О том, как общаются между собой животные, о найденном древнем млекопитающем Байдабатыр, людях с суперспособностями и других новостях науки в нашем обзоре.
Искусственный интеллект составит словарь языка дельфинов
Шведские ученые надеются наладить коммуникацию с афалинами. Для этого сигналы дельфинов проанализирует алгоритм, работавший с 40 естественными языками.
Дельфины, как и другие представители отряда китообразных, владеют развитой системой коммуникации. Чтобы общаться друг с другом, животные используют язык жестов (положения тела, прыжки, повороты) и разнообразные звуки. Самые распространенные сигналы дельфинов — свисты, ученые выделяют около 200 различных типов таких звуков. Для записи сигналов дельфинов используются гидрофоны — специальные микрофоны, способные фиксировать звук и ультразвук под водой.
В 2016 году исследователи установили, что у дельфинов-афалин есть индивидуальные «имена». Это определенные последовательности свиста, щелчков и других сигналов, с помощью которых животные подзывают друг друга. Ученые записывали эти последовательности и позже проигрывали запись — дельфины отзывались только на свое «имя».
Ученые неоднократно пытались обнаружить характерные паттерны в сигналах дельфинов и таким образом расшифровать «речь» животных. Первые эксперименты прошли в середине XX века: этологи Эванс и Бастиан установили, что дельфины могут передавать друг другу значимую информацию. Эксперименты Эванса и Бастиана основывались не на анализе естественных вокализаций животных, а на работе со специальным оборудованием. Дельфины, находящиеся в двух закрытых участках бассейна, подавали друг другу сигнал, нажимая на педали. За правильный ответ животные получали вознаграждение. Позже этот опыт повторяли и другие группы исследователей.
Современные исследования коммуникации дельфинов зачастую строятся на анализе большого массива записанных звуков. Такую работу планируют провести на протяжении следующих четырех лет ученые из Королевского технологического института в Стокгольме. Материалом для исследования станут звуки афалин, живущих в Кольморденском дельфинарии на юге Швеции. Анализом сигналов займется самообучающийся алгоритм, разработанный компанией Gavagai AB. Этот алгоритм использовался для создания математических моделей, описывающих около 40 естественных языков. Одна из задач таких алгоритмов — создание электронных словарей, которые можно использовать для автоматического перевода или проверки орфографии. Такой «словарь» ученые планируют создать и для дельфинов: алгоритм должен научиться распознавать характерные последовательности сигналов, издаваемых афалинами, и выстроить связь между ними.
В 2016 году исследователи Карадагского природного заповедника записали и проанализировали сигналы двух афалин. Специально разработанная технология позволила различить «голоса» дельфинов. Ученые предположили, что афалины способны составлять «слова» из отдельных фонем и объединять их в «предложения» до пяти «слов». По словам исследователей, создание автоматизированных систем анализа языка дельфинов поможет узнать значительно больше о системе коммуникации животных.
Звуки дельфинов, записанные в Карадагском заповеднике. I — сигналы самца Яши, II — сигналы самки Яны. Журнал St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics
naked-science.ru
Российские ученые обнаружили останки доселе неизвестных древних млекопитающих
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета в ходе совместной экспедиции с коллегами из Томского государственного университета нашли новых млекопитающих из группы многобугорчатых – древних животных, похожих на современных грызунов, рассказывает РИА Новости.
Новая «крыса-хомяк», а на самом деле абсолютно не крыса, не хомяк и даже не их родственник, а никому не известный зверь получил название Байдабатыр. Судя по всему, был он абсолютно безобидным грызуном, который ел «одну лишь травку». Поэтому пока Байдабатыр претендует на прародителей всех растительноядных млекопитающих.
Почему Байдабатыр? Дело в том, что плыть до места раскопок, где был найден зуб древнего млекопитающего (а на самом деле даже не зуб, а зубик, — ведь он всего 2 мм в длину), надо было на байдарке.
И добраться по-другому до местонахождения у реки Кемчуг было нельзя. Вот вам и первая часть имени Байдабатыра. Ну, а вторая часть – понятна. Выжить, когда вокруг земля дрожит от топота четырехметровых динозавров, мог только настоящий богатырь! Тем более, есть традиция у палеонтологов называть новые виды этой группы млекопитающих монгольским словом «баатар» (в переводе – «богатырь»), ведь первых многобугорчатых подробно описали, найдя их именно на территории Монголии. Исследователи заменили «баатар» на аналогичное тюркское слово «батыр» и дали название новому роду. Научная статья опубликована в журнале «Journal of Vertebrate Paleontology».
В исследовании приняли участие заведующий лабораторией териологии Зоологического института Александр Аверьянов, академик РАН, врио директора Палеонтологического института им. А. А. Борисяка Алексей Лопатин, доцент ТГУ Степан Иванцов, доцент СПбГУ Павел Скучас, а также выпускник и студентка СПбГУ Иван Кузьмин и Елизавета Бойцова.
Рассказывает специалист по мезозойским позвоночным, кандидат биологических наук, доцент СПбГУ Павел Скучас:
«Мы открыли очень примитивного представителя своей группы: он должен был жить в юрском периоде (более 145 миллионов лет назад), а обнаружили его в отложениях начала мелового периода (от 100 до 125 миллионов лет). Этого древнего аналога современных грызунов можно назвать «живым» ископаемым своего времени. Находка подтвердила, что в Западной Сибири на протяжении 40 миллионов лет продолжался грандиозный эволюционный застой, когда видовой состав млекопитающих и амфибий практически не менялся».
Как же байдабатыры защищались от своих врагов? Ведь быть мелким растительноядным млекопитающим опасно во все времена! Есть у ученых ответ и на этот вопрос. Все дело в ядовитых шпорах на задних лапах. Они сохранились в современной фауне у утконосов и ехидн. А в старые времена носить такие ядовитые шпоры было модно и у других млекопитающих. Как считают исследователи, ядовитые шпоры — это, возможно, изначальная черта всех млекопитающих, которой мы с вами лишились за ненадобностью, нарастив мозг. Ведь теперь, с таким большим мозгом, мы можем создать яд практически из чего угодно.
scientificrussia.ru
У нас героем становится любой!
Все мы если не смотрели и читали, то хотя бы слышали о комиксах. Наверняка многим тоже хотелось уметь то, чего не могут другие: знать чужие мысли, поднимать предметы одним усилием воли или открыть учебник в ночь перед экзаменом и запомнить его за один раз. Однако среди нас действительно существуют люди с суперспособностями.
Суперспособности-заболевания
Есть официально задокументированные случаи, когда в критических ситуациях люди проявляют огромную силу. Однажды фермер пытался выкорчевать пень в саду, грязный сапог соскользнул с педали сцепления, и мужчина перевернулся вместе с трактором. Его дочери-подростки смогли приподнять машину, которая по меньшей мере весит тонну, чтобы у их папы была возможность дышать. Это произошло именно в критической ситуации и объясняется мощным выбросом адреналина, сбивающего границы, которые в норме удерживают наши мышцы от работы на все 100 %. Тем не менее, существуют люди, обладающие суперсилой просто потому, что их мышцы в два раза больше, чем у обычного человека.
— Если в белке под названием миостатин произойдут две точечные мутации, то может появиться так называемый ленивый миостатин, который плохо выполняет свои функции, — поясняет студентка факультета психологии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова Полина Кривых. — Обычно это белок-тормоз: когда мышцы бесконтрольно растут, он в какой-то момент приходит и говорит: «Стоп!» Ленивый миостатин свою функцию выполняет плохо, поэтому с ним мышцы вырастают в два раза больше, и такие люди в 2—3 раза сильнее, чем мы с вами.
Кажется, что это очень здорово: человек, который не занимался в зале, выглядит как атлет. Правда, у такой суперсособности есть свои ограничения. Дело в том, что мышцы крепятся к костям с помощью сухожилий, поэтому если идет значительно больший, чем было изначально задумано природой, рост, то при сильном сокращении от такого напора может порваться сухожилие или даже сломаться кость. Так что люди с миостатиновой гипертрофией вынуждены осторожно заниматься спортом: одно неловкое движение способно обернуться травмой.
— Наверняка каждый в детстве желал обладать какой-то суперспособностью? — интересуется исследовательница. — Самый частый ответ, когда парни говорят, что хотят читать мысли своей девушки. Поэтому телепатия — это, наверное, та самая суперсила, которую они мечтали бы иметь.
Что же предполагает подобная способность? Прежде всего, «телепаты» должны уметь читать мысли, а это напоминает слуховые галлюцинации: по сути, мысли других слышатся как голоса у «телепатов» в голове. Кроме того, такие «супергерои» якобы могут управлять человеком и его действиями. В психологии подобные симптомы указывают на конкретное заболевание — шизофрению. И даже если предположить, что «телепат» на самом деле говорит правду, то возникает новая проблема. Благодаря Зигмунду Фрейду известно: наша психика состоит из сознательного и бессознательного. Между этими частями есть граница, из-за которой огромное количество мыслей не переходят из бессознательного в сознательное, потому что их удерживают специальные защитные механизмы.
— Можно вспомнить такой пример как вытеснение, — рассказывает Полина Кривых. — Если вы не хотите думать о какой-то неприятной ситуации, доставляющей вам дискомфорт, то стараетесь выбросить ее из головы любыми способами. Другой вариант защитного механизма — регрессия: когда вместо того, чтобы адекватно и по-взрослому реагировать на происходящее, человек скатывается к детским реакциям, и говорит: «Я не хочу ничего делать, а лучше полежу, и всё решится само». Подобные механизмы нам просто необходимы: в противном случае мы бы могли узнать все наши сокровенные помыслы и сойти с ума. Так что на «телепата» свалятся как сознательные, так и бессознательные мысли, поэтому даже если он изначально был нормальным, то в итоге потеряет рассудок.
При этом у нашего мозга всё же есть масса возможностей и способностей: он невероятно пластичен, и если вдруг его участки по каким-то причинам не задействованы, то организм старается нагрузить их дополнительной работой. Так, в США жил мальчик по имени Бен Андервуд, который ничего не видел. Однако он мог кататься на роликах и играть в баскетбол, что удавалось ему благодаря эхолокации — способу получать информацию о том или ином объекте, используя эхо. Таким приемом пользуются и некоторые животные — летучие мыши и дельфины.
— За восприятие визуальной информации отвечает зрительная кора мозга, — поясняет Полина Кривых, — но поскольку человек ничего не видит, кора бездействует и переключается на обработку звуковых сигналов, делая это чрезвычайно качественно. При ходьбе Бен постоянно цокал языком, таким образом определяя, какие предметы расположены вокруг него в пространстве. Его мозг использовал огромные незадействованные ресурсы, способные обрабатывать информацию и формировать воображаемую 3D-карту мира.
Еще одна необычная способность — нечувствительность к боли или врожденная анальгезия —появляется из-за мутации гена SCN9A, который отвечает за формирование митральных клеток ноцицепторов, реагирующих на боль. Если в каналах, проводящих натрий, происходит мутация, они перестают работать, а клетка не может активироваться и передать болевой сигнал. При этом тактильные ощущения у людей сохраняются: при касании острого и закругленного конца булавки они заметят разницу, но не почувствуют боли.
— Врачи называют такой диагноз проклятьем, потому что боль — важный эволюционный признак, — поясняет Полина Кривых. — Это внутренний сигнал, и его задача — показать, что в организме не так. Детям с врожденной анальгезией очень сложно не навредить самим себе. Например, если они хотят вытащить сосиску из кастрюли, то просто засовывают руку в кипящую воду, потому что не понимают, к чему это приведет. А когда ребенок сломает руку или ногу, то замечают это только родители, причем далеко не сразу — он ведь не жалуется.
Суперспособности, которые мы заслужили
— Вообще, есть такие суперспособности, которые мы все когда-нибудь достигнем с помощью науки, — говорит исследовательница. — Прежде всего это идеальная, или эйдетическая память. Такая была у мнемониста по имени Соломон Шерешевский: вы могли спросить его, что он делал 1 января три года назад, и он бы рассказал, какой у него был завтрак. Он запоминал абсолютно любые списки слов или цифр и рассказывал, как можно улучшить свою память.
Существует так называемая мнемотехника — специальные приемы, позволяющие лучше «укомплектовать» необходимую информацию. Один из них заключается в том, чтобы «расставить» слова или образы предметов, которые нужно запомнить, на очень знакомом отрезке пути — например, по дороге на работу. Так, один раз Шерешевский забыл какое-то слово, и оказалось, что он шел по Тверской, «поставил» предмет, обозначавший это слово, в очень темный угол и не заметил. Подобные каждодневные тренировки улучшают память: есть специальные сайты, где предлагают определенный набор упражнений.
— В мозгу выделен очень четкий участок, который отвечает за память — гиппокамп, — добавляет Полина Кривых. — Узнать об этом помогла довольно грустная клиническая история. Пациент Генри Молисон болел эпилепсией, а очаг возбуждения, вызывавший у него постоянные припадки, находился именно в гиппокампе. Врачи решили его вырезать, но неожиданным побочным эффектом стал тот факт, что после операции Молисон оказался неспособен запомнить решительно ничего. Каждый раз он заново знакомился со своим доктором и не понимал, что с ним происходило 5 минут назад, поэтому в какой-то момент начал вести для себя дневник с отметками времени.
При этом у Молисона остались воспоминания обо всем происходившем в его жизни до операции: родителях, детстве, школьных и университетских годах. Современная наука объясняет это тем, что переход из кратковременной в долговременную память осуществляется именно под контролем гиппокампа. Даже если Молисон был способен запомнить происходящее за 3—5 минуты, то как только воспоминание должно было перейти в долговременную память, оно сразу исчезало.
На самом деле, вполне возможно заставить человека забыть о чем-то или имплантировать ему ложные воспоминания — как это показано в фильме «Люди в черном». Так, существуют ранние и поздние гены памяти, с которых считываются специальные белки, отвечающие за переход из кратковременных в долговременные воспоминания. Если ввести ингибиторы (вещества, подавляющие или задерживающие течение физиологических и физико-химических процессов) ранних белков памяти, то они не смогут активировать белки памяти поздней.
— Такие эксперименты проводились на мышах, — добавляет Полина Кривых. — Им давали горькую невкусную бусинку, и они не хотели ее трогать. Потом животным вводили ингибитор, и буквально через полчаса грызуны снова начинали играть с бусинкой, хотя она была такой же противной.
Когнитивный психолог из США Элизабет Лофтус прославилась своими опытами, где ей удалось с 70%-ным успехом имплантировать людям ложные воспоминания. Во время стандартного эксперимента людям 20—25 лет родители рассказали, как в детстве, лет в 5, они якобы потерялись в супермаркете. Недели через две исследовательница спрашивала, помнят ли испытуемые эту историю, и 75% ответили, что да, хотя на самом деле такого в их жизни не было. Более того, они добавили в эти истории подробностей, чтобы сделать их красочнее и правдоподобнее: например, один из испытуемых «вспомнил», как подошел к полицейскому и попросил отвести себя к маме. В целом, у всех есть имплантированные воспоминания, в основном относящиеся к детству, и довольно просто понять, какие из них истинные, а какие ложные.
— Попробуйте вспомнить какое-то событие из детства примерно лет до четырех, которое вы хотели бы проверить, — предлагает Полина Кривых. — Нужно прикрыть глаза и попробовать «проиграть» его у себя в голове как мультфильм. Если вы смотрели происходящее от первого лица, то это ваше настоящее воспоминание, а если от третьего — имплантированное.
Другая суперспособность, которая у всех нас когда-нибудь может появиться — регенерация. В мире существует два самых быстро регенерирующих животных — земноводное под названием аксолотль и рыба зебра-фиш (или Danio rerio). Если отрезать аксолотлю лапку, то буквально за неделю новая, неотличимая от предыдущей, отрастет заново. С Danio rerio происходит то же самое: плавник восстановится за 3—4 дня. У этих животных, как, впрочем, и у людей, при регенерации действуют одни и те же молекулярные механизмы. Так что если подробно разобрать взаимодействие молекул друг с другом, то однажды можно будет сделать инъекцию регенерирующей сыворотки в любой больнице.
— Еще одна способность, которая у нас возможно будет — телекинез: способность двигать предметы силой мысли, — добавляет Полина Кривых. — Однако никто не говорил о том, что для этого не нужна какая-то помощь! Если вживить в кору мозга специальные электроды, обрабатывающие сигналы и посылающие их на механическую руку через специальный компьютер, то даже полностью парализованный человек после определенного этапа тренировок научится ей управлять и принесет себе бутылку воды.
Уже сейчас на рынке продаются приборы, работающие благодаря воздействующим на мозг электродам. Одно из таких устройств отвечает за контроль эмоций: оно крепится в районе лобных долей (стимулируя мозг с помощью слабого магнитного поля) и связано со специальным приложением на телефоне, где можно выбрать нужный режим: например, «Медитация», «Спокойный отдых» или «Забыть о проблемах». Второй прибор является российской разработкой и отвечает за супервнимание: провода от него уходят в специальную коробочку с тремя кнопками — выбор воздействия в течение 10, 20 и 30 минут. О нем уже оставлено множество положительных отзывов, но в инструкции запрещается использование более получаса в день — эта технология появилась около 5 лет назад, и если сейчас не видны вредные последствия, это не значит, что они не проявятся в будущем.
— В прошлом веке основными направлениями были физика и освоение космоса, а все исследователи интересовались научной фантастикой, пытаясь воплотить ее в жизнь, — подытоживает Полина Кривых. — Возможно, в наш век ученые из разных областей знания читают комиксы и вдохновляются ими для того, чтобы сделать человека лучше и с помощью науки получить какие-то суперспособности.
www.sbras.info
«Сотня гусениц сжирает 92 мг полиэтилена за 12 часов»
Найдены гусеницы, активно пожирающие полиэтилен
Cesar Hernandez/CSIC
Ученые обнаружили гусениц, способных питаться пластиком. Разлагать полиэтилен — один из самых прочных и широко применяемых в быту пластиков — могут давно известные животные, которые часто используются как наживка для рыбы.
Речь идет о личинках большой восковой моли (Galleria mellonella), которая является врагом пчеловодов по всей Европе.
В дикой природе эти личинки живут как паразиты, в колониях пчел. Моль откладывает свои яйца внутри ульев, где личинки вылупляются и начинают расти, питаясь пчелиным воском. Случайное открытие было сделано, когда одна из исследовательниц, Федерика Берточини, любитель-пчеловод, занималась удалением паразитов из сот своих ульев. Берточини временно положила извлеченных гусениц в обычный пакет для мусора и через какое-то время обнаружила, что личинок нет. «Я вернулась в комнату, где оставила гусениц, и обнаружила, что они были повсюду. Они вышли из пакета, несмотря на то, что он был закрыт», — рассказала она.
Берточини, научный сотрудник Испанского института биомедицины и биотехнологий, заинтересовалась феноменом и провела вместе с биохимиками из Кембриджа научный эксперимент. Были взяты около сотни личинок, которые поместили в обыкновенный пластиковый пакет, купленный в британском магазине, и стали ждать появления дырок.
«Сотня гусениц сжирает 92 мг полиэтилена за 12 часов, что очень неплохо», — выяснила Берточини.
По словам ученых, это весьма высокий показатель по сравнению с успехами других животных, которые также обнаружили способность к переработке пластика. Так, к примеру, в прошлом году была обнаружена бактерия Ideonella sakaiensis, способная перерабатывать его со скоростью всего 0,13 мг в день c одного квадратного сантиметра.
Полиэтилен широко применяется в упаковочных материалах, на него приходится до 40% потребности в пластике по всей Европе. При этом 38% пластика выбрасывается на свалки. В масштабах всей планеты люди используют около триллиона пластиковых пакетов ежегодно.
Одним из его отрицательных свойств является плохая способность к распаду, поэтому, даже будучи измельченным, он представляет большую угрозу для различных экосистем. К примеру, полиэтилен низкой плотности, который используется в бытовых пакетах, разлагается около ста лет. Более плотные виды — до 400 лет. В среднем ежегодно один человек использует более 230 пластиковых пакетов, а в мире выбрасывается более 100 тыс. тонн полиэтиленового мусора.
«Пластик — это глобальная проблема. Сейчас он может быть найден везде — в том числе в реках и океане. Особенно устойчив полиэтилен, он с большим трудом распадается в природных условиях», — пояснили авторы работы.
По словам ученых, пчелиный воск, которыми питаются гусеницы, состоит из липидов, которые входят в состав живых клеток, таких как жиры, и некоторых гормонов. И хотя биоразложение гусеницами полиэтилена требует дальнейшего изучения, авторы уверены, что переваривание воска и пластика включает разрушение в организме насекомых одних и тех же химических связей. «Воск — это полимер, своего рода «натуральный пластик», его химическая структура не так уж отличается от полиэтилена», — пояснила Берточини.
Проведенный спектроскопический анализ показал, что гусеницы расщепляют полиэтилен на этиленгликоль. Ученые выяснили, что даже кокон, который образует на определенном этапе гусеница, способен разлагать полиэтилен, контактируя с ним.
«Если за этот процесс отвечает всего один энзим, его масштабирование с использованием биотехнологических методов должно быть реальным», — считает Паоло Бомбелли, автор работы, опубликованной в журнале Current Biology. — Это открытие может оказаться важным инструментом для решения проблемы полиэтиленового пластика на свалках и в океане».
Инженеры показали, как делать кирпичи на Марсе
Пластинка из «марсианского» грунта. Фото: Jacobs School of Engineering / UC San Diego
Американские инженеры сделали из материала, похожего по своим свойствам на марсианский грунт, небольшие блоки – для этого не потребовались вода и какие-то дополнительные ингредиенты или печи для обжига.
Юй Цяо из Университета штата Калифорния в Сан-Диего и его коллеги научились делать блоки из «симулятора» марсианского грунта Mars-1a — смеси земных вулканических пород, созданной на основе данных НАСА о составе реального марсианского грунта. Для этого им не потребовалось ни нагревать материал, ни смешивать его с чем-то еще: оказалось, что достаточно плотные и по прочности не уступающие армированному бетону блоки можно делать, просто спрессовывая его под достаточно высоким давлением.
«Люди, которые отправятся на Марс, будут невероятно смелыми, они будут пионерами. А я почту за честь сделать для них кирпичи», — сказал Цяо, чьи слова приводит пресс-служба университета.
Авторы исследования считают, что их кирпичи «связывают» частицы оксида железа, которые придают реальному марсианскому грунту его красноватый оттенок. Пока инженерам удалось получить диски толщиной примерно в один дюйм (2,54 сантиметра), которые можно нарезать в форме кирпичей, в дальнейших исследованиях они планируют попробовать получить блоки большего размера. Кроме того, по их мнению, эту технологию можно будет использовать для «печати» стен и блоков 3D-принтерами.
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Еще в условиях, близких к марсианским, ученым удалось вырастить картофель, а на «марсианском» грунте — вполне съедобные редис, горох, рожь и помидоры.
chrdk.ru
Обзор подготовила Людмила Фрадкова, кандидат биологических наук