Что находится внутри кварка, зачем глухим от рождения редактируют гены и какой толщины лед на Европе, — про главные апрельские новости науки и прогресса рассказывает научный журналист, ведущий Telegram-канала «Кот Шредингера» Андрей Константинов
Терапия из будущего
Появилась еще одна терапия, исправляющая поломки генов прямо внутри организма. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США одобрило первую генную терапию врожденной глухоты, вызванной поломкой гена отоферлина — белка, связанного с передачей слухового сигнала в мозг.
Препарат вводится прямо в улитку — спирально закрученный, заполненный жидкостью орган внутреннего уха, клетки которого преобразуют звуки в нервные импульсы, и дети, глухие с рождения, начинают нормально слышать. Это не массовое лекарство: в США в год рождается несколько десятков детей со сломанным геном отоферлина. Но важно, что на таких терапиях отрабатывается модель для массовой медицины будущего. Разработавшая терапию компания Regeneron планирует раздавать ее бесплатно, а взамен получит налоговые льготы.
Интересна и техническая сторона препарата. Обычно в генной терапии «доставщиком» нужного гена служит безвредный вирус — он проникает в клетки и встраивает туда нужный генетический код. Но ген отоферлина оказался слишком большим, чтобы поместиться в один вирусный контейнер. Ученые разделили ген на две части, упаковали каждую в отдельный вирус — и ввели оба одновременно. Попав в клетки улитки, две половины гена находят друг друга и самостоятельно собираются в единое целое. Это первый случай, когда такой подход применяется в одобренном препарате.
Что внутри кварка?
В современной научной картине мира кварки — это фундаментальные точечные частицы: базовые строительные блоки материи, неделимые и не состоящие из более мелких частиц. Но точно так же раньше думали и про протоны с нейтронами, а еще раньше — про атомы.
Вдруг кварк — тоже составная сущность? Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, решили проверить это предположение и не нашли признаков того, что кварки состоят из еще более мелких частиц.
В коллайдере сталкивают частицы. При столкновении двух пучков протонов внутри детектора CMS они распадаются на составляющие их кварки, которые превращаются в два струйных потока частиц. Физики проанализировали отклонения в угловом распределении этих частиц, которые могли бы указать на составную природу кварков. Но углы рассеяния дали такое распределение, как если бы кварк был точечной частицей.
Это не значит, что внутри кварка точно ничего нет. Ученые лишь установили ограничение на размеры возможных внутрикварковых структур: они не превышают 10⁻²⁰ м, иначе неоднородность кварка из-за наличия у него внутренней структуры стала бы заметна по отклонениям угла разлета частиц. Для того, чтобы заглянуть в еще более мелкий микромир, нужны столкновения с еще большей энергией.
Робомарафон в Пекине
В Пекине прошел полумарафон (21 км) с участием 12 000 людей и сотни роботов, которые без труда обогнали своих человеческих конкурентов.
Победил ярко-красный андроид «Молния» от Honor, он пробежал дистанцию за рекордные 50 минут и 26 секунд, сразу на семь минут быстрее, чем бегун Джейкоб Киплимо, установивший мировой рекорд полумарафона в марте. Этот рекорд говорит и про скорость развития робототехники: в прошлом году самый быстрый робот пробежал дистанцию более чем за 2 часа 40 минут, это в три раза дольше.
Около 40% андроидов передвигались автономно, остальными управляли дистанционно. Кстати, абсолютный рекорд по скорости бега среди андроидов тоже у китайского робота — Unitree H1 недавно разогнался до 36 км/ч. И тоже год назад он бегал в три раза медленнее.
Какой толщины лед на Европе
Данные миссии «Юнона» позволили получить новые сведения о толщине и подповерхностной структуре ледяной оболочки, покрывающей Европу — спутник Юпитера, обладающий гигантским подледным океаном.
Во время пролета «Юноны» мимо Европы 29 сентября 2022 года на расстоянии 360 км микроволновый радиометр космического зонда провел измерения, охватившие примерно половину поверхности спутника, поэтому собранные данные, скорее всего, верны для всей поверхности.
Ученые определили , что средняя толщина льда Европы — 29 километров. Протопить в нем ход и запустить в бездонный соленый океан Европы подводный аппарат будет крайне непростой технической задачей.
Кроме того, данные прибора дают новое представление о составе льда непосредственно под поверхностью Европы. Еще наблюдения космического аппарата «Галилео» показали обширные области разрушения льда на поверхности, поэтому предполагали, что ледяная оболочка может содержать подповерхностные трещины и разломы, — но насколько глубокие? Возможно, они переносят кислород и другие вещества между океаном и поверхностью спутника: поверхностный лед интенсивно разрушается под воздействием излучения и выделяет разные вещества, которые могут пригодиться для жизни.
Но радиометр показал, что трещины, поры и пустоты в ледяной поверхности Европы не очень глубокие. Они простираются на глубину не больше сотен метров. А значит, они вряд ли являются значимым путем для перемещения кислорода и других ценных веществ с поверхности Европы в ее соленый океан. Если в океане Европы есть жизнь, то связи с поверхностью спутника у нее очень слабые.
Гражданская война шимпанзе Нгого
Войны тысячелетиями формировали общества, но каков универсальный механизм их возникновения? Он восходит к обезьянам, показывает вышедшая в Science статья «Гражданская война у диких шимпанзе».
Полвека назад Джейн Гудолл впервые сообщила о расколе в сообществе шимпанзе в Танзании. Несколько взрослых самцов и самок и часть молодежи отделились, образовав новую группу. Между группами возникли враждебные отношения, многие были убиты в столкновениях с бывшими сородичами.
А в новом исследовании представлены гораздо более подробные данные о «войне обезьян», полученные в результате 30 лет полевых наблюдений, начавшихся в 1995 году, за шимпанзе Нгого в Уганде. Это очень (возможно, слишком) крупная для шимпанзе популяция, насчитывающая более 200 особей, начала разделяться на две пространственно и социально обособленные части.
Изменения не были резкими, шло постепенное ослабление связей вдоль новой линии, разделившей первоначальную группу. Понадобилось несколько лет, чтобы отношения между бывшими сородичами стали враждебными. В первые два десятилетия наблюдений группа была едина, хотя в ней постоянно возникали и исчезали мелкие подгруппы. Но исследователи выделили два больших кластера — «западный» и «центральный». Деление было условным: где-то треть обезьян переходила из одного кластера в другой каждый год, и множество межличностных связей объединяло особей из разных кластеров.
С чего началась вражда — неизвестно, да и так ли важно? 24 июня 2015 года самцы западной и центральной групп приблизились друг к другу в центре своей территории, но вместо того, чтобы воссоединиться типичным образом, западные шимпанзе убежали, а центральные преследовали их. Последовал шестинедельный период избегания.
То, что когда-то было центром общей территории, начало превращаться в границу. Пространственная сегрегация шла рука об руку с ослаблением связей — последнее потомство от самца и самки из разных групп, было зачато в марте 2015 года. В 2016 году самцы западных шимпанзе начали патрулирование границы с центральными, в ответ в 2017 году центральные тоже стали проводить патрулирование и рейды на запад. Тогда западные атаковали и серьезно ранили альфа-самца центральных (до 2014 года он был частью западной группы, его прекрасно знали). Патрулирование с обеих сторон усилилось, к 2018 году стало очевидным необратимое разделение.
После этого западные шимпанзе стали проникать на территорию центральных и совершать убийства (описаны семь таких коллективных нападений). А начиная с 2021 года убийства распространились на детенышей, описаны 14 случаев. Еще столько же подростков и взрослых исчезли по неизвестным причинам, их тела не нашли.
Какие факторы, кроме самой величины группы, повлияли на переход от мира к войне? Исследователи отмечают два: во-первых, разрушение социальных сетей из-за эпидемии респираторного заболевания, которое убило многих из тех, кто связывал группы. Во вторых, смену альфа-самца, которая, возможно, стала спусковым крючком раскола. Вскоре произошла та первая враждебная встреча, а потом он стал первой жертвой нападения западных.
Есть два типа теорий о причинах войн. Один предполагает, что война — результат работы культурных механизмов. На внутригрупповую сплоченность и враждебность к чужакам, нужную для войны, общество настраивают идеология, религия, национальная идентичность и т. п. Альтернативная теория предполагает, что для коллективного насилия никакой культуры не нужно, здесь правит старая добрая биология: достаточно раскола группы из-за межличностного конфликта или любой случайной причины.
Война не исключительно человеческое изобретение: «Темпы убийств значительно превышают показатели, оцененные для межгрупповой агрессии в небольших человеческих обществах, — пишут исследователи. — Наши результаты подтверждают гипотезу о том, что коллективное насилие возникает в результате разделения социальных сетей в отсутствие этнической принадлежности, религии или политических идеологий». К войне шимпанзе привело разделение и обособление и разрушение социальных связей.