Общая генетическая основа электрических органов у различных рыб обнаружена американскими учеными. Оказывается, в ходе эволюции одни и те же генные «инструменты» включались неоднократно для создания сходных органов у самых различных видов. Новое исследование на эту тему представлено в журнале Science.

Как минимум шесть раз в истории Земли у рыб возникали специальные электрические органы, позволяющие им ориентироваться, общаться друг с другом и защищаться от врагов с помощью разрядов тока. Однако эти виды рыб столь далеко отстоят друг от друга, что появление электрических органов со времен Дарвина считается классическим примером конвергентной эволюции — формирования комплекса сходных признаков у представителей неродственных групп. Американские ученые сравнили геном угря, а также РНК ткани трех других электрических рыб, и обнаружили общую генетическую основу их «шоковых» органов.

Известно более 300 видов рыб с электрическими органами — от всем известных скатов до экзотических амазонских электрических угрей(Electrophorus electricus), клетки которых генерируют разряды напряжением до 600 вольт. Геном последней и расшифровали исследователи. Угорь может похвастаться тремя электрическими органами: два предназначены для навигации и поиска добычи, а третий — для защиты от врагов и парализации добычи (мелких рыб). Для человека удар тока этого угря не смертелен, но очень болезнен.

Электрические органы состоят из множества пластинок-электроцитов — уплощённых мышечных клеток, между мембранами которых может генерироваться разность потенциалов. В организме электрического угря, например, имеется 70 столбиков по 6000 электроцитов в каждом. Эти клетки возникли, скорее всего, таким образом: сокращение любой мышцы создает слабое напряжение. Но 100 миллионов лет назад различные рыбы стали усиливать этот электрический потенциал. «Если лишить мышечную клетку возможности сокращаться и изменить соотношение белков в клеточной мембране, эти клетки начнут создавать мощный поток ионов, текущих сквозь мембраны. А укладывание электроцитов столбиком многократно увеличивает итоговое напряжение», — рассказывают авторы исследования Линдси Трэгер (Lindsay Traeger) и Майкл Сассмэн (Michael Sussman).

Ученые полностью расшифровали геном Electrophorus electricus. Кроме того, они секвенировали белки электроцитов и скелетных мышц двух родственников угря, гимнотообразных (Sternopygus macrurusan и Eigenmannia virescens) и двух других рыб: слонорыла (Brienomyrus brachyistius) иэлектрического сома (Malapterurus electricus), родом из Африки. Выяснилось, что у всех этих животных усилена экспрессия генов, отвечающих за прохождение тока по мышечным клеткам, и ослаблена — генов, управляющих преобразованием электрического стимула в сокращения мышц. Таким образом, исследователи утверждают, что в разные эпохи истории Земли различные виды рыб создавали свои электрические органы с помощью одного и того же генетического «инструментария».

Многие люди считают, что затмение Луны происходит гораздо чаще, чем Солнца. На самом деле всё как раз наоборот: на три солнечных затмения в среднем приходятся только два лунных. На небе в течение года это явление можно наблюдать до трех раз, но, к сожалению, не из всех уголков земного шара. Сегодняшнее кровавое лунное затмение можно было увидеть только за океаном.

1. Торонто, Канада.

Эксперты НАСА еще за несколько дней до затмения объявили, что это будет «потрясающий спектакль», который разыграется в небе. Самым необычным во время этого небесного представления стал цвет Луны: сначала розовый, потом багряно-красный. (Фото: MARK BLINCH / REUTERS).

2. Манилла, Филиппины.

Такое явление получило название «кровавой луны». И действительно, ее цвет во время затмения превратился из серебряного в кроваво-красный. (Фото: ERIK DE CASTRO / REUTERS).

3. Гранд-Рапидс, штат Мичиган, США.

Во время затмения Луна сначала начинает темнеть, и только после того как полностью «исчезнет», невидимые фрагменты начинают появляться на небе, но уже кроваво-красного цвета.  (Фото: CHRIS CLARK/ AP Photo).

4. Бхубанешвар, Индия.

Почему Луна становится красной? Эксперты объясняют, что наша атмосфера рассеивает солнечный свет и при этом каким-то особенным образом пропускает красный свет.  (Фото: BISWARANJAN ROUT/ AP Photo).

5. Энсинитас, Калифорния, США.

На фотографии показаны одна за другой фазы лунного затмения, которое можно было увидеть в Калифорнии. (Фото: MIKE BLAKE/ REUTERS).

6. Токио, Япония.

Следующее затмение Луны произойдет в апреле 2015 года, но жители Европы его не смогут увидеть. (Фото: KOJI SASAHARA/ AP Photo).

7. Каспер, Вайоминг, США.

Полное затмение, видимое на небе в Европе, произойдет лишь 28 сентября 2015 года, т.е. почти через год. (Фото: DAN CEPEDA/ AP Photo).

8. Милуоки, штат Висконсин, США.

Сегодняшнее явление — это второе из четырех последовательных затмений, которые происходят через каждые шесть месяцев. Последний раз такое событие наблюдалось десять лет назад, а следующее мы сможем увидеть только в 2032 году.  (Фото: MIKE DE SISTI/ AP Photo).

9. Даллас, Техас, США.

Описание явления «кровавой луны» можно найти в библейских записях: во время распятия Иисуса на небе была багряная Луна.  (Фото: TOM FOX/ AP Photo).

10. Ноксвилл, штат Теннесси, США.

Считается, что «кровавое» затмение — это предвестник грядущего апокалипсиса. «И когда Он снял шестую печать, я взглянул, и вот, произошло великое землетрясение, и солнце стало мрачно как власяница, и луна сделалась как кровь», — слова из Откровения Иоанна Богослова. Конец света предрекали уже сотни раз, а он так и не наступил… Остается верить, что человечество само себе не устроит конец света. (Фото: ADAM LAU/ AP Photo).

• 1. Ночной путешественник. Песец. Фотограф Georg Scharf
• 

• 2. Поцелуй. Фотограф Alberto Ghizzi Panizza

  

• 3. Пик Европы. Монблан. Фотограф Robert Maric.

  

• 4. Закат в Праге. Фотограф Ilhan Eroglu

  

• 5. Брызги. Фотограф Shimon Mentel

  

• 6. Ты чего это уставился?! Фотограф Su Hyun Lee

  

• 7. Красная вспышка. Комо, Италия. Фотограф Claudio Ciceri

  

• 8. Ледяная пещера. Исландия. Фотограф Reza Kalfane

  

• 9. Ноги мешают. Фотограф Mario Moreno

  

• 10. Охотник в зарослях. Фотограф Stefano Cavallini

  

• 11. Трентино, Италия. Фотограф Massimo Piazzi.

  

• 12. Прыжок. Фотограф Dominika Kubinska

  

• 13. Миграция крабов на острове рождества. Фотограф Gary Tindale

  

• 14. Футболисты. Фотограф Mike Culver

  

• 15. Туманный городок. Арамайона, Испания. Фотограф Jokin Romero.

  

• 16. Взгляд. Фотограф Albina Sochikan

  

• 17. Осенняя листва. Фотограф Evelyn MacDougall

  

• 18. На большой волне (15 метров). Назаре, Португалия. Фотограф Nel und Izzy

  

• 19. Шесть детенышей гепарда. Масаи-Мара, Кения. Фотограф Austin Thomas

  

• 20. На вершине памятника. Фото: Кирилл Орешкин

  

Если вы не будете учитывать все войны, конфликты, зависимость потребителей и выбросы углекислого газа, нефть была очень хороша для человечества. Она способствовала нашему глобальному развитию. Однако нефть конечна — это невозобновляемый ресурс, а значит, в конечном счете мы его исчерпаем.

Понимание того, что человечество буквально считает часы последних дней топливных источников, вывело вопрос альтернативных источников энергии на передний план. Этанол, биодизель, энергия солнца и ветра, возможно, очень скоро выйдут вперед. Но у каждого из этих видов топлива есть свои препятствия для крупномасштабного производства энергии. Поэтому исследователи продолжают искать что-нибудь на нашей планете, что можно будет превратить в энергию.

Некоторые исследователи ищут и за пределами Земли, в ночном небе. Оказывается, есть способ производства электричества с помощью Луны — благодаря приливам, созданным гравитационным притяжением Луны, на океанах Земли. Землю притягивают Луна и Солнце. Солнце затмевает Луну по размеру, но Луна гораздо ближе к Земле — около 400 тысяч километров, в то время как от Солнца до Земли — 150 миллионов километров. Совершенно невероятно, как Северной Корее удалось за сутки добраться до Солнца и обратно, ведь космическому кораблю пришлось развить скорость в 12 500 000 км/ч, но будем завидовать молча. Близость всегда становится козырем, когда речь заходит о приливном движении здесь, на Земле. Луна оказывает в два раза более мощное гравитационное влияние на Землю, чем Солнце.

Подумайте о воде, которая цельным, будто резиновый мячик, покрытием наполняет планету. Когда Луна притягивает это покрытие, оно становится толще с каждой стороны — это прилив. В верхней и нижней части оно становится тоньше — там, где происходит отлив. Притяжение Луны постоянно: однако из-за вращения Земли вокруг своей оси приливы и отливы возникают в разных областях.

Поскольку на Земле существуют вполне предсказуемые приливы, некоторые места на планете работают именно благодаря приливному движению.

Подводные турбины и производство электроэнергии

Гравитационное притяжение Луны создает приливы на водоемах. В свою очередь, это движение рождает кинетическую энергию, которую несет вода. Все, что движется, имеет кинетическую энергию — будь то ветер или мяч, несущийся по склону. Кинетическая энергия уже плотно схвачена ветряными мельницами. Но этого мало. Исследователи хотят подключиться и к энергии приливов через конструкции, подобные ветряным мельницам.

Подводные (или приливные) турбины представляют собой довольно простую концепцию, в то время как энергетика движется вперед по сложности своих технологий. Представьте себе ветряные мельницы, установленные на дне океана или реки. Подводный ток, производимый приливами, будет вращать лопасти как пропеллер самолета. Эти турбины подключаются к коробке передач, которая, в свою очередь, соединяется с электрогенератором. Электричество можно передавать по кабелю к берегу. После подключения к электрической сути — вуаля, есть свет.

И хотя подводные турбины по сути являются тем же, что и ветряные мельницы, у них есть несколько преимуществ по сравнению с «сухопутными коллегами». Ветряным мельницам нужна земля — особенно комплексам, вмещающим десятки или сотни ветряных мельниц. Будущее землепользования (то есть то, как разрабатывается земля и с какой целью используется) становится важной темой для обсуждения. Для семи миллиардов людей, живущих на планете, пространство очень важно. Не только для жилья, но для производства сельскохозяйственных культур и многого другого. Подводные турбины решают эту проблему.

Еще одно преимущество подводной энергии в высокой плотности воды. Вода куда плотнее, чем воздух, а значит одно и то же количество энергии может быть получено путем подводной турбины, работающей с куда меньшей скоростью и расположенной на куда меньшем участке земли, чем ветряк. К тому же, в то время как скорость ветра может быть непредсказуемой, кинетическая энергия приливных зон четко определена. Приливы и отливы настолько предсказуемы, что отдельный приливный регион можно перевести в киловатт-часы потенциальной добычи электроэнергии.

Кроме самого прилива есть и другая переменная, влияющая на скорость воны. Окружающий ландшафт, например, скалистый или песчаный, определяет тип движения воды. Будет приливная область узкой или широкой — тоже важно. Узкий канал может сконцентрировать движение воды, ускорив ее.

Движение приливов и характеристику водных объектов можно рассчитать на бумаге, но в реальных условиях все может оказаться иначе. Что же помогает исследователям определять характер движения воды?

Погружение без водяных экспериментов?

Исследователи воды хорошо научились определять движение воды в приливных зонах, но некоторые факторы остаются неизвестными. Кто-то опасается, что люди могут принять турбинные технологии слишком быстро, не понимая толком влияние этого процесса. Что может случиться, если в приливной зоне будет сосредоточено слишком много турбин? Поскольку энергию нельзя создать или уничтожить, ее можно захватить и перенаправить на наши нужды. Но стоит помнить, что кинетическая энергия, сосредоточенная в океане, служит на пользу водной среде — возможно, этого мы до конца не понимаем.

Одной из причин, которых стоит опасаться, является привлекательность технологии. Подводные турбины не вырабатывают углекислый газ. Технология доброкачественная: производство энергии является пассивным, поскольку просто улавливает кинетическую энергию приливного движения и превращает ее в электричество.

Пока собрано слишком мало данных о влиянии подводных турбин на морскую экосистему. Быстро вращающаяся лопасть может превратить рыбу в фарш. Защитники природы пока не беспокоятся, поскольку подводная турбина вращается медленно — от 10 до 20 оборотов в минуту. Такие турбины не представляют большой угрозы для рыб, но что будет дальше?

Отсутствие понимание влияния турбин на экологию находит два выхода. Во-первых, остаются вопросы относительно того, как водная среда будет влиять на технологию. Например, ракушки смогут накапливаться на турбине, замедляя или останавливая ее.

Чтобы ответить на эти вопросы, по всему миру были созданы пилотные проекты подводных турбин. Первая из них была создана на дне канала Квалсунд в Норвегии. Эта турбина оснащена 10-метровыми лезвиями, которые вращаются со скоростью 7 оборотов в минуту. В сентябре 2003 года генератор турбины был подключен к электросети Хаммерфеста, местного городка. Одна турбина производит 700 000 киловатт-часов ежегодно, что предоставляет энергию 35 домам в области.

Во-вторых, не хватает оценки турбин на подводную жизнь. Verdant Power развернула пять 35-киловаттных турбин с возможностью мониторинга окружающей подводной жизни. Рыбы обнаруживаются в пределах 18 метров, данные записываются. Пока ни одна рыба не пострадала от турбины.

Вполне возможно, когда нефть закончится, все будет даже лучше, чем сейчас.

Если в чистую безлунную ночь отправиться подальше за город и посмотреть на небо, можно увидеть около трех тысяч мерцающих точек. С детства нас учат, что если она не мерцает, то это планета. Если движется — то это спутник или метеорит. За этой крошечной россыпью прячутся гигантские звезды за много миллиардов километров от нас, некоторые из которых в десятки и сотни раз больше нашего Солнца. Наш родной газовый шар класса G2V тоже представляет вселенское сообщество светил. Ученые оценивают его возраст в 4,5 миллиарда лет. Но Солнечная система считается относительно молодой. Где же прячутся самые древние звезды?

Для начала давайте узнаем, как рождаются звезды. Известно, что пустое пространство космоса на самом деле не пустое — на каждые два кубических сантиметра встречается в среднем одна молекула. Сначала из них образуется холодное разреженное облако межзвездного газа. Постепенно, под действием гравитационной неустойчивости, оно сжимается и принимает форму шара. В процессе сжатия энергия гравитационного поля переходит в тепло, и температура облака растет. Когда она достигает уровня 15-20 миллионов градусов, запускается реакция термоядерного синтеза и сжатие прекращается. Так рождается звезда. Термоядерные реакции в ядре светила протекают миллионы и даже миллиарды лет, обеспечивая ближайшие окрестности практически неисчерпаемым потоком энергии.

Во время этого внутри звезды ядра водорода сливаются, образуя гелий. Затем гелий сливается в углерод, углерод в кислород, кислород в кремний, а кремний в железо. Звезда становится все массивнее и создает тяжелые элементы. Это продолжается до тех пор, пока она снова не начинает сжиматься. Небольшие светила — например, красные карлики — недостаточно массивны, чтобы синтезировать что-нибудь кроме гелия, однако все равно могут гореть триллионы лет. Судьба звезды определяется ее массой, поэтому к концу жизни она превращается в белый карлик, нейтронную звезду (пульсар) или черную дыру, в зависимости от своей «весовой категории».

Самые первые звезды появились практически сразу после Большого Взрыва, с которого, по мнению ученых, началось все сущее. Но поскольку возраст Вселенной всего 13,7 миллиарда лет, а некоторые звезды могут существовать триллионы лет, их должно быть предостаточно на любом этапе взросления. Загвоздка не только в том, чтобы найти самую старую звезду, но и подтвердить, что ее возраст максимально соответствует возрасту Вселенной. Астрономия — сложная наука, требующая усидчивости и терпения. В одной только галактике Млечный Путь более 100 миллиардов звезд, а во Вселенной — более 100 миллиардов галактик. Перемножьте два этих числа — и нам не хватит даже сотни лет, чтобы перебрать все эти списки. Неудивительно, что оценки возраста самых древних газовых шаров постоянно меняются.

Одна из самых старых звезд HD 140283 была обнаружена более ста лет назад. При желании ее можно увидеть при помощи бинокля или любительского телескопа. Неофициально ее называют «Мафусаилом», в честь старейшего человека, который по Библии прожил 969 лет. Это светило, чуть массивнее Солнца, расположено в созвездии Весов в 190 световых годах от нас и относится ко второму поколению звезд с малым содержанием металлов. «Мафусаил» появился через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва, когда Вселенная была еще очень и очень сырой. Сперва посчитали, что ему 16 миллиардов лет, но это невозможно, потому что тогда яйцо будет старше курицы, которая его снесла. По современной оценке 2013 года, возраст этой звезды — 13,3 миллиарда лет.

В том же созвездии Весов, но уже на расстоянии 7500 световых лет от нас, есть красный гигант HE 1523-0901. Как и «Мафусаил», это звезда второго поколения с низкой металличностью. Обнаруженная в 2007 году, она быстро заслужила титул самой древней в нашей галактике — всего на полмиллиарда лет младше Вселенной. Масса этого красного долгожителя составляет 0,8 солнечной.

В 2014 году группа астрономов Австралийского национального университета, исследующая звездное небо в южном полушарии, заявила, что нашла самую древнюю из известных звезд. Она находится в 6000 световых лет от нас и, по предварительным оценкам, возрастом как сама Вселенная — 13,7 миллиарда лет. Конечно, на уточнение анализа уйдут годы, но сам факт.

Не исключено, что однажды мы сможем с точностью сказать, что нашли самое старое светило, которое появилось сразу же после Большого Взрыва, как только это стало возможно, и держится по сей день. Пока что нам остается лишь перебирать эти миллиарды миллиардов точек, которые прячутся за тысячи и миллионы световых лет от нас, с помощью наших лучших телескопов. Некоторые из этих звезд давно погибли, и только их свет продолжает сообщать нам об их былом существовании. Другие будут жить еще долго после того, как Земля перестанет существовать. Это ли не повод на минуту задуматься о том, что мы лишь одна молекула в капле воды в волнах океана под названием Вселенная?