О том, почему нужно как можно больше разговаривать с малышами и когда сутки на Земле будут длиться ровно 24 часа, о десяти самых странных биологических открытиях 2016 года и других новостях науки в нашем обзоре.
Дети впитывают родной язык в первые месяцы жизни
Дети запоминают звучание языка, на котором с ними говорят, уже в первые месяцы жизни — такое открытие сделали ученые из университета Ханьянг (Южная Корея), под руководством доктора Джиюна Чои (Jiyoun Choi). Их статью, опубликованную в журнале Royal Society Open Science, пересказывает BBC News.
В исследовании участвовали 30-летние жители Дании, которые в младенческом возрасте были усыновлены из Южной Кореи. Всех их просили произносить корейские согласные звуки, которые звучат совсем иначе, чем в ставшем для этих людей родным датском языке. Сначала добровольцы пытались сделать это без подготовки, потом после небольшой тренировки.
В первом случае (без подготовки) все испытуемые демонстрировали одинаковые результаты. Однако после тренировки картина изменилась. Те, кто был когда-то усыновлен в возрасте до шести месяцев, в среднем продемонстрировали в произношении корейских согласных умеренный прогресс, нормальный для любого человека такого возраста. Зато те из испытуемых, кто был усыновлен в возрасте старше полугода, начали произносить корейские согласные заметно лучше остальных участников эксперимента.
По-видимому, это связано с тем, что после шести месяцев дети уже начинают запоминать речь людей, которые их окружают, и эти звуки откладываются у них в памяти, сделали вывод ученые. А значит, в этом задействованы более глубинные процессы, не связанные с осознанным опытом.
«Пожалуйста, помните, что процесс обучения языку начинается на очень раннем этапе жизни, и полезные знания в этой области закладываются очень рано, как показало наше исследование. Поэтому старайтесь как можно больше говорить с вашими маленькими детьми, ведь они воспринимают и усваивают все, что вы говорите», — посоветовал доктор Чои.
Напомним, в 2015 году ученые из Массачусетского технологического института подробно изучили, как именно дети учатся говорить. Оказалось, что для понимания и последующего использования слова ребенку важнее всего особый контекст, место или обстоятельства, в которых взрослые его употребляют.
scientificrussia.ru
Виртуальная реальность помогает ослабить страх смерти
Ученые под руководством Мела Слейтера (Mel Slater) из Университета Барселоны, Испания, с помощью технологий виртуальной реальности создавали у испытуемых ощущение отделенности от собственного тела, и этот опыт менял отношение людей к смерти. Статья ученых опубликована в Plos One.
В экспериментах участвовало 32 добровольца. Технологии позволили им почувствовать виртуальное тело, как собственное. Во время ношения гарнитуры виртуальной реальности, виртуальное тело давало настоящие ощущения — например, когда мяч падал на ногу виртуального тела, вибрация чувствовалась в реальной ноге. Когда иллюзия становилась достаточно прочной, добровольцам давали наблюдать, как меняется точка их зрения, они будто уплывали от виртуального тела, наблюдая за собой сверху. В такой ситуации примерно половина добровольцев уже не чувствовали вибрацию от падения предмета на ногу, то есть полностью проживали ощущение отделения от тела.
После таких экспериментов добровольцы отвечали на вопросы стандартной анкеты для оценки их страха перед смертью. И те, кто в эксперименте смог испытать ощущение отдельности собственного тела, показали гораздо более низкие баллы по результатам анкетирования. По словам Слейтера, переживание подобного опыта оставляло у человека ощущение, что его сознание существует отдельно от тела, а значит смерть не означает полного конца, потому не так страшна.
scientificrussia.ru
Фантастическая наука
Студенческие исследования на актуальные темы современности
Университет Лестера в Англии выпускает Journal of Physics Special Topics, в котором публикуются работы студентов на разные увлекательные темы. Мы выбрали пять исследований, из которых вы узнаете, когда сутки на Земле будут длиться ровно 24 часа, можно ли упасть в черную дыру и не потерять сознание, слышно ли мобильник, звонящий в брюхе динозавра, и найдете ответы на другие животрепещущие вопросы.
Когда в сутках будет ровно 24 часа
Точная длина звездных суток — времени, за которое Земля совершает оборот вокруг своей оси относительно звезд, — 23 часа 56 минут и 4 секунды. Хорошая новость для тех, кто мечтает о том, чтобы в сутках было 25, а лучше 48 часов: вращение планеты постепенно замедляется из-за гравитационного взаимодействия между Землей, Солнцем и Луной — соответственно, сутки удлиняются. Студенты решили вычислить, когда длина суток на Земле достигнет 24 часов.
За основной фактор, влияющий на скорость вращения Земли, они приняли притяжение Луны. Она находится в 384 400 километрах от нас и удаляется примерно на 3,8 сантиметра в год, а вращение Земли замедляется: около 620 миллионов лет назад длина суток была примерно 21,9 часа.
По расчетам студентов, для того чтобы в сутках стало ровно 24 часа, Луна должна отдалиться от Земли еще на 1917 километров, что при существующих темпах займет 50,4 миллиона лет.
Допплеровское смещение Усэйна Болта
В 2009 году ямайский бегун Усэйн Болт установил мировой рекорд на чемпионате мира в Берлине, пробежав 100 метров за 9,58 секунды. Студенты вычислили, как менялась из-за эффекта Допплера длина волны цвета футболки Болта для неподвижного наблюдателя, находящегося на старте.
Эффект Допплера можно легко наблюдать, если прислушаться к тому, как повышается и понижается тон сирены автомобиля скорой помощи при приближении к слушателю и удалении от него, соответственно. Это происходит из-за изменения длины звуковой волны. То же самое происходит и со светом при движении источника относительно наблюдателя.
На соревнованиях Болт был в желтой футболке, так что за исходную длину волны исследователи приняли 580 нм. Их расчеты показали, что максимальное смещение длины волны во время забега Болта составляло 24 фемтометра. К сожалению, заметить столь малое изменение цвета человеческий глаз не может: чтобы изменение цвета стало заметным, спортсмену пришлось бы бежать со скоростью 517 километров в секунду.
Перегрузка при падении в черную дыру
Все, что падает в черную дыру, не имеет никаких шансов оттуда выбраться. Предел, после которого возврат вещества или излучения во внешний мир невозможен, называется горизонтом событий.
Студенты решили выяснить, может ли человек, падающий в черную дыру, пройти горизонт событий живым и в сознании. Они допустили, что человек мгновенно появился у черной дыры и падает ногами вперед перпендикулярно горизонту событий.
Перегрузка, необходимая для того, чтобы кровь оттекла от мозга и случился обморок, составляет около 5g, хотя на практике это зависит от тренированности организма и других условий. Они рассчитали, какие перегрузки будет испытывать человек при падении в черную дыру в зависимости от ее массы, и обнаружили, что с жизнью совместимо пересечение горизонта событий черной дыры массой в 19 000 больше солнечной. В меньшей черной дыре человека ждет «спагеттификация» — несовместимое с жизнью растяжение тела.
Другие факторы, которые также могут быть опасны для жизни, исследователи во внимание не принимали, однако рекомендуют космонавтам принять меры предосторожности во избежание падения в черные дыры.
Звонок из динозавра
В «Парке Юрского периода III» спинозавр съедает одного из второстепенных персонажей вместе с мобильным телефоном, а затем, в другой сцене, герои слышат звонок мобильника, доносящийся из хищника.
Студенты задались вопросом, действительно ли телефон, находящийся в брюхе динозавра, мог бы быть слышен извне. Они учли, что на пути из брюха спинозавра звук проходит несколько преград. Сначала — жидкость внутри желудка, потом его стенки, потом мышечную ткань, жировую прослойку и кожу. Звуковые волны при этом поглощаются, отражаются и рассеиваются.
За исходную громкость они приняли средние для мобильных телефонов 80 децибел. После прохождения всех тканей, кроме кожи, это значение по их расчетам должно упасть примерно на 3,5 децибела. Кожа динозавра оказалась самым эффективным звукоизолятором, после нее мощность звука упала до 0,07 децибела, а после путешествия по воздуху до уха Алана Гранта, первым заметившего звук, — до -19,6 децибела.
Поскольку человеческое ухо не способно воспринимать звук громкостью -15 децибел, услышать мобильник, звонящий внутри динозавра, герои на самом деле не могли.
Радиоактивная диета Земли
Радиоактивные элементы в очень малых количествах окружают нас повсюду. Так, в среднем за год человек получает от различных естественных источников радиации дозу в среднем два миллизиверта в год (опасной является доза в целый зиверт).
Радиоактивные изотопы распадаются, выделяя энергию (например, распад радиоактивных изотопов — один из источников нагрева земного ядра). Студенты выяснили, сколько массы и энергии потеряет Земля, когда распадутся все запасы основных радиоактивных элементов. За таковые исследователи приняли уран-235 и 238, торий-232 и калий-40.
Они рассчитали изначальные запасы каждого их этих элементов и выяснили, что, когда эти запасы закончатся, Земля потеряет примерно 4,3·1017 килограммов массы (это около 1/618 массы астероида Весты) с выделением около 3,88·1034 джоулей энергии (это примерно в три раза больше энергии, чем Солнце выделяет за год).
chrdk.ru
Как античный мусор меняет наши представления о римлянах
Судя по тому, как жители Помпей обращались с бытовыми предметами, они были куда бережливее нас.
Когда начались раскопки городов, погибших при извержении Везувия, роскошные виллы, красочные фрески и золотые украшения затмили всё остальное. Но теперь, через десятки лет после начала работ, археологи могут спокойно присмотреться и к куда менее впечатляющим вещам. Например, к мусору.
Последние несколько лет специалисты систематически изучают уличный мусор, «мусорные корзины» и «мусорные баки» в Помпеях и соседних городах, чтобы понять, как обычные римляне относились к своим вещам. Находки очень хорошо сохранились, что даёт нам возможность близко познакомиться с повседневной жизнью горожан.
Так, в одном из сельских домов недалеко от Помпей кухонная плита была настолько забита пеплом, что создавалось впечатление, будто её вообще не чистили. «Как будто её хозяевами были мальчишки из общежития», – отмечает Теодор Пенья (Theodore Pena), профессор Калифорнийского университета в Беркли и руководитель помпейского «мусорного» проекта.
То, что удалось найти в кладовке рядом с кухней, производило не лучшее впечатление. Например, бронзовое ведро, покрытое вмятинами, которые, вероятно, оставили, когда доставали воду из колодца рядом с домом. Тут же стояли горшки с выщерблинами по краям и кастрюля, которая столь сильно растрескалась, что могла развалиться в любой момент. Однако люди хранили все эти сосуды, пользовались ими и не выбрасывали.
А вот другой пример бережливости местных жителей: в хозяйственном комплексе недалеко от Помпей, где когда-то разливали вино, археологи нашли больше тысячи амфор, в которых его перевозили – на многих из них есть следы починки и, очевидно, их собирались использовать так же, как целые. Вообще, когда археологи стали изучать уличный мусор, они ожидали, что найдут много битого стекла, из которого делали небольшие сосуды, например, флаконы для духов. Но таких осколков почти не нашли – вероятно, потому, что их собирали, чтобы переплавить во что-то другое.
Конечно, рано пока говорить, что жители Помпей были убеждёнными сторонниками переработки отходов. Однако они действительно старались относиться к своему имуществу с бережливостью. И в том, что они пользовались керамикой и другими предметами долго, чинили их или пытались найти другое применение сломанным вещам, жители Древнего Рима заметно отличаются от нас.
«Мы видим свидетельства того, как они… обращались со своими вещами, мы начинаем понимать, как они их использовали, как хранили и когда выбрасывали», – говорит Каролина Ченг (Caroline Cheung), магистрант Калифорнийского университета в Беркли и участник проекта.
Исследование делает давно ушедших людей ближе к нам – глядя на горшок или светильник, на котором остался отпечаток пальца сделавшего его мастера, мы чувствуем, как эта частица прошлого соединяет нас с древним миром, и мы можем получить ответы на такие вопросы, о которых до сих пор даже не задумывались.
www.nkj.ru
Десять самых странных биологических открытий 2016 года
Остаточная генетическая активность в мёртвом теле может рассказать криминалистам о том, когда произошло преступление.
- И номером первым у нас идут «посмертные гены»– то есть те, чья активность повышается после смерти. На самом деле, о том, что некоторые гены продолжают функционировать и после смерти организма, криминалисты знают давно, просто недавно их решили поточнее пересчитать, а заодно выяснить, как долго они работают. В препринте статьи на сайте bioRxivговорится, что таких генов существует более тысячи, и что сотни из них остаются в рабочем состоянии спустя даже несколько дней после смерти «хозяев» (например, у мышей «посмертные гены» работали ещё двое суток, а у рыб – целых четверо). Вероятно, тут всё дело в том, что в умирающем организме естественным образом разрушается настройка генетической сети: перестаёт действовать система молекулярно-клеточных запретов и разрешений, которые заставляли одни гены работать, а другие – молчать. Для того, чтобы поддерживать генное «расписание работы» в рабочем состоянии, нужно тратить энергию, но после смерти энергия и прочие ресурсы стремительно тают, так что некоторые гены имеют возможность напоследок проявить себя.
2. Под номером «два» у нас идёт гренландская акула, которая в прошлом году стала общепризнанным чемпионом-долгожителем: из всех позвоночных эти акулы живут дольше всех – до 500 лет. Стоит также добавить, что они чрезвычайно медленно растут, всего по сантиметру в год, хотя в длину могут достигать более шести метров, а самки становятся половозрелыми только к 150 годам.
3. Рисковать способны не только люди и животные, но и растения. Исследователи из Оксфорда обнаружили, что если горох не устраивает устоявшаяся стабильность в окружающей среде, он готов рискнуть, предпочтя расти в непредсказуемых условиях, в которых хотя бы время от времени можно жить, что называется, в достатке. Рисковый характер у гороха обнаружили в довольно остроумном эксперименте, о котором вы тоже можете прочитать в нашем прошлогоднем материале.
4. Улиток мы привыкли считать медленными, пассивными и очень осторожными созданиями, которые, чуть что, сразу прячутся в свою раковину. Всё так, но есть среди них и исключения: например, морская улитка Limacina helicinaвовсе не ползает по дну, как можно было бы предположить, а в буквальном смысле летает в воде, размахивая своей ногой, как бабочка крыльями. L. helicina, кстати, так и называют морской бабочкой, а в целом группу улиток, к которым относится она и некоторые другие виды – крылоногими моллюсками.
Другой пример активных улиток – два дальневосточных вида, Karaftohelix gainesi и Karaftohelix selskii. Ими не прочь полакомится хищные жуки жужелицы, однако, столкнувшись с хищником, эти улитки вовсе не прячутся в раковину, а начинают размахивать ею, стараясь стукнуть по жуку. Получив по голове, жужелица уползает в расчёте найти менее строптивый обед.
- Знаменитые мадагаскарские руконожки по прозвищу ай-ай и лемуры по имени медленные лори не прочь выпить чего покрепче: эксперименты показали, что они не только отличают однопроцентный раствор алкоголя от трёхпроцентного, а трёхпроцентный – от пятипроцентного, но и предпочитают именно тот, где спирта побольше. Причём ай-аи, выпив пятипроцентный образец, совсем не пьянели, а потом ещё и исследовали посудину, где он был, как бы в надежде, что там появится добавка.
Попытка напоить лемуров – вовсе не пустая забава. Считается, что эволюция человекообразных приматов сопровождалась усовершенствованием фермента алькогольдегидрогеназы 4, которая помогает перерабатывать и обезвреживать алкоголь, и что улучшенная версия фермента появилась у общего предка человека, шимпанзе и горилл. Однако как оказалось, «быстрая» алькогольдегидрогеназа есть и у более эволюционно древних лемуров – потому-то у них и не было признаков опьянения в эксперименте – а значит, «человеческое» отношение к алкоголю возникло у приматов ещё до появления человекообразных обезьян.
- Продолжим разговор об эволюции. В начале августа в Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution появилась статья, авторы которой утверждали, что женский оргазм давно утратил своё физиологическое значение, превратившись в эволюционный пережиток – случилось так потому, что некоторые млекопитающие (и приматы в том числе) перешли от индуцированной овуляции к «автоматической». Как известно, для зачатия необходимо, чтобы яйцеклетка вышла из яичника в яйцевод, и если раньше это происходило под действием внешних факторов (например, в присутствии самца или во время спаривания, как у кроликов), то потом у овуляции появилось своё внутреннее расписание, и необходимость во внешней стимуляции отпала.
7. Самцы лягушек во время брачного периода стараются привлечь самок не только голосом, но и жестами. Но если брачное кваканье знакомо более-менее всем, то про брачную жестикуляцию знают только зоологи. Впрочем, у большинства лягушек словарь телесного языка невелик: они либо как-то по-особенному прохаживаются на виду у самок, либо «со значением» подпрыгивают. Бразильская лягушка-лесолюб Hylodes japi в этом смысле представляет собой выдающееся исключение – у неё насчитали целых восемнадцать форм жестовых сообщений, порой довольно сложных: например, самцы могут вытягивать заднюю ногу, или поднимать переднюю лапу, одновременно покачивая ею, особым образом двигать пальцами и т. д. Некоторые из жестов предназначены потенциальной партнёрше, некоторые – самцу-конкуренту, а некоторые – обоим сразу.
8. Чтобы сделать вполне серьёзное и оригинальное исследование, вовсе не обязательно брать стволовые клетки или засовывать электроды в мозг обезьяны. Так, биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего решили выяснить, как пресноводная гидра открывает рот. Гидру мы все знаем по учебникам биологии – она устроена довольно просто, так что непонятно, какую ещё науку с ней можно сделать, и уж совсем странной выглядит постановка проблемы: «как гидра открывает рот?» – да просто берёт и открывает. Однако фокус тут в том, что рта как специализированной структуры у неё нет – рот у гидры появляется каждый раз заново, когда ей приходит время пообедать. Подробно описывать процесс «ротообразования» мы сейчас не будем, скажем лишь, что это похоже на то, как если бы у нас рот после каждого приёма пищи зарастал кожей, которую потом приходилось бы раздвигать специальными мышцами. Авторы работы полагают, что на примере гидры мы наблюдаем аналог того, как в далёком прошлом примитивные организмы, ещё не имевшие органов и специализированных тканей, постепенно обзаводились тем и другим.
- Лекарственная устойчивость бактерий давно стала всеобщей головной болью, и исследователи по всему миру ищут, где бы взять новые антибиотики, к которым современные микробы ещё не успели приспособиться. Один из таких антибиотиков нашли не где-нибудь, а прямо у нас в носу: оказалось, что одна из бактерий, обитающих в слизистой носа, избавляется от соседей-конкурентов с помощью особого «химического оружия», против которого бессилен даже знаменитый MRSA – суперустойчивый штамм золотистого стафилококка.
10. Наш последний странный факт из мира биологии мог бы претендовать на Шнобелевскую премию: зоологи из Университета Рохемптона и Страсбургского университета выяснили, почему пингвины переваливаются на ходу. Ответ – потому что много весят. Связь между весом тела и пингвиньей походкой особенно заметна у плотно поевших пингвинов: чтобы не упасть во время ходьбы, им волей-неволей приходится сильнее раскачиваться и нагибаться к земле.
www.nkj.ru
Подборку подготовила Людмила Фрадкова, кандидат биологических наук