Муравьи способны строить конструкции из песка для добычи жидкой пищи

Ученые выяснили, что муравьи способны строить конструкции из песка для добычи жидкой пищи. В последнем эксперименте они создали нечто наподобие сифона и смогли безопасно вытянуть из контейнера до половины сахарного раствора, на поверхности которого им не удавалось держаться без дополнительных инструментов.

Исследование провела команда из Хуачжунского сельскохозяйственного университета в Китае. Ученые взяли рабочих особей черных огненных муравьев, которые часто используют песок для добычи пищи — обычно в качестве абсорбента, — и проверили, как насекомые будут его применять в лабораторных условиях. Результаты исследования опубликованы в журнале Functional Ecology.

В эксперименте использовали крышечки от пластиковых бутылок. Сначала в них залили 15-процентный сахарный раствор — муравьи свободно плавали в нем и питались прямо из емкости. Затем в сироп добавили полисорбат-80 — вещество, которое снижало поверхностное натяжение жидкости. В таком растворе муравьи обычно тонули или медленно и с трудом выбирались.

На следующем этапе ученые залили обычный сахарный раствор и сироп с добавлением полисорбата-80 в разные крышечки и подпустили к ним целые колонии насекомых. Рядом с каждой емкостью ученые насыпали немного песка. Его муравьи использовали, когда видели опасность утонуть: они перенесли песчинки к крышкам и начали строить на их внутренних стенках нечто вроде сифонов, которые впитывали жидкость. Таким образом насекомым удалось достать почти половину пищи из «опасных» емкостей в течение пяти минут.

«Этот исключительный навык изготовления инструментов снизил риск утонуть и предоставил муравьям больше места для сбора пищи», — отметил доктор Аим Чжоу, адъюнкт-профессор Хуачжунского сельскохозяйственного университета.

Результаты исследования показали, что черные огненные муравьи способны использовать подручные средства, чтобы добыть пищу. Кроме того, они могут оценивать, насколько опасны конкретные условия, и корректируют свое поведение в зависимости от них. Ученые добавили, что это первый задокументированный случай строительства сифонных конструкций животными.


Муравьи во время эксперимента / ©Aiming Zhou et al. / Functional Ecology, 2020

По словам доктора Чжоу, необходимо проводить больше исследований в этой области, потому что пока эксперименты идут только в лабораториях и исключительно с участием черных огненных муравьев, что ограничивает ученых. В будущем его команда планирует определить, способны ли другие виды муравьев пользоваться инструментами и создавать сложные конструкции.

Создан крупнейший в мире 3D-каталог галактик

Американские астрономы создали самый полный каталог трехмерных астрономических изображений звезд, галактик и квазаров PS1-STRM, охватывающий три четверти неба. Об этом сообщается на сайте Гавайского университета. Сам каталог находится в открытом доступе.

Ученые из Института астрономии Гавайского университета (IfA) использовали данные системы телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), расположенной на вершине вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи. Этой системе доступно три четверти всего неба, или 30 тысяч квадратных градусов.

Применив к анализу данных новые вычислительные инструменты, астрономы расшифровали, какие из трех миллиардов объектов, зафиксированных Pan-STARR, являются звездами, а какие — галактиками или квазарами. Для галактик программа также рассчитала расстояния до них. В результате авторы получили крупнейший в мире многоцветный оптический трехмерный каталог размером около 300 гигабайт.

Астрономы взяли общедоступные спектроскопические измерения, которые дают точную классификацию объектов и расстояния, и передали их в алгоритм искусственного интеллекта — машинного обучения с «нейронной сетью прямого распространения».

Этот подход позволил достичь общей точности классификации 98,1 процента для галактик, 97,8 — для звезд и 96,6 — для квазаров. Погрешность оценки расстояний до галактик не превышает трех процентов. Авторы отмечают, что без участия искусственного интеллекта было бы невозможно определить ключевые параметры объектов только по их цвету и размеру.

«Используя алгоритм оптимизации, мы задействовали спектроскопический обучающий набор из почти четырех миллионов источников света, чтобы научить нейронную сеть предсказывать типы источников и расстояния до галактик, параллельно исправляя фактор ослабления пылью Млечного пути», — приводятся в пресс-релизе университета слова ведущего автора исследования Роберта Бека (Robert Beck).

До сих пор самой большой картой Вселенной был Слоановский цифровой небесный обзор (SDSS), охватывающий только одну треть неба. В новом каталоге вдвое увеличена площадь обследований, а также уточнены многие данные. Он также включает ряд интересных объектов, пропущенных в обзоре SDSS.

«Уже, предварительная версия этого каталога, охватывающая гораздо меньшую площадь, способствовала открытию самой большой пустоты во Вселенной, объясняющей образование так называемого Холодного пятна. Уверен, что новый, более точный и полный каталог станет отправной точкой для многих будущих открытий», — отмечает еще один автор исследования Иштван Сапуди (István Szapudi).

«Эта красивая карта Вселенной — один из примеров того, как мощь набора больших данных Pan-STARRS может быть умножена на методы искусственного интеллекта, — говорит директор системы Pan-STARRS Кен Чемберс (Ken Chambers). — По мере того как Pan-STARRS будет собирать новые данные, мы будем использовать машинное обучение для извлечения еще большей информации о Солнечной системе, нашей Галактике и Вселенной».

PS1-STRM — это каталог фотометрических красных смещений, созданный на основе обзора PanSTARRS1 (PS1) 3π DR1. Всего в каталоге собраны 2 902 054 648 объектов, а также приведены их основные параметры.

Биологи разблокировали систему природного восстановления зрения

В ДНК млекопитающих есть гены, отвечающие за восстановление повреждённой сетчатки глаза. Эволюция по каким-то причинам заблокировала их работу, но эти гены можно искусственно «включить». Эту операцию биологи уже проделали в опытах с подопытными мышами, и у животных появились новые нейроны взамен повреждённых.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science группой во главе с Сетом Блэкшоу (Seth Blackshaw) из Университета Джонса Хопкинса.

Не секрет, что многие животные куда более способны к регенерации, чем млекопитающие, в том числе и человек. Например, рыбки данио-рерио могут восстанавливать повреждённую сетчатку глаза. Множество людей, потерявших зрение из-за травм сетчатки, не отказались бы от такой способности.

Как выяснили учёные, после повреждения сетчатки у этих рыб активируются клетки так называемой глии Мюллера. Они «перепрограммируются», превращаясь в стволовые клетки. Из этих стволовых клеток образуются новые нейроны сетчатки. У млекопитающих тоже есть глия Мюллера, но вышеописанный процесс почему-то не запускается. Почему?

Ответ на этот вопрос и искали авторы нового исследования. Они выяснили, какие гены активируются при повреждении сетчатки у данио-рерио, кур и мышей (заметим, что глаза мышей очень похожи на человеческие).

Учёные определили гены, которые отвечают за перепрограммирование клеток глии у данио-рерио. Оказалось, что те же гены присутствуют и у птиц, и у мышей. Эти гены не повреждены мутациями и готовы к работе. Более того, при повреждении сетчатки они приводятся в «состояние повышенной готовности». Но в итоге у кур включаются лишь некоторые из них. У мышей же гены перепрограммирования глиальных клеток не активируются вовсе.

Почему? Как выяснили биологи, есть гены, которые активно этому противодействуют. Они кодируют белки из семейства, известного под названием ядерных факторов-I (nuclear factor I, или NF-I).

Это так называемые факторы транскрипции – белки, которые присоединяются к молекуле ДНК и блокируют работу некоторых генов. В том числе, как выяснилось, и генов, отвечающих за регенерацию сетчатки.

В порядке эксперимента биологи заблокировали у мышей синтез NF-I. И клетки глии Мюллера тут же начали процесс «перерождения». Через 21 день из них образовались новые нейроны, правда, только двух видов: биполярные и амакриновые.

Поясним, что сетчатка содержит множество видов нервных клеток, так что этот результат ещё далёк от полноценной регенерации. Но, по крайней мере, установлено, что у млекопитающих есть гены, отвечающие за восстановление нейронов, и что их работе активно препятствуют некоторые другие гены.

«Наше исследование в целом показывает, что у млекопитающих, включая человека, есть потенциал к регенерации, но эволюционное давление по каким-то причинам отключило его», – резюмирует Блэкшоу.

Это удивительный результат. Трудно понять, какие эволюционные преимущества давали гены, подавляющие восстановление нейронов. Учёным ещё предстоит разобраться в этом.

Доскональное изучение системы регенерации нейронов сетчатки и противодействующих ей сил может проложить дорогу к победе над слепотой. А возможно, и ко многим другим победам, ведь похожие механизмы регенерации работают у данио-рерио в самых разных органах.

Грудная клетка неандертальцев была бочкообразной с самого рождения

Изучение структуры костей из пещер Кавказа, Сирии и Франции позволило частично узнать облик неандертальских детей. Оказалось, что у неандертальцев с первых дней жизни была бочкообразная грудная клетка, пишут исследователи в научном журнале Science Advances.

«С помощью виртуальных систем реконструкции и морфометрических методов мы узнали, как была устроена грудная клетка неандертальских детей возрастом от первых дней жизни и до трех лет. Оказалось, что грудная клетка у неандертальцев с самого рождения была бочкообразной. Кроме того, у них было несколько уникальных черт. Вероятно, это было связано с тем, что им нужно было больше энергии и кислорода по сравнению с нашими предками», – пишут ученые.

Неандертальцы жили на территории Евразии гораздо дольше Homo sapiens. За сотни тысяч лет существования они адаптировались к суровым условиям эпохи оледенения.

К примеру, руки неандертальцев были приспособлены для нанесения сильных ударов копьем, а бочкообразная грудная клетка позволяла им глубже дышать, легче переносить длительные и тяжелые физические нагрузки и переживать сильные удары копытами и лапами животных, а также врагов. Другие необычные черты неандертальцев, такие как их особо крупный и мясистый нос, как недавно выяснили генетики, возникли случайно.

Ученых особенно интересует то, как и когда возникли эти черты и были ли они у неандертальцев в детстве. Это показывает, различались ли траектории развития разных представителей рода Homo. В частности, антропологи под руководством научного сотрудника Университета Бордо (Франция) Даниела Гарсии-Мартинеса решила изучить, была ли у неандертальцев бочкообразная грудная клетка в первые годы жизни.

Разные с рождения

Для этого ученые изучили четыре частичных скелета детей неандертальцев из российской Мезмайской пещеры на Кавказе, пещерах Дедерия на севере Сирии и Рок-де-Марсаль на юге Франции, а также на Мустьерской стоянке древних людей во Франции. Ученые отмечают, что все они погибли в самом начале своей жизни, на что указывают размеры костей и несросшиеся «швы» между ними.

Останки неандертальских детей дожили до наших дней в сильно поврежденном виде. Раньше ученые из-за этого не могли точно реконструировать их облик и понять, как выглядел их скелет при жизни. Гарсия-Мартинес и его коллеги решили эту проблему, создав виртуальные копии их костей, сравнив их между собой и использовав эти данные для восстановления формы грудной клетки и других частей скелета юных Homo neanderthalensis.

Как оказалось, объем грудной клетки у неандертальских детей был значительно больше, чем у новорожденных младенцев и детей Homo sapiens аналогичного возраста. При этом она была значительно короче, но при этом шире и глубже. В целом это повторяет то, как различается устройство грудной клетки у взрослых представителей и того, и другого вида.

В целом степень различий в устройстве грудной клетки у Homo sapiens и Homo neanderthalensis была одинаковой для всех возрастов, что говорит о схожей программе их роста. С другой стороны, объем грудной клетки неандертальцев увеличивался несколько быстрее по мере их роста по сравнению с тем, как меняется анатомия этой части тела у современных и древних Homo sapiens.

Как предполагают ученые, это говорит о том, что различия в ее форме и размерах действительно были связаны с тем, что Homo neanderthalensis жили в условиях, где им приходилось тратить много энергии и физических усилий для выживания. Как эта особенность их физиологии могла повлиять на вымирание неандертцальцев, антропологам еще предстоит выяснить.

Возможна ли жизнь на Земле без времен года

Что такое угол в 23,5 градуса — ведь ерунда. Но если бы Земля не вращалась вокруг своей оси именно под таким наклоном, не видать нам времен года, а вместе с ними прогресса, многих инноваций и бутерброда с маслом на завтрак. Словом, человечеству пришлось бы чертовски худо. Или мы чересчур драматизируем? Давайте разбираться.

Только привыкнешь к летним денькам — бац! — сентябрь. А следом зима с полсотней оттенков серого. Но давайте посмотрим на это с другого угла.

Когда объект размером с Марс столкнулся с Землей 4,5 миллиарда лет назад, от него откололся приличный кусок, который впоследствии стал Луной. То столкновение наклонило Землю по отношению к плоскости эклиптики на 23,5 градусов, так что наша планета с тех пор вращается вокруг Солнца под углом. Это были два очень важных изменения в истории нашей планеты. К слову, угол этот не постоянный и меняется с периодом около 40 000 лет, но сейчас не об этом. С тех самых пор в течение года количество солнечного света, падающего на северное и южное полушария, меняется. Этот цикл определяет сезонные колебания Земли, и это наша большая удача. Без наклона оси Земли человечество было бы в плачевном состоянии. Почему?

Забудьте о современных технологиях, паровом двигателе или нарезном батоне. В мире без смены сезонов ничего этого не было бы. По словам Дона Эттвуда, антрополога из Университета Макгилла в Монреале, люди в таких условиях никогда бы не достигли всех благ цивилизации, которые имеют сейчас.

Ученые говорят, что Земля без наклона была бы жестко разделена по климатическим полосам, которые становились бы все холоднее по мере удаления от экватора. В таких условиях люди не в состоянии пережить непрерывную зиму в высоких широтах, и поэтому человечество скорее всего собиралось бы в тропической средней части планеты. В нынешних условиях тропические зоны Земли, в большинстве своем имеют минимальную изменчивость температуры и продолжительности дня в течение года, и поэтому эти регионы могут служить архетипами того, на что могла быть похожа бессезонная Земля. И вроде все не так уж и плохо, жить в тропиках — не самая страшная перспектива.

Если бы обитаемый мир был сплошной влажной тропической зоной, такой как леса Конго, постоянные дожди быстро разрушили бы почву на любых территориях, очищенных для земледелия, и вымыли бы питательные вещества ниже уровня корней, быстро сделав пахотную землю непригодной для сельскохозяйственных культур.

Помимо проблем с сельским хозяйством, горстка оставшихся людей постоянно страдала бы от болезнетворных микроорганизмов, которые процветают в теплой и влажной среде. Зима защищает большую часть населения мира от тропических насекомых, которые переносят смертельные болезни, и длинного списка тропических болезней человека, сельскохозяйственных культур и домашнего скота. Кстати, ВИЧ — один из вирусов, который распространился из тропических лесов. Уровень смертности и заболеваемости либо напрямую от болезней, либо от голода, взлетел бы до небес.

С другой стороны, если бы Земля была неизменно теплой и сухой, как Аравийский полуостров, нашему виду было бы еще хуже. Помимо своей роли в подавлении роста смертоносных патогенов и их насекомых-переносчиков, зима жизненно важна для человеческого развития во многих других отношениях. Пшеница, кукуруза, картофель, овес и ячмень растут только там, где есть полноценная зима.

Не только зерновые культуры, но и промышленная революция, и все технологии, которые возникли в результате нее, уходят корнями в своеобразную борьбу с зимой и холодом. Так или иначе современные технологии можно рассматривать как побочный продукт разработки новых способов согреться. Вспомните об этом, когда в следующий раз будете сетовать на то, что лето пролетело, и теперь надо доставать пуховики и кальсоны с антресоли. Все могло бы быть хуже. Гораздо хуже.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика Рейтинг SunHome.ru Твоя Йога