logo
Статья
/ Никита Устинов
Обзор избранных прорывных событий в мировой науке за 4–10 июня

Наука за неделю: органика на Марсе, долгожданная встреча и пчелы-математики

Ученый за работойУченый за работой
Цитата из м/ф «Незнайка на луне». Реж. Юрий Бутырин, Александр Люткевич. 1997. Россия

Есть ли жизнь на Марсе? Науке стало известно чуть больше

Главная новость минувшей научной недели пришла с американского марсохода Curiosity. На Красной планете вновь найдены органические вещества — на этот раз более сложные по структуре, чем в 2015 году.

Образцы горных пород, отобранные марсоходом в кратере Гейла, нагревались до температуры 550–800°С. С помощью бортового анализатора в полученной газовой смеси удалось обнаружить серосодержащие органические соединения — тиофен (C4H4S) и его метилзамещенные производные, а также метантиол (CH3SH). Нашлись в ней и ароматические углеводороды — по крайней мере, бензол (C6H6) и толуол (C6H5CH3).

«Селфи» марсохода Curiosity«Селфи» марсохода Curiosity
jpl.nasa.gov

Астробиологи уже проводили похожий анализ три года назад. Тогда марсоход Curiosity обнаружил на Красной планете из органических веществ только хлорпроизводные простейших углеводородов. Ученые предполагают, что перхлораты (соли хлорной кислоты), присутствующие в марсианском грунте, могли разлагаться в процессе анализа с выделением хлора (Cl2) и кислорода (O2). Эти газы, в свою очередь, реагировали с исходными органическими соединениями, искажая результаты исследования. Теперь же улучшенная методика пробоподготовки исключила влияние этих процессов.

Впрочем, спекулировать на «сенсации» пока не стоит. Органические вещества могут заноситься на поверхность Марса с метеоритами и космической пылью, поэтому говорить о жизни на Марсе — неважно, в прошлом или в настоящем — как минимум преждевременно. Астробиологам еще только предстоит копнуть поглубже. Если же на большей глубине, куда не проникают космические лучи и ультрафиолет, в отложениях обнаружатся более сложные органические вещества, хрестоматийная цитата из фильма может заиграть новыми красками.

Встреча двух одиночеств

Возникновение бозона Хиггса при столкновении протоновВозникновение бозона Хиггса при столкновении протонов
Lucas Taylor / CERN

Не меньший повод отпраздновать успех нашелся у физиков. Интернациональный коллектив нескольких сотен ученых впервые наблюдал столкновение верхнего кварка (t-кварка) с бозоном Хиггса — двух самых тяжелых субатомных элементарных частиц.

В рамках проекта CMS Collaboration исследователи со всего мира проанализировали данные из швейцарской лаборатории CERN, где находится знаменитый Большой адронный коллайдер (БАК). Изучались данные по протон-протонным столкновениям, при которых образуется бозон Хиггса наряду с кварк-антикварковой парой. Поскольку и сам бозон Хиггса, и кварк распадаются слишком быстро, то их взаимодействие приходилось измерять окольным путем — по «осколочным» частицам.

Измерения подтвердили, что сила взаимодействия u-кварка и бозона Хиггса совпадает с предсказаниями Стандартной модели, которая с наибольшей полнотой описывает взаимодействия между элементарными частицами. Именно в надежде найти хоть какие-то отклонения от нее к 2008 году и построили БАК. Однако вместо этих отклонений ей находилось всё больше и больше подтверждений. Так, в 2012 году с помощью коллайдера был зарегистрирован бозон Хиггса, не будь которого, масса остальных элементарных частиц в Стандартной модели не имела бы смысла. Теория с экспериментом сошлась и на этот раз.

Не абсентом единым. Полынь как лекарство

Не теряли времени зря и биотехнологи. Так, китайским ученым в сотрудничестве с американскими и шведскими коллегами удалось вывести трансгенную однолетнюю полынь (Artemisia annua) c повышенным содержанием артемизинина — незаменимого средства против малярии. Статья на эту тему вышла 5 июня в журнале Molecular Plant.

Полынная плантацияПолынная плантация
Jorge Ferreira

Вначале исследователи определили нуклеотидную последовательность генома однолетней полыни. Оказалось, что в нем закодировано 63 226 белков — едва ли не больше, чем у любого другого изученного растения. Всего же он состоит, как выяснилось, из 1,74×109 нуклеотидных пар.

Ученые изучили не только геном полыни, но и ее транскриптом — совокупность матричных РНК (мРНК), синтезируемых со всех генов. С опорой на результаты геномного и транскриптомного анализа удалось вывести несколько генно-модифицированных линий Artemisia annua с повышенным содержанием артемизинина. Больше всего вещества (до 3,2% сухой массы) вырабатывали растения, в которых искусственно были активированы гены трех белков — HMGR, FPS и DBR2.

Артемизинин можно получать из предшественника — артемизиновой кислоты, которую, в свою очередь, нарабатывают методами генной инженерии в дрожжах. Однако в мире по-прежнему остро не хватает этого жизненно важного лекарства. Промышленное разведение нового сорта полыни могло бы сильно облегчить борьбу с малярией в развивающихся странах.

Пчелы-математики

Пчела за работойПчела за работой
Jean and Fred

Чем больше мы узнаем от ученых об «умных» животных, тем меньше нас удивляют математические «способности» братьев наших меньших. Вот и австралийские исследователи недавно выяснили, что пчелы умеют не только «считать» до 4, о чем было известно с 2008 года, но и распознавать нулевые величины. Статья с описанием открытия опубликована 9 июня в журнале Science.

Сначала исследователи натренировали пчел так, чтобы те могли сравнивать два натуральных числа. Для этого использовались разные таблички с изображением нескольких геометрических фигур. Если пчела садилась на табличку с меньшим количеством фигур, то ей давали подсахаренный раствор в качестве поощрения. Таким образом пчел научили выбирать наименьшее из двух чисел в промежутке от 1 до 4.

Дальнейшие эксперименты показали, что обученные насекомые могут сравнивать натуральные числа не только между собой, но и с нулем. Если в опыте использовалась пустая табличка, то пчелы предпочитали именно ее. Это подтверждает, что пчелиный мозг может оперировать абстрактным понятием «пустоты» — точно так же, как у приматов и некоторых птиц.

Ловушка для углекислоты

Улавливание углекислоты из воздуха. Экспериментальное производствоУлавливание углекислоты из воздуха. Экспериментальное производство
Mm907

Главный инженерный прорыв последних дней — отчет канадской компании Carbon Engineering (CE) от 7 июня в журнале Joule. Ее основатель Дэвид Кит делится своим уникальным трехлетним опытом по крупнотоннажному улавливанию углекислого газа (CO2) из атмосферы.

На первом контуре CO2 поглощается из воздуха раствором щелочи (KOH). Полученный раствор карбоната калия (K2CO3) поступает во второй контур с негашеной известью (Ca(OH)2), где осаждается в виде карбоната кальция. Из CaCO3 в кальцинаторе высвобождается искомый CO2 наряду с оксидом кальция (CaO), из которого затем регенерируется Ca(OH)2. Инженерам CE, согласно их же расчетам, удалось оптимизировать схему производства настолько, что стоимость получения CO2 из воздуха снизилась со стандартных $600 до $94–232.

Промышленным улавливанием углекислоты из воздуха занимались с 1950–1960 годов: сначала при низкотемпературном разделении воздуха на компоненты, а затем — для переработки CO2 в жидкое топливо. В 1990-х американский физик и эколог Клаус Лакнер предложил этот же способ для борьбы с парниковым эффектом.

Главный камень преткновения — дороговизна процесса, особенно если речь идет о предложении Лакнера. Однако вне зависимости от того, принимаем ли мы теорию глобального потепления всерьез, наработки канадских инженеров могут оказаться экономически крайне полезны. Ведь получать топливо из углекислого газа и воды скоро можно будет не только с помощью «мирного атома», но и вообще едва ли не бесплатно.