Культура шимпанзе, "мозг" сердца и каменно-ледяные гиганты: главные научные новости
Наука постепенно подбирается к ответам на вопросы, которые еще недавно казались почти фантастическими. Как именно сердце поддерживает собственный ритм? Из чего на самом деле состоят Уран и Нептун? Может ли клетка возникнуть из отдельных неживых компонентов? И почему поведение шимпанзе напоминает человеческую культуру? Разберем несколько заметных научных сюжетов июля.
У сердца обнаружили собственную нервную систему
Внутри сердечной ткани, как и в кишечнике, существует автономная сеть нейронов, которую иногда называют "маленьким мозгом". Речь идет о внутренней сердечной нервной системе - ВСНС. Она расположена главным образом в жировой оболочке, окружающей сердце, и взаимодействует как с головным мозгом, так и с другими нервными структурами самого органа.
В сердце человека насчитывается примерно 40 000 таких нейронов. На их долю приходится лишь около 0,01% клеток сердечной ткани, поэтому долгое время ученые не могли точно установить, какую именно работу выполняют эти редкие нервные клетки. Теперь исследование на мышах позволило подробнее рассмотреть их устройство и функции.
Ученые генетически пометили сердечные нейроны животных, определили их расположение и разделили на несколько групп. Особое внимание привлекли два типа клеток - Npy+ и Ddah1+.
Стимуляция нейронов Npy+ замедляла сердцебиение. Если же эти клетки уничтожали, у мышей развивалась сердечная недостаточность, после чего животные погибали. Исследователи предполагают, что данная популяция не дает сердцу работать слишком быстро и помогает сохранять устойчивый ритм.
Функция нейронов Ddah1+ оказалась не столь очевидной. Их искусственная активация или удаление в обычных условиях почти не отражались на состоянии животных. Однако дальнейшие наблюдения показали важную особенность: мыши без этих нейронов не переносили сильный стресс.
Перед смертью у таких животных резко падала частота сердечных сокращений, и сердце уже не возвращалось к нормальной работе. Напротив, стимуляция Ddah1+ повышала шансы мышей пережить стрессовую нагрузку. Вероятно, эти клетки служат своеобразной защитной системой, которая помогает сердцу справляться с внезапными потрясениями.
Пока неизвестно, насколько точно результаты экспериментов на мышах применимы к человеку. Тем не менее в сердечных нейронах людей уже обнаружены гены, соответствующие обеим изученным популяциям. В перспективе это может привести к созданию более точных методов нейромодуляции - терапии, воздействующей не на весь орган сразу, а на конкретные группы нервных клеток.
Уран и Нептун оказались не такими "ледяными"
Уран и Нептун традиционно называют ледяными гигантами. Однако новые модели строения этих планет показывают: такое определение может быть слишком упрощенным. В их недрах, по всей видимости, содержится значительно больше каменного материала, чем предполагалось ранее.
Согласно обновленной модели, мантия обеих планет состоит из смеси воды, аммиака, метана и силикатных пород. На внешних участках мантии доля камня может достигать примерно 60%. По составу этот материал напоминает вещества, из которых сформированы Плутон и многие другие объекты пояса Койпера.
Такой вывод согласуется с наблюдениями за окраинами Солнечной системы. Оказалось, что небольшие тела, которые часто представляют как ледяные, нередко содержат большое количество плотной горной породы. Даже кометы состоят не из одного льда: внутри них находятся каменистые и пылевые компоненты.
Именно это подтолкнуло исследователей пересмотреть происхождение Урана и Нептуна. Если малые тела, служившие строительным материалом для планет, были преимущественно каменными, то вполне логично предположить, что и крупные планеты вобрали в себя значительную долю таких веществ.
При этом внутреннее устройство Урана и Нептуна, вероятно, различается. У Нептуна мантия может быть более насыщена породами, тогда как в глубинах Урана, предположительно, больше льда. Это различие способно объяснить некоторые особенности вращения, магнитного поля и теплового излучения двух планет.
Полученные данные важны не только для понимания Солнечной системы. Уран и Нептун используются как модели для изучения экзопланет сопоставимого размера. Подобные миры составляют значительную часть известных планет за пределами Солнечной системы. Возможно, наиболее распространенный тип планеты - это не чисто каменный или газовый объект, а сложное сочетание льда и минералов.
Можно ли создать живую клетку из неживых компонентов
Еще одна важная научная тема связана с попытками воспроизвести клетку в лаборатории. Исследователи стремятся понять, какие минимальные структуры необходимы для появления свойств живого организма: обмена веществ, поддержания внутреннего порядка, реакции на окружающую среду и способности к размножению.
Создать отдельные элементы клетки ученые уже умеют. В лабораториях получают искусственные мембраны, синтезируют молекулы ДНК и РНК, собирают белковые комплексы и запускают химические реакции, напоминающие обмен веществ. Самая сложная задача - объединить все эти компоненты в единую самоподдерживающуюся систему.
Искусственная клетка не обязательно должна сразу обладать всеми признаками полноценной жизни. Первым этапом может стать протоклетка - простая структура с оболочкой, внутренними химическими реакциями и возможностью копировать отдельные молекулы. Такие эксперименты помогают понять, как могли возникнуть первые живые системы на древней Земле.
Практическое значение этой работы также велико. Миниатюрные искусственные клетки могут использоваться для адресной доставки лекарств, производства полезных веществ и изучения заболеваний. Однако ученые подчеркивают: создание полностью автономной живой клетки остается нерешенной задачей, а ее воспроизведение требует не только правильного набора молекул, но и точной организации всех процессов.
Есть ли у шимпанзе собственная культура
Поведение шимпанзе также дает ученым повод по-новому взглянуть на происхождение человеческой культуры. В разных группах этих обезьян наблюдаются устойчивые различия в способах добычи пищи, использовании инструментов, общении и социальных ритуалах.
Одни шимпанзе раскалывают орехи камнями, другие используют палки для извлечения термитов, третьи применяют листья или ветви в особых ситуациях. Важно, что многие подобные действия не объясняются только особенностями местной природы. Иногда рядом живут группы с одинаковым доступом к ресурсам, но разными привычками.
Это означает, что поведение может передаваться внутри сообщества от взрослых особей к молодым. Молодые шимпанзе наблюдают за старшими, повторяют их действия и постепенно осваивают сложные приемы. Такой механизм напоминает обучение и социальную передачу навыков у людей.
Разумеется, культура шимпанзе значительно проще человеческой. У обезьян нет языка, письменности, накопления технологий и сложных институтов. Но наличие устойчивых групповых традиций показывает, что культурное поведение возникло не внезапно и не является исключительно человеческой особенностью.
Изучение шимпанзе помогает проследить ранние этапы эволюции обучения, подражания и коллективных норм. Возможно, некоторые предпосылки человеческой культуры появились у общего предка людей и современных человекообразных обезьян задолго до возникновения цивилизации.
