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.