Научный дайджест: из грязи в князи - на что способен гормональный выключатель

Среди научных новостей недели:

Как выйти в дамки с одним белком

Хотя большинству муравьев с рождения уготована определенная каста, и они не в состоянии, что называется, прыгнуть выше себя, есть один вид (который, кстати, так и называется - прыгающий муравей (Harpegnathos saltator), способный взлететь на самый верх социальной лестницы.

Когда у прыгающих муравьев умирает королева (монархи тоже смертны), рабочие муравьи начинают сражаться за трон, и победители, а их может быть несколько, сразу прекращают работать и начинают отдавать приказания другим муравьям, а их собственная роль сводится к тому, чтобы откладывать яйца, то есть фактически они становятся королевами.

У новоиспеченных королев в мозгу происходили необратимые изменения: менялась экспрессия генов (это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (ДНК) преобразуется в РНК или белок), менялся гормональный уровень и состав клеток. К тому же новый статус продлевал царственным муравьям жизнь в пять раз по сравнению с рабочими.

Загадкой оставалось лишь то, что именно включало процесс превращения обычного труженика в королеву.

"Мозг животных гибок, то есть он способен менять функции и структуру в ответ на требования окружающей среды, - поясняет молекулярный биолог из Пенсильванского университета Роберто Бонасио. - Этот процесс происходит и в нашем мозгу - вспомните, как менялось ваше поведение в подростковый период, - он жизненно необходим".

Процесс-то необходим, однако его молекулярная подноготная плохо изучена, и вот тут очень пригодились прыгающие муравьи.

Ученые сосредоточили свое внимание на двух гормонах - JH3 и 20E, которые регулируют социальное поведение у муравьев и некоторых других общественных насекомых, таких как пчелы.

Исследователи вычислили, что оба эти гормона воздействуют на нейроны муравья, активизируя один-единственный белок - Kr-h1.

Kr-h1 в данном случае выступает в роли кнопки ВКЛ-ВЫКЛ, а гормоны - это пальцы, на такую кнопку нажимающие.

Полностью убирая этот белок из нейронов муравьев, ученые добивались того, что королевы превращались в рабочих, а рабочие становились царственными особами.

"Мы даже не подозревали, что один и тот же белок способен заглушать различные гены в мозгах разных каст насекомых и, как результат, подавлять рабочие инстинкты у новоявленных королев и королевское поведение - у рабочих", - признается Бонасио.

Теперь ученые хотят выяснить, играет ли Kr-h1 схожую роль в организмах других общественных животных, обладающих теми же нейрологическими гормонами.

"Иными словами, - говорит эпигенетик из Пенсильванского университета Шелли Бергер (эпигенетика - раздел науки, изучающий наследуемые изменения активности генов во время роста и деления клеток), - роли доктора Джекила и мистера Хайда изначально прописаны в геноме, и эти роли могут достаться любому в зависимости от того, как повернуть генетический выключатель".

Сохраняйте спокойствие - за вами следят

Кошка сидит у вас на коленях и умиротворяюще мурлыкает. Не хочется прерывать этот момент, но, увы, нужно спешить по делам. Вы аккуратно ссаживаете ее на пол и выходите из комнаты. Какие мысли при этом покручиваются у нее в голове? Ну вот, ушел, а было так хорошо…

Нет, скорее всего, она вычисляет, куда вы направились, и это вовсе не пустое занятие.

На каком-то уровне подсознания кошка по звукам и иным признакам определяет ваше местоположение в пространстве.

Такого рода представление о местонахождении других называется социально-пространственным мышлением, которое помогает животным держать в голове информацию о том, где находятся сородичи или враги, когда они выпадают из поля зрения.

Чтобы детально изучить эту способность у кошек, японские ученые провели серию экспериментов, которые можно назвать забавными (только не говорите об этом самим японцам).

В этих экспериментах принимали участие десятки домашних кошек и животных из так называемых котокафе (котокафе, или кошачье кафе - это место, обычно в самом деле кафе, где люди могут за плату полюбоваться на кошек и даже поиграть с ними. Такие кафе появились в конце 1990-х на Тайване, потом в Японии и далее распространились по всему миру. Впрочем, этот феномен заслуживает отдельной истории). Исследователи из Киотского университета помещали кошек в незнакомую им комнату, где находился динамик, и еще один динамик располагался за пределами комнаты.

Затем им проигрывали разные комбинации звуков, чтобы проверить социо-пространственные способности. Самым наглядным оказался пример, когда голос хозяина раздавался из одного динамика, а через пару секунд - из другого.

Как пишут исследователи, "кошки были крайне удивлены, когда их хозяева "телепортировались" в новые, неожиданные места".

"Мысленно представлять себе окружающий мир и гибко манипулировать этими представлениями - важная особенность комплексного мышления и фундаментальный аспект сознания, - отмечают в своей работе ученые. - Это свидетельствует о том, что кошки держат в голове образ невидимого хозяина и по его голосу предсказывают его местоположение, демонстрируя тем самым социально-пространственное мышление".

А мы на всякий случай отметим, что кошки определенно следят за нами.

Кислорода на Луне хватит на 100 тысяч лет?

Планы землян по освоению космоса напрямую связаны с использованием природных ресурсов, которые имеются на ближайших к нам планетах, и в первую очередь внимание сосредоточено на Луне: как добыть там кислород, жизненно необходимый для создания поселений.

Хотя наш спутник и обладает атмосферой, кислорода там нет - только водород, неон и аргон, которыми не надышишься.

Зато там в избытке имеется реголит, поверхностный слой каменных пород и пыли, а лунный реголит примерно на 45% состоит из кислорода, но не в чистом виде, а связанного, среди прочего, в оксидах железа, магния и алюминия.

Чтобы извлечь его оттуда, вполне подойдет метод электролиза. На Земле этот метод широко применяют в разных производствах, к примеру, пропуская ток через оксид алюминия, получают металл в чистом виде и кислород как побочный подукт. На Луне все было бы наоборот: главным продуктом стал бы кислород, а побочным - алюминий.

Процесс сам по себе весьма прост, но он очень энергозатратен, электростанций на Луне пока что нет, а рассчитывать на солнечные батареи не приходится - слишком мала энергоотдача…

Впрочем, в начале этого года бельгийский стартап, компания Space Applications Services, объявила о строительстве трех экспериментальных реакторов по производству кислорода путем электролиза, и если новая технология себя оправдает, реакторы уже в 2025 году отправятся на Луну в рамках миссии Европейского космического агентства по использованию ресурсов на местах (ISRU).

Таким образом, остается главный вопрос: сколько кислорода может дать нам Луна?

Ученый-почвовед из австралийского Университета Южного Креста Джон Грант, сделавший соответствующие расчеты, предлагает "не углубляться" и рассматривать лишь поверхностный слой грунта. Каждый кубометр реголита содержит около полутора тонн различных минералов, в том числе примерно 630 кг кислорода в связанном виде. При этом одному человеку в день для дыхания достаточно всего-то 800 граммов кислорода, а 630 кг хватит на два с лишним года.

А если учесть, что толщина реголита на поверхности составляет около 10 метров (что существенно облегчает его добычу), то в масштабах всей планеты этого объема вполне хватило бы, чтобы обеспечить кислородом 8 млрд человек на 100 тысяч лет!

От себя добавим, что перспектива, конечно, замечательная, но не проще ли было бы сохранить нашу собственную, и так богатую кислородом атмосферу, и обеспечить себя чистым воздухом здесь, на Земле…