагалось ранее, причем как в классической, так и в квантовой механике. В классическом пределе это устойчивые периодические траектории и аномально долгоживущие квазипериодические режимы, а в квантовом — особые «шрамовые» собственные состояния, замедляющие наступление теплового равновесия. Авторы рассмотрели цепочки взаимодействующих спинов — классических и квантовых «волчков», каждый из которых может указывать в разные стороны пространства и взаимодействует с ближайшими соседями. Начальное условие они выбрали максимально простое и при этом экспериментально реализуемое: все спины в цепочке направлены строго в одну сторону. В классическом пределе такое начальное условие порождает периодическую траекторию — все спины синхронно прецессируют, сохраняя параллельность друг другу. Судьбу этой траектории авторы проследили в двух направлениях: что происходит, если ее слегка «толкнуть» в классической системе, и что с ней станет при переходе к квантовой механике. Работа, поддержанная грантом РНФ №17-12-01587, опубликована в журнале Physical Review E. Первая — и весьма масштабная — часть работы целиком посвящена классической термализации. Исследователи вычислили ляпуновские экспоненты периодических траекторий — величины, характеризующие скорость разбегания близких траекторий. Чем больше ляпуновская экспонента, тем «хаотичнее» система и тем быстрее она «забывает» свои начальные условия. Результаты оказались неожиданными. Три режима классической спиновой динамики: (a) периодическая траектория — спин рисует замкнутую кривую на единичной сфере; (b) квазипериодический режим — траектория теряет строгую периодичность, но остается «почти упорядоченной»; (c) эргодический режим — спин покрывает почти всю сферу / © Physical Review E Зависимость устойчивости от длины спиновой цепочки оказалась нетривиальной: при одних длинах периодическая траектория абсолютно стабильна, а стоит добавить или убрать одно звено — и начинается хаос. Это как если бы мост, устойчивый при длине 100 метров, рушился бы при длине 99 метров. Авторы обнаружили удивительно длинные цепочки — до 59 спинов, в которых периодические траектории остаются устойчивыми по Ляпунову, несмотря на то что энергетическая оболочка системы в целом заполнена хаотическим движением. Фазовое пространство такой системы имеет размерность больше сотни, и в этом многомерном пространстве практически все траектории хаотичны — кроме одной, идеально упорядоченной. Это все равно что обнаружить одну идеальную ровную тропинку через непролазные джунгли, которую никто не создавал искусственно. Ключевым инструментом анализа стала трансляционная инвариантность: поскольку и гамильтониан системы, и начальные условия обладают симметрией сдвига вдоль цепочки, ляпуновские неустойчивости можно классифицировать по волновым числам — подобно тому, как звуковые колебания в трубе разлагаются на гармоники. Каждый вектор Ляпунова — возмущение, растущее со временем,— оказывается стоячей волной с определенным волновым числом. Это позволило авторам построить полуфеноменологическую формулу, аккуратно описывающую осциллирующую зависимость наибольшей ляпуновской экспоненты от длины цепочки, и объяснить, почему при определенных длинах экспонента обращается в 0, то есть система становится устойчивой. Можно представить себе кинотеатр с огромным числом зрителей, и все они должны хаотично пересаживаться. В работе показано, что при определенных конфигурациях зала целые ряды могут оставаться неподвижными — островки порядка посреди всеобщего беспорядочного движения. Причем для этого не нужны экзотические условия: достаточно правильно подобрать параметры системы. Более того, чем сильнее взаимодействие между спинами, тем более длинные цепочки могут оставаться устойчивыми — закономерность, прямо противоположная обычной интуиции. Помимо зависимости от длины, авторы выявили два топологически различных режима периодического движения: «либрации» (колебания, как у маятника, качающегося вблизи нижней точки) и «ротации» (полные обороты, как у маятника, закрученного через верхнюю точку). Переход между ними происходит через сепаратрису — критическую границу в пространстве параметров. Вблизи сепаратрисы ляпуновская экспонента демонстрирует особую каспообразную сингулярность: она резко возрастает, но не расходится, а стремится к конечному значению с бесконечной производной. Авторы вывели аналитическую формулу, описывающую эту сингулярность: зависимость ляпуновской экспоненты от параметра взаимодействия вблизи сепаратрисы оказывается логарифмической. Возможные периодические траектории классического спина при нулевой энергии: (a) либрация — замкнутая кривая на сфере; (b) сепаратриса — критическая граница между режимами; (c) ротация — две разделенные траектории / © Physical Review E Зависимость ляпуновской экспоненты периодической траектории от константы связи для спиновых цепочек различной длины. Сепаратриса разделяет режимы либраций и ротаций / © Physical Review E Не менее интересным оказалось поведение системы после того, как неустойчивость все-таки срабатывает. Вместо того чтобы немедленно погрузиться в полный хаос, классическая система переходит в промежуточный квазипериодический режим. Движение перестает быть строго периодическим, но еще долго остается «почти упорядоченным» — как двойной маятник, который слегка раскачивается из стороны в сторону, прежде чем окончательно перейти в хаотический режим. Физическая причина промежуточного режима в том, что ляпуновская неустойчивость первоначально развивается с единственным волновым числом, и фазовое пространство фактически остается четырехмерным. В четырехмерном пространстве двумерные торы КАМ делят трехмерную энергетическую оболочку на изолированные области, подавляя эргодичность, в отличие от пространств более высокой размерности, где торы уже не могут «перегородить» путь хаотическим траекториям. Авторы выявили три механизма разрушения квазипериодического режима. Два из них связаны с появлением дополнительных ляпуновских неустойчивостей — либо вокруг исходной периодической траектории (когда «просыпается» мода с новым волновым числом), либо уже вокруг самой квазипериодической траектории. Оба этих механизма делают фазовое пространство шестимерным, где КАМ-торы более не в состоянии изолировать хаотические области. Однако третий механизм оказался самым экзотическим: в нескольких случаях оба «быстрых» механизма не срабатывали, и время жизни квазипериодического режима достигало миллиона характерных единиц времени — аномально долго. Авторы интерпретировали это как проявление диффузии Арнольда — чрезвычайно медленного «просачивания» траектории сквозь редкие пересечения между КАМ-торами в фазовом пространстве. Диффузия Арнольда похожа на попытку пробраться через город, в котором все улицы перекрыты баррикадами. Вы находите крохотные проходы между ними, но продвигаетесь очень медленно. Авторы статьи обнаружили этот режим в сильно неинтегрируемых системах, где его никто не ожидал увидеть. Обычно считается, что диффузия Арнольда — удел почти интегрируемых систем, близких к идеальному порядку. Результаты показывают, что даже глубоко в хаотическом режиме, вблизи особых периодических траекторий, динамика может быть почти интегрируемой. Авторы также предложили экспериментально реализуемый способ измерения ляпуновских экспонент периодических траекторий: оказалось, что достаточно наблюдать за динамикой всего одного спина в многочастичной системе. Экспоненциальный рост отклонения от идеального периодического поведения происходит со скоростью, равной удвоенной ляпуновской экспоненте, и эту скорость, в принципе, можно измерить на таких экспериментальных платформах, как массивы холодных атомов или механические спиновые симуляторы. Вторая часть работы переносит полученную классическую картину в мир квантовой механики. Переход от классики к квантам далеко не тривиален: в квантовой механике само понятие фазовой траектории размывается принципом неопределенности Гейзенберга, и прямого аналога классического хаоса попросту не существует. Тем не менее классические периодические орбиты могут оставлять след в квантовом мире — в виде так называемых квантовых шрамов: особых собственных состояний энергии, чье распределение концентрируется вдоль классической траектории, а не размазывается равномерно по всему доступному пространству, как предписывает популярная гипотеза термализации собственных состояний . Авторы численно промоделировали квантовую динамику спиновых цепочек со спинами 1/2, 1, 3/2 и 2, стартуя из одного и того же начального состояния: все спины направлены в одну сторону. Для спинов 3/2 и выше были обнаружены наиболее отчетливые квантовые шрамы. Важнейший результат — замедление термализации: квантовые системы, стартующие из «шрамовых» начальных условий, приходят к равновесию заметно медленнее, чем при типичных начальных условиях с той же энергией. Авторы показали, что это замедление сохраняется и в термодинамическом пределе — при увеличении длины цепочки до бесконечности, что делает эффект физически значимым, а не просто артефактом малых систем. Примечательно, что для спинов 1/2 — наиболее популярной модели в квантовых вычислениях — свидетельств квантовых шрамов обнаружено не было, а для спина 1 картина оказалась переходной. Это объясняется тем, что квантовые шрамы требуют определенной близости к квазиклассическому пределу: квантовый волновой пакет должен успеть «обернуться» вокруг классической траектории, прежде чем хаотическая неустойчивость размоет его когерентность. Для спинов с большим квантовым числом это условие выполняется лучше, потому что квазиклассическое приближение для них точнее. Сферическая карта перекрытия между собственным состоянием энергии и когерентным спиновым состоянием для цепочки спинов 2: (a) шрамовое состояние — плотность концентрируется вдоль периодической траектории; (b) типичное состояние — плотность распределена равномерно / © Physical Review E Помимо самих шрамов авторы обнаружили квантовый аналог классической сепаратрисы — границы между либрациями и ротациями. Квантовая сепаратриса проявляется как кроссовер между осциллирующим и монотонным затуханием поляризации одного спина. Она также сопровождается пиком в числе участвующих собственных состояний энергии. Положение этого пика точно совпадает с классическим значением критической константы связи, что демонстрирует глубокую связь между классической и квантовой динамикой даже в системах, далеких от интегрируемости. Практическая значимость работы выходит далеко за рамки фундаментальной физики. Квантовые шрамы — это механизм замедления термализации, а термализация — один из главных врагов квантовых вычислений: именно она уничтожает хрупкие квантовые суперпозиции, лежащие в основе работы квантовых компьютеров и квантовых симуляторов. Понимание того, какие начальные условия и параметры системы замедляют термализацию, может подсказать пути создания более устойчивых квантовых устройств. Не менее важны и классические результаты: устойчивые периодические траектории на хаотических энергетических оболочках и аномально долгоживущие квазипериодические режимы, связанные с диффузией Арнольда, это новые, неожиданные ограничения на скорость термализации, которые необходимо учитывать при описании реальных физических систем. Игорь Ермаков, первый автор статьи, научный сотрудник лаборатории физики сложных квантовых систем МФТИ, заключил: «Хаос и порядок — не антиподы, а скорее партнеры в сложном танце. Наша работа исследует границы применимости двух фундаментальных подходов — больцмановской термализации и теории КАМ — одновременно в классической и квантовой механике. Мы показали, что даже в самых хаотических системах порядок не исчезает полностью, а прячется в особых структурах: классических устойчивых траекториях, квазипериодических режимах и квантовых шрамах. Открытым остается вопрос о выживании шрамовых собственных состояний в термодинамическом пределе для спинов 3/2 и выше — мы планируем исследовать его, распространив наш подход на более сложные модели и проверив предсказания экспериментально».

Поиск признаков внеземной жизни опирается на изучение осадочных пород. Астробиологи ищут химические элементы, которые гипотетически нужны для поддержания метаболизма микробов. На Земле зарождение организмов напрямую зависело от свободного доступа к тяжелым металлам.  Никель формировал физиологическую основу древних анаэробных бактерий. Он требовался им для связывания углекислого газа и разложения органики без кислорода. Этот металл выступал структурным узлом важнейших ферментов. Резкое падение уровня растворенного никеля в океанах однажды спровоцировало атмосферную катастрофу и массовое вымирание биосферы. При формировании планет тяжелые элементы опускаются в раскаленное ядро. Если на поверхности есть высокая концентрация никеля, его транспортировка туда потребовала специфических механизмов. Новое исследование обобщило аппаратные данные, чтобы оценить, насколько среда Марса богата тяжелыми металлами для образования жизни. Результаты опубликовали в журнале Nature Communications.  [shesht-info-block number=1] Ученые проанализировали параметры древней речной долины Неретва. Эта формация несла потоки воды в ударный кратер Езеро. «Персеверанс» изучил слоистые каменные обнажения осадочных скал. Марсоход задействовал лазерный спектрометр и рентгеновскую установку на роботизированном манипуляторе.  Лазер испарял микроскопические фрагменты скал диаметром от 100 до 450 микрометров. Оптика считывала спектральное излучение плазмы для подсчета доли элементов в породе. Рентгеновский прибор параллельно генерировал пространственные карты химического распределения. Команда изучила 126 различных каменных мишеней. Спектрометрия выявила присутствие металла в 32 точках. Прибор зафиксировал содержание элемента на уровне выше 0,12%. Максимальная концентрация в одном из образцов достигла 1,1%. Подобный показатель превысил все предыдущие геологические замеры тяжелых металлов на поверхности Марса. Рентгеновские снимки помогли определить, что никель плотно сконцентрировался в крошечных темных участках сульфида железа и светлых прожилках сульфата магния. Белесые магниевые жилы пронизывали основные объемы окаменевшей глины. Поблизости чувствительные приборы также уловили следы органических углеродных соединений. Величина и распределение никеля, обнаруженного в кратере Езеро на Марсе / © Manelski et al./Nature Communications (2026) Сложная текстура местных минералов указала на постепенное образование осадочных отложений при поверхностных низких температурах. Ученые отвергли гипотезу термохимического развития породы из-за отсутствия признаков внешнего давления в камне и исключили вулканическое происхождение металла. Одной из вероятных причин формирования аномалии геологи назвали вымывание металлов из окрестных пород. Перенос космического железа крупным метеоритом сочли второй равнозначной версией. Богатый сторонним материалом астероид мог упасть в марсианский водоем и образовать специфические кристаллические решетки на дне. [shesht-info-block number=2] Минеральный состав высохшего марсианского водоема гипотетически подходил для питания земных анаэробных бактерий. Породы долины сформировались почти четыре миллиарда лет назад одновременно с развитием земной биосферы. Растворенный в воде металл могли усвоить архаичные марсианские формы жизни. Подобная химическая среда дала исследователям обоснование для продолжения геологических поисков микробных следов. Точно разгадать историю долины ученые запланировали после доставки бурильных кернов в земные лаборатории. Изотопный анализ серы проведет четкую границу между неорганическими процессами и следами древнего метаболизма.

Астрономы давно обратили внимание на странные кратковременные события — так называемые быстрые транзиенты. Это очень короткие вспышки света, которые появляются и исчезают быстрее, чем их вновь успевают заметить. Ранее проект VASCO показал, что такие сигналы встречаются на фотопластинках неба, сделанных в середине XX века, то есть задолго до запуска первых спутников. Их природа до сих пор остается неясной: классические астрофизические объяснения плохо подходят, а одна из гипотез связывает вспышки с отражением солнечного света от плоских вращающихся объектов. Эти вспышки также связывают с ядерными испытаниями, о чем Naked Science рассказывал ранее.   Независимую проверку этих результатов представили авторы нового исследования, обратившиеся к другому архиву — коллекции оцифрованных фотопластинок APPLAUSE. Они выбирали снимки, сделанные в 1954-1957 годах в Гамбургской обсерватории (Германия), и сравнили пары изображений одного и того же участка неба, снятые с интервалом около 30 минут. Логика проста: если объект появился только на одном снимке и исчез на другом, это кандидат в транзиенты. Всего ученые проанализировали 41 фотопластинку, из которых выделили приблизительно 70 кандидатов во вспышки и подтвердили 35. [shesht-info-block number=1] Чтобы отделить реальные сигналы от дефектов, ученые применили несколько уровней фильтрации. Сначала алгоритмы сопоставляли объекты на разных снимках и исключали совпадающие звезды. Затем проанализировали форму и яркость оставшихся «одиночных» источников. Особое внимание уделили профилю света: у настоящих вспышек он должен отличаться от обычных звездных изображений. Возможные ошибки сканирования и дефекты пластинок также учитывались. В результате из десятков тысяч объектов выделили несколько десятков кандидатов в транзиенты. Их главная особенность — необычно узкий профиль изображения по сравнению со звездами. Это важно: если вспышка длится доли секунды, она «замораживается» на длинной экспозиции и выглядит более резкой, чем светила, размывающиеся атмосферой и движением телескопа. Именно такой эффект ученые и обнаружили. На данный момент исследователи осторожны в выводах: научная работа, опубликованная на сервере препринтов Корнеллского университета, носит предварительный характер, а выборка ограничена (в исследование вошла лишь малая часть архива, где доступны десятки тысяч пластинок). [shesht-info-block number=2] Однако совпадение результатов с предыдущими наблюдениям усиливает аргумент в пользу реальности этих событий. В будущем авторы намерены расширить выборку на тысячи пластинок и проверить, связаны вспышки между собой или с уже известными объектами.или с уже известными объектами.   Если выводы верны и в будущем получат подтверждение, речь может идти о новом классе наблюдаемых явлений — быстрых оптических сигналов, связанных с объектами на околоземной орбите. Значит, впереди неожиданные перспективы: от изучения космического мусора до поиска признаков технологической активности недалеко от Земли.

Летучие мыши уникальны тем, что используют звуки для двух разных целей. Первая — эхолокация. Мышь издает ультразвук, сигнал отражается от предметов и позволяет животному понять, что находится вокруг. Это помогает ориентироваться в полной темноте и находить добычу. Вторая задача — общение. С помощью социальных криков мыши привлекают партнера, предупреждают об опасности, общаются мать с детенышем. В этом контексте ученых давно интересовал вопрос: что заставляет животных из разных колоний звучать по-разному? Генетика или строение тела? Австралийская призрачная летучая мышь оказалась идеальным объектом для изучения. Этот вид живет колониями в пещерах и шахтах на севере Австралии. Колонии разбросаны на десятки и сотни километров. Обмен особями между дальними колониями редок. При этом у них богатый голосовой репертуар. Ученые из Университета Западного Сиднея (Австралия) собрали данные в пяти колониях летучих мышей. Они взяли у отловленных животных образцы тканей перепонки крыла и проанализировали генетические маркеры, что позволило оценить генетические различия между колониями. Также измерили параметры тел: длину предплечья (показатель общего размера), длину уха, длину козелка и высоту носового листка. Результаты исследования опубликовал журнал Ecology and Evolution. Кроме того, авторы научной работы провели акустические записи в каждой колонии. Из всего разнообразия звуков они выбрали четыре типа сигналов: три социальных крика в слышимом диапазоне (чирк-трель, ссора и ультразвуковой социальный крик), а также классический эхолокационный сигнал. Для каждого сигнала измерили семь акустических параметров. Эти данные были необходимы, чтобы понять, различаются ли сигналы от колонии к колонии и связаны ли эти различия с генетикой, географией или строением тела. [shesht-info-block number=1] Результаты исследования показали, что разные типы сигналов подчиняются разным эволюционным механизмам. Для двух социальных криков в слышимом диапазоне — чирк-трели и ссоры — акустические различия между колониями были связаны с географическим расстоянием. То есть изоляция этих популяций привела к формированию диалекта. Как полагают исследователи, мыши в разных местах звучат по-разному, потому что редко пересекаются, их «акценты» накапливаются со временем. Этот вывод подтвердили генетические данные: связь диалектов с генетикой оказалась слабой. Ультразвуковой социальный крик и эхолокационный сигнал тоже различались от колонии к колонии, но эти различия никак не были связаны ни с генетикой, ни с географией. То есть мыши из далеких колоний могли звучать почти одинаково, а из соседних — по-разному. Ученые объясняют это действием стабилизирующего отбора. Эхолокационный сигнал — не инструмент общения, а инструмент выживания. С его помощью мышь ориентируется в темноте и находит добычу. Любое случайное отклонение в сигнале может сделать охоту менее эффективной или привести к столкновению с препятствием. Такие сигналы должны оставаться стабильными, иначе вид не выживет. Что касается ультразвукового социального крика, он по строению очень близок к эхолокационному сигналу и, вероятно, производится тем же акустическим «инструментом». Поэтому он попал под то же ограничение.

Целакантообразные, или целаканты, — отряд лопастеперых рыб, считавшийся полностью вымершим, пока в середине и конце XX века случайно не обнаружили «живых ископаемых» — два вида латимерий. Целаканты теснее связаны с наземными позвоночными, чем с другими рыбами: в то время как современные виды обитают на больших глубинах и дышат исключительно жабрами, их предки, жившие около 240 миллионов лет назад, демонстрировали гораздо большее разнообразие форм и мест обитания. Возможно, из-за этого биологам не ясны функции ряда анатомических особенностей ископаемых целакантов. Самые загадочные среди них — находящиеся в брюшной полости большие окостеневшие камеры, покрытые костными пластинами, расположенными подобно черепице. Как предполагается, при жизни рыб эти камеры были заполнены газом. Поскольку у одного из двух ныне живущих видов латимерий нашли крошечное рудиментарное легкое, покрытое минерализованными пластинами, ученые предположили, что большие камеры в брюшной полости вымерших целакантов — адаптация к дыханию воздухом, поэтому их называют окостеневшими легкими. Параллельно некоторые исследователи выдвинули гипотезу о том, что у этих камер могло быть двойное назначение — это были одновременно органы дыхания и слуха. Для изучения такой возможности международная группа ученых, статья которых опубликована в журнале Communications Biology, исследовала окаменелости, принадлежащие двум видам целакантов Graulia branchiodonta и Loreleia eucingulata. Эти рыбы жили в триасовом периоде (примерно 240 миллионов лет назад) на территории современной Лотарингии (восток Франции). Окаменелости изучали в Европейском синхротронном центре в Гренобле. Этот ускоритель частиц позволил увидеть внутреннюю структуру окаменелостей с микрометрической точностью. На снимках впервые заметили ранее неизвестные крыловидные костные структуры, сверху и снизу отходящие от краев окостеневшего легкого в передней его части. В то же время изучение слуховых структур эмбрионов современных целакантов выявило существование канала, соединяющего органы слуха и равновесия, расположенные по обе стороны черепа. Объединив оба эти наблюдения, исследователи предположили, что крыловидные отростки передавали звуковые волны, улавливаемые окостеневшим легким, во внутреннее ухо через заполненный перелимфой (внеклеточной жидкостью) канал. Таким образом, две эти структуры образовывали полную сенсорную систему, позволяя целакантам воспринимать звуки под водой. «Наша гипотеза основана на аналогиях с современными пресноводными рыбами, такими как карп или сом. У этих видов структура, известная как аппарат Вебера, соединяет плавательный пузырь с внутренним ухом. Эта система позволяет им обнаруживать подводные звуковые колебания и, следовательно, слышать под водой. Воздушный пузырек, содержащийся в плавательном пузыре, необходим для обнаружения этих волн, которые в противном случае прошли бы через тело рыбы незамеченными», — объяснил Луиджи Мануэлли из Женевского университета (Швейцария), первый автор исследования. Хотя такую анатомическую особенность пока нашли только у двух видов древних целакантов, она могла быть распространена и у других видов, обладавших окостеневшим легким. По мере того как предки современных целакантов в ходе эволюции адаптировались к глубоководной морской среде, их легкие регрессировали, сделав эту систему ненужной, считают исследователи. Примечательно, что некоторые структуры, связанные с внутренним ухом, тем не менее сохранились. Эти анатомические остатки теперь дают ценную информацию об эволюционной истории целакантов и, возможно, об истории наших собственных водных предков, заключили авторы научной работы.

Во время движения клетке необходимо постоянно доставлять новые молекулы к своему переднему краю, чтобы строить клеточный каркас или мембрану. Крупные органеллы и везикулы едут по микротрубочкам с помощью моторных белков, однако растворимые молекулы лишены таких «двигателей». Долгое время биологи считали, что эти белки просто хаотично диффундируют в вязкой цитоплазме, пока случайно не достигнут нужного места. Но математические модели показывали: обычная диффузия работает слишком медленно и рассеивает материал во все стороны, что никак не объясняет высокую скорость клеточного движения. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, отследили движение растворенных веществ в клетке. Для этого разработали метод микроскопии, который назвали FLOP (Fluorescence Leaving the Original Point), что на русском означает «плюх». Ученые внедрили в мышиные клетки нейробластомы и фибробластов фотоактивируемые белки, которые начинают светиться только под воздействием ультрафиолета. Во время эксперимента биологи непрерывно светили тонким лазером в одну точку внутри клетки и наблюдали, куда и с какой скоростью распространяется светящееся пятно. Данные микроскопии показали, что растворимые молекулы перемещаются к переднему краю направленным потоком со скоростью примерно 3,6 микрометра в секунду. Это почти в 50 раз быстрее, чем в обратном направлении движутся нити самого клеточного каркаса. Ученые назвали эти потоки «цитоплазматическими пассатами» — в честь постоянных ветров, дующих между тропиками. Чтобы проверить механическую природу транспортной системы, работу моторного белка миозина II химически блокировали ингибитором блеббистатином. После добавления блеббистатина течение полностью остановилось: молекулы стали медленно и симметрично расплываться в разные стороны по законам хаотичной диффузии. Трехмерная визуализация выявила причину этих течений. Передняя часть ползущей клетки (ламелла) отделена от остального клеточного тела плотной дугообразной стеной из молекул актина и миозина. Эта структура функционирует как безмембранный барьер — белковый конденсат. Молекулы миозина непрерывно сокращают эту сеть, физически выдавливая внутриклеточную жидкость строго вперед. Барьер действует как полупроницаемая плотина: пропускает жидкость к краю клетки, но сильно затрудняет отток белков обратно. Исследователи отметили абсолютную неспецифичность этого насоса. В отличие от молекулярных моторов, которые химически распознают только конкретный груз, внутриклеточное течение (адвекция) подхватывает все элементы: мономеры актина, белки клеточной адгезии и даже искусственно внедренные инертные флуоресцентные красители. Когда биологи точечно перерезали лазером одну из белковых дуг барьера, локальное течение нарушилось, передний край клетки на этом участке мгновенно остановился и втянулся внутрь. Клетки используют законы гидродинамики для управления собственным движением. Формирование динамических отсеков с помощью сокращающихся белковых стен позволяет перекачивать цитоплазму и концентрировать ресурсы там, где они необходимы. Этот физический механизм объясняет, как биологические системы координируют направленный транспорт молекул без участия специализированных химических путей и изолирующих липидных мембран.