Новости науки: обитатели бездны, происхождение картофеля и бурное прошлое Цереры
Картошка — дочь помидоров
Картофель — третья по значимости сельскохозяйственная культура в мире. Вместе с пшеницей, рисом и кукурузой он дает 80% потребления калорий человеком. Но происхождение картофеля долго было загадкой для ученых. Его дикорастущие родственники внешне очень похожи на картофельную ботву, но не имеют клубней, то есть искусственный отбор самых крупных клубней тут бы не помог.
Чтобы разгадать тайну происхождения картофеля, в новом исследовании ученые проанализировали геном 450 сортов и видов возделываемого картофеля и 56 видов дикого. И выяснили, что все эти геномы являются смесью генов бесклубневых родственников картофеля и помидоров. Иными словами, картофель возник в результате естественной гибридизации между ними около 9 млн лет назад. У картофеля и томата был общий предок примерно 14 млн лет назад (не случайно на ботве картофеля и сейчас появляются мелкие плоды, похожие на помидорчики, только ядовитые). После того как эволюционные пути растений разошлись, они еще несколько миллионов лет оставались генетически совместимыми — и около 9 млн лет назад произошло скрещивание, давшее начало линии современного клубневого картофеля.
Это эволюционное нововведение совпало с быстрым подъемом Анд, который многие растения не пережили. Но картофель, благодаря клубням, способным накапливать питательные вещества, смог быстро адаптироваться к меняющимся условиям и выдержать холод гор и великую сушь под ними. Кроме того, клубни дают возможность размножаться без семян и опыления — новые растения просто прорастают из почек на клубне. Эта особенность позволила картофелю занимать разнообразные экологические ниши еще до того, как он приручил людей.
«Наши результаты показывают, как гибридизация между видами может дать толчок развитию новых признаков, что способствует появлению еще большего количества видов», — говорят исследователи.
Обитателям бездны солнце не нужно
В Марианской впадине и по соседству (на дне Курило-Камчатского желоба и в западной части Алеутского желоба) китайский подводный аппарат с учеными обнаружил самую глубоководную колонию животных из известных. Она огромна — охватывает расстояние 2500 км на глубинах от 5800 до 9533 м. И очень разнообразна: даже в самой глубокой ее части, в Марианской впадине на глубине почти 10 км, обнаружены тысячи многощетинковых червей, живущих в известковых трубках, и двустворчатых моллюсков. Еще там водятся ракообразные, свободно плавающие морские черви, морские огурцы, пернатые морские лилии и другие беспозвоночные.
Их жизнь проходит в полной тьме и основана исключительно на хемосинтезе. Вместо солнца источником энергии этой экосистемы служит метан, просачивающийся через трещины в морском дне, сформированном осадками. Этот метан производится микробиологическим путем из отложенного органического вещества, на что указывает изотопный анализ. Метаном и сероводородом питаются другие микробы, которыми питаются более крупные существа.
В прошлом году исследователи совершили 23 погружения в эти желоба, которые непрерывной дугой тянутся по западной части Тихого океана, образуя самую глубокую подводную долину Земли. Долина создана тектоническими взаимодействиями между литосферными плитами, которые на этой линии встречаются, порождая землетрясения и вулканическую активность в регионе.
Исследователи считают, что такие экосистемы, основанные на хемосинтезе, могут быть намного более распространены, чем предполагалось ранее. Дно океанов еще в очень значительной степени не исследовано, и там может процветать гораздо больше жизни, чем нам кажется, ведь эти просторы огромны по сравнению с сушей. Возможно, и в покрытых льдом инопланетных океанах, например на Европе или Энцеладе, процветают подобные, основанные на хемосинтезе сообщества.
Неандертальская стрела
Наши предки в чем-то превосходили остальные популяции древних людей, раз выжили только они, либо им просто повезло. Одним из главных свидетельств превосходства сапиенсов над неандертальцами было супероружие: подобно европейцам, прибывшим в Америку на кораблях с пушками, конкистадоры палеолита открывали Европу, вооружившись луками. Так, останкам древнейшего сапиенса в Европе, найденным во французской пещере Мандрин, 54 000 лет, а рядом — наконечники стрел.
А сейчас в Узбекистане на стоянке охотников в гроте Оби-Рахмат в слое возрастом целых 80 000 лет среди других метательных орудий нашли мелкие острия, которые, по утверждению исследователей, годятся только на то, чтобы быть наконечниками стрел. Назначение этих орудий устанавливали методами трасологии — анализа следов изготовления и использования предметов. По словам ведущего научного сотрудника Института археологии и этнографии СО РАН Лидии Зоткиной, «на предметах из Оби-Рахмата оказались следы износа, типичные для метательных орудий. Форма артефактов и предполагаемые размеры древков указывают на то, что они использовались в качестве наконечников стрел».
Получается, у неандертальцев тоже были луки и стрелы? По крайней мере, у узбекских. Возможно даже, они и изобрели стрельбу из лука, ведь древнейшим стрелам сапиенсов не больше 60 000–70 000 лет. Но почему тогда европейские неандертальцы не переняли эту технологию? Даже под угрозой конкуренции с вооруженными луками сапиенсами. Впрочем, кости, найденные рядом с наконечниками в гроте Оби-Рахмат, нельзя однозначно отнести к неандертальцам. Зубы по морфологии ближе к неандертальским, но череп имеет мозаичное строение и демонстрирует ряд черт, характерных для Homo sapiens. Возможно, это очередной пример гибридов сапиенсов и неандертальцев, которых в последние годы обнаруживается все больше. Окончательные выводы, впрочем, сможет дать только генетический анализ.
Возможна ли жизнь внутри астероида
Церера, ближайшая к Солнцу карликовая планета, насчитывает всего 1000 км в диаметре, но и их хватает, чтобы быть крупнейшим телом в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Новое исследование НАСА показало, что в глубине Цереры имелся долгоживущий источник энергии, который мог поддерживать пригодные для жизни условия.
Зонд Dawn еще в 2018 году собрал данные, показавшие, что яркие, отражающие свет области на поверхности Цереры в основном состоят из солей, оставшихся от жидкости, просачивающейся из-подо льда (судя по плотности, Церера на 20–30% состоит из водяного льда, а в центре, вероятно, каменное ядро). Анализ, проведенный в 2020 году, показал, что источником этой жидкости был огромный резервуар соленой воды под поверхностью. Кроме того, Dawn нашел на Церере простую органику — молекулы, содержащие углерод, основной строительный материал для живых клеток.
Вода и углерод — два важнейших ингредиента для сборки жизни. Новые данные выявили третий необходимый элемент: наличие долговременного источника химической энергии в далеком прошлом Цереры. Тепловые и химические модели, имитирующие изменение температуры и состава недр Цереры с течением времени, показали, что около 2,5 млрд лет назад подземный океан Цереры имел постоянный источник горячей воды, содержащей растворенные газы, поднимающиеся из метаморфизованных пород в каменном ядре. Тепло возникало в результате распада радиоактивных элементов в сердце Цереры во времена ее юности, для каменных планет это обычное явление.
«На Земле, в местах, где горячая вода из подземных глубин смешивается с океаном, проходят пиршества микробов, питающихся химической энергией», — говорит Сэм Курвилл, ведущий автор исследования. Сейчас Церера вряд ли пригодна для жизни — она намного холоднее, и ее подледный океан, вероятно, давно замерз. Период, когда Церера могла быть пригодной для жизни, был примерно 2,5–4 млрд лет назад, когда ее каменное ядро достигало пиковой температуры, а гидротермальные жидкости могли попадать в подледный океан Цереры.
Мы давно знаем о ледяных мирах, где под поверхностью скрываются океаны, разогреваемые приливными силами крупных планет — как у спутников Юпитера и Сатурна. Но Церера совсем другая: крошечная карликовая планета в поясе астероидов, где нет такого механизма подогрева. И всё же там, как показало исследование, могут возникать условия, пригодные для микробной жизни.
Этот результат меняет взгляд на все семейство «водяных миров» на окраинах Солнечной системы — их там огромное множество. Получается, что даже у нас в Солнечной системе на протяжении истории существовали десятки объектов, потенциально способных поддерживать жизнь. А в масштабах Галактики — триллионы «космических кастрюлек», где вечно подогревается первичный бульон.