Post Syndicated from Михаил Ангелов original https://www.toest.bg/nauchni-novini-zoonozi-asteroidi-i-voyadzhur/

Зоонозите – очакван риск

В началото на месеца новинарските емисии започнаха да бълват информация за пасажерите на круизния кораб MV Hondius, който стана злополучно известен с пътниците си, заразени с хантавирус. За съжаление, няколко от тях починаха, а други проявиха симптоми по-късно. След опита, който натрупахме с COVID-19, повечето от нас сигурно са наострили уши и следят случващото се с известна тревога, особено след като пътниците от кораба бяха изпратени в държавите си.

Към момента има активни случаи в няколко страни в Европа. Повечето от пациентите са стабилни, с изключение на жена във Франция, чието състояние се описва като тежко. Макар че вирусът има потенциал за разпространение, тъй като някои от пасажерите напуснаха кораба, преди да се вземат активни мерки за ограничаване на възможните контакти, Световната здравна организация (СЗО) определя ситуацията като нискорискова. Такова е мнението и на българското Министерство на здравеопазването.

Хантавирусите са голяма група РНК вируси, разпространявани от гризачи, 

като в общия случай всеки вирус има строго специфичен резервоарен вид. Обикновено хората се заразяват при вдишване на частици, замърсени с екскременти, урина или слюнка на гризачи. В зависимост от типа хантавирус заболяванията са два вида. Вирусите, разпространени в Европа и Азия, предизвикват хеморагична треска с бъбречен синдром. Това заболяване се среща и у нас, като за ендемични се смятат планинските райони, но според изследване от 2016 г. разпространението може да е по-широко.

Американските щамове, от чиято група е вирусът на круизния кораб, имат друга симптоматика. Тя се изразява в белодробни и сърдечни проблеми – хантавирусен сърдечно-белодробен синдром (ХСБС), който е много по-сериозен и с по-висока смъртност. Конкретният вирус е тип Andes (ANDV) – открит е в Аржентина и е наречен на Андите. Освен че причинява значително по-тежко заболяване, той е по-опасен и поради способността му да се предава от човек на човек.

Глобално село: Епидемии

В края на годината се правят равносметки, а в началото на следващата се поставят нови цели. Ето например за Международното движение на Червения кръст и Червения полумесец приоритет №1 за 2019 г.

ТоестОгнян Цветков

За добро или лошо, нямаме много информация за този пренос, тъй като случаите до момента не са много, но от това, което знаем, 

вероятността вирусът да причини пандемия е ниска. 

Това се дължи на две основни негови особености. На първо място, той се предава по-трудно – нужен е продължителен контакт с носител на вируса и пренос на слюнка (директно или чрез капки), поради което дори обикновените маски са много подходящи да бъде спрян. Наред с това се смята, че носителите са заразни само ако активно проявяват симптоми. Тази комбинация драстично намалява риска от заразяване с вируса в сравнение с COVID-19.

Неприятна характеристика на вируса е широкият му инкубационен период, който е от 1 до 6 седмици, а в редки случаи достига до 8. Това означава, че всички потенциално контактни лица трябва да прекарат това време в карантина.

Тъкмо когато вълненията около хантавируса започнаха да се успокояват, СЗО излезе с

тревожно съобщение за епидемия от ебола 

в Демократична република Конго и Уганда. Огнището е в провинция Итури, район в Конго, намиращ се на границата с Уганда. Той е белязан от кървави конфликти между различни групировки, което значително затруднява работата на здравните работници. Оттам са проследени няколко случая на пренос към столиците Киншаса и Кампала, както и в други райони на Конго.

Първият предполагаем случай е от 24 април – мъж, починал след проява на характерни симптоми. След като на 5 май СЗО е информирана за предполагаема поява на ебола, тя изпраща екип на терен. Първите позитивни тестове идват чак на 14 май и са изненада – вирусът не е по-често срещаният заир, за който са тествали в началото, а бундибуджо. Ден по-късно са потвърдени стотици случаи на заболяването, което показва сериозно забавяне на реакцията на здравните служби. Към 22 май потвърдените случаи са 82, предполагаемите – 750, а починалите – 177, но най-вероятно мащабът е по-голям.

Поради това властите забраниха събирания на повече от 50 души, както и всички погребения. Тези мерки не се приемат добре и вече има случаи на нападения на медицински центрове. За съжаление, подобни атаки са често срещано явление по време на епидемии. С тези атаки военизираните групировки всяват допълнителен ужас, убивайки и отвличайки хора. Местните се отнасят скептично към здравните работници, защото много живеят в отдалечени райони и се сблъскват с лекари само по време на епидемии, така че понякога правят обратна причинно-следствена връзка, мислейки си, че лекарите ги заразяват нарочно.

Не на последно място, традициите за изпращане на мъртвите са много силни и в тях се вплитат религия и свръхествествено. Освен че служат за почитане на паметта на покойните, има поверия, че ако ритуалите не бъдат изпълнени, мъртвите ще прокълнат близките си или ще се върнат като зли духове. Лошото е, че погребенията са свързани с много контакти с тялото на мъртвия, което при ебола все още е силно заразно. Така вирусът много лесно се разпространява в семейните групи.

Засега единственият потвърден болен извън Африка е американски лекар, работещ в Демократична република Конго, който е дал положителен тест за вируса, но е в добро състояние. Той е транспортиран в болница в Берлин, която е специализирана в изследване на такива сериозни патогени и осигуряване на грижа за пациенти, заразени с тях. Членовете на семейството му, които са контактни, също са под наблюдение. 

Научни новини: Минилуни, комети, зоонози и фораминифери

Изстрелваме се в Космоса, слизаме в дълбините на Средиземно море и се разхождаме из пазара в Ухан благодарение на научните новини на Михаил Ангелов. Научните новини – по-добрите новини.

ТоестМихаил Ангелов

Още един американски лекар е в Чехия – той е бил изложен на вируса, но към момента не проявява симптоми. И двамата са под строга карантина и не представляват риск за общественото здраве. Европа традиционно се включва при появата на ебола в ендемичните за вируса райони и има добре обучени за целта специалисти.

Американското правителство обяви, че ще финансира създаването на 50 полеви клиники, но това не покрива и малка част от програмите, които бяха спрени по време на втория мандат на Тръмп. След като USAID беше закрита и САЩ се оттеглиха от СЗО, бюджетът на Американските центрове за контрол на заболяванията (CDC) e намален. Намалена е и здравната помощ, която се отпуска на африканските държави. Тези мерки силно ограничиха възможността за рутинно следене и потушаване на огнищата още в началото на появата на вируса. 

Заболяването е описано сравнително скоро – първите регистрирани случаи са през 70-те години на миналия век. В началото симптомите са „стандартни“ – отпадналост, висока температура и болки в ставите. С напредване на болестта започват и повръщане и диария, които влошават общото състояние поради обезводняване. При част от пациентите се наблюдават и вътрешни и външни кръвоизливи (имайте предвид, че не са „ефектни“ като по филмите). Всички телесни течности са много заразни и трябва да се избягва контакт с тях.

След последната мащабна епидемия срещу по-често срещания вирус – заир, беше разработена ваксина, която вече е поставена на много хора в рисковите райони. За вируса в актуалното огнище все още няма ваксина и грижите за пациентите, както при повечето вирусни заболявания, са поддържащи. 

Обикновено след реакция на СЗО епидемиите се ограничават и огнищата се потушават без глобално разпространение на причинителя. Вирусът рядко напуска Африка и обикновено заразените са медицински лица, които са се сблъскали с него в работата си. Това не значи, че последствията не са трагични – в район, който така или иначе е разкъсван от конфликти и бедност, появата на ебола предизвиква неимоверно допълнително страдание. 

Уви, като всяка зооноза, това най-вероятно няма да е последната епидемия от ебола. Книгата на Дейвид Куамен Spillover остава гореща препоръка за всеки желаещ да научи повече за вирусите, които винаги ще бъдат наблизо и ще продължат да ни държат в напрежение.

Среща в ниска орбита

Наред с пандемиите, опасност в глобален мащаб са и големите скали, обикалящи из Космоса. Те имат потенциала да променят напълно облика на планетата ни, а по-сериозните сблъсъци могат да поставят оцеляването на човешкия вид под въпрос. Поради тази причина за търсенето и проследяването им се отделят значителни ресурси от повечето световни космически агенции.

Веднъж открити, те влизат в списъка на т.нар. потенциално опасни обекти (астероиди или комети) – тела, които прелитат близо до Земята и размерите им са достатъчни да причинят значителни щети. Повечето от тях са в стабилни и далечни орбити, така че не са непосредствена опасност дори в дългосрочен план. Но това не значи, че след време орбитите им няма да се променят и Земята няма да застане на техния път.

Научни новини: Астероиди, квантова математика, говорещи мишки и малко Марс

Астероиди летят към Земята, докато квантови компютри телепортират изчисления, а мишки си разговарят по важни житейски теми, например защо планетата Марс е червена. Всичко накуп в научните новини на Михаил Ангелов.

ТоестМихаил Ангелов

Един от тези астероиди е Апофис, който на 13 април 2029 г. (пада се петък, разбира се) ще прелети на впечатляващите 31 000 км от нашата планета – по-близо от някои сателити. Той ще бъде видим от Европа и Африка с интензитет на средноярка звезда, но движейки се с около сантиметър в минута в небето. За България най-доброто време за наблюдение ще е около 00:45 на 14 април, така че може да отбележите в календара си това изключително рядко събитие.

Близкото прелитане ще даде възможност за изучаването на обекта, като към момента са планирани две мисии.

Европейската „Рамзес“ се движи по план, 

след като в началото на месеца беше подписано споразумение за съвместна работа с Японската агенция за аерокосмически изследвания (JAXA). Тя ще осигури слънчевите панели и инфрачервена камера за апарата, както и изстрелването му през 2028 г. на японската ракета H3. 

Десет месеца след изстрелването си „Рамзес“ ще доближи Апофис и ще го изпроводи по време на преминаването му покрай Земята. Тогава повърхността на астероида ще бъде заснета с висока разделителна способност в различни спектри и ще се следи за промени, причинени от гравитационните сили на планетата ни. Това ще обогати знанията ни за подобни обекти и за възможностите за отклоняването им, ако някой се окаже на път към нас. 

„Рамзес“ ще носи и два по-малки апарата, които също ще съберат информация от астероида. Единият от тях – „Фаринела“, ще опита да изследва прах от Апофис и ще проучи вътрешността му с помощта на радарна система. Другият – „Дон Кихот“, ще се приближи повече от „Рамзес“, за да заснеме по-детайлни кадри, и ще направи опит за кацане. Ако той е успешен, испанският апарат ще измери влиянието на прелитането покрай планетата върху сеизмичната активност на астероида, както и влиянието на земното магнитно поле.

От американска страна щафетата ще поеме апаратът OSIRIS-APEX. Това е прекръстеният OSIRIS-REx, който, след като успя да събере и върне материал от астероида Бенну, бе пренасочен така, че да може да се доближи до Апофис малко след прелитането му покрай Земята. Апаратът ще влезе в орбита около астероида, което ще позволи прецизни наблюдения за около 15 месеца. След това ще се доближи до повърхността на Апофис и използвайки двигателите си, ще вдигне прах, за да се разкрие материалът под нея. Това ще му даде възможност да събере данни и от силикатен астероид, след като вече извърши анализ на карбонатния Бенну. 

Заедно с „Рамзес“ на борда на ракетата H3 ще има и друг апарат, разработен от JAXA. DESTINY⁺ ще е малък и лек, с тънък алуминиев радиационен щит и ултралеки слънчеви панели. В Космоса той ще използва своите йонни двигатели, захранвани от слънчевите панели, за да се отправи на среща с астероида Фаетон. Това е обект с диаметър малко под 6 км, който прелита близо до Слънцето по орбита, сходна на орбитата на комета. 

Той преминава сравнително близо до Земята, поради което е класифициран като потенциално опасен, но пътят му е добре проучен и не се очаква скоро да създаде проблеми за нас. Следващото му най-близко прелитане ще е на около 7 лунни разстояния през 2093 г. За да достигне Фаетон, апаратът ще има нужда от две години. Йонните двигатели са много икономични, но тягата, която създават, е малка.

DESTINY⁺ не е първият такъв апарат на JAXA – той върви по стъпките на Hayabusa 1 и 2, които през 2010 и 2020 г. донесоха на Земята материал от астероидите Итокава и Рюго, също от групата на потенциално опасните обекти, преминаващи близо до Земята.

„Вояджър 1“ губи още един инструмент

В средата на миналия месец инженерите от NASA изключиха инструмента на „Вояджър 1“, засичащ заредени частици с ниска енергия. Същият уред на сестринския апарат „Вояджър 2“ беше изключен в началото на миналата година.

Двата апарата се захранват от три радиоизотопни генератора, които бавно губят своята мощност поради разпада на плутония в тях. Тъй като целта им е да напуснат Слънчевата система, използването на слънчеви панели е изключено, но дори и за мисии вътре в нея, след Сатурн те стават на практика неизползваеми. Това е причината, въпреки сравнително ниската им мощност, апаратите за далечни пътешествия да се оборудват с такива генератори.

„Вояджър 1“: Съдбата на самотния пътешественик

Идва краят на една много дълга песен. Едва ли някой е вярвал, че ще я слушаме толкова време. Космическият апарат „Вояджър 1“, който ни показа малката синя точка, побрала всичко обичано от нас, потъва все повече в необятното нищо. От Дъг Мюър.

ТоестТоест

Изключването на уреда беше планирано за тази година, но беше направено по-рано от очакваното. Причината е рязък спад в мощността на генератора, забелязан след рутинна маневра на апарата. Били са доближени нивата, при които започва автоматичното изключване на инструменти с цел запазване на основната система. За да избегнат това, инженерите са взели решение да изключат детектора, което би удължило мисията с около година.

Така от десетте научни инструмента на „Вояджър 1“ активни остават само два – магнитометърът, измерващ магнитни полета, и двете антени, които засичат промените в плазмените вълни в космическото пространство. Същите са активни и на „Вояджър 2“ заедно с уреда, изследващ заредени частици, идващи от Слънцето и от междузвездното пространство.

Добрата новина е, че апаратите не са изоставени. 

Инженерите имат план за изключване на няколко големи консуматора и замяната им с по-енергоефективни алтернативи. Тъй като междузвездното пространство е много студено, част от системите трябва да работят, за да поддържат научните инструменти топли. Стратегията е наречена „Големият взрив“ и първо ще бъде изпробвана на „Вояджър 2“, тъй като той има повече мощност в генератора си и е по-близо до Земята. Ако тестовете са успешни, същият подход ще бъде приложен и на „Вояджър 1“.

Веднъж месечно Михаил Ангелов – биолог, агроном и любим нърд от нашия екип, ни представя най-интересните скорошни новини от различни сфери на науката и обяснява защо тези постижения са толкова значими за света и човечеството. Или най-малкото – любопитни и забавни.

Post Syndicated from Михаил Ангелов original https://www.toest.bg/nauchni-novini-asteroidi-kvantova-matematika-govoreshti-mishki-i-malko-mars/

Коледа 2032 – възможна?

След откриването му в края на миналата година астероидът 2024 YR₄ предизвика сериозно вълнение поради траекторията си, която ще го преведе изключително близо до Земята през декември 2032-ра. Астероидът беше забелязан след преминаването му на около две лунни разстояния от планетата ни и отдалечаването му от нея. Той е голям – с диаметър между 40 и 90 метра, което би направило удара му сравним с този на Тунгуския метеорит, а според наличната информация за пътя му потенциално биха били застрашени части от Северна Южна Америка, Централна Африка и Южна Азия. Въпреки че сблъсъкът не е заплаха за цялото човечество, последиците биха били изключително тежки, ако стане в гъстонаселен регион.

В края на миналия месец IAWN (международната група за предупреждение за астероидна опасност) пое координацията на наблюдението на астероида, както се прави за обекти с размер над 10 метра при вероятност за сблъсък над 1%. Европейската космическа агенция (ЕКА) изрази готовност да изготви и план за мисия, ако размерът и траекторията на обекта се потвърдят през пролетта. Тъй като в момента пътят му е в почти права линия, отдалечаваща се от Земята, наблюденията от наземни телескопи са трудни и се очаква да са невъзможни след април. След като в средата на месеца рискът надвиши 2%, беше взето решение проследяването на астероида да продължи с помощта на телескопа „Джеймс Уеб“.

За разлика от досегашните измервания, които се базират на видима светлина, космическата обсерватория ще използва уредите си за наблюдение в инфрачервения спектър, за да се следи топлината, отдавана от астероида. Така измерванията ще бъдат по-точни, защото може да се окаже, че само част от обекта отразява видима светлина и всъщност той е по-голям от предполагаемото. Обсерваторията ще даде възможност и за по-дълго наблюдение на 2024 YR₄ поради позицията си в Космоса.

Последните няколко дни бяха доста динамични – на 19 февруари вероятността за сблъсък беше повишена до 2,7%, но бързо след това падна под 1%, мина през 0,15% и спадна до 0,002%. Има известна вероятност за удар върху Луната, но това не е притеснително, тъй като ефектът върху спътника ни ще е пренебрежимо малък. Затова NASA и ЕКА не коментират риска от подобен сблъсък. Към момента изглежда, че зимните празници през 2032 г. няма да бъдат отменени, или поне не заради този астероид.

Очаквано, ситуацията с 2024 YR₄ бе пречупена през призмата на международното положение. Предвид случващото се в САЩ след началото на втория мандат на Доналд Тръмп, отклоняването на астероида до известна степен беше поставено под въпрос, тъй като към момента NASA е единствената космическа агенция с опит в подобни мисии, а изстрелването на сондата DART от SpaceX добави допълнителни неясноти. Друго притеснение беше, че ако през 2028 г. се установи, че астероидът представлява заплаха, няма да има достатъчно време за реакция. Обикновено проектирането на космически апарати, тяхната траектория и като цяло на профила на мисията отнема много повече време.

Последният астероид, който предизвика сходни притеснения, беше Апофис в началото на хилядолетието. За последните 20 години 2024 YR₄ е първият обект, достигнал степен 3 на торинската скала, по която се определя опасността от удар от космически обект. Като при всеки друг подобен случай успокоението е, че в космически мащаби подобни сблъсъци са изключително редки. Все пак това е удобен момент да се оцени доколко сме подготвени за реална ситуация, и да се инвестира в повече мисии за изследването на астероиди. В момента ЕКА има две. Едната се осъществява от апарата „Хера“, който след около месец ще достигне астероида, ударен от DART. Другата мисия е на апарата „Рамзес“, който потенциално ще бъде изстрелян през 2028 г. към астероида Апофис.

Квантова математика чрез телепортация

Квантовите компютри са в основата на една от очакваните революции в информационните технологии. Те няма да предоставят нещо напълно ново, но ще позволят изпълнението на някои математически операции почти мигновено, което може да бъде от изключителна полза за някои приложения, като извършване на симулации и криптографски анализ.

За разлика от конвенционалните компютри, където информацията се съхранява в битове (0 или 1), при квантовите се използва понятието кюбит. В нормалното си състояние той се намира в квантова суперпозиция – едновременно 0 и 1 – и чак при прочитането му преминава в една от двете стойности. Прехвърлянето на стойност от един към друг кюбит се извършва с помощта на квантова телепортация. Това звучи абсолютно научнофантастично, но е добре изучен процес, който, общо взето, е рутинен за учените, работещи в полето на квантовите изчисления. След като състоянието на един кюбит бъде прочетено, то може да бъде прехвърлено към друг, класически комуникационен канал – най-често оптични кабели, тъй като скоростта на трансфер в тях е много висока.

В края на миналата година беше постигнат сериозен напредък в прехвърлянето на квантова информация – възможността за използване на вече съществуващи информационни трасета. За разлика от конвенционалния интернет трафик, състоящ се от милиони фотони, квантовата информация се пренася само от един, в който е „записано“ квантовото състояние на изходния кюбит. Това означава, че при смесване на двата вида потоци е почти гарантирано, че квантовият ще се загуби.

За справяне с този проблем учените първо се концентрират върху обикновения поток от информация, наблюдавайки разпръскването му в оптичните влакна. Така те успяват да намерят дължина на вълната, при която пътят на фотоните, носещи квантовата информация, няма да се пресича с останалия светлинен поток. За премахване на шума от широкоспектърната светлина на интернет трафика те използват специални филтри и алгоритми.

Създадената тестова установка с дължина 30 км потвърждава хипотезата – дори при пропускане на високоскоростен интернет трафик по трасето квантовата информация се предава надеждно. Това означава, че когато технологията на квантовите изчисления се развие достатъчно, ще могат да се използват вече съществуващите оптични кабели, които пренасят интернет трафика в момента, без да има смущения в двете системи.

Този успех, макар и важен за бъдещото развитие на технологията, не помага за решаването на по-важен проблем – за извършването на сложни изчисления са нужни много кюбити. А към момента „квантовите чипове“ с уловени йони са с максимален капацитет 32 кюбита. Това налага свързването на множество такива процесори един с друг, подобно на конвенционалните изчислителни машини. Използването на квантова телепортация е възможно – част от изчисленията могат да се извършат на един процесор, след което да се прехвърлят на друг. Но това не променя нуждата от много процесори.

На помощ идват интересните правила на квантовата физика, които понякога са абсолютно неинтуитивни. При телепортацията на състоянието на един кюбит, освен простото му препредаване, е възможно да се извършват и математически операции. Така, поне на теория, като се извършва поредица от телепортации, може да бъде изпълнен всеки квантов алгоритъм без нуждата от много кюбити и съответно процесори.

Това вече има и практическо потвърждение, след като екип от Оксфорд успешно прехвърли такъв алгоритъм с два кюбита на разстояние от два метра. Това може да изглежда малко, но в случая е без значение, защото по-важната част е самата математическа операция. Използваният алгоритъм може да бъде използван за най-различни операции върху два кюбита, което потвърждава широкото приложение на подхода. Точността за момента не е задоволителна (най-високата постигната е 86%), но според авторите това може да се дължи на използваните процесори. Грешките са установени основно при извършване на локални операции, а не при телепортацията на алгоритъма.

Поради това учените изказват хипотезата, че ако се използва по-висок клас хардуер, при който има повече от два кюбита, може да се направи корекция на тези грешки и точността да се повиши значително. Допълнително предимство на разработката е, че подходът може да бъде приложен при всички налични варианти на квантови процесори, а не е ограничен само за тези с уловени йони.

Към момента е трудно да се определи колко важни ще се окажат тези разработки за бъдещото развитие на квантовите компютри, но и двете имат потенциал да изиграят ключова роля. Най-сложният момент – точността на операциите, тепърва ще се подобрява с подобряването и на хардуера. Точността вече е значително по-висока в сравнение с първите версии на квантовите процесори и най-вероятно тепърва ще расте. Практическото приложение на този тип компютри все още изглежда далеч, но е много обещаващо и има потенциал да промени редица информационни области.

Бъбриви мишки по следите на речта

Човекът не е единственият биологичен вид, използващ система от звуци за комуникация – редица бозайници използват свой „език“. Но при хората вокализациите са много по-сложни, с най-различни звуци и интонации, които ни дават възможност да общуваме на много високо ниво. Въпросите кога и как се е повила речта, нямат ясни отговори. От анатомична гледна точка близките ни неандерталски родственици имат всичко нужно, но към момента се предполага, че участъците в мозъка, които дават възможност за сложна реч, не са били достатъчно развити. Проследяването на нещо ефимерно, като възникването на езика, е още по-сложно от търсенето на меки тъкани във фосили, но генетиката отново може да бъде от помощ.

Един от начините за откриване на нови еволюционни придобивки е сравняването на геномите на видовете, притежавани и от техните предшественици. Такъв набор от гени е наличен и за съвременния човек на фона на неандерталците и денисовците – нашите най-близки исторически родственици. Разглеждайки конкретна част от тези гени, която има връзка с процеси, протичащи в мозъка, група изследователи попада на гена NOVA1, чийто протеин се синтезира в невроните. Той има способността да се свързва с РНК и взема участие в развитието на мозъка и на финия мускулен контрол, които са тясно свързани с речта.

Генът е много сходен при повечето гръбначни – от бозайници до птици, поради което експериментите с мишки позволяват на учените да надникнат по-дълбоко в начина му на действие. При проследяване на точното място на експресия в мозъка на мишките се оказва, че той е особено активен в областта, отговорна за издаване на звуци, и се свързва с РНК на гени, асоциирани с вокализациите.

Още по-интересни резултати се наблюдават при вмъкване на човешката версия на гена в мишки – мъжките започват да използват нови и по-сложни звуци за комуникация с женските. Според учените това е предпоставка такива самци да са по-желани и така тази версия на гена да бъде подложена на положителна селекция. Промяна има и в начина, по който бебетата общуват с майките си. Това кара изследователите да изкажат хипотезата, че NOVA1 има ключово участие в развитието на сложна реч при Homo sapiens.

Ентусиазмът от откритието е разбираем, но все пак трябва да се отнесем и критично, с поглед към миналото. Сходно вълнение преминава през научните среди преди повече от 20 години – открит през 1998 г. в английско семейство с говорни проблеми, FOXP2 бързо бива определен като „генът на речта“. Учените виждат подкрепа за това и във факта, че той се открива в много гръбначни видове и играе важна роля в мимикрията при птиците и ехолокацията при прилепите. В хипотезата се появяват пробойни, след като през годините се установява, че този ген е изключително добре запазен във всички бозайници и разликите понякога са само в една или две аминокиселини. С времето е проучен много добре и вече е ясно, че той не е еднолично отговорен за възникването на речта.

Както се вижда, NOVA1 и вълнението от откритията за него са изключително близки до FOXP2, поради което е напълно възможно с времето емоциите, свързани с него, да улегнат. Като имаме предвид колко сложна система е нашият организъм, особено частите, отговорни за процесите, които протичат в мозъка, най-вероятно ще се окаже, че двата гена са част от мрежа, която веднъж организирана в някой наш праотец, му е позволила да издава по-различни звуци. А с времето и разпространението ѝ в популацията е дала възможност за възникване на речта такава, каквато я познаваме в момента.

За съжаление, биологията е наука, при която лесните отговори обикновено не са правилните и всяко правило има редица изключения. Все пак откритието не трябва да се пренебрегва, тъй като може да се окаже важно за диагностиката и лечението на заболявания, свързани с развитието на по-сложните системи в мозъка.

Червеният Марс

Цветът на Марс е едно от характерните неща в Слънчевата система – неслучайно е известен като Червената планета. Това се дължи на минерали в праха на повърхността му, които съдържат железни оксиди. Окислението на желязото е процес, добре познат на всички като ръждясване. Железните оксиди са разнообразна група, а точната разновидност зависи от начина им на образуване, което в случая с Марс може да даде информация за историята на климата на планетата.

Ново изследване показва, че е много вероятно червеният цвят да се дължи на ферихидрит, образуван през влажен период, когато по повърхността на планетата е имало достъпна вода. Наложилата се към момента хипотеза беше, че основният оксид е безводен хематит, образуван сравнително скоро в по-сухи условия. За състава на материала, покриващ планетата, има много данни, получени както от орбитални апарати, така и от някои от марсоходите. Но въпреки това определянето на преобладаващия вид железен оксид е трудно. Донякъде това е следствие от изключително малкия размер на частиците заради ерозионните процеси на планетата.

За установяване на състава на праха, покриващ Марс, учените използват интересен експериментален подход. Първо са обобщени всички налични данни, получени през годините. След това в лабораторни условия те започват да изпитват различни „рецепти“ за марсиански реголит, като смесват различните минерални съставки, които после смилат на изключително фин прах. Накрая различните видове лабораторен реголит се анализират по спектрометричните методи, приложени от космическите апарати.

Оказва се, че най-близко до реалните измервания е смес от базалт и ферихидрит. Според учените това съвпада със сегашните климатични модели, които показват преходи между по-топли и по-студени сухи периоди. Преди около 3 млрд. години е имало засилена вулканична активност, съчетана с наличие на течна вода или лед – условия, много подходящи за формирането на ферихидрит. Аморфната структура на минерала сочи, че това е бил сравнително кратък период и скоро след него климатът на Марс се е променил към този, който познаваме – изключително сух, със засилени ерозионни процеси. Именно това запазва ферихидрита от разграждане и му позволява да се разсее по цялата повърхност на планетата.

Смяната на хипотезата не променя възприятието ни за Марс. Освен ако – както в епоса на Ким Стенли Робинсън за тераформирането му – не се намесим драстично, той ще си остане Червената планета. Но новите данни помагат за вникване в историята на климата му и това дали на него е имало условия за живот. Очакваните мисии за връщане на материал от планетата ще дадат още по-точна информация за състава на марсианския реголит и неговото минало.

Post Syndicated from Михаил Ангелов original https://www.toest.bg/nauchni-novini-slunchogledi-dinozavri-rezultati-ot-prouchvaniya/

Какво гледат слънчогледите

Фототропизмът (растеж по посока на светлината) е механизъм, който се среща при повечето растения и е добре проучен. Основни за функцията му са специални молекули, наречени фототропини, които са чувствителни към светлина в синята част на спектъра. Те насочват растежните хормони към тази страна на растението, която е в сянка, и тя расте по-бързо. Това кара растението да се наклони на другата страна и така се насочва към светлината. 

Хелиотропизмът при слънчогледите (следенето на слънцето) е сходен и познат на всички феномен – сутрин питите се обръщат на изток, за да посрещнат слънцето, а през деня плавно се накланят на запад, към залеза. В началото на годината беше описано наличието на вътрешен часовник, който казва на слънчогледите, че изгревът наближава и е време да се обърнат и да отворят цветчетата си в очакване на насекомите, които ще ги опрашат. Но това е само част от процеса.

До момента се смяташе, че движението на растенията също е базирано на фототропини, което може да се окаже невярно. Това сочи нова публикация, която сравнява генната експресия при слънчогледи, отгледани в специализирани растежни стаи и на полето. В растежните камери те не се движат през деня, а растат директно към неподвижния светлинен източник, при което се активират само гени, свързани с фототропизма, докато в слънчогледите на полето се наблюдава експресия на напълно различни гени.

За да разберат дали спектърът на светлината има значение за хелиотропизма, учените са поставили специални засенчващи филтри над растенията, които спират само определена част от спектъра. Това не е повлияло на движението на питите, което най-вероятно значи, че процесът се базира на множество механизми, действащи в синхрон и активирани от различни дължини на вълната.

Въпреки че не дава отговор как точно работи механизмът за насочване към слънцето, публикацията показва, че процесът е по-сложен, отколкото се смяташе до момента, и описва нови начини, по които растенията реагират на светлината. Статията е интересна и защото от нея се вижда ефектът на контролираните условия – невинаги между полученото в лабораторията и реалните условия може да се направи паралел.

Следа в изчезването на динозаврите

Изчезването на динозаврите вследствие на сблъсък на гигантски метеорит със Земята преди около 66 млн. години е добре приета хипотеза. Тя е предложена през 1980 г. от геолога Уолтър Алварес и баща му, носителя на Нобелова награда за физика Луис Уолтър Алварес, заради което е наричана и хипотеза на Алварес.

Всички доказателства, налични към момента, сочат, че мястото на удара е 180-километровият кратер Чиксулуб, намиращ се в днешен Юкатан, Мексико, който тогава е бил плитко море с дълбочина от няколкостотин метра. Най-вероятно астероидът е бил с диаметър между 10 и 15 км, сходен по големина с по-малкия спътник на Марс – Деймос. Освен експлозия и огромни приливни вълни, ударът му бързо е предизвикал рязко понижаване на температурата, което е довело до измирането на мегафауната. Смята се, че вследствие на това са загинали около 75% от всички видове на планетата, като най-засегнати са били по-големите животни, особено тревопасните и хищниците.

Причината за спадането на температурите все още е обект на дебати. Една от водещите хипотези до момента беше, че изгарянето на частици в атмосферата е довело до многократно увеличение на концентрацията на серен диоксид в нея. Комбинацията със саждите от пожарите по цялата планета е довела до рязко намаляване на количеството слънчева светлина, което е понижило температурата. Възможно е обаче основната причина за тъмната зима, покрила Земята, да се окаже друга – фин прах, изхвърлен при удара.

Това показват резултатите от измерването на силикатни частици, отложени в находището „Танис“ в Северна Дакота. С помощта на лазернодифракционен апарат размерът на частиците е определен между 0,8 и 8 µм – многократно по-малък от предполагания до момента. Това е от значение както за разпространението им в атмосферата, така и за взаимодействието им със слънчевата светлина. Най-вероятно те са били и основният компонент на материала, изхвърлен от удара.

След въвеждането на тези данни в климатична симулация се установява, че частици с такъв размер могат да се задържат във въздуха около 15 години и в зависимост от сезона да понижат глобалната температура с 15–19°C. В комбинация със серния диоксид и саждите моделът е показал потенциал за спад с до 25°C, като най-вероятно температурите са се задържали по-ниски от тези преди удара в продължение на поне 20 години.

Според модела запрашването на въздуха е довело и до пълно спиране на фотосинтетичните процеси, като това най-вероятно е станало само в рамките на две седмици, причинявайки колапс на хранителните вериги. Кризата е продължила почти две години, а възстановяването е започнало от Южното полукълбо, което се доказва от по-малкия брой изчезнали видове там. 

Работата на палеоклиматолозите е трудна, тъй като нямат пряк поглед върху промените и трябва да правят изводите си въз основа на косвени доказателства. Но откритията им за предишни масови измирания и драстични промени в климата са важни, защото могат да ни помогнат да разберем по-добре процесите, протичащи в момента.

Борба с астероиди

Съдбата на динозаврите служи за напомняне, че опасността от подобни събития е реална, макар и малко вероятна. Само преди няколко месеца покрай Земята премина астероид 2023 NT1 с диаметър между 30 и 60 м. Той е прелетял изключително близо, на по-малко от 100 000 км от нас, което е около четвърт от разстоянието до Луната. Въпреки че не би причинил глобална катастрофа, размерът му е достатъчен да унищожи голям град при директен удар. Най-притеснителното е, че следенето на подобни по-малки обекти е трудно – 2023 NT1 е забелязан два дни след като е преминал покрай Земята. Той ще посети Слънчевата система отново през 2044 г., но този път на повече от 1 AU (разстоянието до Слънцето, или 150 млн. км), поради което е премахнат от списъка с потенциално опасни обекти.

Най-доброто решение за опасни астероиди е отклоняването им в нова траектория, която ги отдалечава от Земята. Но това е възможно само ако има достатъчно време. В случай че обектът бъде открит само дни преди сблъсъка, единственото решение е раздробяването му на малки парчета, които или ще подминат планетата, или ще изгорят в атмосферата. Въпреки че звучи като филмов сценарий, е научно издържано.

Това показват доводите, изложени от американски учени в скорошна публикация, предизвикана от преминаването на 2023 NT1. Според тях ракета, която е подготвена да бъде изстреляна в рамките на няколко часа, може да се използва за фрагментиране на астероида. Вариантите са да се действа с пасивни (кинетични) импактори, освободени под формата на облак към астероида, или с активни (експлозивни) импактори – това най-вероятно ще се наложи за някои по-плътни астероиди.

Ако астероидът е от камък (или агрегати), симулациите показват, че той може да бъде обезвреден с разбиване само ден преди удара, като е най-добре фрагментите да са поне 1000, за да може да се намалят ефектите върху атмосферата и да няма щети на повърхността на Земята. При плътни метални астероиди парчетата трябва да с по-малък размер и по-разпръснати, за да се избегне припокриване при изгарянето им.

Отклоняването на астероид с размерите на 2023 NT1 също е възможно и за това ще е нужен само кинетичен импактор с тегло 100 кг, но той трябва да бъде изстрелян няколко дни преди удара. Затова учените смятат, че при предупреждение от около седмица фрагментацията е по-подходящ метод. Тези симулации се базират на данните от сондата DART на NASA, която се сблъска с астероида Диморфос.

Към момента повечето програми за наблюдение и ранно известяване са американски с европейско партньорство. Поради това е най-вероятно и първите противоастероидни ракети да бъдат разработени там. Въпреки това, ако времето за реакция е кратко, местоположението за изстрелване на ракетата може да се окаже ключово, което предполага разполагането на подобен арсенал равномерно по цялата планета. Доколко това е възможно, е въпрос, на който по-скоро трябва да отговорят политиците. Учените показват, че имат решение, което е много вероятно да проработи.

Възпроизводимост в науката

Понякога и в контролирани условия е невъзможно да се повторят конкретни резултати. Тази тема се дискутира активно от дълго време, като се започне от областта на психологията, където е въведен терминът криза на възпроизводимостта. Основната причина са ограничените финансови средства, отпускани за изследвания, чиято цел е да повторят публикувани вече резултати.

В повечето случаи се разчита на изготвянето на проекти със силна „история“, а данните понякога остават на второ място. Донякъде това се дължи на натиска за постоянно публикуване, на който са подложени учените, а отрицателните резултати се приемат изключително трудно от научните издания. Но след като изследванията са вече публикувани, е много трудно да бъдат оборени и тъй като често става въпрос за репутация и его, възниква напрежение между авторите на първоначалните статии и тези, които не могат да повторят резултатите и да публикуват откритието си. Това води до погрешното впечатление, че единични изследвания са абсолютната истина по даден въпрос, а всъщност те са малка част от големия научен пъзел.

Ново проучване представя интересен поглед към проблема и показва колко важно е как ще бъдат обработени данните. То е достъпно в предпечатна версия и все още не е рецензирано, но с оглед на подхода към анализа заслужава да се обсъди, затова и редица публикации обърнаха внимание на представените резултати.

Авторите дават два набора данни на 146 учени в областта на екологията и еволюционната биология. Данните са свързани с два въпроса: доколко размерът на сините синигери се влияе от конкуренцията с другите малки в гнездото и дали тревната покривка пречи, или помага на евкалиптовите фиданки да прорастват. Получените 137 отговора (някои са работили в екип) са многозначителни.

Повечето от 74-те резултата, получени от първия набор данни, показват негативен ефект – колкото по-голяма е конкуренцията в гнездото, толкова по-малки са пиленцата. Но от тези 74 само половината смятат резултата за убедителен. Пет от отговорите са, че данните не показват ясна връзка между двата фактора. А според други пет конкуренцията в гнездото няма ефект. По-ярко разграничаване има при евкалиптовите фиданки. От 63 отговорили 6 откриват позитивен ефект от наличието на тревна покривка, 18 – негативен, а 8 не са сигурни в ефекта. Най-голямата група отговорили смята, че между двете няма връзка.

След получаването на резултатите те са дадени на трета група, която е симулирала рецензионния процес. При него резултатите, показващи най-голям ефект от тревната покривка върху евкалиптовите фиданки, са отхвърлени, но това не променя съществено анализа. При синигерите дори и най-крайните резултати са одобрени. Това показва колко голямо влияние имат подходът при обработка на данните и използваните статистически методи. Особено в биологията, където данните често са изключително хетерогенни, дори малки промени в анализа могат да доведат до абсолютно различен резултат. И въпреки че статиите преминават през рецензиране, това не е гаранция, че статистическият подход ще бъде оценен подобаващо.

Изследването е вдъхновено от друго проучване, при което на 29 екипа, работещи в областта на социалните науки, е даден набор от данни, свързан с цвета на кожата на футболисти и броя червени картони, които получават. Въпреки че 20 от групите откриват статистическа връзка между двете – медианата на вероятността тъмнокож играч да получи картон е около 1,3 пъти по-висока, – абсолютната им стойност варира в широки граници. И както авторите отбелязват, ако всеки един от тези 29 резултата се публикува като отделна статия, изводите може да са коренно различни – от пълна липса на връзка между двете до много силна, с вероятност почти три пъти по-висока в сравнение с играч със светла кожа.

Разпределената обработка на данните не е възможна винаги и крие своите рискове, така че най-вероятно ще остане по-рядко използван подход. Въпреки това, както отбелязват и авторите на изследването с футболните данни, е добра идея да се прилага, когато решенията засягат законодателни промени и други свързани процеси.

Но всичко това не трябва да се приема като сигнал, че науката не работи и не следва да се вярва на резултатите и експертите. Тази дискусия показва, че научният подход работи дори когато е приложен върху себе си. Основният извод за широката публика е, че единични изследвания не трябва да се приемат за абсолютен факт и не е лошо да сме мнителни към шокиращи заглавия в медиите. Това е особено важно при теми като здраве, хранене и икономика, в които сензационните новини не са рядкост.