Отравленные стрелы, сон медуз и вымершие гиганты прототакситы: новости науки
Зачем мы спим
Наука уже предложила немало ответов, но они, как правило, подходят для существ с мозгом, а между тем «безмозглые» тоже спят.
Сон — опасное состояние. Он делает вас уязвимым для хищников, отнимает время, которое можно было бы потратить на добывание ресурсов, спаривание или уход за потомством. Но все животные с нервной системой всe равно спят, а значит, сон должен выполнять какую-то фундаментальную биологическую функцию.
Уже выходили исследования, показавшие, что спят даже животные, не обладающие мозгом, — например, брюхоногие моллюски. Внешние признаки сна находили даже у медуз, обладающих простейшей нервной системой без всякого центра, а ведь медузы гораздо древнее большинства животных, им больше 600 млн лет. Получается, сон — состояние очень древнее, старше мозга.
«Есть убедительные доказательства того, что сон возник вместе с нейронами, — говорит нейробиолог из Стэнфорда Рави Нат, в 2017 году обнаруживший у медуз сноподобное состояние. — Вероятно, существует основная функция сна, но каждый вид также адаптировал сон к своим собственным потребностям».
Новое исследование впервые подробно описывает режим сна медуз и актиний (тоже древних существ без мозга, из класса коралловых полипов). Медуза с красивым именем кассиопея андромеда спит, как и мы, примерно восемь часов в сутки, в основном ночью, но немного и в полдень. Актиния Nematostella vectensis тоже спит около трети суток.
А теперь о главном. В экспериментах на обоих видах неизменно обнаруживалось, что повреждение ДНК в нейронах увеличивалось во время бодрствования и уменьшалось во время сна. А когда исследователи вызывали повреждение ДНК с помощью ультрафиолетового излучения, медузы с актиниями реагировали увеличением продолжительности сна. Исследователи пришли к выводу, что во время бодрствования повреждение ДНК происходит быстрее, чем его восстановление, а сон — специальный период для восстановления ДНК. Получается, это и есть та самая основная функция сна.
Супероружие древних
В Южной Африке обнаружили следы растительных токсинов на наконечниках стрел возрастом 60 000 лет. Древнейшим найденным до сих пор отравленным стрелам было меньше 7000 лет, а теперь время появления этого супероружия сдвинулось в глубокий палеолит. Примерно таким считается возраст и древнейших найденных наконечников стрел — 60 000-70 000 лет.
То есть, когда появились луки со стрелами, появились и отравленные стрелы — а значит, люди палеолита уже тогда были грозными охотниками. Но это охотничье оружие не разит наповал, а наносит небольшую ранку, через которую яд попадает в кровь. Животное убегает, но крошечный наконечник остается под кожей, продолжая выделять яд, а охотник идет за жертвой.
В состав древнейшего из ядов входят два алкалоида — буфанидрин и эпибуфанизин. Их вероятный источник — «ядовитая бушменская луковица» Boophone disticha. Эти луковицы выделяют густую жидкость, которая, подсыхая на солнце, превращается в яд, смертельный для мелких животных даже в небольшой дозе, хватит одной стрелы.
В нынешних общинах народа сан (тех самых бушменов) это растение используют и как яд, и как лекарство. Удивительно все же, как мало изменилась там жизнь за 60 000 лет. Ведь мы привыкли рассматривать развитие общества и технологий как норму, а оно происходит не всегда, для этого нужны какие-то особые условия.
Вымершие гиганты из неведомого царства
Существа, которые считались гигантскими грибами, оказались представителями неизвестной вымершей формы жизни, свидетельствуют результаты нового исследования.
В самом начале заселения суши, больше 400 млн лет назад, в теплом и влажном раннем девоне, доминантой пейзажа были гигантские колонны, до 8 метров в высоту и до одного метра в диаметре. Эти гладкие столбы без ветвей, листьев и корней, видимо, крепились к земле с помощью простого луковичного основания. А под ними жались к земле первые растения, еще лишенные сосудов, между теплых луж ползали гигантские многоножки и членистоногие. Судя по многочисленным отверстиям в окаменелых стволах, древние членистоногие не только питались ими, но и жили в прогрызенных дуплах. Этот пейзаж с прототакситами господствовал на суше долго — 50 млн лет. А потом они исчезли: то ли не выдержали конкуренции с сосудистыми растениями, для которых сами и сформировали почву, то ли их просто съели.
Предполагали, что прототакситы — это, скорее всего, грибы, потому что их тела тоже состояли из трубчатых волокон, подобных гифам. Но спороносных органов на стволах прототакситов не нашли, и вопрос о том, к какому царству жизни отнести прототакситы, оставался предметом споров.
В новом исследовании изучали образец вида Prototaxites taiti, найденный в кремнистых отложениях в Шотландии. Благодаря горячим минеральным источникам, протекавшим здесь сотни миллионов лет назад, ткани живых существ окаменели с детализацией вплоть до отдельных клеток. Внутрь окаменелости заглянули с помощью с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и создали трехмерную реконструкцию образца. А спектроскопия прояснила его химический состав.
Оказалось, что прототаксит обладал гораздо более сложной внутренней структурой, чем грибы, сплетенные из однотипных гифов. Он состоял из трех типов трубок разной толщины и плотных узлов в местах их ветвления и соединения. Химический состав образцов сильно отличается от состава всех известных живых организмов. Например, в нем не было хитина, образующего стенки у клеток грибов (в окаменелых грибах из того же местонахождения хитин нашли).
Исследователи пришли к выводу, что прототакситы были еще одной неизвестной ветвью многоклеточных существ, наряду с животными, растениями и грибами. Они питались готовой органикой, видимо из почвы, каким-то своим собственным способом. Вся их физиология была иной, они нашли массу собственных рецептов для адаптации — но исчезли, не передав их другим формам жизни.
Носорог из желудка волчонка
Геном шерстистого носорога получили из куска мороженого мяса, извлеченного из желудка найденного в сибирской мерзлоте волка.
В 2011 году охотники за бивнями обнаружили двух мумифицированных волчат, пролежавших в мерзлоте около 14 000 лет недалеко от сибирской деревни Тумат. Брат и сестра были погребены во льду, вероятно в результате обрушения логова или оползня. В их желудках обнаружили немало разного — птичьи перья, кусочки растительной пищи и даже части навозного жука. Но самой существенной частью их последней трапезы были куски сероватого мяса, покрытые прядями золотистой шерсти. По словам исследователей, мясо выглядело так, словно его только-только проглотили.
Это первый случай, когда ученые получили полный геном животного ледникового периода из содержимого желудка другого животного. Исследователи сравнили его с геномами двух более древних экземпляров носорогов, обитавших в Сибири 49 000 и 18 000 лет назад. Сравнение показало, что популяция сибирских носорогов была стабильной, не демонстрировала признаков инбридинга и вымирать не собиралась. А между тем до вымирания оставалось лишь несколько сотен лет: шерстистые носороги исчезли 14 000 лет назад, когда в Сибири произошло сильное потепление. О точной причине вымирания до сих пор спорят, но ясно, что популяция таких огромных животных уязвима уже из-за своей немногочисленности.
Получается, пищеварительные тракты — еще один вид «генетических архивов», за которыми охотятся палеогенетики. Есть, кстати, архивы и поэкзотичнее — в 2023 году другие исследователи извлекли генетические данные шерстистого носорога из окаменевших экскрементов пещерных гиен.
Нейросети уже делают открытия в математике
Современные большие языковые модели показывают очень высокие результаты в школьной математике на хорошо формализованных олимпиадных задачах и намного более скромные и нестабильные успехи на открытых исследовательских задачах. Но вопрос, смогут ли нейросети делать настоящие математические открытия, волнует многих математиков.
В начале января один из самых выдающихся математиков современности, лауреат Филдсовской премии Теренс Тао подтвердил, что GPT-5.2 pro в паре со специализированной математической языковой моделью решили задачу Эрдeша №397.
Венгерский математик Пал Эрдeш, опубликовавший больше научных работ, чем кто-либо другой в истории царицы наук (более 1400), оставил больше тысячи головоломок после своей смерти в 1996 году. В задаче №397 задается вопрос, существует ли бесконечно много решений для конкретного уравнения, включающего центральные биномиальные коэффициенты. GPT-5.2 сгенерировал доказательство, математическая LLM «Аристотель» формализовала его на верифицируемом языке, исправила ошибки и проверила истинность получившегося решения, а теперь и Теренс Тао принял это доказательство.
Заявляют также о решении GPT-5.2 нескольких других задач Эрдеша (№728 и 729), но с ними нет полной ясности по поводу отсутствия аналогичных человеческих решений в Сети. Неужели мы и правда приближаемся к эпохе, когда нейросети перейдут от сопоставления шаблонов к настоящей логике и доказательствам? Тао подчеркивает, что это самые простые задачи из списка Эрдеша, «низко висящий плод», а не глубокие новаторские прорывы. Задача №397 была переформулирована всего несколько месяцев назад, и математики просто не успели за нее как следует взяться.
Но не прошло и нескольких дней после появления этой новости, как вышла похожая новость про математические успехи Gemini. Компания Google, конкурирующая с OpenAI за господство в мире будущего, не смогла остаться в стороне. Gemini (точнее, ее особая математическая версия для внутреннего употребления) помогла математикам доказать теорему в алгебраической геометрии.
Профессор Рави Вакил из Стэнфорда, президент Американского математического общества, рассказывает в своих социальных сетях, что ученые интегрировали Gemini на различных этапах проекта, чтобы на практике проверить его эффективность. Во многих случаях он оказался полезен. На решающем этапе их исследования, по словам профессора, они попросили Gemini проверить результат, который, как они ожидали, был истинным.
«Обычно для различения достоверных выводов от ошибок, сделанных моделью, требуется очень существенный контроль человека, но это конкретное доказательство оказалось строгим, правильным и элегантным. Ясность изложения выявила скрытую структуру, которую мы ранее не предвидели. Эта структура указывала на справедливость результата в гораздо более общем контексте! Аргументация Gemini не была простым переупаковыванием существующих доказательств; это было такое прозрение, которым я бы гордился и сам. Возможно, я и пришел бы к нему самостоятельно — не могу утверждать с уверенностью. Мой главный вывод заключается в том, что значимый математический прогресс возник благодаря подлинной синергии между человеческой изобретательностью и вкладом Gemini», — комментирует результаты Рави Вакил.