Переход от эдиакария к кембрию (около 539 миллионов лет назад), называемый также кембрийским взрывом, считается главным переломом в истории жизни на Земле. До этого океан населяла эдиакарская биота — странные малоподвижные организмы, похожие на стеганые одеяла, диски или не похожие вообще ни на что. Эти существа не имеют родственников в современной многоклеточной фауне, и даже строение их тела лишено привычной симметрии. После кембрийского взрыва они вымерли, не оставив потомков. В кембрии же появились животные со всеми современными планами строения и двусторонней симметрией (билатерии): членистоногие, хордовые и черви. Именно кембрийские формы жизни стали предками современных групп живых организмов. Ранее ученые изредка находили реликтовых эдиакарских существ в кембрийских слоях, но доказать, что сложные животные массово жили в глубоком эдиакарии, не удавалось из-за отсутствия подходящих окаменелостей. Международная команда исследователей из Китая и Великобритании изучила биоту Цзянчуань в провинции Юньнань. Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, собрали более 700 окаменелостей мягкотелых организмов в породах позднего эдиакария (формации Дэнъин). Уникальность локации заключается в типе сохранности. Обычно эдиакарская фауна отпечатывалась в виде грубых слепков на жестком песчаном дне, где сложные мягкотелые черви сгнивали без следа. В Цзянчуане животные попали в грязевой поток и сохранились в виде тончайших углеродистых пленок. Ученые проанализировали образцы с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS). Это позволило картировать распределение углерода и разглядеть внутреннюю анатомию животных вплоть до строения пищеварительных трактов. В одних и тех же слоях исследователи зафиксировали смешение двух миров. Рядом с классическими эдиакарскими формами (дисковидным Lobodiscus и полипом, родственным Haootia) ученые нашли 185 особей сложного двусторонне-симметричного червя. Животное намертво крепилось ко дну базальной присоской диаметром 15 миллиметров, а для питания выстреливало изо рта подвижный хобот-глотку. Длина этого органа достигала четырех сантиметров, что требовало развитой мышечной системы. Ключевыми стали находки древнейших вторичноротых — суперклады, к которой относятся и позвоночные. Биологи описали останки кемброэрнид (родственников кембрийского Herpetogaster), у которых тело четко разделено на голову с щупальцами и туловище. Рядом исследователи обнаружили перфорированные трубки, принадлежавшие полухордовым червям-кишечнодышащим, и отпечаток желеобразного гребневика с сохранившимися рядами ресничек. Результаты раскопок означают, что билатеральные животные со сложной анатомией сформировались еще в эдиакарии и успешно делили океан с древними дисковидными организмами. Авторы считают, что найти кембрийских животных в эдиакарии удалось просто из-за изменений осадконакопления: стало меньше бактериальных матов, зато стало больше глины и ила. Это означает, что отсутствие сложных животных в других эдиакарских слоях — это скорее проблема плохой сохранности, а не их физического отсутствия.

Бактерии непрерывно адаптируются, чтобы противостоять бактериофагам (вирусам). Их иммунные механизмы, такие как система CRISPR-Cas или ферменты рестрикции, обладают высокой молекулярной специфичностью. Раньше биологи искали новые защитные гены вручную, проверяя участки ДНК рядом с уже изученными элементами в так называемых «островках защиты». Этот метод оставлял незамеченными одиночные гены и системы на мобильных участках генома (плазмидах). В результате огромная часть потенциальных защитных систем оставалась скрытой от науки. Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, автоматизировали поиск. Они создали модель машинного обучения DefensePredictor. В ее основу легла белковая языковая модель ESM2. Она анализирует цепочки аминокислот подобно тому, как текстовые нейросети обрабатывают слова. Алгоритм обучили на базе из 17 тысяч геномов прокариот: ему предоставили 15 тысяч известных защитных белков и 186 тысяч обычных, чтобы программа научилась находить скрытые структурные закономерности. Кроме самой структуры белка, программа считывала 119 геномных параметров: длину гена, расстояние до соседей и соотношение нуклеотидов. Обученную нейросеть запустили на данных 69 штаммов кишечной палочки (Escherichia coli). Программа выделила сотни потенциальных иммунных белков. Чтобы проверить точность предсказаний, биологи отобрали 94 системы, которые слабо или совсем не напоминали известные защитные механизмы. Ученые синтезировали эти гены, внедрили их в уязвимый штамм кишечной палочки и попытались заразить бактерии панелью из 24 различных вирусов. Лабораторные тесты подтвердили эффективность алгоритма: 42 из 94 предсказанных систем (45%) успешно защитили бактерии от фагов. Биологи идентифицировали 15 белковых доменов, которые наука никогда ранее не связывала с иммунитетом (например, металлофосфатазы и HAD-подобные фосфатазы). Выяснилось, что почти половина новых защитных генов работает вне классических «островков защиты», часто находясь в мобильных генетических элементах (например, в плазмидах). Одна из найденных систем (DS-8) содержит фрагмент, родственный человеческому белку SMPDL3A. У людей этот фермент участвует во врожденном иммунном ответе, что указывает на глубокие эволюционные связи между защитой бактерий и человека. Другая система действует по принципу «токсин-антитоксин»: когда вирус проникает в клетку, эта система запускает механизм быстрого самоуничтожения, не давая фагу размножиться и тем самым спасая остальную колонию. Когда авторы применили модель к тысяче случайных геномов других микроорганизмов, алгоритм нашел более 5200 новых потенциальных систем защиты. Из них свыше 3000 не имеют никаких структурных совпадений с изученными ранее белками. Алгоритм показал, что бактерии обладают колоссальным и структурно разнообразным арсеналом защиты от вирусов. Дальнейшее изучение найденных систем поможет детализировать картину непрерывной гонки вооружений между вирусами и микроорганизмами, а также проследить эволюцию иммунитета от прокариот до высших животных.

Команда морских археологов из Датского музея викингских кораблей вот уже несколько месяцев ведет на дне Копенгагенской гавани раскопки, связанные со строительством там искусственного острова Линеттхольм. На глубине примерно 15 метров, в условиях почти нулевой видимости, археологи наткнулись на остатки корабля, скрытые под слоями плотного ила. После нескольких недель тщательного изучения находок, ученые с уверенностью объявили, что обломки принадлежат линейному кораблю «Даннеброге», сыгравшему центральную роль в состоявшемся 225 лет тому назад Копенгагенском сражении. По словам исследователей, конструкция корабля, размеры его деревянных частей и их дендрохронологический анализ точно соответствуют сохранившимся чертежам корабля и историческим данным о «Даннеброге», построенном в 1772 году. Идентификацию дополнительно подтвердили объекты, найденные на месте крушения. Дно вокруг затонувшего корабля усеяно ядрами, дробью и даже двумя пушками — явные признаки ожесточенного боя, которые происходил в этом месте 2 апреля 1801 года. Помимо военных артефактов, археологи обнаружили на дне личные вещи моряков — обувь, фрагменты одежды, глиняные трубки, знаки отличия и оружие. Кроме того, команда нашла человеческие останки — нижнюю челюсть и несколько костей. Предположительно, они принадлежали одному из членов экипажа, числившемуся пропавшим без вести. Согласно историческим документам, из 357 человек на борту «Даннеброге» 53 погибли во время сражения, а еще 19 моряков так и не нашли. Копенгагенское сражение стало итогом отказа Дании выйти из созданного в конце 1800 года союза с Россией, Швецией и Пруссией, в котором Великобритания усмотрела серьезную угрозу своим интересам. Когда датчане отклонили выдвинутый британцами ультиматум, те приняли решение разрешить конфликт силой, причем без официального объявления войны, что было новшеством для того времени. Британским флотом командовал адмирал Хайд Паркер, а его заместителем был вице-адмирал Горацио Нельсон. При приближении к Копенгагену Паркер передал часть кораблей под командование Нельсону, а сам, с остальной частью флота, остался к северу от места сражения, у входа в пролив Эресунд, в качестве прикрытия. Битва развернулась утром 2 апреля в Королевской пади — якорной стоянке за пределами города, где крупные суда могли безопасно стоять на якоре перед входом в гавань. Датчане выставили вдоль берега цепь из поставленных на якорь линейных кораблей, превращенных в плавучие батареи. В центре датской линии обороны находился «Даннеброге». Когда началась ожесточенная перестрелка, «Даннеброге» стал главной цель атаки британского флота, оснащенного в полтора раза большим количеством орудий, чем датский флот. Корабль получил многочисленные серьезные повреждения, на борту вспыхнул пожар, и спустя всего шесть часов после начала сражения он взорвался, затонув вместе с десятками членов экипажа. Несмотря на значительное превосходство британцев в вооружении, датчане сражались более четырех часов, после чего стороны достигли соглашения о прекращении огня. Битва закончилась поражением датчан. Согласно историческим документам, британцы потеряли в сражении около 255 человек, более 700 получили ранения. Но потери датчан были еще более катастрофичны. В ходе сражения 370 человек погибло, 665 было ранено. В последующие дни от полученных ранений скончалось более 100 человек. По меньшей мере, 200 датчан пропали без вести. После битвы на побережье пролива Эресунд еще долго выбрасывало тела как датских, так и британских моряков. Точное число погибших в Копенгагенской битве осталось неизвестным.

Хелицеровые (Chelicerata) — большая группа членистоногих (Arthropoda), в которую входят пауки, скорпионы, клещи и мечехвосты. Согласно последним данным, она насчитывает порядка 120 тысяч видов. Ее представителей объединяет характерная особенность — хелицеры. Это ротовые придатки, напоминающие «клешни», которые выполняют различные функции: у скорпионов они захватывают и разрывают добычу, у мечехвостов — направляют пищу в рот, у пауков — превращаются в «клыки», через которые вводится яд для обездвиживания жертвы. Уже давно палеонтологи пытаются выяснить, когда именно появились первые хелицеровые. Самые древние известные остатки датируются ранним ордовиком — примерно 485 миллионов лет назад. При этом в ордовике строение древних хелицеровых уже было достаточно сложным, что говорит о появлении предков хелицеровых еще в кембрийский период, более 500 миллионов лет назад. Проблема заключалась в том, что кандидаты на роль предков хелицеровых не имели четко выраженных хелицеров, из-за чего их принадлежность к группе оставалась спорной. [shesht-info-block number=1] В 1981 году американский коллекционер-любитель Ллойд Гантер (Lloyd Gunther) нашел в среднекембрийской формации Уилер на западе Юты кусок породы длиной почти девять сантиметров с отпечатком, напоминающим винт, и передал его в Музей естественной истории при Канзасском университете. Образец не привлек нужного внимания и пролежал «в архиве» несколько десятилетий. Возраст находки оценили примерно в 507 миллионов лет. В те времена на месте формации Уилер было теплое море, где жили трилобиты и множество мягкотелых созданий, которые редко сохраняются в виде окаменелостей. В 2019 году палеонтолог Руди Лерози‑Обриль (Rudy Lerosey-Aubril) из Гарвардского университета приступил к изучению различных кембрийских образцов, хранящихся в музее. Когда же в его руки попал образец, найденный Гантером, ученый, исследуя породу под микроскопом, заметил необычную структуру — ископаемое древнего членистоногого с передними клешнеобразными придатками. [shesht-info-block number=2] Лерози‑Обриль потратил более 50 часов, аккуратно удаляя породу вокруг ископаемого с помощью тонких игл, кисточек и микродрелей. Когда работа закончилась, перед ученым предстало древнее создание с частью панциря: круглой головной пластиной и множеством ветвящихся конечностей. Но самое удивительное — передняя пара придатков. Они не походили на тонкие усики трилобитов. Это были «клешни», напоминающие хелицеры у современных скорпионов. Существо имеет ряд признаков, которых нет в известных таксонах. В частности, у него есть передние придатки, характерные только для хелицеровых, что позволило отнести находку к новому роду и виду — Megachelicerax cousteaui. Строение Megachelicerax cousteaui показало сходство с современными хелицеровыми. Под головным щитом располагалось пять пар конечностей, которые помогали передвигаться и добывать пищу. Нижнюю часть тела покрывали пластинчатые структуры. Они напоминали жабры мечехвостов и, вероятно, служили для дыхания и плавания. При этом у древнего животного была особенность, отличающая его от современных родственников — на головном щите не обнаружили глаз, что, вероятно, указывает на глубоководный образ жизни. Ископаемое членистоногое датируется средним кембрием (507 миллионов лет назад). Размеры окаменелости составляют чуть менее 9 сантиметров / © Rudy Lerosey-Aubril Филогенетический анализ указал, что Megachelicerax cousteaui занимает промежуточное положение в линии хелицеровых: он ближе к более поздним представителям группы, чем к древним кембрийским формам. Лерози‑Обриль и его коллеги пришли к выводу, что Megachelicerax cousteaui — самый древний из достоверно идентифицированных хелицеровых. Представители этой группы существовали уже в среднем кембрии, чуть больше 500 миллионов лет назад, то есть примерно на 20 миллионов лет раньше, чем считалось до этого. Кроме того, по мнению авторов научной работы, уже в кембрии у предков современных пауков, скорпионов и мечехвостов начали формироваться базовые структуры тела, включая крупные хватательные хелицеры и другие придатки. Это помогает понять, как именно ранние хелицеровые перешли от древних морских членистоногих к более поздним формам, которые затем успешно освоили сушу.  [shesht-info-block number=3] Не все исследователи согласны с выводами команды Лерози‑Обриль, потому что ранее были описаны другие кембрийские находки, которые тоже могли принадлежать хелицеровым.  Например, в 2019 году другая группа палеонтологов описала организм Mollisonia plenovenatrix, который нашли в сланцах Бёрджес — горной формации на склонах гор Стивен и Бёрджесс в национальном парке Йохо в канадской части Скалистых гор. У него обнаружили пару придатков, похожих на хелицеры, а также пластинчатые структуры. При этом Mollisonia plenovenatrix оказался на миллион лет старше Megachelicerax cousteaui. Правда, принадлежность Mollisonia plenovenatrix к группе хелицеровых остается спорной из‑за «клешней», которые очень сложно описать из-за их мелких размеров.  Некоторые палеонтологи не уверены, что новая находка существенно изменит представление о происхождении группы. Однако важность открытия команды Лерози‑Обриль заключается в размерах «клешней», сохранившихся у Megachelicerax cousteaui. Находки вроде Mollisonia plenovenatrix указывали на возможное существование ранних хелицеровых, но их «клешни» были очень маленькими и не позволяли точно определить их функцию. У Megachelicerax cousteaui сохранились крупные, четко выраженные придатки, с помощью которых животное могло ловить добычу и питаться. Иными словами, Лерози‑Обриль и его коллеги не только подтвердили существование хелицеровых в кембрии, но и описали крупного предка-хищника с полностью сформированным телосложением. То есть ученые получили наглядное доказательство того, как выглядели представители этой группы в среднем кембрии. Выводы исследователей представлены в журнале Nature.